Способ отработки мощных пологих метаноопасных пластов Российский патент 2025 года по МПК E21C41/18 E21F7/00 E21F15/08 E21D9/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезного ископаемого механизированными комплексами с закладкой выработанного пространства.

Известен способ выемки угля из очистного забоя с попутной добычей метана (патент РФ на изобретение RU 2447286 C1, 10.04.2012, бюл. №10, МПК E21C 41/18, E21F 7/00, авторы Сухоруков В.А., Сухоруков В.В., Петрова О.А., Фрянова О.В., Шенгерей Е.Б.), включающий отработку угольного пласта с использованием гидродобычи, механизированной крепи, крепей сопряжения и герметичных перемычек. При этом одновременно с выемкой угля, его транспортировкой и дроблением по трубам, проложенным по забою и на сопряжениях с очистным забоем, через патрубки осуществляют забор метана. Для сервисного обслуживания устанавливают передвижные герметичные перемычки с дверями, оснащенные по периметру пневматическими подушками.

При осуществлении вышеописанного способа забор метана осуществляют через патрубки в общую трубу, подвешенную к верхним перекрытиям механизированной крепи, а затем его подают в трубы, проложенные по штрекам, и далее - на бремсберг.

Недостатками вышеописанного способа являются:

1) сложность осуществления отбойки угля комбайном из-за трубы, подвешенной к верхним перекрытиям секций механизированной крепи;

2) низкая эффективность забора метановоздушной смеси;

3) сложность управления комплексом из подготовительных выработок.

Известен также способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса (патент РФ на изобретение RU 2553699 C1, 20.06.2015, бюл. №17, МПК E21C 41/18, E21F 7/00, авторы Сухоруков В.А., Фрянов В.Н., Сухоруков В.В., Шенгерей Е.Б.), включающий отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями, забойного конвейера и комбайна. Одновременно с выемкой угля, его транспортировкой по забою и подготовительным выработкам, через отверстия в коробчатых верхних перекрытиях и телескопические патрубки, осуществляют отсос метана, для чего из очистного забоя все коробчатые верхние перекрытия секций соединены между собой гофрированными патрубками определенной длины, равной шагу передвижки механизированной крепи

Недостатком вышеописанного способа является низкая эффективность улавливания метана, связанная с:

1) отсутствием отсоса метановоздушной смеси в области козырьков механизированной крепи,

2) потерями скорости движения метановоздушной смеси в коробчатых перекрытиях.

Известен способ отработки мощного пласта с механизированной выемкой угля из межслоевой толщи (патент РФ на изобретение RU 2647015 C1, 13.03.2018, бюл. №8, МПК Е21С 41/18, авторы Сухоруков В.А., Фрянов В.Н., Сухоруков В.В., Шенгерей Е.Б. Огнев С.А., Багиров В.А., Васильев П.В., Смышляев С.А.), принятый за прототип, включающий выемку угля по простиранию комбайном механизированного комплекса верхнего слоя на величину захвата рабочим органом комбайна, последующую передвижку секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя с одновременной выдвижкой домкратами завальных ограждений, установленных в основании секций крепи в сторону выработанного пространства, последующую выемку угля комбайном механизированного комплекса нижнего слоя, отделение при этом межслоевой пачки от обрушенных пород завальными ограждениями, передвижение после выемки угля завальных ограждений вместе с секциями крепи механизированного комплекса нижнего слоя к забою и вновь - выемку угля комбайном механизированного комплекса верхнего слоя.

Недостатком вышеописанного способа является низкая эффективность добычи полезного ископаемого, повышение себестоимости работ вследствие опасных условий труда рабочих, связанных в свою очередь с большим скоплением метана у перекрытий крепи верхнего слоя.

