Способ подготовки к отработке пологого угольного пласта

 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при разработке пологих угольных пластов мощностью 1-2 м. Сущность способа: отработкой пласта на участках проведения подготовительных выработок создают зону разгрузки, бурят шпуры в кровлю пласта по линии очистного забоя между группами секций механизированной крепи с установкой анкеров и верхняков постоянной крепи. Полное сечение выработок формируют подрывкой пород почвы с формированием закладочных полос между верхняками с установкой под ними стоек постоянной крепи. При этом длину лав рассчитывают из объема подрывки пород почвы для каждого вида выработок. 3 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для подготовки и отработки угольного пласта мощностью 1-2 м.

Известен способ подготовки и отработки пласта короткой лавой [1] В этом способе создана гибкая связь по креплению между очистным и проходческим забоями путем размещения устройства для бурения шпуров и установки анкеров за механизированной крепью. Но в этом случае анкеры устанавливают на расстоянии 4-6 м от линии очистного забоя, когда смещения кровли уже произошли и она подвергалась многократной нагрузке-разгрузке механизированной крепью и в ней неизбежно появятся вывалы, т.е. установка анкеров не даст желаемого результата.

Известен способ подготовки выемочных полей угольных пластов, включающий проведение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков [2] Недостатком способа является возникновение повышенной напряженности в окружающих породах.

Задача, решаемая изобретением, способ подготовки и отработки пологих угольных пластов мощностью 1-2 м.

Сущность изобретения заключается в том, что ГГВ и ГНВ проводят длинным очистным забоем, создают над ним зону разгрузки, для этого на очистном комбайне монтируют бурильное устройство, бурят шпуры по линии очистного забоя, в сечениях выработок, в которых отсутствует механизированная крепь, в шпур устанавливают анкеры, на них подвешивают плоский верхняк постоянной крепи, а полное сечение ГГВ и ГНВ формируют подрывкой пород почвы, на расстоянии, определяемом длиной доставки закладки за механизированную крепь, породу укладывают в закладочные полосы между выработками, в них устанавливают стойки постоянной крепи под ранее возведенный верхняк на линии очистного забоя, при этом длину очистного забоя определяют из объема подрывки пород почвы ГГВ: а при подготовке выемочных участков длину короткой лавы: На фиг. 1 показана схема проведения ГГВ и ГНВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 2 сечение 1-1 на фиг. 1 разрез вкрест простирания пласта; на фиг. 3 технологическая схема проведения ГГВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 4 сечение 1-1 на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение 2-2 на фиг. 3; на фиг. 6 сечение 3-3 на фиг. 3; на фиг. 7 - технологическая схема проведения ГНВ выемочного поля длинным очистным забоем; на фиг. 8 сечение 1-1 на фиг. 7; на фиг. 9 сечение 2-2 на фиг. 7; на фиг. 10 сечение 3-3 на фиг. 7; на фиг. 11 технологическая схема подготовки выемочных участков короткой лавой; на фиг. 12 сечение 1-1 на фиг. 11; на фиг. 13 сечение 2-2 на фиг. 11; на фиг. 14 сечение 3-3 на фиг. 1; на фиг. 15 график организации работ при проведении короткой лавы; на фиг. 16 - технологическая схема отработки бремсбергового поля; на фиг. 17 - технологическая схема отработки выемочного участка длинной лавой с прямоточным проветриванием; на фиг. 18 сечение 1-1 на фиг. 16.

Подготовку выемочного поля начинают вскрытием пласта квершлагами 1. Из квершлага засекают воздухоподающий 2 и откаточный 3 штреки и два просека 4.

Производят расчет длины лавы для проведения ГГВ по формуле (1), где: l_ГГВ длина лавы при проведении ГГВ выемочного поля; V_ф.в. объем подрывки пород почвы одной формируемой выработки; γ_зп плотность породы закладываемых полос по отношению к плотности пород в целике, равную 0,7; m₁ уменьшенная мощность пласта за счет смещений кровли в лаве;
a ширина проводимых выработок.

