Способ разработки мощных угольных пластов крутого залегания и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК E21C41/04 E21D23/00 

Изобретение: относится в горному делу и может быть использовано при разработке мощных и наклонных угольных пластов под охраняемыми объектами, а также при выемке целиков угля и замена их на искусственные при разработке пластов с обрушением.

Целью изобретения является повьше- ние безопасности разработки, произво-

дительыости труда и снижение себесто- нмости добычи.

На фиг,1 изображен план горных ра бот на вертикальной,проекции мощного крутого пласта; на. фиг.2 - разрез на фиг,1, в период подготовки к выемке первичной камеры; па фиг.З то же, в период возведения закладки; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.З- разрез В-В на фиг.З; па фиг.6 - устройство для осуществления способа выемки первичных камер; на фиг.7 - раз- рез Г-Г на фиг.1; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7,

Способ осуществляют следу101П1Им образом.

15

В период ведения закладочных работ у боковых стенок камер устанавливают цилиндрические оболочки 14 и последовательно по восстанию наполняют их водой. Оболочки необходимы для формирования восстающих выработок 15 и 16. Оболочки 14 размещены в трубах 12 и в закладочном массиве. По мере подачи закладки трубы демонтируют. Выработки 15 и 16 предназначены для проветриПосле вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков 1 угля и заменой их на искусственные по кон- /О вания, транспорта угля и закладки, туру выемочного поля с формированием . Д размещения оборудования и исполь- в них вентиляционного 2 и конвейерно го 3 штреков. Из конвейерного штрека до вентиляционного проводят углеспускзования их в качестве запасных выходов при выемке вторичных камер 17.

При выемке камер 5 на пластах больные печи 4, предназначенные для транс-5 шой мощности 8 - 12 м для временного порта угля и проветривания при выемке- крепления камер используют две оболоч- первичных камер 5. Затем в почве вентиляционного штрека проводят проходческую канаву 6. В проходческой канаки. В этом случае вначале под штреком 2 проходят рассечку и крепят ее деревянными стойками.. В рассечке устанав35

40

ве и вентиляцисипом штреке монтируют 30 ливают устройства 10 с оболочками 7. пневмооболочку 7 закреплением ее верХ него конца на крепи 8 штрека 2, а остальной части оболочки на барабане лебедки 9, которую размещают в -канаве на площадке устройства 10 управления оболочкой. Затем в оболочку 7 подают избыточное давление воздуха.. Оболочка под действием избыточного давления воздуха распирается о боковые стенки выработки н канавы 6. Ле. бедка 9 оказывается в подвешенном к оболочке состоянии. .Пос.пе этого начинают оч1.стную выемку первичной камеры на всю мощност.ь пласта. Отбойку угля осуществляют специальной ма 45 шиной или гидромонитором 11, которьш монтируют на гшощадке устройства управления. Отбитый уголь через угле- спускную печь транспортируют на транспортный штрек. По мере подвигапия забоя по падению пласта оболочку сма тывают с барабана лебедки и в оболоч ку подают избыточное давление возду50

Концы оболочек подвешивают к искусст- венному целику 1. Устройства 10 соединяют между собой балкой, на которой смонтирована дополнительно лебедка с тросом. Конец троса закрепляют в выработке 2. После этого начинают очистную выемку угля в нисходящем порядке. Вслед За забоем оболочки сматываются с барабанов лебедок 9. Оболочки 7, устройства 10 с балкой в начальн ый период удерживаются тросом. В дальнейшем оболочки 7-распираются о стенки камер и собой избыточным давлением воздуха и за счет трения удерживают на весу без помощи каната.

