Способ разработки крутого угольного пласта Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке тонких и средней мощности крутых газоносных угольных пластов.

Известен способ разработки крутого пласта, включающий проведение выработок, оконтуривающих два угольных столба по одному на каждом крыле шахтного поля и отработку каждого крыла отдельной лавой.

Недостатком этого способа является низкая концентрация горных работ в связи с незначительной нагрузкой на очистной забой при сплошной системе разработки и возможностью одновременной отработки не более двух очистных забоев в блоке.

Известен также способ разработки, предусматривающий вскрытие этажными квершлагами, проведение выработок, оконтуривающих два угольных столба по одному на каждом крыле шахтного поля, отработку каждого из них отдельной лавой от границ шахтного поля с подачей свежего воздуха по фланговым шурфам, восходящим проветриванием лав, отводом исходящих струй по центральным квершлагам и погашением вентиляционных штреков вслед за подвига- нием лав. Способ более близок по технологическому содержанию предлагаемому, и принимается в качестве прототипа, позволяет существенно повысить нагрузку на очистной забой за счет заблаговременной подготовки столбов, создания за счет этого благоприятных условий для комбайновой выемки угля в лаве, исключает совмещение очистных работ с работами по проведению штреков, последовательное их проветривание. Однако и этому способу присущи недостатки, снижающие эффективность и безопасность работ::

из-за низкой нагрузки на очистной забой ограниченной остаётся нагрузка на крыло, шахтопласт, низкая концентрация горных работ;

- восходящее проветривание очистного забоя, особенно при комбайновой, а тем более - комплексно-механизированной вы- еМке, из-за отрицательного взаимодействия воздушной струи и потока отбитого угля не может исключить нарушений пылегазового режима на выемочном участке;

- способ неприемлем для больших глубин из-за сложности проведения и эксплуатации фланговых шурфов для подачи свежей струи воздуха.

Цель изобретения - устранение недостатков прототипа и за счет этого - повышение эффективности и безопасности отработки тонких и средней мощности крутых газоносных угольных пластов за счет концентрации горных работ и использования эффекта само0

5

0

регулирования расхода воздуха в соответствии с технологическими изменениями газовыделения в лаве.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем вскрытие пласта этажными квершлагами, проведение выработок оконтуривающих два угольных столба по одному в каждом крыле шахтного поля, отработку их лавами по простиранию с погашением верхнего штрека вслед за лавой, каждый столб разделяют на два блока, нарезают в каждом из них по одной лаве и отрабатывают их догоняющими забоями, имеющими вентиляционную связь между собой, а выемку угля в каждой смене ведут только в одной из двух лав, отрабатывающих столб, при этом первоначальные размеры блоков столба по простиранию

определяют из выражения h -п- гДе Ь

и 2размеры блоков по простиранию; VIM N/2 - скорости подвигания лав соответственно в первом и втором блоках, причем, по крайней мере участок блока, в сторону которого

отрабатывают смежный.начиная от разреза, вынимают с полной закладкой выработанного пространства, свежую воздушную струю к лавам подводят по верхним, а исходящую из лав отводят по нижним штрекам, при этом количество воздуха, поступающего в каждую лаву отрабатываемого столба определяют и регулируют с учетом эжектирующе- го действия потока отбитого угля, перемещающегося по лаве, расход подсвежающей струи 6П определяют из уравнения

0

Qucxi(Cucxi - 0.005) 0,005-Сп SUn Qjcxl(CUCx1 -0.01) - Qucx2(CUCx2 -Q.01) ; --------0,01 -Сп -----

где QHCXI и Qncx2 - расходы исходящих струй (. первой и второй лав по ходу движения воздуха, м3/с; Сп, Сисх1 и Сисх2 - концентрация метана в подсвежающей струе, исходящих струях первой и второй лав соответственно, объемные доли единицы, а возможность одновременной выемки угля в другой лаве столба исключают с помощью электрической (пневматической) блокировки выемочных машин.

