СПОСОБ ПРОХОДКИ СПАРЕННЫХ ВЫРАБОТОК ПО ТОНКИМ ПОЛОГИМ УГОЛЬНЫМ ПЛАСТАМ С ОСТАВЛЕНИЕМ ПОРОДЫ В ШАХТЕ Российский патент 2024 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке тонких и средней мощности угольных пластов, залегающих на больших глубинах.

Известен способ разработки пологих угольных пластов длинными столбами (Патент РФ RU 2428566 С1, 09.10.2011), способ включает подготовку выемочных столбов путем проведения и крепления конвейерных и вентиляционных выработок с оставлением целика угля между выработками отрабатываемого столба и подлежащего отработке. Вентиляционную выработку подлежащего отработке столба проводят одновременно с выемкой угля в отрабатываемом столбе с опережением его очистного забоя не менее длины зоны опорного давления этого забоя. Позади очистного забоя отрабатываемого столба, на расстоянии от него, соответствующем длине участка повышенных напряжений этой выработки в зоне влияния выработанного пространства отрабатываемого столба, в пределах которого формируется зона повышенной трещиноватости пород в приконтурном массиве, осуществляется дополнительное крепление. После проведения вентиляционной выработки на длину, соответствующую длине участка повышенных напряжений, вновь определяют границу зоны повышенной трещиноватости пород и повторяют цикл крепления.

Недостатком данного способа являются значительные объемы горнопроходческих работ.

Известен способ проходки спаренных выработок (Авторское свидетельство СССР SU 1677312 A1,15.09.1991) комбайновую выемку угля в коротком очистном забое и формируют конвейерную и вентиляционную выработки на фланцах с подрывкой кровли и почвы пласта. Конвейерную выработку формируют с опережением очистного забоя. Очистной забой крепят механизированной крепью, а проходческие - стационарной крепью. Породу от подрывки дробят дробильно-закладочной установкой в вентиляционной выработке и пневмоспособом транспортируют по выработке, которую проходят вприсечку к вентиляционной выработке и очистному забою. Складируют породу в выработанном пространстве. Одновременно породу размещают в зоне формирования вентиляционной выработки и погашают ей выработку вприсечку частями следом за подвиганием забоя вентиляционной выработки. При формировании вентиляционной выработки одновременно с подрывкой пород осуществляют выемку заложенной в зоне выемки угля породы.

Недостатком способа являются значительные объемы подрывки кровли и почвы пласта.

Известен способ разработки пластов малой и средней мощности системой разработки длинными столбами по простиранию с оставлением породы в шахте (Патент RU 2287687 C1, 28.12.2004), включающий проведение комплекса панельных или этажных выработок, подготовку выемочного поля опережающей проходкой транспортного штрека в начале в виде угольной камеры, затем увеличение сечения за счет выемки вмещающих пород, отличающийся тем, что из угольной камеры в целике ниже транспортного штрека выбуривают полости под углом к нему, в которые затем укладывают породу от последующей подрывки вмещающих пород, увеличивают сечение угольной камеры до ширины штрека с обеих сторон выемочного поля, совмещая во времени операции по проведению разрезной печи и монтажу в ней очистного оборудования.

Недостатком способа являются значительные объемы подрывки кровли и почвы пласта.

Известен способ разработки пластов малой и средней мощности системой разработки длинными столбами по простиранию с оставлением породы в шахте (Патент RU 2287687 C1, 28.12.2004), включающий проведение комплекса панельных или этажных выработок, подготовку выемочного поля опережающей проходкой транспортного штрека в начале в виде угольной камеры, затем увеличение сечения за счет выемки вмещающих пород, отличающийся тем, что из угольной камеры в целике ниже транспортного штрека выбуривают полости под углом к нему, в которые затем укладывают породу от последующей подрывки вмещающих пород, увеличивают сечение угольной камеры до ширины штрека с обеих сторон выемочного поля, совмещая во времени операции по проведению разрезной печи и монтажу в ней очистного оборудования.

Недостатком данного способа является низкая механизация процесса ведения горнопроходческих работ.

Известен способ разработки уклонных выемочных полей на пологих угольных пластах (Патент RU 2168628 C1, 10.06.2001), принятый за прототип, включает проходку на месте будущего штрека по углю камеры шириной, равной ширине будущего штрека. Параллельно с ней через целик угля шириной 2-4 м проходится еще одна камера для складирования породы шириной достаточной для размещения в ней породы от последующей проходки и ремонта штрека. При складировании породы в камере через определенное расстояние выкрепляются выработки от массива угля до штрека (сбойки), чтобы обеспечить в будущем проветривание лавы нижнего этажа.

Недостатком данного способа являются значительные потери полезного ископаемого в целиках.