Например, для пласта мощностью 1,5 м, сечении одной выработки 20 см², объем подрывки пород почвы будет 13,25 м², а длина лавы составит:

Между выработками 2, 3 и 4 проводят монтажную камеру "МК". В монтажную камеру устанавливают очистной комплекс с таким расположением механизированной крепи, чтобы в сечениях выработок секций не было.

В очистной комплекс входят: механизированная крепь 5 с закладочным трубопроводом 6, очистной комбайн 7 с устройством 8 для бурения шпуров 9 и установки анкеров 10 и угловой конвейер 11.

Производят выемку полоски угля очистным комбайном с захватом 0,63 1 м. Отбитый уголь по угловому конвейеру, наращиваемому конвейеру 12 по просеку и сбойке 13 отгружают на ленточный конвейер в откаточном штреке.

Затем бурильным устройством с очистного комбайна, или перемещаемым вручную, или подвешиваемым под верхним перекрытием секции, или устанавливаемом на основании секций механизированной крепи по линии очистного забоя по сечению формируемых выработок производят бурение шпуров в кровлю пласта под углом 30-50^o. В шпуре устанавливают анкеры и на них подвешивают верхняки 14 постоянной крепи четырех выработок, с одновременным поджатием верхняков индивидуальными гидравлическими стойками 15. Производят перетяжку кровли в сечениях четырех выработок.

После этого производят передвижку очистного комплекса.

Два проходческих забоя ведут по воздухоподающему и откаточному штрекам, с отставанием от очистного комплекса на расстоянии 10 100 м (длине подачи закладки). Производят уборку индивидуальных гидравлических стоек, подрывку пород почвы проходческим комбайном 16 (буровзрывными работами и породопогрузочной машиной). Отбитая порода поступает в закладочную машину "Титан" 17, а из нее по закладочному трубопроводу в закладочные полосы 18 между четырех выработок. Отставание закладки от очистного комплекса не должно превышать двух передвижек секций механизированной крепи единственное жесткое требование в технологии.

В воздухоподающем и откаточном штреках устанавливают стойки 19 постоянной крепи под ранее возведенный верхняк на линии очистного забоя.

По краям закладочных полос возводят чураковые ограждения 20 с резинотканевым навесом для исключения прососа воздуха.

Выбор чураковых ограждений вызван их податливостью при оседании кровли.

Вентиляцию осуществляют за счет общешахтной депрессии, и это может снять вопрос о длине выемочного поля для газовых шахт.

Доставку крепежного материала с помощью монорельсовой дороги пакетами и контейнерами производят по воздухоподающему штреку до углового конвейера, а затем по нему до сечений трех выработок. На этом цикл работ завершается. В случае отказа оборудования по одному из штреков подвигание очистного забоя не будет сдерживаться, так как имеется закладочный трубопровод. В результате этих операций проводятся ГГВ и два просека, которые погашаются после проведения ГГВ на длину выемочного поля.

После проведения ГГВ в середине выемочного поля производят засечку пяти выработок по восстанию (падению) пласта на длину 30 м двух печей 21 и ГНВ - грузовой бремсберг (уклон) 22, конвейерный бремсберг (уклон) 23 и людской ходок 24. Между этими выработками на простирание пласта проводят монтажную камеру. Длину лавы определяют по формуле (2), которая для мощности пласта 1,5 м составит 66 м.

Технология проведения ГНВ аналогична проведению ГГВ и отличается набором оборудования.

После проведения ГНВ по падению (восстанию) пласта на длину 250-300 м производят нарезку длинных лав короткими лавами. Длину такой лавы определяют из объема подрывки пород почвы конвейерного 25 штрека по формуле (3). Так, при мощности пласта 1,5 м и сечении конвейерного штрека 16 м² объем подрывки пород почвы будет 10 м³, а при значениях 1,3 м, 0,7, 4,5 м длина короткой лавы составит:

На фиг. 11 представлена технологическая схема работ в короткой лаве, где механизированную крепь устанавливают по ширине закладываемой полости. Отбитый очистным комбайном уголь по угловому конвейеру, наращиваемому конвейеру и сбойке 25 выдается на ленточный конвейер 27 конвейерного штрека. Сбойки оставляются в закладочной полосе через 30 м для осуществления прямоточного проветривания при отработке длинных лав.

