Способ подземной разработки угольного пласта Российский патент 2023 года по МПК E21C41/18 E21C25/68 E21F7/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке пологих и наклонных угольных пластов с применением комплекса глубокой разработки пласта (КГРП).

Известны способы подземной выемки угля из межслоевой толщи (см., например, патенты RU №№: 2416721, МПК E21C41/18, опубликован 20.04.2011 г.; 2708431, МПК E21C41/18, опубликован 06.12.2019 г.), включающие отработку слоев по простиранию с применением механизированного комплекса и выемку угля из межслоевой толщи полосами послойно по восстанию с последовательным перемещением в сторону выработанного пространства гидрофицированной крепи.

Недостатками известных способов являются необходимость при их использовании сложного технологического оборудования и сложность самой технологии выемки угля из межслоевой толщи, а также необходимое участие человека при монтажно-демонтажных работах по установке/снятию крепи.

Известны способы разработки угольных пластов с применением комплексов глубокой разработки пластов (КГРП) (см., например, патенты RU №№: 2430236, МПК E21C41/00, опубликован 27.09.2011 г.; 2436953, МПК E21C41/00, опубликован 20.12.2011 г.), включающие предварительную подготовку фронта очистных работ путем сооружения рабочей площадки на уступе борта разреза по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта, выемку угля этим комплексом в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выработок прямоугольного сечения с оставлением целиков, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или складирование в штабель.

Недостатком известных способов является то, что при их реализации в подземной разработке угольных пластов (особенно в случаях, когда данные пласты имеют повышенное газосодержание) необходимо проведение дополнительных работ по дегазации разрабатываемого пласта.

Известны способы подготовки газоносного угольного пласта к отработке (см., например, патент RU № 2659298, МПК E21F7/00, опубликован 29.06.2018 г.), включающие проходку оконтуривающих штреков, примыкающих к очистному забою, бурение из штреков в пласт нагнетательных и дегазационных скважин, размещение устьев нагнетательных скважин на расстояниях, равных двум длинам герметизации приконтурной части столба, последующую герметизацию гидрообработкой пласта и отсос газа, при этом нагнетательные скважины бурят в приконтурную часть столба, а дегазационные - направленно в серединную часть столба до очистного забоя с расположением стволов дегазационных скважин вне зоны гидрообработки.

Известные способы обеспечивают повышение безопасности отработки газоносного угольного пласта, однако существенно усложняют процесс разработки и в разы увеличивают сроки ее проведения.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога способ открыто-подземной разработки пологозалегающих пластов (патент RU № 2715503, МПК E21C41/00, опубликован 28.02.2020 г.), включающий подготовку площадки для очистных работ, монтаж выемочного комплекса на площадке, выемку полезного ископаемого очистными камерами путем проведения параллельных выработок, оставление целиков между камерами, проходку подземной выработки по пласту, причем подземную выработку ведут по падению пласта на расстоянии от траншеи не более глубины выемки комплекса, выемку полезного ископаемого из очистных камер производят по простиранию пласта до пересечения камеры с подземной выработкой.

Известный способ обеспечивает расширение предельных границ шахтного поля, разрабатываемого по технологии глубокой разработки пласта, и увеличение полноты извлечения запасов путем выемки целиков, однако в случае подземной разработки также требует подготовительных работ по дегазации пласта.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение эффективной подземной разработки угольных пластов с одновременным повышением безопасности непосредственно на участке выработки.

Технический результат достигается за счет того, что в способе подземной разработки угольного пласта, включающем подготовку рабочей площадки, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта (КГРП), выемку угля комплексом в стороне от рабочей площадки с образованием параллельных выемочных камер прямоугольного сечения с оставлением целиков между ними и его дальнейшее транспортирование от забоя к устью камеры, рабочую площадку формируют с одной стороны подземного разрабатываемого пласта на всем его протяжении, на уровне основания разрабатываемого пласта, с обратной стороны подземного разрабатываемого пласта формируют технологический штрек на одном уровне с рабочей площадкой и параллельно ей, на рабочей площадке производят монтаж конвейера по доставке продукции на поверхность таким образом, чтобы его приемный бункер сопрягался с механизмом перегруза угля с КГРП, при этом непосредственно перед проведением каждой выемки угля КГРП производят формирование сквозного отверстия между рабочей площадкой и технологическим штреком в зоне последующего образования выемочной камеры.

Кроме того, в способе подземной разработки угольного пласта возможно соединение между собой просекой крайней точки рабочей площадки с крайней точкой технологического штрека.

Кроме того, в способе подземной разработки угольного пласта возможна установка в зоне кровли пласта в отработанных выемочных камерах объединенных в общую систему датчиков давления.

Предлагаемый способ разработки поясняется чертежом, на котором представлено схематическое изображение автоматизированной системы реализации заявляемого способа, содержащей:

1 – рабочая площадка подземной разработки угольного пласта;

2 – КГРП, включающий следующие узлы:

3 – рабочий орган (режущая головка),

4 –транспортирующая линия,

5 – платформа с механизмами подачи секций транспортирующей линии в камеру и механизмами перегруза угля на конвейер,

6 – система подготовки подачи секций транспортирующей линии,

7 – система разборки транспортирующей линии на секции;

8 –конвейер;

9 – разрабатываемый угольный пласт;

10 – выемочные камеры;

11 – технологический штрек;

12 – сквозные отверстия между рабочей площадкой и технологическим штреком в зонах выемочных камер;

13 – датчики давления.

Заявляемый способ реализуют следующим образом.