После заполнения камеры 5 закладкой и ее затвердевания из оболочек 14 слипают воду и их извлекают из выработок 15 н 16 для повторного использования. Выработки 15 и 16 оборудуют для выемзси вторичных камер Оболочки 7 и устройства 10 демонтируют и переносят на место выемки следующей первичной камеры. Одновременно с выемкой первичных камер 5 ведут выемку вторичных камер 17 с отставанием от первичных камер на 3, 4 столба. Выемку вторичных камер 17 ведут в восходящем

ха, посредством которого и осуществляется реакция отпора оболочки между стенками камеры. Вместе с временным креплением стенок камеры оболочкой у стенки камеры наращивают жесткие пер- фор1-фованные трубы 12, которые выпрл

5

няют функцию запасных выходов и вентиляционных каналов. После выемки камеры до нижней границы подэтажа оболочки наматывают на барабан лебедки, редуцируя из них воздух, поддерживая давление постояннным. Одновременно по одной из труб 12 подают литую или Твердеющую закладку 13.

В период ведения закладочных работ у боковых стенок камер устанавливают цилиндрические оболочки 14 и последовательно по восстанию наполняют их водой. Оболочки необходимы для формирования восстающих выработок 15 и 16. Оболочки 14 размещены в трубах 12 и в закладочном массиве. По мере подачи закладки трубы демонтируют. Выработки 15 и 16 предназначены для проветриО вания, транспорта угля и закладки, . Д размещения оборудования и исполь-

При выемке камер 5 на пластах большой мощности 8 - 12 м для временного крепления камер используют две оболоч-

ки. В этом случае вначале под штреком 2 проходят рассечку и крепят ее деревянными стойками.. В рассечке устанав

ливают устройства 10 с оболочками 7.

Концы оболочек подвешивают к искусст- венному целику 1. Устройства 10 соединяют между собой балкой, на которой смонтирована дополнительно лебедка с тросом. Конец троса закрепляют в выработке 2. После этого начинают очистную выемку угля в нисходящем порядке. Вслед За забоем оболочки сматываются с барабанов лебедок 9. Оболочки 7, устройства 10 с балкой в начальн ый период удерживаются тросом. В дальнейшем оболочки 7-распираются о стенки камер и собой избыточным давлением воздуха и за счет трения удерживают на весу без помощи каната.

После заполнения камеры 5 закладкой и ее затвердевания из оболочек 14 слипают воду и их извлекают из выработок 15 н 16 для повторного использования. Выработки 15 и 16 оборудуют для выемзси вторичных камер Оболочки 7 и устройства 10 демонтируют и переносят на место выемки следующей первичной камеры. Одновременно с выемкой первичных камер 5 ведут выемку вторичных камер 17 с отставанием от первичных камер на 3, 4 столба. Выемку вторичных камер 17 ведут в восходящем

5 -15

порядке с рядовой закладкой 18 выработанного пространства и отбойкой угля на прлок 19. Разупрочнение угля ведут путем подсечки пласта у его почвы канатной пилой 20, концы которой размещены в скважинах 21, пройденных у почвы пласта, и виброимпульсного воздействия на пласт устройством

вентиляционнной выработки. Окно площадки 28,, через которое проходит пневмооболочка, с целью снижения трения скольжения оболочек о стенки окна оборудовано роликами 31. Площадка 28 посредством гидродомкратов 32 соединена с захватами 33. Последние необходимы для захвата поверхности пнев

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность разработки, производительность труда и снизить себестоимость добычи. После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков угля и заменой их на искусственные по контуру выемочного поля с формированием в них вентиляционного и конвейерного штреков. Выемку первичных камер (ПК) осуществляют в нисходящем порядке с временным креплением стенок ПК пневмооболочками (ПО). Затем по мере демонтажа временной крепи ведут закладку ПК. В закладке формируют выработки на границе со смежными вторичными камерами (ВК), которые вынимают в восходящем порядке. По указанным выработкам ПК производят транспортирование угля и закладки. При выемке ВК уголь отбивают подсечкой пласта с последующим виброимпульсным воздействием на подсечную его часть. Для выемки ПК и ВК используют различные устройства. В первом устройстве рабочий полок содержит соединенные между собой шарнирно рычагами и гидростойками верхнюю и нижнюю площадки. На нижней площадке размещена лебедка, на барабане которой закреплен один конец ПО. Верхняя площадка выполнена с окном, по периметру которого закреплены ролики. Шарнирно на верхней площадке посредством домкратов закреплены захваты для фиксации ПО. Во втором устройстве полок снабжен лотками и размещенным на них базовыми балками четырехзвенником. Дополнительные его балки шарнирно соединены между собой. С базовыми балками закреплено перфорированное основание с вибратором. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

