Способ разработки крутых угольных пластов Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке крутых газоносных угольных пластов,

Известен способ разработки крутых угольных пластов, включающий проведение выработок, оконтуривающих выемочный столб, разделение выемочного столба на блоки путем проведения нарезных выработок, заполнение сечения последних твердеющим материалом и отработку блоков очистными забоями,

Недостатком этого способа является низкая эффективность разработки, обусловленная большим объемом нарезных работ,

Известен также способ разработки крутых угольных пластов, включающий проведение выработок, оконтуривающих выемочный столб, разделение выемочного столба на блоки путем проведения нарезных выработок, заполнение сечения последних твердеющим материалом, отработку блоков очистными забоями, выемку пласта в каждом блоке с возведением по восстанию вслед за проведением очистного забоя параллельных друг другу искус- ственных целиков из твердеющего материала и с заполнением пространства между искусственными целиками закладочным материалом, при этом в каждом блоке производят только один вид горных работ с обеспечением непрерывности выемки в пределах еызмочного столба. Использование этого способа позволяет повысить эффективность разработки крутых угольных пластов за счет уменьшения объема нарезных работ, повышения производительности труда, исключения потерь угля в целиках.

Недостатком известного способа является сложность транспортного и вентиляци- онного обеспечения, большой объем очистных работ на две выемочные выработки при традиционных схемах проветривания выемочного участка. Так, при восходящем проветривании на вентиляционный штрек будут поступать исходящие струи из 4-6 очистных забоев и по нему в любую смену одновременно транспортируются большие объемы закладочных материалов, твердеющей закладки, других материалов, машин и оборудования, выполняются большие объемы монтажно-демон- тажных работ, ежесменно на участке работают 18 человек в условиях выработог с исходящей струей, что создает неблагоприятную санитарно-гигиеническую ситуацию и небезопасные условия труда. Еще более важным является весьма низкая устойчивость дебита воздуха в параллельных ветвях сильно разветвленной сети, на которых расположены все очистные забои участка, из-за интенсивного взаимодействия потоков вентиляционного воздуха с встречными потоками отбитого угля, закладочного материала. Прием добычи из 4-6 лав на один штрек с соответствующим количеством погрузочных пунктов затруднен, тем более они оборудованы приемно-перегру- зочнымм бункерами, задняя часть которых

0 выполняет функции опалубки при возведении нздштрековых целиков из твердеющей закладки. Это затруднит, если не исключит полностью возможность одновременно использовать этот штрек для приема и транс5 поршровки угля из всех лав выемочного столба. Эти недостатки снижают эффективность отработки крутого угольного пласта, резко снижают устойчивость проветривания выработок выемочного участка и без0 опасность труда.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки крутого угольного пласта и безопасности работ, повышение надежности и эффективности проветрива5 ния.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки крутого угольного пласта, включающем проведение выработок, оконтуривающих выемочный

0 столб, разделение выемочного столба на блоки по числу несовмэщенных во времени работ, входящих в технологический цикл, проведение на границе каждого блока разрезных печей и ведение очистных работ ла5 вами-камерами с полной закладкой выработанного пространства, выгрузку и транспортировку угля, подачу воздуха и проветривание выработок, производство в каждом блоке за время технологического

0 цикла только одного вида работ с обеспечением непрерывности выемки угля в пределах выемочного столба в течение всего цикла, свежий воздух на выемочный участок подают по верхнему штреку и по лавам-ка5 мерам в нисходящем направлении, на нижнем горизонте проводят пастовый и полевой штреки, соединяют их между собой сбойками, а с полевого штрека в нижнюю часть лэв проводят наклонные гезенки, че9 рез которые выгружают уголь в транспортные средства, при полевому штреку подают свежий воздух и через сбойки подсвежают им исходящие из лав-камер стуи, которые отводят по пластвомоу штреку, причем рас5 пределение воздуха между блоками регулируют в соответствии с видом работ в каждом блоке. Расход воздуха в лаве-камере, в которой производится выемка угля, определяют с учетом изменений газовыделенмя и ширины выработанного пространства лавыкамеры, а также изменений эжектирующего воздействия потока отбитого угля по мере увеличения ширины камеры-лавы и шунтирующего действия вентиляционнных ветвей лав-камер в других блоках выемочного уча- стка, при этом исходящую струю из каждой лавы подсвеживают воздухом с полевого штрека через сбойки, а расход подсвежаю- щей струи, подаваемой на соответствующий блок (Оподсв п) определяют из выражения

Оподсв.п -

Qn -1( Сп-1 -Сисх.бл п ( Сисх .бл ) Сисх ггСподсв п

где Qn-1, Cn-1 - расход воздуха., поступающего от предыдущего блока, м3/с, и концент- рация метана в нем, обьемные доли единицы;

(Зисх.п и Сисх.п - дебит воздуха и концентрация метана в исходящей струе лавы блока п;

Сисх.бл - концентрация метана в исходящей блока п после ее подсвежения;

Сподсв.п - концентрация метана в под- свежающей струе блока п.

