Способ разработки пластов полезных ископаемых средней мощности крутого и наклонного падения Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

w

Ё

Использование: изобретение относится к горному делу и может быть использовано при безлюдной подземной разработке угольных месторождений с устойчивой кровлей. Сущность изобретения: способ включает проведение конвейерного, вентиляционного штреков, разрезных печей, деление выемочного поля на столбы по простиранию, причем разрядные печи проходят под углом к линии простирания столба, Параллельно указанным разрезным печам проходят дополнительные разрезные печи. Выемочное поле делят на узкие диагональные столбы и при их отработке формируют опорные целики. 1 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а конкретно к системам конструирования способов разработки пластов полезного ископаемого, и предназначено для использования в горнодобывающей промышленности при разработке подземным способом пластов полезных ископаемых средней мощности крутого и наклонного падения с устойчивой, средней устойчивости и весьма устойчивой кровлей и почвой; наиболее приемлемо изобретение для угольной горнодобывающей промышленности.

Известны в горнодобывающей промышленности способы разработки пластов полезного ископаемого, как, например, столбовой способ разработки по простиранию пласта, который представляет собой выемочный столб полезного ископаемого, вдоль поля оконтуренного стрех сторон горными выработками: вентиляционным, конвейерным штреками и разрезной печью.

Отработка выемочного поля (столба) при таком способе ведется обратным ходом, т.е. от разрезной печи к рудничному двору. В этом случае вентиляционный штрек гасится, а выработанное и призабойное пространства крепятся деревянно-металлической или же гидрофицированной (при применении комплексов) крепью. Конвейерный штрек поддерживается целиками, размеры которых 20 х 1, м. Механизация выемки полезных ископаемых при известном способе разработки на пластах крутого падения мощностью 1,5- 2 м ведется комбайнами УКР-1, ТЕМП. Столбовой способ разработки полезных ископаемых создает нормальные условия для работы комбайнов УКР, ТЕМП. На крутых пластах (45-90°) их рекордная производительность при таком способе достигает расчетной.

Однако известный способ не создает условий для отработки угольных пластов без крепления выработанных призабойных проVI

О

ел

Ј

00

странств, вследствие чего возникает необходимость управления кровлей, а поэтому с увеличением производительности комбайна УКР-2 растет задолженность рабочих очистного забоя, требуются большие мате- риальные затраты на крепление с целью поддержания выработанного и призабойно- го пространств. При этом не создается необходимых условий для безлюдной выемки угля.

Известен также способ разработки длинных крутопадающих столбов по падению щитовым перекрытием (КВКП), который представляет собой выемочное поле, оконтуренное основным и вентиляционным штреком, фланговыми печами-скатами и ходовой печью со стойками.

Печи-скаты располагаются на флангах щитового столба в трех метрах от его кромки по простиранию и выполняются с двумя отделениями - ходовым и углепускным. После этого проводится монтаж крепи КВКП. Крепь представляет собой ряд треугольных металлических ферм, перекрытых сплошным деревянным настилом. Каждая ферма состоит из двух стропил с распорной стойкой, соединенных шарнирно между собой, и двух лыж, которые опираются на боковые породы.

В распорные стойки вставлены гидро- домкраты, при помощи которых они могут изменять свою длину, расширяя при этом крепь между боковыми породами

Все фермы связывают попарно в отдельные секции длиной 2,5 м, которые в свою очередь связаны между собой в одно целое четырьмя балками. Внешняя поверхность деревянного перекрытия секций обшита тонким металлическим листом. В зависимости от горногеологических уело- вий длина щита может быть 50 м и меньше Общий вес металла 50-метрового щита равен 72 т и дерева 22 т.

Доставка угля к печам производится двумя скреперными установками, смонти- рованными на концах щитовой крепи. Производительность каждой установки равна 50 т/ч.

Выемку угля под крепью производят при помощи буро-взрывных работ. Взорванный уголь скреперными лебедками доставляется к печам-скатам, откуда по углепускным печам поступает в приемные бункера над основным штреком и затем из них погружается в шахтные вагонетки.

Шаг посадки крепи принимается равным 1,0-1,3 м.

После выемки угля на указанную величину по всей линии забоя снимается давление в гидросистеме и крепь опускается. Затем цикл выемки угля повторяется.

Наиболее экономически выгодна эта крепь при использовании гидроотбойки и гидротранспорта угля.

Способ разработки длинных столбов по падению с щитовым перекрытием (КВКП) применяется при отработке крутопадающих пластов средней мощности от 2 до 4 м и с углом падения 50° и выше.

Недостатком такой системы является то, что бурение шпуров, заряжение их, от- палка забоя ведутся вручную. Кроме того, щит - громоздкое подземное сооружение и им довольно трудно управлять, не говоря о материальных и физических затратах, которые идут на его сооружение. Большие материальные и физические затраты идут на буро-взрывные работы.

Целью изобретения является повышение производительности труда очистных забоев, снижение себестоимости добываемого полезного ископаемого, снижение расхода металла и дерева на 1 т добываемого полезного ископаемого.

