Способ разработки мощных пологих, склонных к самовозгоранию пластов Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке мощных пологих, склонных к самовозгоранию пластов двумя наклонными слоями.

Известен способ разработки мощных пологих пластов двумя наклонными слоями, включающий отработку слоев столбами, проведение в каждом столбе одинарной выработки верхнего слоя и парной выработки нижнего слоя, выемку слоев с опережением лавы нижнего слоя лавой верхнего слоя, с образованием зоны повышенных градиентов давления обрушенных пород и области предельного состояния угольного массива со стороны отработанных столбов и плоского дна мульды сдвижения.

Недостатком известного способа являются довольно высокие затраты на поддержание выработок вентиляционного горизонта.

Известен также способ разработки мощных пологих пластов двумя наклонными слоями, при котором каждый слой отрабатывают столбами, при этом в каждом столбе одинарную выработку верхнего слоя относительно одной из парных выработок нижнего слоя, расположенной на границе с отработанным столбом, и вторую парную выработку нижнего слоя относительно оди- нарной выработки верхнего слоя располагают на расстояниях не менее трехкратной ширины области предельного состояния угольного массива со стороны отработанных столбов соответственно в нижнем и верхнем слоях пласта, а лаву нижнего слоя располагают за границей зоны повышенных градиентов давления обрушенных пород в верхнем слое.

Недостатком известного способа явля- ется значительный разрыв во времени между отработками слоев на больших глубинах разработки, что приводит к существенным деформациям крепи выработок нижнего слоя и требует дополнительных затрат на их поддержание.

Известен также принятый за прототип способ разработки мощного пологого пласта двумя наклонными слоями, включающий выемку слоев столбами, проведение в каждом столбе одинарных вентиляционного и конвейерного штреков, выемку слоев с опережением лавы нижнего слоя лавой верхнего слоя на 25-35 м и погашение слоевых выработок вслед за лавой.

Недостатком известного способа являются необходимость поддержания выработок вентиляционного горизонта с начала подготовки до подхода очистного забоя, что обусловливает значительные затраты на их

поддержание, местные скопления метана в верхней части лав, отсутствие доступа к выработанному пространству для выполнения профилактических противопожарных мер при нагревании потерянных в выработанном пространстве запасов угля.

Целью изобретения является снижение затрат на поддержание выработок вентиляционного горизонта, повышение надежности вентиляции за счет исключения местных скоплений метана и обеспечение противопожарной безопасности.

Указанная цель достигается тем, что после отработки столбов верхнего подэтажа в обрушенных породах кровли дополнительно проходят групповой вентиляционный штрек на расстоянии от пласта не менее шага обрушения основной кровли и вентиляционный бремсберг, который соединяют с главным полевым вентиляционным штреком, а слоевые вентиляционные штреки проходят из группового вентиляционного штрека заходками, длину которых определяют из условия

Уз-Ув V3+VB

Т

s-sA

v и

где L - длина заходки, м;

5Д - минимально допустимое сечение слоевого вентиляционного штрека по газовому фактору, м ,

S - сечение слоевого вентиляционного штрека при проходке, м2;

Уз-скорость подвигания очистного забоя, м/мес.;

Ув - скорость проведения слоевых вентиляционных штреков, м/мес.;

v - средняя скорость сближения почвы и кровли в слоевых вентиляционных штреках, м/мес.;

и - средняя скорость сближения блоков слоевых вентиляционных штреков, м/мес; при этом проходку слоевых вентиляционных штреков начинают на расстоянии I от соответствующих очистных забоев, определяемом из выражения

1 Ц1+) + а,

где а - длина примыкающего к лаве участка слоевого вентиляционного штрека с размещенным в нем оборудованием, причем из группового вентиляционного штрека ведут отсос скоплений метана в выработанном пространстве верхних частей лав и профилактические противопожарные мероприятия.