22, размещенным в скважянё 23. Скважи- д мооболочек и удержания ее в фиксиро20

25

ны 21 и 23 проводят в период подг о- товки камер 17 к выемке. Отбитый уголь падает на подвесной полок, далее самотеком по полку, лоткам 24 транспортируется к выработкам 15 и 16 и по ним на транспортный штрек 3. Подачу закладки в камеру под полок осуществляют по трубам 25, размещенным в выработках 15 и 16. Вйброимпульсное воздействие на подсеченную часть пласта ocyщecтвJ|яют из скважин 23 специальным устройством 22, выполненным в виде замкнутой оболочки, наполненной жидкостью. Для осуществления виброш - пульсного разрушения угля в оболочке создают давление жидкости, в которой периодически возбуждают импульсы давления длительностью порядка 3 10 с и силой 85 МПа. Под влиянием этих импульсов получают разрыхление угля на уровне дефектов в виде микропор, микротрещин. Затем для приведения трещин к условиям их развития создают импульсы давления 85 10 Па с длительностью 0,33 с. Разрушение угля в виде развития спектра дефектов трещин 35 пласта,

граничпорядка 1505. Таким образом, уголь переходит в подвижное состояние, обрушается на полок и далее самотеком по лоткам и восстающим выработкам попадает на конвейерный штрек 3. Выработки 15 и 16 для предотвращения просыпания в них закладочного материала 18 отгораживаются затяжкой 26.

30

достигают серией импульсов с ной частотой

ванном положении относительно площадки 28 в период намотки пневмооболочки на барабан лебедки. В этот период нижняя площадка подтягивается к 15 ппощадке 28 гидростройками. РЫчаги 30,. поворачиваясь вокруг осей шарнирного закрепления, смещают нижнкяо площадку относительно верхней в направлении оси вала барабана лебедки. Лебедка при этом перемещается также в сторону от окна верхней площадки 28 вместе с площадкой 27 и пневмооболочка равномерно наматывается на барабан лебедки по аналогии намотки каната на барабан

На площадке 27 на направляющих может быть установлен гидромонитор 11, с помощью которого может вестись отбойка угля при выемке первичных камер в случае гидравлического способа разработки пластов.

Устройства для выемки вторичных камер включают полок 19 с лотками 24 для сбора отбитого угля и транспорта его к углейпускным печам 15 и 16, канатную пилу 20 для подсечки угольного

устройство 22 для виброимпу- льсного воздействия (отбойки) на подсеченную часть пласта, трубу 25 для подачи закладки под полок 19, затяжку 26 для ограждения углеспускных печей 15 и 16 от закладочного материала 18.:Полок выполнен в виде гофрированного основания, размещенного по обе стороны от лотков.

Гофрированное основание смонтировано на шарнирно соединенных между собой базовых балках 34 с зазором под лотками. Противоположные концы базовых балок (у почвы и кровли камеры 17) соединень дополнительными балками 35 таким образом, что пара базовых балок, на которых уложено гофрированное основание, и пара дополнительных балок 35 образуют четы- рехзвенник. Такая конструкция необходима для адаптации полка к изменению мощности слоя (пласта). Полок и лотки снабжены вибраторами 36. Горфи- рованная форма основания и вибраторы

