Способ разработки крутых угольных пластов

 

Изобретение относится к разработке крутых угольных пластов, склонных к газодинамическим и динамическим явлениям. Способ включает проведение откаточного и вентиляционного штреков по простиранию пласта и формирование линии очистного забоя по падению пласта с наклоном на выработанное пространство. Предварительно определяют направление трещиноватости в угольном пласте и вмещающих породах, устанавливают размеры зоны разгрузки у вентиляционного и откаточного штреков. После этого формируют линию очистного забоя вкрест простирания трещиноватости. При этом в пределах разгруженных зон формируют просеки с углом сопряжения нижнего просека с откаточным штреком, равным или меньшим угла естественного откоса угля. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке угольных пластов, склонных к газодинамическим и динамическим явлениям.

Известен способ разработки крутопадающих пластов полезных ископаемых, включающий проведение вентиляционных и транспортных выработок с формированием длинных столбов, отрабатываемых полосами, забои которых имеют форму потолкоуступа и направлены по падению пласта, по которому выемочные полосы (потолкоуступы) располагают с наклоном от вентиляционного к транспортному штреку, при этом забой каждой нижележащей полосы опережает забой вышележащей полосы [1].

К недостаткам этого способа относятся большая растяжка уступов, что может привести к обрушениям нависающего массива и газодинамическим явлениям при внедрении забоя в выбросоопасную зону, сложность обработки локальными противовыбросными мероприятиями "кутковой" части уступов на их сопряжениях из-за постоянного перемещения кутков уступов по падению пласта по мере выемки угля, что не позволяет равномерно обработать краевую часть пласта по длине очистного забоя и снижает безопасность работ.

Известен способ разработки крутых и крутопадающих пластов, включающий проведение откаточного и вентиляционного штреков, формирование уступного забоя и отработку уступов полосами, причем уступы нарезают под углом сопряжения 110-140^о друг к другу, а отработку уступов ведут наклонными полосами по восстанию с отработкой полос параллельно основанию уступа [2].

Недостатками этого способа являются неравномерность проветривания очистной линии забоя вентиляционным воздушным потоком, вероятность образования местных скоплений метана, возможность обрушений угля и породы из нависающего массива при выемке пласта, что снижает безопасность работ, сложность выполнения локальных противовыбросных мероприятий.

Известен способ разработки выбросоопасных крутых угольных пластов, включающий формирование почвоуступной линии очистного забоя с диагональными почвоуступами с наклоном уступов и их сопряжений в сторону подвигания очистного забоя [3].

Недостатками этого способа являются возможность обрушений угля и вероятность образования местных скоплений метана.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки крутых пластов, включающий проведение откаточного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, формирование очистного забоя по падению пласта с наклоном на выработанное пространство и выемку угля в забое [4].

Этот способ используется только в условиях безлюдной выемки угля. К его недостаткам относятся сложность обеспечения равномерного проветривания по всей длине забоя, возможность обрушений и высыпаний угля на участке сопряжения вентиляционного штрека с очистным забоем, а также возможность обрушения нависающего массива угля в рабочее пространство лавы.

Цель изобретения - повышение безопасности разработки крутых угольных пластов, склонных к газодинамическим и динамическим явлениям, путем снижения напряжений в краевой части пласта и улучшения проветривания и дегазации забоя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки крутых угольных пластов, склонных к газодинамическим и динамическим явлениям, включающем проведение откаточного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, формирование очистного забоя по падению пласта с наклоном на выработанное пространство и выемку угля в забое, перед формированием очистного забоя определяют направление трещиноватости в угольном пласте и вмещающих породах, устанавливают размеры зоны разгрузки у вентиляционного и откаточного штреков, линию очистного забоя формируют вкрест простирания трещиноватости, при этом в пределах разгруженных зон у штреков дополнительно формируют просеки, угол сопряжения нижнего просека с откаточным штреком не должен превышать угла естественного откоса угля.