На фиг. 1 показана схема подготовки и система разработки мощного пологого склонного к самовозгоранию угольного пласта двумя наклонными слоями; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Выемочное поле подготавливают полевыми транспортным 1 (фиг, 1) и вентиляци- онным 2 штреками, пластовыми конвейерным 3 и вспомогательными 4 бремсбергами. Пластовые выработки соединяют с полевыми штреками при помощи промежуточных квершлагов 5. Выемочные столбы 6 верхнего слоя подготавливают вентиляционным 7 и конвейерным 8 штреками, выемочные столбы нижнего слоя 9 - вентиляционным 10 и конвейерным J1 штреками. При этом проходку вентиляционных штреков 7 и 10 выполняют заходками длиной L из группового вентиляционного штрека 12, пройденного по обрушенным породам кровли 13 на всю длину выемочных столбов б и 9. Полевой групповой вентиляционный штрек 12 располагают на расстоянии от пласта не -менее шага обрушения основной кровли, сбивают с полевым бремсбергом 14, пройденным также по обрушенным породам кровли, и соединяют с полевым вентиляционным штреком 2 сбойкой 15.

Длину заходок 4 между сбойками 16 верхнего слоя и сбойками 17 нижнего слоя определяют из следующих соображений. Сечение вентиляционных штреков 7 и 10, в момент проходки равное S, к подходу лавы должно быть не менее минимально допустимого по газовому фактору (проветриванию) сечения 5д. Уменьшение сечения с S до 5д, обусловленное сближением почвы с кровлей и боков штрека за счет проявлений горного давления, выражается в виде S 5д- vt ut « t2yu, где t - интервал времени от проходки штрека в сечении у сбойки 16 и 17 до подхода к нему лавы. Интервал времени t можно выразить также через длину заход- ки L, скорость подвигания вентиляционных штреков VB и скорость подвигания очистного забоя V3 следующим образом:

VB V3

Подставляя это выражение для t в вышеприведенное после несложных преобразований получим

V3+VB

f

Уз Ув

v и

При скорости подвигания очистного забоя V3 и скорости подвигания вентиляционных штреков VB новую заходку необходимо начинать при расстоянии от соответствую- ацего очистного забоя до новой сбойки 16 или 17, равном

I

Ц1+-Ј-) + .

Установленные таким образом длина заходки и расстояние от забоя, на котором необходимо начинать новую заходку, обеспечивают требуемое сечение вентиляционных штреков вплоть до их погашения.

По групповому вентиляционному штреку 12 (фиг. 2) прокладывают газопровод 18, который соединяют с одной стороны с вакуум-насосной станцией 19 на поверхности, а с другой стороны - с перфорированным отрезком трубы 20, оставляемым за перемычкой 21 в погашаемой сбойке 17. Газопровод

18выводят на поверхность через скважину 22. Отсос метана вакуум-насосной станцией

19исключает местные его скопления в вы- работанном пространстве верхних частей

лав 23 и 24. Благодаря поддержанию группового вентиляционного штрека 12 на всей длине выемочного столба обеспечивается кратчайший доступ к выработанному пространству, что позволяет своевременно и эффективно выполнять все профилактические работы по предупреждению самовозгорания угля.

П р и м е р. На шахте им. 50-летия Октябрьской революции ПО Карагандауголь выемочное поле по пласту 12 подготавливают полевым транспортным (см. фиг. 1) и вен- тиляционным 2 штреками, пластовыми конвейерным 3 и вентиляционным 4 бремсбергами. Промежуточные квершлаги 5 соединяют пластовые выработки с полевыми штреками. По обрушенным породам кровли 13 ранее отработанного подэтажа проходят полевой групповой вентиляционный штрек

12, который сбивают с полевым бремсбергом 14, пройденным также по обрушенным породам кровли 13 со стороны, противоположной пластовым бремсбергам 3 и 4. Полевой бремсберг 14 соединяют с полевым

вентиляционным штреком 2 посредством сбойки 15.

Выемочный столб верхнего слоя 6 подготавливают вентиляционным 7 и конвейер- ным 8 штреками, выемочные столбы

нижнего слоя 9 - вентиляционным 10 и конвейерным 11 штреками. Проходку вентиляционных штреков 7 и 10 осуществляют заходками из полевого вентиляционного штрека 12, что уменьшает время вредного

воздействия горного давления на крепь выработок. Групповой штрек 12 сечанием 14,4 м2 проходят по обрушенным породам кровли 13 на расстоянии от кромки пласта, равном 35 м (шаг обрушения пород основной кровли 25 м). За весь срок эксплуатации штрек теряет в сечении не более 10% (по данным наблюдений), так как пройден в разгруженных от горного давления породах.