Технический результат - повышение эффективности добычи полезного ископаемого за счет повышения безопасности условий труда рабочих.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе отработки мощных пологих метаноопасных угольных пластов, включающем выемку угля по простиранию комбайном механизированного комплекса верхнего слоя на величину захвата рабочим органом комбайна, последующую передвижку секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя с одновременной выдвижкой домкратами завальных ограждений, установленных в основании секций крепи, в сторону выработанного пространства, последующую выемку угля комбайном механизированного комплекса нижнего слоя, отделение при этом контура выработки от выработанного пространства завальными ограждениями, передвижение после выемки угля завальных ограждений вместе с секциями крепи механизированного комплекса нижнего слоя к забою и вновь - выемку угля комбайном механизированного комплекса верхнего слоя, согласно заявляемому техническому решению в механизированном комплексе верхнего слоя применяют секции крепи с перекрытиями поддерживающего типа, а в механизированном комплексе нижнего слоя - секции крепи с перекрытиями ограждающего типа, одновременно с выемкой угля в слоях подают закладочный материал через трубу, подвешенную на задних козырьках перекрытий поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, формируют завальными ограждениями, установленными в основании секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, и перекрытиями ограждающего типа секций крепи механизированного комплекса нижнего слоя угол естественного откоса, вытесняют закладочным материалом метановоздушную смесь из выработанного пространства в контур выработки, направляют поток метановоздушной смеси от нижнего слоя к верхнему избыточным давлением воздуха, создаваемым на почве нижнего слоя, удаляют метановоздушную смесь через воронки и приемные полости и далее через промежуточные полости, расположенные в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, при этом промежуточные полости в передних козырьках соединяют с промежуточными полостями в перекрытиях поддерживающего типа гофрированными патрубками, а приемные полости и промежуточные полости в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя соединяют между собой и с магистральной полостью в перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя под острыми углами ответвления в сторону удаления метановоздушной смеси.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема послойной выемки угля при отработке мощного пологого пласта в соответствии с заявляемым техническим решением; на фиг. 2 - выносной элемент А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.

Мощный пологий метаноопасный угольный пласт 1 отрабатывают по простиранию в два слоя.

В верхнем слое 2 выемку угля осуществляют механизированным комплексом 3, который оснащают комбайном 4, забойным конвейером 5, секциями крепи 6, имеющими перекрытия 7.

Выемку осуществляют на величину захвата рабочим органом комбайна 4.

По мере выемки угля комбайном 4 в верхнем слое 2 осуществляют передвижку секций крепи 6. Одновременно, с помощью домкратов 8, установленных в основании секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2, выдвигают завальные ограждения 9 в сторону выработанного пространства.

Далее, после передвижки всех секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2, осуществляют выемку угля в нижнем слое 10 механизированным комплексом 11, который оснащают комбайном 12, забойным конвейером 13, секциями крепи 14, имеющими перекрытия 15.

Выемку осуществляют на величину захвата рабочим органом комбайна 12.

При этом постоянно отделяют контур выработки от выработанного пространства завальными ограждениями 9; то же обеспечивают и при передвижении завальных ограждений 9 после выемки угля вместе с секциями крепи 14 механизированного комплекса 11 нижнего слоя 10 к забою.

Отбитый уголь падает на забойные конвейеры 5, 13 и далее его транспортируют к бремсбергу.

Согласно заявляемому техническому решению, в механизированном комплексе 3 верхнего слоя 2 применяют секции крепи 6 с перекрытиями 7 поддерживающего типа, а в механизированном комплексе 11 нижнего слоя 10 - секции крепи 14 с перекрытиями 15 ограждающего типа. Как описано ниже, размещением в слоях и геометрическими особенностями перекрытий 7 поддерживающего типа и перекрытий 15 ограждающего типа обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

При этом, согласно заявляемому техническому решению, одновременно с выемкой угля в слоях 2, 10 подают закладочный материал 16 через трубу 17, подвешенную на задних козырьках 18 перекрытий 7 поддерживающего типа секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2.

