СПОСОБ ДОБЫЧИ ОСТАТОЧНОГО УГЛЯ РАДИАЛЬНОЙ РАЗРАБОТКОЙ ПРОДОЛЬНОГО УКЛОНА КАРЬЕРА Российский патент 2022 года по МПК E21C47/02 E21C41/00 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к области добычи угля, а конкретно – к способу добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера, а в частности – к способу добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера для добычи ресурсов.

Уровень техники изобретения

В отношении карьера степень извлечения полезных ресурсов в целом может достигать около 95%. Однако, если периферийные ресурсы имеют объем, превышающий экономически обоснованный и рациональный коэффициент вскрыши, с включением ресурсов, сцементированных у обочины дороги или бокового уклона, степень извлечения угольного карьера составляет всего 75 %. Остаточный карьерный уголь из бокового уклона карьера особенно широко встречается на северо-западе Китая, например, в Ордосе, Внутренняя Монголия, Шэньфу, Шанбей, и т.д. При разработке карьера и внутренней выемке грунта боковой уклон понижается до тех пор, пока не сходит на нет, что приводит к безвозвратной утрате ресурсов. Кроме того, остаточный уголь из продольного уклона может спровоцировать непроизвольное возгорание угольного пласта, что приведет к загрязнению воздуха и отрицательно скажется на устойчивом развитии угольных шахт.

Таким образом, с учетом ряда проблем, возникающих в отношении остаточного угля в продольном уклоне карьера в настоящее время, а также на фоне того, что Китай упорно продвигает идею сохранения ресурсов и защиты окружающей среды, очень большое значение и прикладные перспективы имеет разработка способа безопасной и эффективной добычи остаточного угля из продольного уклона карьера.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения: для устранения недостатков предыдущего уровня техники по настоящему изобретению предлагается способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера для решения ряда проблем в отношении остаточного угля из продольного уклона карьера, имеющихся в настоящее время, и обеспечения соответствия программе Китая по сохранению ресурсов и защите окружающей среды.

Техническое решение: для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении применяется следующее техническое решение:

способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера, включающий в себя следующие этапы:

а. использование проходческого комбайна для формирования основного L-образного или U-образного туннеля в продольном уклоне карьера с последующим укреплением этого туннеля стержневым анкером, анкерной оттяжкой, крепежным лесоматериалом или с помощью других инструментов в зависимости от состояния верхнего слоя, причем основной туннель будет использоваться для транспортировки угля, материалов, вентиляции, перемещения персонала и т.д.; и

b. проделывание промежуточных полевых штреков в различных направлениях, отходящих от основного L-образного или U-образного туннеля, для выполнения радиальной добычи угля, причем промежуточные полевые штреки не подлежат укреплению.

Дополнительно основной L-образный или U-образный туннель представляет собой: L-образный туннель, проходимый дистанционно управляемым проходческим комбайном по направлению внутрь продольного уклона карьера до достижения заданной протяженности, с последующим прохождением другого туннеля перпендикулярно или по диагонали; или U-образный туннель, проходимый дистанционно управляемым проходческим комбайном по направлению внутрь продольного уклона карьера, с целью формирования двух вертикальных или перекрещивающихся по диагонали туннелей до достижения заданной протяженности, с последующим соединением этих двух туннелей.

Кроме того, на этапе b формируются промежуточные полевые штреки, пересекающиеся с основным туннелем L-образной или U-образной формы перпендикулярно или по диагонали, для обеспечения радиальной добычи угля.

Дополнительно и проходческий комбайн, и резиновый ленточный транспортер управляются дистанционно посредством системы дистанционного управления на удаленном посте управления.

Также при прохождении каждого промежуточного полевого штрека проходческим комбайном и при добыче угля последний автоматически подается комбайном на резиновый ленточный транспортер в промежуточном полевом штреке, после чего по ленточному транспортеру он подается в основной туннель.

