СПОСОБ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА Российский патент 2023 года по МПК E21C41/00 E21D11/00 E21D23/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к доработке приконтурных запасов угольного разреза комплексом глубокой разработки пластов (КГРП), и может быть использовано для механизации работ, производимых при извлечении оборудования КГРП после аварии, вызванной обрушением пород кровли в проведенную выработку.

Известен способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ планированием рабочей площадки на уступе борта разреза, монтаж на ней КГРП, выемку угля указанным комплексом с одной стороны от рабочей площадки проведением выработки прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля из выработки и погрузку его на рабочей площадке в транспортное средство или складирование в штабель, а также извлечение оборудования КГРП по той же самой выработке на рабочую площадку [Нецветаев А.Г. Технология добычи угля с применением комплекса глубокой разработки пластов / А.Г. Нецветаев, Л.Н. Репин, А.В. Соколовский // Уголь. – 2004, №11, с. 41-43] (аналог).

Недостатком способа является то, что обрушение пород кровли в проведенную выработку до извлечения оборудования КГРП делает процесс извлечения оборудования на рабочую площадку весьма опасным и требующим больших затрат труда и времени. Выработку от устья до вывала приходится расширять и увеличивать по высоте, а также крепить, и все эти работы производить вручную. При этом обслуживающий персонал располагается в опасной зоне. Этот недостаток не только сокращает область применения КГРП, ограничивая ее пластами с устойчивой кровлей, но и снижает эффективность и безопасность добычи угля с использованием указанного комплекса.

В качестве прототипа принят способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ путем вскрытия пласта и планирования рабочей площадки по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке оборудования КГРП, выемку угля путем проведения параллельных выработок прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку, одновременно с проведением каждой выработки вслед за подвиганием забоя перемещают шагающую крепь, оснащенную видеокамерами, посредством которых ведут дистанционное наблюдение за состоянием потолочины вблизи забоя выработки, по достижении забоем места, угрожающего вывалом пород кровли, потолочину выработки вблизи режущего органа КГРП поддерживают опорными балками шагающей крепи с установкой решетчатой затяжки, а потолочину за шагающей крепью поддерживают возведением анкерной крепи с той же решетчатой затяжкой [Пат. 2760269, опубл. 23.11.2021, бюл. № 33] (прототип).

Недостатками прототипа являются:

– возведение анкерной крепи требует присутствия людей в зоне крепления, т.е. люди должны пройти по незакрепленной части выработки, что запрещено Правилами безопасности;

– в случае если обрушение пород кровли все же произошло, работы по восстановлению, расширению и креплению выработки для извлечения оборудования КГРП придется вести вручную, что не эффективно и весьма опасно.

Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности ведения горных работ при открыто-подземной добыче угля комплексом глубокой разработки пласта путем временного поддержания рабочего пространства аварийной выработки комплектом шагающей крепи, обеспечивающим частичную механизацию возведения и демонтажа постоянной крепи горной выработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающем монтаж на рабочей площадке уступа борта разреза комплекса глубокой разработки пласта, выемку угля указанным комплексом проведением выработки прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля из выработки шнековым транспортером, поддержание потолочины выработки опорными балками шагающей крепи с установкой затяжки, поддержание потолочины за шагающей крепью возведением крепи с той же затяжкой, в случае обрушения пород кровли в проведенную выработку и образования вывала, препятствующего извлечению оборудования комплекса, восстановление и расширение выработки с возведением в ней постоянной крепи подготовительной горной выработки, в соответствии с техническим решением в качестве затяжки используют полимерную сетку, в случае образования вывала пород кровли, препятствующего извлечению оборудования комплекса, на рабочей площадке перед устьем выработки монтируют шагающую крепь, оснащенную кронштейнами с рулонами полимерной сетки, следом за ней – шагающую крепь, оснащенную манипулятором, возведение постоянной крепи горной выработки начинают с разматывания части рулона полимерной сетки и прижатия ее к кровле выработки путем подъема к кровле выработки верхняка в пространстве между шагающими крепями сразу после входа в выработку шагающей крепи, оснащенной кронштейнами, верхняк подхватывают и удерживают в этом положении шагающей крепью, оснащенной манипулятором, все время, в течение которого в створе с верхняком в бортах выработки сооружают косоугольные ниши, далее шагающую крепь, оснащенную манипулятором, распирают между почвой выработки и верхняками постоянной крепи, а стойки постоянной крепи устанавливают в соответствующих косоугольных нишах до прохода шагающей крепи, оснащенной манипулятором; после извлечения оборудования комплекса сначала выводят из выработки шагающую крепь, оснащенную кронштейнами, затем шагающую крепь, оснащенную манипулятором, и при этом демонтируют элементы постоянной крепи горной выработки.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг. 1 показана расстановка шагающих крепей в выработке при подъеме верхняка постоянной крепи; на фиг. 2 – подхватывание верхняка второй шагающей крепью передвижкой отстающей секции; на фиг. 3 – готовность манипулятора к зарядке верхняком; на фиг. 4 – передовая секция шагающей крепи; на фиг. 5 – отстающая секция шагающей крепи; на фиг. 6 – установка стоек постоянной крепи.