Это достигается тем, что в способе разработки пластов полезного ископаемого средней мощности крутого и наклонного падения длинными столбами по простиранию с механизированной комбайновой выемкой, имеющей выемочный столб - часть пласта полезного ископаемого по простиранию, оконтуренного конвейерным, вентиляционным штреками и разрезной печью, длинные столбы разработки со стороны разрезной печи нарезными комбайнами разрезаются по восстанию на узкие выемочные диагональные столбы с углом наклона к линии простирания пласта, определяемого экспериментальным путем, обеспечивающим свободное падение вырезанных блоком, при его работе по челноковой схеме, конда он движется сверху вниз.

Величина этих углов должна быть такой, чтобы блоки вырезанные комбайном под действием своих гравитационных сил могли (самостоятельно) транспортироваться, как по конвейерному штреку длинного столба так и по плоскости диагонального столба которая создается при работе комбайне сверху вниз, это получается тогдаО когдг комбайн работает по челноковой схеме. Пс челноковой схеме, когда идет с конвейерного штрека на вентиляционный, то в 3TOiv случае, угол наклона диагонального столбе никакой роли не играет, вырезанные блоку комбайном транспортируются на конвейер ный штрек по почве пласта под углом которым находится сам пласт-крутого ИЛУ наклонного падения. Совершенно иная си

туация создается при работе комбайна по той же схеме, но только уже тогда, когда комбайн движется сверху вниз, здесь угол наклона диагонального столба для транспортировки блоков, вырезанных из диагональных столбов, имеет решающее значение. При вертикальном расположении узкого столба по восстанию вырезанные из него комбайном блоки остаются на месте, а при наклоне узкого столба относительно лини простирания пласта образуется узкий диагональный столб, при отработке которых сверху вниз образуются площадки, наклонные к линии простирания пласта, по которым спокойно движутся вырезанные комбайном из узких диагональных столбов. Они попадают в рядом лежащую печь, по которой, спускаясь, попадают на конвейерный штрек, затем, двигаясь по конвейерному штреку, они попадают на погрузочный пункт,

Выемочные комбайны в процессе работы по выемке диагональных столбов находятся в разрезных печах. По времени отработки узких диагональных столбов формируется выработанное пространство кровля которой опирается на диагональные выемочные столбы. При данных условиях принимается система отработки выемочных диагональных столбов без крепления выработанного пространства искусственными средствами крепления (металлическими и деревянными стойками, гидрофицирован- ными комплексами и др.), т.е. кровля очистного забоя крепится на диагональных выемочных столбах. По мере работы комбайнов оголенная площадь кровли увеличивается, а площадь диагональных выемочных столбов уменьшается, следовательно, уменьшается сила крепежных естественных средств - диагональных выемочных столбов, Далее происходит отстаивание кровли, пропорциональное оголенной площади кровли и времени ее простаивания, Комбайновая выемка полезных ископаемых благоприятно влияет на устойчивость кровли. Когда кровля отстоялась, она постепенно идет на посадку, в это время комбайны должны находиться вверху, а если они находятся где-то в середине диагонального столба. то они должны доработать свои выемочные столбы или к конвейерному штреку, или к вентиляционному. После этого необходимо кровле дать возможность свободно сесть, До посадки лавы, а точнее с началом работы комбайнов необходимо экспериментальным путем определить шаг посадки. До этого в процессе отработки диагональных столбов установить по всей длине выработанного пространства контрольные рудничные стойки (руд.стойки) по центру длинного выемочного столба по линии его простирания через 2 м друг от друга. Необходимо отметить, что шаг посадки ла ёы уве71йЧив ается от скорости продвигания очистного забоя.

После отстаивания кровли она начинает отслаиваться от основного ма сс и в а кр о вли. Отслоенная кровля давит на контрольные

0 стойки, последние начинают постепенно трескаться, а затем разрушаться (ломаться) в это время комбайны должны занять исходные положения или на конвейерном штреке или на вентиляционном. Если комбайны

5 окажутся на конвейерном штреке, то осевшая кровля будет опираться на диагональный столб толщиной 3,5 м, а если на вентиляционном штреке, то кровля будет оседать на диагональный выемочный столб

0 толщиной 1,8 м.

После посадки кровли определяют шаг посадки и состояние целиков, на которые опиралась кровля при посадке, если целики не разрушены. Есть основания полагать, что

5 эти целики достаточно (для посадки) крепки и их можно использовать в качестве охранных целиков, если диагональные выемочные столбы кровля раздавит, то тогда следует оставлять охранные целики, При устойчивой

0 кровле шаг посадки 70-90 м; при средней устойчивости шаг посадки 40-50 м.

Осевшая кровля на конвейерный штрек не попадает. Конвейерный штрек после посадки лавы сохраняется, а также сохра5 няются межцеликовые п ечи, т.е. транспортировка полезных ископаемых по печам и конвейерному штреку после посадки лавы сохраняется.

При данной системе отработки пластов

0 полезного ископаемого в работу запускается не менее двух комбайнов (подземных катамаранов). Как уже известно, комбайны запускаются в работу с конвейерного штрека, достигнув вентиляционного штрека.