Разделение столба на части размерами по простиранию обратно пропорциональными скорости подвигания очистных забоев при их отработки обеспечивает одновременное завершение отработки обеих частей крыла и исключает деконцентрацию работ, а закладка выработанного пространства в

чрсти второго блока крыла, прилегающей к первому блоку, обеспечивает нормальные условия работы очистного комплекса при доработке первого б/гока на границе его с выработанным пространством второго. По- дача свежего воздуха к лавам по верхним, а о|вод исходящих струй по нижним этажным штрекам позволяет использовать эффект саморегулирования дебита воздуха под действием эжектирующего влияния потока отбитого угля на интенсивность движения воздуха вдоль забоя лавы, обеспечивающий увеличение его дебита, адекватное повышение газовыделения в призабойное пространство, вызываемому отбойкой угля в ларе. Дополнительное искусственное регулирование распределения воздуха между смежными лавами крыла обеспечивает поддержание содержания газа в исходящих струях лав на уровне ПДК с учетом возмож- нь|х дополнительных газовыделений из застойных зон выработанного пространства. Ис лючение возможности одновременной вы эмки угля в обеих лавах крыла предотв- ра ит возможность нарушения газового ре кима из-за превышения общего газо- вы деления на крыле по отношению к воз- мокностям по подаче воздуха для его разбавления до ПДК.

J При использовании предлагаемого спо- coda разработки крутого угольного пласта будет достигнута цель изобретения - повышение эффективности отработки тонких и средней мощности крутых газоносных пластов и обеспечение безопасности работ за

сче

повышения их концентрации в крыле и

на пласте путем одновременной отработки

дву сче мол

ции дей; нис:

ВО Е ПОД

крьфа такого количества воздуха, чтобы в струе, поступающей на подсвежение исходящей второй по ходу движения лавы, концентрация метана не превышала 0,5%.

На чертеже представлена схема отра- боткм крутого угольного пласта в пределах одного этажа при одновременной разработке четырех лав.

Способ осуществляют следующим образом.

Этажными квершлагами 1 и 2 шахтопласт 3 дел ят на два угольных столба 4 и 5, которые окон гуривают этажными штреками 6 и 7 и в них нарезают лавы 8,9,10,11 и подготавливают к отработке в направлении к квершла лав в каждом крыле пласта, а также за максимального использования воз- ностей выемочного участка по вентиля- путем использования эжектирующего ;твия потока отбитого угля для усиления содящей вентиляционной струи в лаве ремя выемки угля в ней и подачи для :вежения исходящих струй обеих лав

-,где Vi и V2 - скорости подвигания

гам 1 и 2, причем размеры блоков по простиранию, отрабатываемых каждой лавой в крыле определяют из выражения

.12 -VI

h--vr

лав, отрабатывающих блоки размерами по простиранию соответственно It и г - при этом участок блока 12, в сторону которого отрабатывают смежный, начиная от разреза, отрабатывают с полной закладкой выработанного пространства. При четы- рехсменном режиме работ выемку угля в каждой смене осуществляют в двух лавах, по одной в каждом крыле, и всякий раз одновременно в фланговых лавах или в лавах, примыкающих к центральным квершлагам 1,2, свежую струю воздуха 13 к лавам подводят по квершлагу 1 штреку 6, а исходящую 14 из лав отводят по.штреку 7 : фланговым квершлагам 15, причем количество воздуха, поступающего в каждую лаву определяют и регулируют с учетом эжектирующего действия потока отбитого угля 16, расход подсве- жающей струи (Qn) 17 определяют из уравнения:

Qucxi(CUCxi -0.005) 0,005 - Сп

QM

0

5

5

0 5

0

Qjcxl(CUCx1 -0.01) -Qucx2(Cu..2 -0.01)

0,01 - Сп

где Оисх и Оисх2 - расход исходящих струй первой и второй лав по ходу движения воздуха, м3/с; Сп, Сисх1 и Сисх2 - концентрация метана в подсвежающей струе, исходящих струях первой и второй лав соответственно, объемные доли единицы, а возможность одновременной выемки угля в другой лаве столба исключают с помощью электрической или пневматической блокировки выемочных машин.

Реализация изобретения по о-чисанной технологической схеме позволяем гоздать высокую концентрацию производства, осуществлять в пределах шахтопласта выемку угля в течение 8 лавосмен на протяжении суток, обеспечив при этом высокий уровень безопасности по фактору вентиляции и газового режима, с достаточной полнотой ис- пользоаать фактические возможности выемочного и вентиляционного участка по воздуху, исключить возможность создания аварийных ситуаций, связанных с технологической неравномерностью газовыделения и отрицательным влиянием технологических воздействий на обеспечение объектов проветривания необходимым количеством воздуха, использовать явление

саморегулирования дебита воздуха в лаве с нисходящим Движением воздуха, для повышения эффективности и надежности ее проветривания во время выемки угля.