На фиг. 14 представлен график организации работ в короткой лаве. Как видно из графика, за одну смену можно произвести три цикла подвигания, что при трехсменной работе даст 5,67-9 м/сут.

На фиг. 16 18 представлены схемы развития горных работ в выемочном поле и выемочных участках, где прямоточное проветривание длинной лавы осуществляют по просеку, сбойке в закладочной полосе и бывшему конвейерному штреку предыдущей лавы. Для охраны конвейерного штрека работающей лавы и поддержания его в выработанном пространстве по берме штрека устанавливают пневмобаллоны 28. Совместная несущая способность закладочной полосы, плоского перекрытия конвейерного штрека и пневмобаллонов позволяет сохранить этот штрек в выработанном пространстве для прямоточного проветривания длинных лав.

Преимущества предлагаемого способа:
возведение верхняка постоянной крепи совместно с анкерами на линии очистного забоя позволяет улучшить состояние формируемых проходческих забоев, уменьшить смещения кровли;
за счет разделения в пространстве и совмещения во времени операций цикла должна увеличиться скорость подготовки выемочного поля;
проведение и охрана ГГВ и ГНВ выемочного поля в зоне разгрузки;
полнота выемки угла по пласту в шахте;
проветривание за счет общешахтной депрессии;
снижение энергоразрушения в проходческих забоях за счет двух плоскостей обнаружения;
использование серийного оборудования.

Привязка устройства для бурения шпуров и установки анкеров на современные очистные комбайны может представить неразрешимую задачу по реализации предлагаемого способа из-за конструктивных зазоров между механизированной крепью, угловым конвейером. Поэтому предлагается спроектировать и изготовить коротко-забойный очистной комбайн совместно с бурильным устройством. При разработке конструкции такого комбайна на него надо смотреть не как на средство по обеспечению высокой нагрузки на лаву, а как на средство по подготовке пласта. Именно зачистка углов лавы, сопряжение с угловым конвейером и главное бурение шпуров и установка анкеров по линии очистного забоя должны определить конструкцию такого комбайна.

Формула изобретения

1. Способ подготовки к отработке пологого угольного пласта, включающий проведение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков, отличающийся тем, что при подготовке пластов мощностью 1 2 м, на участках проведения выработок, отработкой пласта лавой, создают зону разгрузки, бурят шпуры в кровлю пласта по линии очистного забоя между группами секций механизированной крепи, устанавливают анкера и верхняки постоянной крепи с одновременным поджатием их индивидуальными гидростойками, а полное сечение главных горизонтальных, главных наклонных выработок и выемочных штреков формируют подрывкой пород почвы на расстоянии, определяемом длиной доставки закладки за механизированную крепь, породу укладывают в закладочные полосы между верхняками с установкой под ними стоек постоянной крепи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на участках проведения главных горизонтальных и главных наклонных выработок пласт отрабатывают длинной лавой, а на участках проведения выемочных штреков короткой лавой, при этом длину лав определяют из объема подрывки пород почвы по формулам



где l_г.г.в длина лавы на участке проведения главных горизонтальных выработок;
V_ф.в объем подрывки пород почвы одной формируемой выработки;
γ_з.п- плотность породы закладочных полос;
m₁ уменьшенная мощность пласта за счет смещений кровли в лаве;
a ширина формируемой выработки или штрека;
l_г.н.в длина лавы на участке проведения главных наклонных выработок;
l_в.ш длина лавы на участках проведения выемочных штреков;
V_в.ш объем подрывки пород почвы конвейерного штрека.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17