Кроме того, резиновый ленточный транспортер приводится в движение электрическим роликом; длина каждой рамной секции резинового ленточного транспортера составляет 20 м, и они поддерживаются двумя группами ходовых колес снизу; и через каждые 20 м длины ленточного транспортера устанавливается соединяемая рамная секция, ведущая к выходу из туннеля.

Кроме того, в основном туннеле применяется вытяжная вентиляция, и на выходе из L-образного или U-образного основного туннеля устанавливается вытяжной вентилятор; в промежуточных полевых штреках используется нагнетательная вентиляция, и локальные вентиляторы соответствующим образом устанавливаются на раме резинового ленточного транспортера, у выходов из промежуточных полевых штреков; для подачи воздуха на грудь забоя используется огнестойкий воздухопровод; через каждые 10 м по ходу ленточного транспортера в задней части устанавливается вентилятор, а также подсоединяется воздухопровод длиной 10 м.

Кроме того, при проходке промежуточных полевых штреков между ними необходимо оставлять угольные целики определенной ширины.

Протяженность проходки промежуточных полевых штреков может определяться в зависимости от условий на площадке, однако наибольшая протяженность не может превышать наибольшего расстояния, обеспечиваемого дистанционной системой управления; также протяженность основного туннеля должна обеспечивать добычу всего остаточного угля из продольного уклона при условии, что протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшее расстояние для обеспечения управления дистанционной системой.

Положительные эффекты: способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по настоящему изобретению включает в себя: устройство основного L-образного или U-образного туннеля и обеспечение радиальной добычи; формирование промежуточных полевых штреков посредством проходки этих туннелей перпендикулярно или по диагонали до пересечения с основным L-образным или U-образным туннелем. Согласно этому способу добычи как в угледобывающей системе, так и системе транспортировки применяется способ дистанционного управления; проходческий комбайн формирует туннель для добычи угля; резиновый ленточный транспортер осуществляет его транспортировку; в основном туннеле применяется вытяжная вентиляция, а в промежуточных полевых штреках – нагнетательная; протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшего расстояния, на котором обеспечивается управление посредством дистанционной системы; также протяженность основного туннеля должна обеспечивать добычу всего угля из продольного уклона при условии, что протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшего расстояния, на котором обеспечивается управление посредством дистанционной системы. Согласно способу добычи из продольного уклона используется гибкая компоновка туннелей, обеспечиваются высокая эффективность добычи, простота производственного процесса и низкие издержки добычи, обеспечивается отдельная работа персонала и комбайна, уменьшаются трудозатраты, а также обеспечиваются определенные экономические и социальные положительные эффекты. По настоящему изобретению предлагается инновационный технический способ безопасной и эффективной добычи остаточного угля из продольного уклона карьера на северо-востоке Китая, и этот способ имеет широкие прикладные перспективы.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 – схематический вид способа добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера; и

Фиг. 2 – вид в разрезе А-А любого промежуточного полевого штрека.

Чертежи: 1. Проходческий комбайн; 2. Резиновый ленточный транспортер; 3. Продольный уклон карьера; 4, 9,10. Промежуточные полевые штреки; 5. Угольный целик; 6, 13. L-образный основной туннель; 7. Сообщение L-образного основного туннеля 6 с поверхностью; 8. Проем промежуточного полевого штрека; 11. U-образный основной туннель; 12. Сообщение U-образного основного туннеля 11 с поверхностью; 14. Сообщение L-образного основного туннеля 13 с поверхностью; 15. Граница добычи; 16. Остаточный уголь продольного уклона.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Далее будет приведено описание одного варианта осуществления настоящего изобретения в сочетании с чертежами. Следующий вариант осуществления предназначен исключительно для демонстрации примера технического решения по настоящему изобретению, но не для ограничения объема его правовой охраны.