Подача закладочного материала 16 через трубу 17, находящуюся в вышеописанном месте и закрепленную вышеописанным образом - в верхней точке выработанного пространства - способствует движению закладочного материала 16 под действием гравитации вниз, наиболее полному заполнению выработанного пространства закладочным материалом 16, чем обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

При этом, согласно заявляемому техническому решению, формируют завальными ограждениями 9, установленными в основании секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2, и перекрытиями 15 ограждающего типа секций крепи 14 механизированного комплекса 11 нижнего слоя 10 угол естественного откоса. Таким образом обеспечивают наиболее эффективные условия для перемещения закладочного материала 16 вниз для быстрого заполнения выработанного пространства закладочным материалом 16, тем самым вытесняют метановоздушную смесь из выработанного пространства в контур выработки, чем обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

При этом, согласно заявляемому техническому решению, направляют поток метановоздушной смеси от нижнего слоя к верхнему избыточным давлением воздуха, создаваемым на почве нижнего слоя, тем самым интенсифицируют дегазацию выработки от нижнего слоя к верхнему, чем также обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

Избыточное давление на почве нижнего слоя создают подачей сжатого воздуха из трубопровода с форсунками 18.

Далее, согласно заявляемому техническому решению, удаляют метановоздушную смесь, скапливающуюся вследствие свойств метана у кровли верхнего слоя 2 через воронки 19 и приемные полости 20 и далее через промежуточные полости 21 в передних козырьках 22 и промежуточные полости 23 в перекрытиях 7 поддерживающего типа секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2, повышают таким образом эффективность сбора метановоздушной смеси от места скопления у кровли верхнего слоя 2 для дальнейшего направления в сторону удаления, чем обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

При этом, согласно заявляемому техническому решению, промежуточные полости 21 в передних козырьках 22 соединяют с промежуточными полостями 23 в перекрытиях 7 поддерживающего типа гофрированными патрубками 24, а приемные полости 20 и промежуточные полости 21 в передних козырьках и промежуточные полости 23 в перекрытиях 7 поддерживающего типа секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2 соединяют между собой и с магистральной полостью 25 в перекрытиях 7 поддерживающего типа секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2 под острыми углами ответвления в сторону удаления метановоздушной смеси. Образуют таким образом в плоских конструкциях передних козырьков 22 и перекрытий 7 поддерживающего типа секций крепи 6 механизированного комплекса 3 верхнего слоя 2 сеть последовательно связанных полостей с минимальным гидравлическим сопротивлением, позволяющую эффективно собирать метановоздушную смесь и транспортировать ее для удаления, чем также обеспечивают достижение заявляемого технического результата.

Далее метановоздушную смесь удаляют через магистраль, которую собирают из всех магистральных полостей 25 в перекрытиях 7 поддерживающего типа секций крепи 6, соединяя их гофрированными патрубками 26.

Проветривают подготовительные выработки и очистные забои за счет общешахтной депрессии. Для откачки метановоздушной смеси из очистных забоев на вентиляционном штреке прокладывают трубу (не показана).

Закладочную смесь с помощью сжатого воздуха подают по трубопроводу (не показан), проложенному на конвейерном штреке, затем по трубе 16, подвешенной к задним козырькам 17 - в выработанное пространство.

Таким образом заявляемый технический результат достигают тем, что:

- в механизированном комплексе верхнего слоя применяют секции крепи с перекрытиями поддерживающего типа, а в механизированном комплексе нижнего слоя - секции крепи с перекрытиями ограждающего типа;

- одновременно с выемкой угля в слоях подают закладочный материал через трубу, подвешенную на задних козырьках перекрытий поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя;

- формируют завальными ограждениями, установленными в основании секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, и перекрытиями ограждающего типа секций крепи механизированного комплекса нижнего слоя угол естественного откоса, вытесняют закладочным материалом метановоздушную смесь из выработанного пространства в контур выработки;

- направляют поток метановоздушной смеси от нижнего слоя к верхнему избыточным давлением воздуха, создаваемым на почве нижнего слоя;

- удаляют метановоздушную смесь через воронки и приемные полости и далее через промежуточные полости, расположенные в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя;