С одной стороны угольного пласта на протяжении всей его длины производят подготовку рабочей площадки 1, обеспечивающей возможность установки и перемещения по ней КГРП 2. С обратной стороны угольного пласта производят формирование технологического штрека 11 параллельно рабочей площадке 1 и на одном с ней уровне. В начале рабочей площадки 1 подземной разработки угольного пласта монтируют КГРП 2 и приемный бункер конвейера 8 таким образом, чтобы обеспечить возможность перегрузки угля посредством соответствующего механизма КГРП 2 с его транспортирующей линии 4 на конвейер 8.

Производят формирование (например, выбуриванием при помощи коронки заданного диаметра с выемкой выбуренной породы и постепенным наращиванием длины приводного вала до полного прохождения длины всего массива угольного пласта) сквозного отверстия 12 между рабочей площадкой 1 и технологическим штреком 11 в зоне последующего производства выемки угля.

Далее при помощи КГРП 2 производят выемку угля из угольного пласта 9 с образованием выемочной камеры 10 рабочим органом 3 соединенным с транспортирующей линией 4. По мере углубления выемочной камеры 10 транспортирующую линию 4 удлиняют (последовательно доставляя в нее секции с платформы 5 при помощи системы 6 подготовки), одновременно получаемый из выемочной камеры 10 уголь перемещают транспортирующей линией 4 (из забоя к её устью) с последующей перегрузкой на конвейер 8. После достижения максимальной глубины выемочной камеры 10 производят демонтаж транспортирующей линии 4 последовательным снятием ее секций при помощи системы 7 разборки. В случае, когда высота разрабатываемого пласта превышает технические параметры КГРП 2 (максимальную высоту выбираемого слоя угля за один проход) все операции (включая формирование сквозного отверстия 12) повторяют, подняв рабочий орган 3 на высоту, соответствующую высоте вынутого слоя угля, до момента проработки всего пласта по высоте в месте конкретной выемочной камеры 10.

Далее производят перемещение КГРП 2 совместно с конвейером 8 внутрь рабочей площадки 1 подземной горной выработки (с оставлением необходимого целика) до места следующей выборки выемочной камеры 10 и цикл повторяется.

Формирование сквозных отверстий 12 в зонах последующей выемки угля обеспечивает возможность дегазации пласта непосредственно в процессе разработки с выводом газа в технологический штрек и его последующего удаления (например, при помощи принудительной приточно-вытяжной вентиляции). Кроме того, наличие отверстий 12 снижает вероятность заклиниваний рабочего органа 3 КГРП 2 в процессе его работы.

В случаях соединения между собой рабочей площадки 1 и технологического штрека 11 выравнивание давления позволяет упростить организацию вентиляции (например, использовать только приток со стороны начала рабочей площадки 1, либо, наоборот, вытяжку со стороны начала штрека 11).

Расчет ширины целиков, оставляемых между выемочными камерами 10, рассчитывается, исходя из параметров пласта, в каждом конкретном случае.

При этом установка датчиков 13 давления в зоне кровли угольного пласта в отработанных выемочных камерах 10 позволяет фиксировать величину давления кровли на целики и, в случаях превышения ее безопасных значений производить либо ее дополнительное усиление, либо частичное или полное обрушение, снижая таким образом напряжение в зоне дальнейшей разработки угольного пласта, обеспечивая безопасность разработки.

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке пологих и наклонных угольных пластов с применением комплекса глубокой разработки пласта (КГРП). Способ подземной разработки угольного пласта включает подготовку рабочей площадки, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта (КГРП), выемку угля комплексом в стороне от рабочей площадки с образованием параллельных выемочных камер прямоугольного сечения с оставлением целиков между ними и его дальнейшее транспортирование от забоя к устью камеры. Рабочую площадку формируют с одной стороны подземного разрабатываемого пласта на всем его протяжении, на уровне основания разрабатываемого пласта, с обратной стороны подземной горной выработки формируют технологический штрек на одном уровне с рабочей площадкой и параллельно ей. На рабочей площадке производят монтаж конвейера по доставке продукции на поверхность таким образом, чтобы его приемный бункер сопрягался с механизмом перегруза угля с КГРП. Непосредственно перед проведением каждой выемки угля КГРП производят формирование сквозного отверстия между рабочей площадкой и технологическим штреком в зоне последующего образования выемочной камеры. Соединяют между собой просекой крайней точки рабочей площадки с крайней точкой технологического штрека. Устанавливают в зоне кровли пласта в отработанных выемочных камерах объединенные в общую систему датчики давления. Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение эффективной подземной разработки угольных пластов с одновременным повышением безопасности непосредственно на участке выработки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подземной разработки угольного пласта, включающий подготовку рабочей площадки, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта, выемку угля таким комплексом в стороне от рабочей площадки с образованием параллельных выемочных камер прямоугольного сечения с оставлением целиков между ними и его дальнейшее транспортирование от забоя к устью камеры, отличающийся тем, что рабочую площадку формируют с одной стороны подземного разрабатываемого пласта на всем его протяжении, на уровне основания разрабатываемого пласта, с обратной стороны подземного разрабатываемого пласта формируют технологический штрек на одном уровне с рабочей площадкой и параллельно ей, на рабочей площадке производят монтаж конвейера по доставке продукции на поверхность таким образом, чтобы его приемный бункер сопрягался с механизмом перегруза угля с комплекса глубокой разработки пласта, при этом непосредственно перед проведением каждой выемки угля комплексом глубокой разработки пласта производят формирование сквозного отверстия между рабочей площадкой и технологическим штреком в зоне последующего образования выемочной камеры.

2. Способ подземной разработки угольного пласта по п. 1, отличающийся тем, что производят соединение между собой просекой крайней точки рабочей площадки с крайней точкой технологического штрека.

3. Способ подземной разработки угольного пласта по п. 1, отличающийся тем, что в зоне кровли пласта в отработанных выемочных камерах устанавливают объединяемые в общую систему датчики давления.