Формирование линии забоя вкрест простирания трещиноватости позволяет обеспечить равномерную и глубокую дегазацию краевой части угольного пласта. Расположение просеков в пределах разгруженных зон у штреков обеспечивает безопасность работ при проведении этих просеков, т.е. исключается возможность проявления газодинамических явлений. Проведение просека по падению пласта у вентиляционного штрека обеспечивает тупой угол сопряжения линии забоя с штреком, что способствует повышению устойчивости краевой части пласта. Угол сопряжения нижнего просека с откаточным штреком не должен превышать угла естественного откоса угля, так как без соблюдения этого требования ухудшается проветривание вследствие подсыпки угля.

На чертеже изображена схема ведения очистных работ, вид в плане.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят вентиляционный 1 и откаточный 2 штреки по простиранию пласта. Перед формированием линии очистного забоя определяют направление трещиноватости 3 в угольном пласте и вмещающих породах и устанавливают размеры зоны разгрузки R_в и R_от у вентиляционного 1 и откаточного 2 штреков с помощью известных способов. Линию очистного забоя 4 нарезают по падению пласта с наклоном на выработанное пространство вкрест простирания трещиноватости 3. В пределах разгруженных зон на сопряжении линии очистного забоя 4 со штреками формируют просеки 5 и 6. Причем угол сопряжения просека 6 с откаточным штреком 2 не должен превышать угла естественного откоса угля. Угол естественного откоса угля определяют для конкретного пласта экспериментально или принимают из литературных источников для соответствующей марки угля. Выемку угля в забое осуществляют известными способами (гидравлический, отбойными молотками, струговый). Управление кровлей также осуществляют известными способами. Наиболее эффективным при осуществлении предлагаемого способа является полная закладка выработанного пространства.

П р и м е р. Осуществление способа в условиях разработки пласта l₃ на горизонте шахты Углегорская П.О. "Орджоникидзеуголь". При пластовой подготовке выемочного поля штреками 1 и 2 определяют доминирующую в пространстве трещиноватость 3 известными способами, которая располагается: азимут падения 220^о, угол падения 40^о. Линию забоя формируют вкрест простирания трещиноватости с наклоном на выработанное пространство в пределах 60-70^о. Одновременно известными способами определяют размеры зоны разгрузки R_в у вентиляционного 1 и R_от у откачного 2 штреков. Затем формируют верхний просек 5 в зоне 11 м и нижний просек 6 в зоне 15 м, поэтому принимают размер верхнего просека 8 м, а у откаточного штрека (магазинный просек) - 12 м. Угол естественного откоса угля в данных условиях составляет 40^о. Поэтому угол наклона нижнего просека принимают 45^о, что для данного угла наклона забоя обеспечивает наибольшую эффективность способа.

Выемку угля ведут отбойными молотками, а управление кровлей осуществляют закладкой выработанного пространства.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключаются в следующем: cнижается выбросоопасность и удароопасность пласта; упрощается управление горным давлением за счет рациональной геометрической формы забоя; геометрическая форма нижнего (магазинного) просека исключает нарушение вентиляции забоя вследствие подсыпки на сопряжении штрека с очистным забоем, предотвращает слоевые скопления метана; сокращаются потери вентиляционного воздушного потока от ликвидации утечек через выработанное пространство, отсутствия сопротивления воздушному потоку от падающего угля; снижается пылеобразование, так как отбитый уголь движется вне зоны влияния турбулентных струй вентиляционного воздушного потока; геометрическая форма забоя способствует равномерному омыванию краевой части угольного пласта вентиляционным воздушным потоком, равномерной дегазации и равномерному распределению температуры угольного массива по всей высоте лавы.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗРАБОТКИ КРУТЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ, включающий проведение откаточного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, формирование линии очистного забоя по падению пласта с наклоном на выработанное пространство и выемку угля в забое, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности разработки путем снижения напряжений в краевой части пласта и улучшения проветривания и дегазации забоя, перед формированием очистного забоя определяют направление трещиноватости в угольном пласте и вмещающих породах, устанавливают размеры зоны разгрузки у вентиляционного и откаточного штреков, линию очистного забоя формируют вкрест простирания трещиноватости, а в пределах разгруженных зон у штреков формируют просеки с углом сопряжения нижнего просека с откаточным штреком, равным или большим угла естественного откоса угля.

РИСУНКИ

Рисунок 1