40

45

Устройство для выемки первичных камер включает пневмооболочку 7, лебедку 9, размещенную на нижнем основании 27 устройства 10 управления пневмооболочками. Устройство управления пневмооболочками состоит из двух площадок 27 и 28, соединенных междУ собой шарнирно гидростойками 29 и рычагами 30. Лебедка размещена на площадке 27. На барабане лебедки намотан конец пневмооболочки. Пневмооболочка проходит через окна площадки 28 и закреплена другим концом на крепи 8

0

5

5 пласта,

0

ванном положении относительно площадки 28 в период намотки пневмооболочки на барабан лебедки. В этот период нижняя площадка подтягивается к 5 ппощадке 28 гидростройками. РЫчаги 30,. поворачиваясь вокруг осей шарнирного закрепления, смещают нижнкяо площадку относительно верхней в направлении оси вала барабана лебедки. Лебедка при этом перемещается также в сторону от окна верхней площадки 28 вместе с площадкой 27 и пневмооболочка равномерно наматывается на барабан лебедки по аналогии намотки каната на барабан.

На площадке 27 на направляющих может быть установлен гидромонитор 11, с помощью которого может вестись отбойка угля при выемке первичных камер в случае гидравлического способа разработки пластов.

Устройства для выемки вторичных камер включают полок 19 с лотками 24 для сбора отбитого угля и транспорта его к углейпускным печам 15 и 16, канатную пилу 20 для подсечки угольного

устройство 22 для виброимпу- льсного воздействия (отбойки) на подсеченную часть пласта, трубу 25 для подачи закладки под полок 19, затяжку 26 для ограждения углеспускных печей 15 и 16 от закладочного материала 18.:Полок выполнен в виде гофрированного основания, размещенного по обе стороны от лотков.

Гофрированное основание смонтировано на шарнирно соединенных между собой базовых балках 34 с зазором под лотками. Противоположные концы базовых балок (у почвы и кровли камеры 17) соединень дополнительными балками 35 таким образом, что пара базовых балок, на которых уложено гофрированное основание, и пара дополнительных балок 35 образуют четы- рехзвенник. Такая конструкция необходима для адаптации полка к изменению мощности слоя (пласта). Полок и лотки снабжены вибраторами 36. Горфи- рованная форма основания и вибраторы

0

5

0

5

36 необходимы для предотвращения забу- чивания полка негабаритами и разрушения негабаритов, а также для обеспечения равномерности подачи углепотока в углеспускные печи. Полок подвешен на канатах 37, размещенных в cKBasa-t- нах 21, на канатах 38 и 39, разме- щенных в скважине 23, и на канатах 40 и 41, размещенных в углеспуск-,

ных выработках 15 и 16. Канаты 38 и 40 присоединены к балкам 35, а кака- ты -39 и 41 - к балкам 34. Подвеска четырехзвенника с помощью парных канатов необходима для управления наклоном смежных шарнирно соединенных половин полка, а также для настройки полка на мощность апаста. Управление осуществляется изменением длины концов канатов 38 и 40 относитехгь- но длины концов канатов 39 и 41. Устройство 22 виброимпульсного воздействия на подсеченную часть пласта выполнено D виде замкнутой оболочки, заполненной жидкост1)Ю, в которой периодически возбуждаются импульсы давления. Оболочка 22 подвешена на капа- те 42 и соединена с напорной магистралью шлангом 43.

Устройство для осуществления предлагаемого способа разработки работает следующим образом.

Выемку первичных камер осуществляют в нисходящем порядке с временньм креплением стенок камер пневмооболоч- ками 7. Пневмооболочку вслед за под- виганием забоя сматывают с барабана лебедки, поддериш}зая (путем по-дкачки воздуха) внутри пневмооболочки избыточное давление воздуха. Верхний ко- йец пневмооболочки закреплен на крепи вентиляционного штрека. Противоположный конец пневмооболочки намотан на барабане лебедки, смонтированной на ншкнем основании устройства управления оболочками.

