Способ управления аэрогазодинамическими процессами при разработке свиты угольных пластов

 

Способ управления аэрогазодинамическими процессами разработке свиты угольных пластов. Сущность изобретения: подготовку шахтного поля осуществляют провелением стволов, полевых штреков, промежуточных квершлагов, разрезных печей, а отработку пластов - односторонними выемочными полями на массив крыла шахты и при этом сонаправленно исходящей газовоздушной струе в крыле шахтного поля, очистным работам в выемочном поле относительно вскрывающей выработки и порядку отработки крыла шахты, проводя одновременно выемку околоквершлаговых целиков. 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке сближенных угольных пластов.

Известен способ разработки пологих и наклонных пластов полезных ископаемых [1] Способ включает проведение в центре шахтного поля главных откаточного и конвейерного штреков, проведение от них наклонных выработок по падению и восстанию пласта, выемочных треков и одновременную отработку в бремсберговой и уклонной частях шахтного поля длинными очистными забоями в одном направлении. При этом главный откаточный штрек проходят согласно сипсометрии пласта с опережением забоя главного конвейерного штрека на длину, равную расстоянию между соседними наклонными выработками, причем главный конвейерный и выемочный штреки проходят по ломаной линии, а отработку пласта полезного ископаемого в бремсберговой и уклонных частях ведут с переходом очистными забоями наклонных выработок.

Известен также способ управления газовыделением при разработке свиты пластов [2] Сущность этого способа состоит в том, что осуществляют подготовку выемочного поля проведением вентиляционной, откаточной и возодухоотводящей выработок, отвод газовоздушной смеси из выработанного пространства через дренажную выработку, пройденную по нижележащему пласту, и воздухоотводящую выработку, при этом дренажную выработку на нижележащем пласте проходят на фланге выемочного поля, и из дренажной выработки дренажные скважины бурят восстающими и монтажные камеры каждого выемочного столба вышележащих пластов, а при использовании дренажной выработки в качестве запасного выхода в дренажной выработке прокладывают воздухоотводящий трубопровод от дренажных скважин до воздухоотводящей выработки.

Недостатком этого изобретения является то, что направление движения очистной выработки в одностороннем выемочном поле не совпадает с направлением отвода газа из выработанного пространства в сторону скважины. Это обусловливает постоянное проветривание выработанного пространства (со скоплением оставшегося угля) и деформированных целиков, что крайне неблагоприятно по вопросам эндогенной пожарной опасности.

Предлагаемое изобретение устраняет этот недостаток.

Новый способ поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема его осуществления, где: 1 воздухоподающий ствол; 2 охранный целик; 3 граница угольного целика; 4 плевой штрек откаточного горизонта; 5 - границы охранного околокаершлагового целика; 7 основной штрек; 8 рабочее пространство очистного забоя; 9 грудь очистного забоя; 10 вентиляционный штрек; 11 промежуточные квершлаги вентиляционного горизонта; 12 полевой штрек вентиляционного горизонта; 13 воздуховыдающий ствол; 14 направление движения очистного забоя в одностороннем выемочном поле; 15 выработанное пространство; 16 околоквершлаговый целик; 17 постоянные изолирующие сооружения на промежуточном квершлаге вентиляционного горизонта; 18 - постоянные изолирующие сооружения на промежуточном квершлаге откаточного горизонта; 19 уменьшающийся в процессе очистных работ угольный целик.

Способ реализуют следующим образом.

Воздухоподающий ствол 1, как правило, проходят в средине (по простиранию) шахтного поля, деля его соответственно на два крыла. Для охраны ствола и промплощадки оставляют целик 2 с его границами 3. С главного квершлага или выработок околоствольного двора на каждое крыло шахтного поля проводят в лежачем боку на откаточном горизонте полевой штрек 4, с которого через определенное расстояние от ствола 1 по простиранию сооружают промежуточные квершлаги 5-А, 5-Б, 5-В и т.д. в пределах охранных целиков с его границами 6. Расстояние между квершлагами выбирают из условия последующей отработки угольных пластов односторонними выемочными полями. При этом промежуточные квершлаги вскрывают только одну независимую в вентиляционном отношении группу (свиту) сближенных пластов.

С каждого промежуточного квершлага на длину одностороннего выемочного поля проходят основной штрек 7 до границы охранного целика 3 или 6. Этот штрек соединяется с выработками вентиляционного горизонта разрезной печью, которая переоборудуется в рабочее пространство 8 очистного забоя 9.

Вентиляционный штрек 10 проходится с соответствующего промежуточного квершлага 11-А, 11-Б, 11-В, и т.п. которые соединяются полезным штреком 12 с фланговым воздуховыдающим стволом 13, обусловливая соответственно фланговую схему проветривания крыла шахты.