Техническим результатом является повышение эффективности проведения выработок.

Технический результат достигается тем, что пласт делят спаренными конвейерным и вентиляционным штреками на панели, которые делят на два слоя: верхний слой - уголь и нижний слой - порода, подготовку слоев к отработке производят путем двустадийного проведения подготовительных выработок конвейерного штрека и вентиляционного штрека, слои последовательно отрабатывают в нисходящем порядке, при отработке верхнего слоя по углю короткозабойный проходческий комбайн проходит конвейерный штрек по углю, затем отрабатывает уголь всего межштрекового целика на всю длину выемочного столба проходкой n-количества косых заездов от конвейерного штрека до будущего вентиляционного штрека с захватом угля будущего вентиляционного штрека и возвращением в конвейерный штрек по каждому косому заезду обратно, отбитый уголь транспортируют самоходным вагоном до ленточного конвейера, с отставанием во времени и пространстве в нижнем слое короткозабойный проходческий комбайн зарубается по породе в вентиляционный штрек и проходит его и сбойки косым заездом в противоположном направлении направлению отработки короткозабойным проходческим комбайном в верхнем слое, доводя размеры выработок до проектных и обеспечивая проветривание тупикового забоя по углю, в сбойке нижнего слоя по породе устанавливают метательную установку и закладывают выработанное межштрековое пространство.

Способ поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 – схема проходки, первый этап;

фиг. 2 – схема проходки, второй этап;

фиг. 3 – схема разделения выработок на слои перед проходкой;

фиг. 4 – схема разделения выработок на слои, с заложенным межштрековым выработанным пространством;

фиг. 5 – распределение вертикальных напряжений в массиве горных пород при использовании предлагаемого способа, где:

1 – верхний слой;

2 – нижний слой;

3 – конвейерный штрек;

4 – вентиляционный штрек;

5 – короткозабойный проходческий комбайн по углю;

6 – самоходный вагон;

7 – наращиваемый ленточный конвейер;

8 – сбойка;

9 – короткозабойный проходческий комбайн по породе;

10 – ленточный конвейер;

11 – пневмо-закладочный комплекс;

12 – бутовая полоса.

Способ проходки спаренных выработок по тонким пологим угольным пластам с оставлением породы в шахте осуществляется следующим образом. Пласт делят спаренными конвейерным и вентиляционным штреками на панели, которые разделяют на два слоя верхний слой 1 (фиг. 2) и нижний слой 2. Подготовку слоев к отработке производят путем двустадийного проведения подготовительных выработок конвейерного штрека 3 и вентиляционного штрека 4 (фиг. 1). Затем слои последовательно отрабатывают в нисходящем порядке, при отработке верхнего слоя 1 короткозабойный проходческий комбайн по углю 5 проходит конвейерный штрек по углю 3 отрабатывая уголь в межштрековом целике и захватывает уголь в будущем вентиляционном штреке 4 на n-количество косых заездов, после чего короткозабойный проходческий комбайн по углю 5 возвращается в конвейерный штрек 3, проходит выработку по верхнему слою на всю длину выемочного столба, отбитый уголь транспортируют самоходным вагоном 6 до ленточного конвейера 7.

Конвейерный штрек 3 и вентиляционный штрек 4 (фиг. 1) проходят по углю короткозабойным проходческим комбайном 5 в процессе отработки верхнего слоя 1 (фиг. 2) при синхронизированных перемещениях с короткозабойным проходческим комбайном по породе 9 в конвейерном штреке 3 и вентиляционном штреке 4 (фиг. 2). С отставанием во времени и пространстве создается бутовая полоса в выработанном пространстве между выработками 12 (фиг. 2). Отработав уголь в выработке и межштрековом пространстве, короткозабойный проходческий комбайн по углю 5 забуривается в уголь в конвейерный штрек 3. В это время короткозабойный проходческий комбайн по породе 9 зарубается в вентиляционный штрек 4 и проходит выработку и сбойку 8 косым заездом до проектного сечения в противоположном направлении направлению отработки короткозабойным проходческим комбайном по углю 5, доводя размеры выработок до проектных и обеспечивая проветривание тупикового забоя по углю.

Бутовая полоса 8 (фиг. 2) обеспечивает охрану участковой выработки от вредного влияния опорного давления очистных работ со стороны смежного выемочного столба, ее формируют путем замётывания породы, полученной при проходке конвейерного штрека 3 и вентиляционного штрека 4 (фиг. 1, 2) пневмозакладочным комплексом 11 (фиг. 2), который устанавливают в сбойке 8. Подготовительные выработки на стадии проходки по углю крепят анкерами согласно паспорту крепления, а выработанное пространство между целиками крепят с увеличенным шагом установки анкеров.