Пневмооболочка под действием избыточного давления воздуха осуществляет, распор стенок камеры. Устройство находится в подвешенном к пневмообо- лочке состоянии. Сматывание пневмооболочки с барабана лебедки осуществляется следующим образом. Захваты 32 посредством гидродомкратов 31 сжимают между собой поверхность пневмооболочки. Посредством гидростоек нижнюю площадку раздвигают на таг передвижки относительно верхней площадки. Лебедка в этот момент расторможена и с

ее барабана сматывается пневмооболоч- ка. Затем лебедку затормаживают, ,родомкратами 32 захваты 33 отсоединяют от поверхности пневмооболочки, а гидростойками подтягивают верхнюю площадку к нижней. Пневмооболочка под действием натяжений, возникающих в ткани по контуру окна от избыточного давления, перепускается через ролики 31 горлового окна верхней площадки. Верхняя площадка с захватами 33 под действием веса и распора жидкости в штоковой полости гидростоек опускаются на шаг передвижки вслед за забоем камеры. По мере подвигания забоя нараищвают инвентарные трубы 12, предназначенные для проветривания, транспорта закладочного материала, людей и другого оборудования. Отбойку угля осуществляют установками типа ШД 72 или гидромонитором при гидравлическом способе разработки пластов. Гидромонитор в таком случае монтируется на нижней площадке устройства. После выемки первичной камеры до целика ее стенки подцерлснваются избыточным давлением воздуха в пневмооболочках. Затем начинают вести закладку камеры твердеюгдими смесями или литой закладкой в восходящем порядке.

Закладку подают из вентиляционного штрека 2 через одну из труб 12. Через другие трубы 12 подают цилиндрические резино-тканевые оболочки 14, которыми посредством анкеров фиксируют по бокам первичной камеры на ее границе с вторичными полосами. В оболочки подают воду. Под действием давления столба воды оболочки сохраняют цилиндрическую форму, образуя в закладочном материале восстающие выработки 15 и 16. Одновременно со скоростью возведения .закладки сокращают пневмооболочки путем наматывания их на барабан лебедки, Воздух в пневмо- оболочка с редуцируют, поддерживая избыточное давление постоянным.

Намотку пневмооболочек на барабан . лебедки осуществляют следующим образом. Гидродомкратами 29 разжимают захваты 33. Барабан лебедки при этом заторможен. Вся установка 10 находится в подвешенном к пневмооболочке состоянии через барабан.лебедки. Гидростойками отодвигают верхнюю площадку относительно нижней. При этом пнев- мооболочка перепасовывается через ролики 31 окна верхней площадки. После раздвижки гидростоек сжимают поверхность пневмооболочек захватами . 33 посредством гидродомкратов 31. Таким образом, верхняя площадка закреп- г щадкам полка к средине камеры и переляется на поверхности пневмооболочки. Затем гидростойками подтягивается нижняя площадка к верхней. Излишки длины пневмооболочек наматывают при этом на барабан лебедки. Одновременно со 10 сближением площадок рычаги поворачиваются вокруг шарниров и сдвигают площадки относительно друг друга в направлении оси лебедок. Таким образом, осуществляется равномерная на- 15 мотка поверхности пневмооболочки на барабан лебедки. Далее цикл сокраще- НИ9 оболочки по длине, т.е. снятие временного крепления со стенок камеры, повторяется со скоростью возведе- 20 кия закладки.

На последних этапах извлечения временного крепления камер в случае применения двух пневмооболочек и устройства их удерживают на весу посред- 25 ством каната и- лебедки. В дальнейшем пневмооболочки и устройства управления ими полностью извлекаются из камеры и переносятся на новое место. После полного заполнения первичной 30 камеры закладкой и еа затвердевания из оболочек 14 сливают воду и их извлекают. На их месте остаются восстающие выработки 15 и 16, сформированные в закладочном массиве первичных камер. Выработки 12 могут быть сформированы также путем оставления в закладке става труб 12, которые .впоследствии извлекают из выработок 15 и 16 после того, как будет извлечен уголь смежных столбов.. Для удобства сборки и разборки став труб выполнен инв.ентарным и собирается из трех сегментов. Став труб 12 оборудуется лестницей, полками.д

. Устройство для выемки вторичных камер, выполненное в виде горфиро- ванного полка с вибраторами, работает следующим образом.