Необходимо отметить, что может существовать и центральная схема проветривания крыла шахты, когда воздуховыдающий ствол 13 находится в створе (вкрест простирания сближенных пластов) с воздухоподающим стволом 1.

Обратный порядок отработки 14 одностороннего выемочного поля к скрывающему промежуточному квершлагу (например, 5-Б) увеличивает выработанное пространство 15 в выемочном поле за счет перемещения очистного забоя 9 к квешлагу.

Благоприятная схема вскрытия сближенных пластов с полевых штреков 4 и 12, расположенных в лежащем боку свиты, позволяет не поддерживать промежуточные квершлаги 5-А, 5-Б, 5-В и 11-А, 11-Б, 11-В на двух горизонтах, соответственно отрабатывая охранные целики 16 в пределах их границ 6.

Свежая струя воздуха с основного штрека 7, попадая в рабочее пространство 8 очистного забоя 9, обусловливает в выработанном пространстве 15 управляемую зону проветривания минимальных размеров. Исходящий воздух здесь стремится кратчайшим путем попасть на вентиляционный штрек 10, прижимаясь к груди очистного забоя 9 за счет направления исходящей струи в сторону флангового воздуховыдающего ствола 13.

В случае применения центральной схемы проветривания крыла шахты будет постоянно обеспечиваться НЕУПРАВЛЯЕМЫЙ ТОК воздуха в плоскости пласта из рабочего пространства 8 через обрушенные и деформированные породы выработанного пространства 15 в сторону центрального воздуховыдающего ствола 13. Даже оставляемый охранный целик 16 малого, но постоянного размера при установке постоянных изолирующих сооружений 18 и 17 на промежуточных квершлагах соответственно вентиляционного и откаточного горизонтов не обеспечит возложенные на него функции из-за постоянного деформирования и разрушения его, т.к. он находится на границе двух выработанных пространств 15. В данном случае этот целик будет являться источником самовозгорания угля за счет его интенсивного окисления.

В предлагаемой технологической схеме шахты нами введены еще дополнительно третий и четвертый признаки.

Прямой порядок отработки крыла шахтного поля относительно главного воздухоподающего ствола 1 характеризуется последовательным переходом односторонних выемочных полей на новые промежуточные квершлаги (например, 5-А; 5-Б; 5-В и т. д. ). Из представленных материалов (фиг.1) ясно, что первое выемочное поле с квершлага 5-А уже отработано, а очистные работы ведутся в данное время во втором одностороннем выемочном поле с квершлага 5-Б.

Отработка пластов односторонними выемочными полями на массив крыла шахты, т. е. в сторону неотработанной части 19 каждого пласта. При этом выработанное пространство 15 каждого выемочного поля увеличивается, а большая неотработанная часть его 19 соответственно уменьшается.

Управление газовыделением при разработке свиты угольных пластов осуществляется следующим образом.

Вынос метана только из минимальной зоны проветривания выработанного пространства пласта вполне обеспечивается при меняемой возвратноточной схемой проветривания очистного забоя. За пределами этой зоны выработанного пространства будет (за счет ликвидации неуправляемых токов воздуха) накапливаться метан, создавая инертную среду, так необходимую для недопущения самовозгорания угля.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в нижеследующем.

Принимают односторонний вариант подготовки выемочных полей с отработкой их на массив крыла шахты. Это обусловливает места заложения промежуточных квершлагов на откаточном и вентиляционном горизонтах, а также требуемое направление очистных работ в выемочном поле к вскрывающим выработкам.

Последовательный переход односторонних выемочных полей на новые промежуточные квершлаги при обеспечении сонаправленности требует применения прямого порядка отработки крыла шахтного поля, а также флангового заложения воздуховыдающего ствола.

Нисходящие порядок отработки сближенных пластов в свите (при заложении полевых штреков в лежачем боку ее) позволяет отказаться от охраны промежуточных квершлагов угольными целиками. Направление исходящей струи воздуха на массив крыла шахты обеспечивает постоянное прижатие ее к неотработанной части крыла, а, следовательно, минимальную зону проветривания выработанного пространства.

Формула изобретения

Способ управления аэрогазодинамическими процессами при разработке свиты угольных пластов, включающий подготовку шахтного поля проведением стволов, полевых штреков, разрезных печей, отработку пластов с отводом газовоздушной смеси, отличающийся тем, что воздухоотводящий ствол проводят на фланге крыла шахтного поля, формируют выемочные поля проведением промежуточных квершлагов, отработку пластов производят односторонними выемочными полями и очистными работами в них относительно промежуточного квершлага на массив крыла шахты сонаправленно исходящей газовоздушной струе в крыле шахты и порядку отработки его с одновременной выемкой околоквершлаговых целиков.

РИСУНКИ

Рисунок 1