(1) Проходческий комбайн 1 и резиновый ленточный транспортер 2 управляются посредством дистанционной системы управления на удаленном посте управления; сначала от продольного уклона карьера 3 прокладываются промежуточные полевые штреки 4 на участке I для добычи угля; протяженность промежуточных полевых штреков 4 может определяться условиями на площадке, но их наибольшая протяженность проходки не может превышать наибольшего расстояния, на котором обеспечивается управление посредством дистанционной системы; а также промежуточные полевые штреки не подлежат укреплению. Между двумя промежуточными полевыми штреками 5 необходимо оставить угольный целик 5 определенной ширины.

(2) После полной разработки участка I формируется основной L-образный туннель 6; готовый основной туннель должен быть укреплен стержневым анкером, анкерной оттяжкой, крепежным лесоматериалом или с помощью других инструментов в зависимости от состояния верхнего слоя, причем основной туннель используется для транспортировки угля, материалов, вентиляции, перемещения персонала и т.д. Для добычи угля на участках II и III основного L-образного туннеля 6 формируются непрерывные промежуточные полевые штреки.

(3) При прохождении каждого промежуточного полевого штрека проходческим комбайном и при добыче угля последний автоматически подается комбайном на резиновый ленточный транспортер 2 в промежуточном полевом штреке, после чего по ленточному транспортеру он подается в основной туннель. Резиновый ленточный транспортер 2 в промежуточном полевом штреке приводится в движение электрическим роликом; длина каждой рамной секции резинового ленточного транспортера составляет 20 м, и они поддерживаются двумя группами ходовых колес снизу; и через каждые 20 м длины ленточного транспортера устанавливается соединяемая рамная секция, ведущая к выходу из промежуточного полевого штрека.

(4) В основном L-образном туннеле 6 применяется вытяжная вентиляция, и на выходе 7 из основного L-образного туннеля 6 устанавливается вытяжной вентилятор. В промежуточных полевых штреках используется нагнетательная вентиляция, и локальные вентиляторы соответствующим образом устанавливаются на раме резинового ленточного транспортера, у выходов 8 из промежуточных полевых штреков; для подачи воздуха на грудь забоя используется огнестойкий воздухопровод; через каждые 10 м по ходу ленточного транспортера в задней части устанавливается вентилятор, а также подсоединяется воздухопровод длиной 10 м.

(5) После полной разработки основного L-образного туннеля 6 разработка участка IV выполняется аналогичным образом, и промежуточные полевые штреки 9 и 10 укрепляются как часть основного U-образного туннеля 11; после полной разработки основного U-образного туннеля 11 разработка участков V и VI выполняется аналогичным образом; также на выходе 12 основного U-образного туннеля 11 устанавливается вентилятор.

(6) На завершающем этапе выполняется разработка участков VII, VIII и IX основного L-образного туннеля 13, и на выходе 14 основного L-образного туннеля 13 устанавливается вентилятор.

Компоновка промежуточных полевых штреков может быть поперечной, вертикальной или выполняться по диагонали. Компоновка промежуточных полевых штреков зависит от фактического состояния площадки. Компоновка промежуточных полевых штреков на фиг. 1 приведена исключительно для примера. Участки I, IV и VII скомпонованы вертикально, потому что туннель может быть пробурен непосредственно внутрь продольного уклона, и такое устройство легче организовать. Участки III, VI и IX скомпонованы вертикально, потому что для такой компоновки не требуется формировать основной туннель; а при поперечной компоновке такая необходимость имеется. Участки II, V и VII могут быть скомпонованы поперечно или вертикально, и компоновка на фигуре приведена исключительно для примера.