Длина заходок вентиляционных штреков 7 и 10 при V3 50 м/мес, VB 12,0 м2, S 8,5м2, 5Д 0,37 м/мес и и 16 м/мес (v, и - по данным наблюдений) составляет L 264 м. При длине столба 1030 м длина заходок принимается равной 257 м (4 заход- 8 ма стсг1

При VB 110 мЛлес, V3 50 м/мес и а 15 м каждую новую залодку начинают при расстоянии от очистного забоя, равном 389 м.

По групповому штреку 12, бремсбергу 14 и полевому вентиляционному штреку 2 прокладывают газопровод 18 диаметром 200 мм, который через скважину 22 (см. фиг. 2) выход на поверхность и подсоединяется к вакуум-насосной станции 19. Другой конец газопровода подсоединяют к перфорированному отрезку трубы 20, оставляемому в погашаемой сбойке 17. Отсос метана вакуум-насосной станцией исключает его скопление в выработанном пространстве верхних частей лав. В выработанном пространстве лав размещают температурные датчики, а при повышении температуры из группового штрека 12 выполняют профилактические противопожарные мероприятия (бурят скважины, подают по ним пульпу и пр.).

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является снижение затрат на поддержание выработок вентиляционного горизонта, повышение надежности вентиляции за счет исключения местных скоплений метана и обеспечение противопожарной безопасности при выемке склонных к самовозгоранию пластов угля, в результате чего повышается эффективность способа разработки мощного пологого, склонного к самовозгоранию пласта.

Формула изобретения Способ разработки мощных пологих, склонных к самовозгоранию пластов двумя наклонными слоями, включающий проведение полевых и в каждом слое подэтажных пластовых вентиляционных и конвейерных

штреков, отработку слоев столбами с опережением лавы нижнего слоя лавой верхнего слоя, полное обрушение пород кровли в выработанном пространстве за очистным

забоем, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью снижения затрат на поддержание выработок вентиляционного горизонта, повышения надежности вентиляции за счет исключения местных скоплений метана л

обеспечения противопожарной безопасности, после отработки столбов верхнего подэтажа в обрушенных породах кровли дополнительно проходят групповой вентиляционный штрек на расстоянии от пласта

не менее шага обрушения основной кровли и вентиляционный бремсберг, который соединяют с главным полевым вентиляционным штреком, а слоевые вентиляционные штреки проходят из группового вентиляци

онного штрека заходками, длину которых определяют из условия

1

V3 Va

V3 + VB f v u

f

S -S,

где L - длина заходки, м;

Зд - минимально допустимое сечение слоевого вентиляционного штрека по газовому фактору,

S - сечение слоевого вентиляционного штрека при проходке, м2;

/з - скорость подвигания очистного забоя, м/мес.;

V8 - скорость проведения слоевых вен- тиляционных штреков, м/мес.;

v - средняя скорость сближения почвы м кровли в слоевых вентиляционных штреках, м/мес.;

и - средняя скорость сближения блоков слоевых вентиляционных штреков, м/мес.; при этом проходку слоевых вентиляционных штреков начинают на расстоянии I от соответствующих очистных забоев, определяемом из выражения

1 Ц1+-) + а,

VB

где а - длина примыкающего к лаве участка слоевого вентиляционного штрека с размещенным в нем оборудованием, причем из группового вентиляционного штрека ведут отсос скоплений метана в выработанном пространстве верхних частей лав и профилактические противопожарные мероприятия.

8

11

Использование: разработка пластов двумя наклонными слоями. Сущность изобретения: вначале отрабатывают столбы верхнего подэтажа. По обрушенным породам кровли 13 проходят групповой вентиляционный штрек 12 и вентиляционный бремсберг 14. Расстояние от группового вентиляционного штрека до пласта принимают не менее шага обрушения пород основной кровли. Вентиляционный бремсберг соединяют с главным полевым вентиляционным штреком 2 сбойкой 15. Слоевые вентиляционные штреки проходят из группового вентиляционного штрека заход- ками определенной длины. Проходку начинают при определенном расстоянии от забоя. Из группового вентиляционного штрека ведут отсос скоплений метана в выработанном пространстве верхних частей лав и профилактические противопожарные мероприятия. 2 ил. со С /2 i fc ю ел со фиг 1

Фиг. 2

7 5