Нисходящее проветривание с подсвежением исходящей струи обеспечивает осуществление практически всех работ в участковых выработках со свежей струей воздуха, исключает неизбежные при восхо- дящем проветривании и значительно возрастающие в сильно разветвленном параллельном вентиляционном соединении нарушения проветривания, обусловленные взаимодействием потока отбитого угля со встречным потоком воздуха, и обеспечивает повышение эффективности и надежности проветривания за счет саморегулирования дебита воздуха эжектирующим воздействием падающего угля, которому существенно способствует наличие на выемочном участке большого количества параллельных ветвей. Проведение дополнительно к пластовому еще и полевого откаточного штрека, сбоек и гезенков для выгрузки на него угля и подачи на пластовый штрек под- свежающих струй в каждый блок позволяет за счет разделения между штреками транспортных и вентиляционных функций осуществлять работу транспорта по выработке со свежей струей и в хорошем состоянии, а исходящую струю отводить по пластовому штреку, не выполняющему других функций, причем в каждый блок подается подсвежа- ющая струя, расход которой обеспечивает

поддержание концентрации в исходящих струях на уровне ПДК ,

Таким образом, при использовании предлагаемого способа разработки крутого угольного пласта достигается повышение эффективности разработки крутого угольного пласта и безопасности работ, повышение надежности проветривания, более полное использование вентиляционного воздуха по прямому назначению за счет применения нисходящего проветривания с подсвежени- ем исходящей струи и проведения полевого откаточного штрека дополнительно к пластовому. Это позволяет исключить выполнение многочисленных работ по транспортному обеспечению выемочного участка в выработках с исходящей струей воздуха, исключить отрицательные проявления взаимодействия встречных потоков отбитого угля и вентиляционного воздуха, усугубляемые наличием многих параллельных ветвей в вентиляционной сети выемочного участка и, использовать эффект саморегулирования дебита воздуха во время выемки угля, усиливаемый наличием раз- ветвленной вентиляционной сети выемочного участка с параллельными соединениями, а также осуществить подсвеже- ние исходящих струй из лав каждого блока на откаточном горизонте с отводом исходящей струи по выработке с чисто вентиляционными функциями.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа разработки крутых угольных пластов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Пласт подготавливают к отработке верхним 1 и двумя нижними пластовыми вентиляционным 2 и полевым откаточным 3 штреками, причем с полевого штрека 3 на пласт проводят газенки 4 для выпуска угля из лав в транспортные средства, а на пластовый штрек 2 - сбойки 5 для подсвежения исходящих струй воздуха, Выемочный столб делят по простиранию пласта на отдельные блоки, у границы б каждого из них проводят одну нарезную выработку 7, в которой до начала очистных работ возводят по восстанию искусственный целик 8 из твердеющей закладки. Часть поперечного сечения 9 нарезной выработки 7, примыкающая к целику угля, служит для пропуска вентиляционного воздуха и устройств, обеспечивающих работу выемочной машины 10 (тяговый канат, направляющая лыжа выемочной машины и

др.).

Возведение в нарезной выработке 7 искусственного целика 8 осуществляют с помощью подвижной опалубки 11, связанной с гибким шлангом 12 для подачи твердеющей закладки и с тяговыми канатами (не показаны) для перемещения опалубки 11 и шланга 12. По мере выемки угля в выработанном пространстве очистной выработки 13 возводят очередной, параллельный забою, искусственный целик 14 из твердеющей закладки. Выемку угля в очистной выработке 13 осуществляют выемочной машиной 10 (комбайн, струг), работающей по одностронней схеме без крепления выработанного пространства. В выработанном пространстве каждого блока по мере выемки угля возводят ряд других искусственных целиков 14 и пространство между ними заполняют закладочным материалом, например породой 15, доставляемой по верхнему этажному штреку 1, при этом свежий воздух 16 на выемочный участок подают по верхнему штреку 1 и по лавам-камерам - в нисходящем направления.

На нижнем горизонте по полевому штреку 3 подают свежий воздух и через сбойки 5 подсвежают им исходящие из лав- камер струи 17, которые отводят по пластовому штреку 2. Распределение воздуха между блоками регулируют в соответствии с видом работ в каждом из них, причем расход воздуха в лаве-камере, в которой производят выемку угля, определяют с учетом газовыделения и эжектирующего воздействия потока отбитого угля 18 по мере увеличения ширины лавы-камеры и шунтирующего действия вентиляционных ветвей лав-камер в других блоках выемочного участка.

Исходящую струю из каждой лавы подсвежают воздухом с полевого штрека.а расход подсвежающей струи, подаваемой на соответствующий блок (Оподсв п) определяют из выражения

Оподсв п -

Qn - ч( Сп- -|-Сисх бл )НЗисх п ( Сисх бл ) Сисх n-Сподсв п

где Qn-1, Cn-1 - расход воздуха, поступающего от предыдущего блока, м3/с, и концентрация метана в нем, объемные доли единицы;

Оисх п и Сисх п - расход воздуха и концентрация метана в исходящей струе лавы блока п;

Сисх бл - концентрация метана в исходящей блока п после ее подсвежения;

Слодсвп - концентрация метана в подсвежающей струе блока п.