- промежуточные полости в передних козырьках соединяют с промежуточными полостями в перекрытиях поддерживающего типа гофрированными патрубками, а приемные полости и промежуточные полости в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя соединяют между собой и с магистральной полостью в перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя под острыми углами ответвления в сторону удаления метановоздушной смеси.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке полезного ископаемого механизированными комплексами с закладкой выработанного пространства. Способ отработки мощных пологих метаноопасных угольных пластов включает следующие действия. Выемку угля по простиранию комбайном механизированного комплекса верхнего слоя на величину захвата рабочим органом комбайна, передвижку секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя с одновременной выдвижкой домкратами завальных ограждений, установленных в основании секций крепи, в сторону выработанного пространства. Выемку угля комбайном механизированного комплекса нижнего слоя, отделение при этом контура выработки от выработанного пространства завальными ограждениями, передвижение после выемки угля завальных ограждений вместе с секциями крепи механизированного комплекса нижнего слоя к забою и вновь выемку угля комбайном механизированного комплекса верхнего слоя. В механизированном комплексе верхнего слоя применяют секции крепи с перекрытиями поддерживающего типа, а в механизированном комплексе нижнего слоя - секции крепи с перекрытиями ограждающего типа. Одновременно с выемкой угля в слоях подают закладочный материал через трубу, подвешенную на задних козырьках перекрытий поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя. Формируют завальными ограждениями, установленными в основании секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, и перекрытиями ограждающего типа секций крепи механизированного комплекса нижнего слоя угол естественного откоса. Вытесняют закладочным материалом метановоздушную смесь из выработанного пространства в контур выработки. Направляют поток метановоздушной смеси от нижнего слоя к верхнему избыточным давлением воздуха, создаваемым на почве нижнего слоя. Удаляют метановоздушную смесь через воронки и приемные полости и далее через промежуточные полости, расположенные в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя. Промежуточные полости в передних козырьках соединяют с промежуточными полостями в перекрытиях поддерживающего типа гофрированными патрубками. Приемные полости и промежуточные полости в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя соединяют между собой и с магистральной полостью в перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя под острыми углами ответвления в сторону удаления метановоздушной смеси. Техническим результатом является повышение эффективности добычи полезного ископаемого. 4 ил.

Способ отработки мощных пологих метаноопасных угольных пластов, включающий выемку угля по простиранию комбайном механизированного комплекса верхнего слоя на величину захвата рабочим органом комбайна, последующую передвижку секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя с одновременной выдвижкой домкратами завальных ограждений, установленных в основании секций крепи, в сторону выработанного пространства, последующую выемку угля комбайном механизированного комплекса нижнего слоя, отделение при этом контура выработки от выработанного пространства завальными ограждениями, передвижение после выемки угля завальных ограждений вместе с секциями крепи механизированного комплекса нижнего слоя к забою и вновь выемку угля комбайном механизированного комплекса верхнего слоя, отличающийся тем, что в механизированном комплексе верхнего слоя применяют секции крепи с перекрытиями поддерживающего типа, а в механизированном комплексе нижнего слоя – секции крепи с перекрытиями ограждающего типа, одновременно с выемкой угля в слоях подают закладочный материал через трубу, подвешенную на задних козырьках перекрытий поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, формируют завальными ограждениями, установленными в основании секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, и перекрытиями ограждающего типа секций крепи механизированного комплекса нижнего слоя угол естественного откоса, вытесняют закладочным материалом метановоздушную смесь из выработанного пространства в контур выработки, направляют поток метановоздушной смеси от нижнего слоя к верхнему избыточным давлением воздуха, создаваемым на почве нижнего слоя, удаляют метановоздушную смесь через воронки и приемные полости и далее через промежуточные полости, расположенные в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя, при этом промежуточные полости в передних козырьках соединяют с промежуточными полостями в перекрытиях поддерживающего типа гофрированными патрубками, а приемные полости и промежуточные полости в передних козырьках и перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя соединяют между собой и с магистральной полостью в перекрытиях поддерживающего типа секций крепи механизированного комплекса верхнего слоя под острыми углами ответвления в сторону удаления метановоздушной смеси.