Способ осуществляют следующим образом. С рабочей площадки на уступе рабочего борта разреза комплексом глубокой разработки пласта (КГРП) ведут очистные работы проведением тупиковой выработки прямоугольного сечения. При этом отбитый уголь шнековым транспортером выдается на рабочую площадку.

После проведения выработки на заданную длину выемку угля останавливают, а выемочную машину извлекают вытягиванием из выработки ставом шнекового транспортера. Затем передвигают оборудование КГРП на рабочей площадке уступа и начинают проведение следующей очистной выработки, параллельной предыдущей и т.д.

В случае обрушения пород кровли в проведенную часть выработки 1 и формирования вывала 2, препятствующего извлечению оборудования комплекса, на рабочей площадке перед устьем выработки 1 монтируют шагающую крепь 3, состоящую из двух секций – передовой 4 и отстающей 5.

Передовая секция 4 включает две траверсы 6 и 7, опорные балки 8 и 9, жестко связанные с траверсами 6 и 7 через равновысокие проставки 10, и гидравлические стойки 11, 12 и 13, 14, шарнирно связанные с траверсами 6 и 7, соответственно.

Отстающая секция 5 включает две траверсы 15 и 16, опорные балки 17, 18, 19 и 20, жестко связанные с траверсами 15 и 16 через равновысокие проставки 10, и гидравлические стойки 21, 22 и 23, 24 шарнирно связанные с траверсами 15 и 16.

На месте монтажа траверсы 6, 7 и 15, 16 ориентируют поперек става 25 шнекового транспортера КГРП и располагают в рассечку, т.е. в пространстве между траверсами 6 и 7 устанавливают траверсу 15, а в пространстве между траверсами 15 и 16 – траверсу 7.

Траверсу 7 передовой секции связывают с траверсой 15 отстающей секции гидродомкратами передвижки 26 (не менее двух). На траверсе 16 жестко крепят кронштейны 27 с рулонами 28 полимерной сетки 29.

Шагающую крепь 3 без распора вводят в выработку 1, где ее распирают между почвой и кровлей выработки. Следом за шагающей крепью 3 монтируют аналогичную шагающую крепь 30, отличающуюся от крепи 3 тем, что на ближней к вывалу траверсе передовой секции установлен гидравлический манипулятор 31.

При входе в выработку 1 манипулятором 31 поднимают к кровле выработки верхняк 32 постоянной крепи горной выработки в пространстве между шагающими крепями 3 и 30 и прижимают им край полимерной сетки 29. Затем одновременно снимают давление со стоек отстающих секций шагающих крепей 3 и 30 и передвигают отстающие секции. При этом разматывают часть полимерной сетки 29, а опорные балки отстающей секции шагающей крепи 30 подводят под верхняк 32. При включении давления отстающая секция шагающей крепи 3 распирается между почвой и кровлей выработки 1, а отстающая секция шагающей крепи 30 – прижимает верхняк 32 через полимерную сетку 29 к кровле выработки 1. После прижатия верхняка 32 к кровле выработки, манипулятор 31 переводят в нижнее положение, удобное для зарядки следующим верхняком 32. Далее шагающая крепь 3 распирается между почвой и кровлей выработки 1, а шагающая крепь 30 – между почвой выработки 1 и верхняками 32.

По мере передвижки шагающих крепей 3 и 30 в створе с каждым установленным верхняком 32 в бортах выработки 1 вырубают косоугольные ниши 33, в которых еще до прохода шагающей крепи 30 устанавливают стойки 34 постоянной крепи. После прохода шагающей крепи 30 борта выработки 1 закрывают полимерной сеткой.