Предлагаемый способ позволяет создать высокую концентрацию работ и нагрузку на крыло шахтопласта, осуществлять

в его пределах ежесменно полный технологический цикл очистных работ, в том числе и тех, совмещение которых в одном забое до времени недопустимо, обеспечив при этом

непрерывный в течение суток поток отбитого угля с участка без нарушения газового режима от взаимодействия потоков воздуха и отбитого угля. За счет саморегулирования расхода воздуха в лаве, проветриваемой ни0 сходящей струей в соответствии с технологическими изменениями газовыделения в лаву глубина и эффективность саморегулирования расхода воздуха тем выше, чем большее количество очистных забоев нахо5 дится в работе на крыле и чем интенсивнее взаимодействие потоков воздуха и отбитого угля в лаве.

Преимущества предлагаемого способа разработки крутых угольных пластов по

0 сравнению с известным заключается в том, что он обеспечивает возможность реализации многозабойной технологии отработки пласта & условиях значительного газовыделения, надежность проветривания выемоч5 ного участка за счет применения схем нисходящего проветривания с п оде веже ни- ем исходящих струй каждой камеры-лавы и использования эффекта саморегулирования проветривания очистного забоя в соответст0 вии с технологическими изменениями газовыделения, а также более полное использование вентиляционного воздуха, поступающего на вентиляционный участок за счет рационального его самораспределе5 ния между объектами проветривания в зависимости от технологических изменений газовыделения в лаву. Кроме того, достигается снижение энергоемкости проветривания выемочного участка за счет

0 использования в качестве побудителя движения воздуха эффекта эжектирующего действия потока отбитого угля в лаве, снижение запыленности шахтного воздуха за счет рациональных относительных скоро5 стей между вентиляционными потоками и источниками их запыления, а также повышение степени регулируемости вентиляционных струй на вентиляционном и особенно на выемочном участках за счет использова0 ния явления саморегулирования проветривания выемочного участка.

Формула изобретения 1. Способ разработки крутых угольных пластов, включающий проведение вырабо5 ток, оконтуривающих выемочный столб, разделение последнего на блоки по числу не совмещенных во времени работ, входящих в технологический цикл, проведение очистных работ лавами-камерами с полной за- кладкой выработанного пространства,

перепуск отбитого угля от места отбойки и выгрузку его в транспортные средства, транспортирование угля, проветривание выемочного столба, ведение в каждом блоке за время технологического цикла только одного вида работ с обеспечением непрерывности выемки угля в -пределах выемочного столба в течение всего цикла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разработки и безопасности работ за счет использования эффекта саморегулирования расхода воздуха в соответствии с технологическими изменениями газовыделения, на нижнем горизонте дополнительно проводят полевой штрек, сбивают его с пластовым штреком сбойками, а с нижней частью камеры-лавы полевой штрек сбивают наклонными гезенками и ведут через них выгрузку угля в транспортные средства, при этом свежий воздух на выемочный участок и в лавы-камеры подают по верхнему штреку в нисходящем направлении и отводят исходящую струю по пластовому штреку, а по полевому штреку подают свежий воздух и через сбойки подсвежают им исходящую из лав-камер струю причем

распределение воздуха между блоками регулируют в соответствии с видом работ в каждом блоке.

2. Способ поп, 1,отличающийся тем, что расход подсвежающей струи, подаваемой на соответствующий блок Оподсв.п определяют из выражения

Оподсв.п 2г

( Сп-i-Сисх.бл j Ktocx.n (Сисх..6л ) Сисх.п-Сподсв.п

где Qn-1 - расход воздуха, поступающего от предыдущего блока, м/с;

Сп-1 - концентрация метана в воздухе, поступающего от предыдущего блока, объемные доли единицы;

Оисх.п, Сисх.п - соответственно расход воздуха и концентрация метана в исходящей струе лавы блока п;

Сисх.бл - концентрация метана в исходящей блока п после ее подсвежения;

Сподсв.п концентрация метана в под

свежающей струе блока п.

Сущность изобретения: выемочный блок делят по простиранию на блоки. У границ каждого из них проводят нарезную выЈ-2 9 ГУ/ ,/ /г 7 г V. | W Л „ЈУ работку 7. Возводят в ней до начала очистных работ искусственный целик 8. По мере выемки угля в выработанном пространстве очистной выработки 13 возводят очередной, параллельно забою, искусственный целик 14. Пространство между искусственными целиками заполняют породой 15. Свежий воздух на выемочный участок подают по верхнему штреку 1, затем по лавам-камерам в нисходящем направлении, на нижнем горизонте - по полевому штреку 3. Через сбойки 5 подсвежают им исходящие из лав- камер струи. Струи отводят по пластовому штреку 2. Распределение воздуха между блоками регулируют в соответствии с видом работ в каждом блоке. Расход подсвежаю- щей струи, подаваемой на соответствующий блок, рассчитывают. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 15 Ј XI ел ю ю о о (риг 1

А-А