После отработки верхнего слоя 2 на расстояние до второй сбойки проходческий комбайн по породе монтируют в вентиляционном штреке 4 на нижнем слое 2 и ведут отработку нижнего слоя 2 с установкой метательной установки 10 в бойке 8 и закладкой выработанного межштрекового пространства 12.

Способ поясняется следующим примером.

Возможность реализации предлагаемого способа подтверждается результатами численных исследований методом конечных элементов с использованием двумерной модели массива горных пород. Распределение напряжений свидетельствует о возможности поддержания выработок в зоне опорного давления в выработанном межштрековом пространстве, что позволит обеспечить сохранность конвейерного штрека 3 для повторного использования в качестве вентиляционного для следующего выемочного столба. При проведении исследований моделировалась отработка пласта (фиг. 5) на глубине 800 м, длине выработок 1200 м и ширине формируемого межштрекового выработанного пространства 15 м.

После отработки верхнего слоя 1 в краевой части массива формируется зона повышенных напряжений (фиг. 5), однако благодаря формированию бутовой полосы в межштрековом выработанном пространстве, влияние повышенных напряжений на подготовительные выработки конвейерный штрек 3 и вентиляционный штрек 4 снижается. Кроме того, наличие бутовой полосы 3 исключает выдачу на поверхность породы от проходки подготовительных выработок.

Предлагаемый способ повышает эффективность отработки тонких пластов за счет использования преимуществ подготовки спаренными выработками перед бесцеликовой подготовкой, обеспечения своевременного воспроизводства фронта очистных работ за счет заданной скорости проходки выработок с полным оставлением породы от проходки в шахте.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке тонких и средней мощности угольных пластов, залегающих на больших глубинах. Способ проходки спаренных выработок по тонким пологим угольным пластам с оставлением породы в шахте включает проведение подготовительных конвейерного и вентиляционного штреков с оставлением породы от проходки в выработанном пространстве. Пласт делят спаренными конвейерным и вентиляционным штреками на панели, которые делят на два слоя: верхний слой - уголь и нижний слой - порода. Подготовку слоев к отработке производят путем двустадийного проведения подготовительных выработок конвейерного штрека и вентиляционного штрека. Слои последовательно отрабатывают в нисходящем порядке. При отработке верхнего слоя по углю короткозабойный проходческий комбайн проходит конвейерный штрек по углю, затем отрабатывает уголь всего межштрекового целика на всю длину выемочного столба проходкой n-количества косых заездов от конвейерного штрека до будущего вентиляционного штрека с захватом угля будущего вентиляционного штрека и возвращением в конвейерный штрек по каждому косому заезду обратно. Отбитый уголь транспортируют самоходным вагоном до ленточного конвейера. С отставанием во времени и пространстве в нижнем слое короткозабойный проходческий комбайн зарубается по породе в вентиляционный штрек и проходит его и сбойки косым заездом в противоположном направлении направлению отработки короткозабойным проходческим комбайном в верхнем слое, доводя размеры выработок до проектных и обеспечивая проветривание тупикового забоя по углю. В сбойке нижнего слоя по породе устанавливают метательную установку и закладывают выработанное межштрековое пространство. Техническим результатом является повышение эффективности проведения выработок. 5 ил.

Способ проходки спаренных выработок по тонким пологим угольным пластам с оставлением породы в шахте, включающий проведение подготовительных конвейерного и вентиляционного штреков с оставлением породы от проходки в выработанном пространстве, отличающийся тем, что пласт делят спаренными конвейерным и вентиляционным штреками на панели, которые делят на два слоя: верхний слой - уголь и нижний слой - порода, подготовку слоев к отработке производят путем двустадийного проведения подготовительных выработок конвейерного штрека и вентиляционного штрека, слои последовательно отрабатывают в нисходящем порядке, при отработке верхнего слоя по углю короткозабойный проходческий комбайн проходит конвейерный штрек по углю, затем отрабатывает уголь всего межштрекового целика на всю длину выемочного столба проходкой n-количества косых заездов от конвейерного штрека до будущего вентиляционного штрека с захватом угля будущего вентиляционного штрека и возвращением в конвейерный штрек по каждому косому заезду обратно, отбитый уголь транспортируют самоходным вагоном до ленточного конвейера, с отставанием во времени и пространстве в нижнем слое короткозабойный проходческий комбайн зарубается по породе в вентиляционный штрек и проходит его и сбойки косым заездом в противоположном направлении направлению отработки короткозабойным проходческим комбайном в верхнем слое, доводя размеры выработок до проектных и обеспечивая проветривание тупикового забоя по углю, в сбойке нижнего слоя по породе устанавливают метательную установку и закладывают выработанное межштрековое пространство.