Преимущества предлагаемого способа разработки крутого угольного пласта заключаются в том, что он обеспечивает:

повышение концентрации работ в шахтопласте не менее, чем в 2 раза;

- повйшение надежности проветривания лав и выемочных участков в целом за счет применения нисходящего проветривания с подсвёжёнием исходящих струй воз0

духа при одновременной работе двух лав в одном крыле шахтопласта;

- снятие ограничений на возможность выемочного участка па фактору вентиляции за счет использования эффекта саморегулирования расхода воздуха в соответствии с неравномерностью газовыделения в результате выемки угля в лаве и регулирующей способности схем проветривания с шунтирующими вентиляционными ветвями.

Подсчет экономического эффекта производится при выполнении проектов для условий конкретной шахты.

Использование: горная промышленность разработка тонких и средней мощности п зоносных угольных пластов. Сущность изобретения: шахтопласт 3 делят на два уголь ых столба 4 и 5. Оконтуривают их этажными штреками 6 и 7. В них нарезают лавы 8,9,10Л1. Подготавливают лавы к отработке в направлении к квершлагам 1 и 2. Размеры блоков И и 12 по простиранию, отрабатываемых каждой левой в крыле, определяют из выражения Н h -Vi , где Vi и V2 - скорости fj подвигания лав, отрабатывающих блоки размерами по простиранию соответственно h и 12. Участок блока 12, в сторону которого отрабатывают смежный, начиная от разреза, отрабатывают с полной закладкой выработанного пространства. Выемку угля в каждой смене осуществляют в двух лавах по одной в каждом крыле, располагают их симметрично по отношению к квершлагам 1 и 2. Свежую струю воздуха 13 к лавам подводят по квершлагу 1, штреку 6. Исходящую 14 отводят по штреку 7 и фланговым квершлагам 15. Количество воздуха, поступающего в каждую лаву; определяют и регулируют с учетом эжектирующего действия, потока отбитого угля 16. Расход подсвежа- ющей струи рассчитывают по формуле. 1 ил.

Формула изобретения Способ разработки крутого угольного пласта, включающий вскрытие пласта этажными квершлагами, проведение выработок, оконтуривающих два угольных столба по одному на каждом крыле шахтного пбля, отработку их лавами по простиранию с погашением верхнего штрека вслед за лавой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и безопасности в работе за счет их концентрации и использования эффекта саморегулирования расхо- да воздуха в соответствии с технологическими изменениями газовыделения в лаве, каждый столб разделяют на два блока, нарезают в каждом из них по одной лаве, отрабатывают их догоняющими забоями, а выемку угля ведут только в одной из двух лав отрабатывающих столб, при этом первоначальные размеры блоков столба по простиранию определяют из выражения И Vil2/Va, где И и J2 - размеры блоков по простиранию; Vi и Va - скорости подвигания лав, отрабатывающих соответственно первый и второй блоки, причем участок блока, в сторону которого отрабатывают смежный, начиная от разреза, отрабатывают с полной закладкой выработанного пространства,

свежую воздушную струю к лавам подводят по верхним, а исходящую из лав струю отводят по нижним штрекам, при этом количество воздуха, поступающего в каждую лаву отрабатываемого столба, определяют и регулируют с учетом эжектирующего действия потока отбитого угля, перемещающегося по лаве, а расход подсвежающей струи определяют из выражения

Qucxi(CUCxi - 0.005) 0,005 - СпUn

Cbcxi(Cucxl - 0.01) - Qucx2(Cucx2 - 0.01) -0,01 - Сп

где Оисх1 - расход исходящей струи первой лавы по ходу движения воздуха, м3/с; Оисх2 - расход исходящей струи второй лавы по ходу движения воздуха, м/с;

Сп - концентрация метана в подсвежающей струе, обьемные доли единицы;

Сисх1 - концентрация метана в исходящей струе первой лавы, объемные доли единицы;.

Сисх2 - концентрация метана в исходящей струе второй лавы, объемные доли единицы.