Вышеприведенное описание относится исключительно к предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистом в этой области техники могут быть внесены множественные усовершенствования и модификации без отступления от принципа настоящего изобретения. Эти усовершенствования и модификации следует рассматривать как часть объема правовой охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к области добычи угля. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона включает в себя: устройство основного L-образного или U-образного туннеля и обеспечение радиальной добычи. Формирование промежуточных полевых штреков осуществляют посредством их проходки перпендикулярно или по диагонали до пересечения с основным L-образным или U-образным туннелем. В угледобывающей системе и системе транспортировки применяется способ дистанционного управления. Проходческий комбайн формирует туннель для добычи угля. Резиновый ленточный транспортер осуществляет его транспортировку. В основном туннеле применяется вытяжная вентиляция. В промежуточных полевых штреках – нагнетательная. Протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшего расстояния, на котором обеспечивается управление посредством дистанционной системы. Протяженность основного туннеля должна обеспечивать добычу всего угля из продольного уклона при условии, что протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшего расстояния, на котором обеспечивается управление посредством дистанционной системы. Используется гибкая компоновка туннелей. Изобретение обеспечивает высокую эффективность добычи, простоту производственного процесса и низкие издержки добычи, обеспечивает отдельную работу персонала и комбайна. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера, включающий следующие этапы:

а) использование проходческого комбайна для формирования основного L-образного или U-образного туннеля в продольном уклоне карьера с последующим укреплением этого туннеля и

b) проделывание промежуточных полевых штреков в различных направлениях, отходящих от основного L-образного или U-образного туннеля, для выполнения радиальной добычи угля, причем промежуточные полевые штреки не подлежат укреплению.

2. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 1, отличающийся тем, что основной L-образный или U-образный туннель представляет собой, в частности:

L-образный туннель, проходимый дистанционно управляемым проходческим комбайном по направлению внутрь продольного уклона карьера до достижения заданной протяженности с последующим прохождением другого туннеля перпендикулярно или по диагонали; или

U-образный туннель, проходимый дистанционно управляемым проходческим комбайном по направлению внутрь продольного уклона карьера с целью формирования двух вертикальных или перекрещивающихся по диагонали туннелей до достижения заданной протяженности с последующим соединением этих двух туннелей.

3. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 1, отличающийся тем, что на этапе b формируются промежуточные полевые штреки, пересекающиеся с основным туннелем L-образной или U-образной формы перпендикулярно или по диагонали, для обеспечения радиальной добычи угля.

4. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает использование резинового ленточного транспортера, при этом при прохождении каждого промежуточного полевого штрека проходческим комбайном и при добыче угля последний автоматически подается комбайном на резиновый ленточный транспортер в промежуточном полевом штреке, после чего по ленточному транспортеру он подается в основной туннель.

5. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 4, отличающийся тем, что и проходческий комбайн, и резиновый ленточный транспортер управляются дистанционно посредством системы дистанционного управления на удаленном посту управления.

6. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 4, отличающийся тем, что резиновый ленточный транспортер приводится в движение электрическим роликом; длина каждой рамной секции резинового ленточного транспортера составляет 20 м, и они поддерживаются двумя группами ходовых колес снизу; и через каждые 20 м длины ленточного транспортера устанавливается соединяемая рамная секция, ведущая к выходу из туннеля.

7. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 4, отличающийся тем, что в основном туннеле применяется вытяжная вентиляция и на выходе из L-образного или U-образного основного туннеля устанавливается вытяжной вентилятор; в промежуточных полевых штреках используется нагнетательная вентиляция и локальные вентиляторы соответствующим образом устанавливаются на раме резинового ленточного транспортера, у выходов из промежуточных полевых штреков; для подачи воздуха на грудь забоя используется огнестойкий воздухопровод; через каждые 10 м по ходу ленточного транспортера в задней части устанавливается вентилятор, а также подсоединяется воздухопровод длиной 10 м.

8. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 1, отличающийся тем, что при проходке промежуточных полевых штреков между ними необходимо оставлять угольные целики.

9. Способ добычи остаточного угля радиальной разработкой продольного уклона карьера по п. 1, отличающийся тем, что протяженность промежуточных полевых штреков не может превышать наибольшего расстояния, обеспечиваемого дистанционной системой управления; также протяженность основного туннеля должна обеспечивать добычу всего сцементированного угля из продольного уклона при условии, что протяженность промежуточных полевых штреков не превышает наибольшее расстояние для обеспечения управления дистанционной системой.