После восстановления выработки, разборки породного вывала и извлечения оборудования КГРП, выводят или извлекают сначала шагающую крепь 3, а шагающую крепь 30 используют для демонтажа постоянной крепи. При этом до прохода шагающей крепи 30 сначала демонтируют стойки 34 постоянной крепи, удерживая верхняк 32 опорными балками. Передвигают отстающую секцию шагающей крепи 30, затем манипулятором 31 подхватывают верхняк 32. После снятия распорного давления со стоек передовой секции манипулятором 31 заводят верхняк 32 в рабочее пространство шагающей крепи 30, после чего его извлекают из выработки, например тросом лебедки.

Таким образом, совместная работа двух шагающих крепей обеспечивает не только поддержание рабочего пространства на значительной площади аварийной выработки, но и безопасные условия возведения и демонтажа постоянной крепи в восстанавливаемой выработке; кроме того, частичная механизация разматывания полимерной сетки у кровли выработки и подъем манипулятором верхняков постоянной крепи способствует повышению эффективности не только восстановления выработки, но и открыто-подземной разработки пласта в целом.

Изобретение относится к горному делу, в частности к доработке приконтурных запасов угольного разреза комплексом глубокой разработки пластов (КГРП), и может быть использовано для механизации работ, производимых при извлечении оборудования КГРП после аварии, вызванной обрушением пород кровли в проведенную выработку. Способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта включает монтаж на рабочей площадке уступа борта разреза комплекса глубокой разработки пласта. Выемку угля указанным комплексом проведением выработки прямоугольного сечения. Выдачу отбитого угля из выработки шнековым транспортером и последующее извлечение оборудования комплекса из проведенной выработки. В случае образования вывала пород кровли, препятствующего извлечению оборудования комплекса, на рабочей площадке перед устьем выработки монтируют шагающую крепь, оснащенную кронштейнами с рулонами полимерной сетки. Следом за ней – шагающую крепь, оснащенную манипулятором. Возведение постоянной крепи горной выработки начинают с разматывания части рулона полимерной сетки и прижатия ее к кровле выработки путем подъема к кровле выработки верхняка постоянной крепи в пространстве между шагающими крепями сразу после входа в выработку шагающей крепи, оснащенной кронштейнами с рулонами полимерной сетки. Верхняк постоянной крепи подхватывают и удерживают в этом положении шагающей крепью, оснащенной манипулятором, все время, в течение которого в створе с верхняком постоянной крепи в бортах выработки сооружают косоугольные ниши. Далее шагающую крепь, оснащенную манипулятором, распирают между почвой выработки и верхняками постоянной крепи, а стойки постоянной крепи устанавливают в соответствующих косоугольных нишах до прохода шагающей крепи, оснащенной манипулятором. После извлечения оборудования комплекса сначала выводят из выработки шагающую крепь, оснащенную кронштейнами, затем шагающую крепь, оснащенную манипулятором, и при этом демонтируют элементы постоянной крепи горной выработки. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности ведения горных работ. 6 ил.

Способ открыто-подземной разработки пологого угольного пласта, включающий монтаж на рабочей площадке уступа борта разреза комплекса глубокой разработки пласта, выемку угля указанным комплексом проведением выработки прямоугольного сечения, выдачу отбитого угля из выработки шнековым транспортером, поддержание потолочины выработки, извлечение оборудования комплекса глубокой разработки пласта, отличающийся тем, что при обрушении пород кровли и образовании вывала в проведенной выработке перед ее устьем монтируют первую шагающую крепь, оснащенную кронштейнами с рулонами полимерной сетки, следом за ней - вторую шагающую крепь, оснащенную манипулятором, и возводят постоянную крепь горной выработки, включающую верхняк, стойки и затяжку в виде полимерной сетки, при этом установку постоянной крепи начинают с разматывания части рулона полимерной сетки и прижатия ее к кровле выработки путем подъема к кровле верхняка постоянной крепи в пространстве между шагающими крепями сразу после входа в выработку первой шагающей крепи, оснащенной кронштейнами, с рулонами полимерной сетки, затем манипулятором второй шагающей крепи подхватывают верхняк постоянной крепи и удерживают в этом положении все время, в течение которого в створе с верхняком постоянной крепи в бортах выработки сооружают косоугольные ниши, далее вторую шагающую крепь, оснащенную манипулятором, распирают между почвой выработки и верхняками постоянной крепи, а стойки постоянной крепи устанавливают в соответствующих косоугольных нишах до прохода второй шагающей крепи, оснащенной манипулятором, после ее прохода борта выработки закрывают полимерной сеткой, после окончания выемки угля извлекают оборудование комплекса глубокой разработки пласта, затем выводят из выработки первую шагающую крепь, оснащенную кронштейнами, следом за ней вторую шагающую крепь, оснащенную манипулятором, и демонтируют элементы постоянной крепи горной выработки.