Угольная пила 20 подсекает пласт у почвы пласта в восходящем порядке. Оболочка 22 избыточным давлением жидкости обжимает стенки скважины 23. Полок 19 подвешен на канатах 37 - 41. Вибраторы 36 включены и передают колебательные импульсы полку.

При подаче импульсов давления в устройство 22 уголь в окрестности контакта с оболочки в подсеченной час35

40

50

55

гружается на лоток, далее по лотку транспортируется к углеспускной печи 15 (16) и по ней самотеком доставляется на транспортный штрек. По мере подвигания забоя полок посредством канатов поднимается. Вьфаботанное пространство под полком заполняется закладкой, которая подается по трубе 34. Устройство 22 периодически пере- , ставляется на новое место после разрушения угля. Подъем оболочки осуществляют канатом 42. Жидкость к оболочке подается по шлангу 43. Настройка полка на изменение мощности пласта осуществляется путем изменения длины концов канатов. При-удлинении концов канатов 39 и 41 балки 34 четырехзвен- ника в средней части полка опускаются, углы четырехзвенника изменяются таким образом, что полок з меньшает свои размеры по мощности пласта. Печи 15 и 16 отгораживают от проникновения закладочного материала в них затяжками 26. Затяжки-выполнены из полимерных мате- ригшов в виде пластин с узлами соединения друг с другом. После выемки вторичных камер все оборудование перемонтируют на другой столб. Оборудование и оснастка печей 15 и 16 также демонтируется для повторного использования.

Формула изобретения

ти переходит в подвижное состояние, падает на полок. Под влиянием вибрации уголь стекает по наклонным пло05 0

5 0

5

0

0

5

гружается на лоток, далее по лотку транспортируется к углеспускной печи 15 (16) и по ней самотеком доставляется на транспортный штрек. По мере подвигания забоя полок посредством канатов поднимается. Вьфаботанное пространство под полком заполняется закладкой, которая подается по трубе 34. Устройство 22 периодически пере- , ставляется на новое место после разрушения угля. Подъем оболочки осуществляют канатом 42. Жидкость к оболочке подается по шлангу 43. Настройка полка на изменение мощности пласта осуществляется путем изменения длины концов канатов. При-удлинении концов канатов 39 и 41 балки 34 четырехзвен- ника в средней части полка опускаются, углы четырехзвенника изменяются таким образом, что полок з меньшает свои размеры по мощности пласта. Печи 15 и 16 отгораживают от проникновения закладочного материала в них затяжками 26. Затяжки-выполнены из полимерных мате- ригшов в виде пластин с узлами соединения друг с другом. После выемки вторичных камер все оборудование перемонтируют на другой столб. Оборудование и оснастка печей 15 и 16 также демонтируется для повторного использования.

Формула изобретения

угля и закладки производят по указанным выработкам первичных каь5ер.

Г

- S 2 1

Т

1493212

при этом лебедка размещена на нижней площадке и один конец пневмооболочки закреплен на ее барабане, а верхняя площадка выполнена с окном и снабжена роликами, закрепленными по периметру окна, и захватами для фиксации пневмооболочки, причем захваты закреплены шарнирно на верхней площадке посредtO ством домкратов.

15 балок, шарнирно соединенных между собой, причем четырехзвенник размещен базовьми балками на лотках, основан1ге выполнено перфорированным и скреплено с б а 3 о б 1Л к ами,

1 2 5

/

дгие.г

Ъ-Б

//У /////////////// /// /// /// УХ/ /// Х/Х хИ

А-А

U

риг.з

V////////////////////////// ////////// Л

гж А

фив.5

(риаб

J/

Jf2 39 38 43

r- r

/5фи.7

&:A

37

UO «/ фи.в

fS