5Как видим, при челноковой схеме обработки узких диагональных столбов, при спуске комбайна сверху вниз, он производит такую же работу, какую производил, поднимаясь снизу сверх.

0

Ширина выемочных диагональных столбов зависит от ширины рабчоей части двух- захватного рабочего органа выемочного комбайна. Узкие выемочные диагональные

5 стобы, кроме своего основного назначения - создание очистных забоев, выполняют функцию элементов крепления очистного забоя, выработанного пространства и функции элементов крепления нарезанных печей.

Кроме того, предлагаемый способ разработки создает условия для одновременной работы как одного, так и большего количества выемочных комбайнов (катамаранов) в одной лаве.

Основной целью изобретения является создание новой технологии отработки угольных пластов средней мощности крутого и наклонного падения без применения искусственных средств крепления вырабо- тайных пространств, забойных рабочих пространств и нарезанных выработок.

Следовательно, при применении предлагаемого способа разработки полезного ископаемого в комплексе с выемочным ком- байном (катамараном) отпадает операция возведения крепи выработанного пространства, т.е. отпадает операция управления кровлей, увеличивается до максимума полезное время на выемку полезного иско- лаемого, создается высокая безопасность работ путем создания условий для безлюдной выемки полезных ископаемых.

На чертеже изображена схема выемочного столба по способу разработки длинных столбов по простиранию, общий вид.

Предлагаемый способ разработки содержит выемочное поле. 1, разрезанное на длинные выемочные столбы по простиранию 2. Каждый выемочный столб по прости- ранию 2 оконтурен конвейерным штреком 3, вентиляционным штреком 4 и разрезной печью 5.

Разрезные печи 5 нарезаются под углом 60° к линии простирания пласта. Выемоч- ные длинные столбы 2 со стороны разрезной печи 5 разрезаются по восстанию пласта на узкие диагональные столбы 7 разрезными рабочими печами 6, которые нарезаются параллельно разрезной печи 5.

Последовательность операции при выполнении конструктивных элементов способа разработки пластов полезного ископаемого длинными столбами по простиранию с механизированной комбайновой выемкой при отработке пластов средней мощности крутого и наклонного падения с весьма устойчивой, с устойчивой и средней устойчивости кровлей, с извлечением полезного ископаемого узкими диагональны- ми столбами следующая одновременно вдоль простирания пласта на расстоянии друг от друга 10-200 м проходят конвейерный штрек 3 и параллельно ему вертикальный штрек 4; так оконтуривается по простиранию пласта каждый столб 2 выемочного поля 1 на всю его длину, равную 800-1000 м. Со стороны границы выемочного поля 1 с конвейерного штрека 3 на вентиляционный штрек 4 проходят разрезную

печь 5. Так оконтуривается каждый столб 2 выемочного поля 1, После этого параллельно разрезной печи 5 проводят разрезные рабочие печи 6 на расстоянии 2-3,5 м друг от друга. Между разрезными рабочими печами 6 остаются узкие диагональные столбы 7,

Способ осуществляется следующим образом.

Когда нарезаны в выемочном поле 1 длинные столбы 2 и они готовы к очистной выемке, подготавливается очистной фронт для выемочных комбайнов. Отработка длинных столбов 2 ведется в нисходящем порядке, при этом вентиляционный штрек 4 отрабатываемого длинного столба 2 гасится, а конвейерный штрек 3 поддерживается целиком.

Подготовка очистного фронта для выемочного комбайна заключается в следующем.

С конвейерного штрека 3 на вентиляционный штрек 4 параллельно разрезной печи

5нарезными комбайнами нарезаются разрезные рабочие печи 6. Образованные между разрезными рабочими печами 6 узкие диагональные столбы 7 создают индивидуальные забои для выемочных комбайнов. Разрезные печи 5 и разрезные рабочие печи

6оголяют кровлю и почву выемочного столба 2.

Сечение каждой разрезной печи зависит от мощности пласта и ширины рабочегс органа нарезных комбайнов; ширина рабочего органа нарезных комбайнов равна 1 1,5 м, а мощность пластов средней мощности равна 1-4 м, Так как рабочая скорость нарезных комбайнов достигает 60-8С м/смен, то кровля нарезных выработок не успевает отстаиваться, поэтому она не нарушается и, следовательно, отпадает необходимость в креплении нарезных выработок. Как только нарезные выработка пройдены и подготовлен очистной фронт для выемочных комбайнов, с конвейерного штрека 3 в разрезные печи 6 заводятся выемочные комбайны, которые включаются Е работу. Работают они по челноковой схеме

Формула изобретения Способ разработки пластов полезных ископаемых средней мощности крутого v наклонного падения, включающий проведение конвейерного, вентиляционного штреков, разрезных печей, деление выемочногс поля на столбы по простиранию пласта v выемку полезного ископаемого, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности комбайнов при безлюдной выемке полезного ископаемого

разрезные печи проходят под углом к линии простирания столба, а параллельно им проходят дополнительные разрезные печи и

А чНаправление восстания пласта

формируют узкие диагональные столбы, причем при отработке указанных столбов формируют опорные целики.