Способ разработки мощного наклонного удароопасного пласта

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для разработки мощных наклонных удароопасных угольных пластов при комбайновой выемке с безопасным ведением горных работ. Изобретение решает задачу повышения эффективности и безопасности отработки мощного наклонного удароопасного пласта в панели. Для решения поставленной задачи панель отрабатывают слоями в нисходящем порядке, а слои вынимают столбами по простиранию пласта в восходящем порядке и через один на всей площади панели, при этом смежные с отработанными столбы временно оставляют, определяют в них глубину отжатой силами горного давления или искусственно разрыхленной взрывом зоны, в которой проходят новые конвейерные штреки с попутным извлечением угля. Затем извлекают уголь во временно оставленных столбах выше новых конвейерных штреков, наблюдают из них трещинообразование в кровле впереди очистных забоев, с учетом которого ведут последующую посадку кровли со скольжением пород по бортам трещин, а нижележащие слои отрабатывают под обрушенными породами кровли верхнего слоя и пропластками угля вышележащих слоев. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для разработки мощных угольных пластов при комбайновой выемке с безопасным ведением горных работ.

Известен способ разработки сближенных угольных пластов путем регулирования размеров этажей в увязке с трещинообразованием кровли (а.с. СССР N 1514933, кл. E 21 C 41/04, 1989 г.). По этому способу определяют момент образования техногенных трещин в труднообрушаемой кровле, по которому устанавливают размеры отрабатываемых этажей первого пласта и отрабатывают этажи через один, увязывают с отработкой первого пласта отработку последующих пластов и отработку этажей в них ведут в шахматном порядке с отработкой этажей предыдущих пластов и по развитию техногенных трещин в кровле. Способ улучшает управление кровлей при отработке этажей в свите пластов. Недостаток способа заключается в привязке размеров этажей к началу трещинообразования кровли, что при прочных породах и задержке обрушения кровли создает увеличение размеров этажей и дополнительные пригрузки на пласт, сопряженные с опасными проявлениями горного давления. Поэтому использование способа для разработки удароопасных пластов неэффективно.

Известен способ разработки полезного ископаемого путем изменения очередности его извлечения камерами на различных участках и снижения горного давления закладкой выработанного пространства (а.с. СССР N 989070, кл. E 21 C 41/06, 1983 г.). По этому способу полезное ископаемое извлекают камерами при опорном давлении ниже прочности междукамерных целиков, и при их соизмеримости ведут очистные работы на другом участке, а отработанные камеры на предыдущих участках закладывают, после чего отрабатывают другие камеры, одновременно за зоной опорного давления от очистных работ таких камер отрабатывают целики полезного ископаемого, находящиеся между закладкой выработанного пространства. Способ обеспечивает поочередную выемку полезного ископаемого на различных участках с контролем горного давления. Недостаток способа состоит в трудности определения соизмеримости опорного давления с прочностью участков для прекращения выемки на участке и перехода на другой участок, что сохраняет опасность вредных проявлений горного давления. Кроме того, переход очистными работами с одного участка на другой и проведение закладочных работ нарушают ритмичность выемки. Поэтому использование способа для отработки удароопасного пласта неэффективно.

Известен способ разработки пологих пластов путем разделения выемочных полей и поочередной выемки столбов в них (а.с. СССР N 800370, кл. E 21 C 41/04, 1981 г.). По этому способу вместе с проведением штреков на границах горизонта проходят промежуточный штрек, разделяющий горизонты на верхнее и нижнее выемочные поля, и в нижнем выемочном поле до отработки столба заканчивают подготовку смежного с ним, одновременно с отработкой столбов в нижнем выемочном поле отрабатывают подготовленные столбы в верхнем выемочном поле. Способ повышает интенсивность разработки за счет одновременной выемки столбов в верхнем и нижнем полях. Недостаток способа заключается в разделении технологических процессов на выемочных полях, что сопряжено с трудностью управления кровлей и возможностью создания повышенного опорного давления в отдельных столбах, поэтому использование способа для отработки удароопасных пластов неэффективно.

Известен способ разработки пласта столбами с поочередной их выемкой ("Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах", ч. I, ИГД им. А.А. Скочинского, М., 1991, с. 42-44). По этому способу пласт отрабатывают панелями с чередованием выемки через столб и обрушением кровли вслед за подвиганием забоев. Способ обеспечивает непрерывную отработку панелей за счет планомерной выемки столбов. Недостаток способа заключается в несогласованности выемки столбов и последующего обрушения кровли с развитием горного давления, что создает опасность вредных форм его проявления, поэтому использование способа для разработки удароопасного пласта неэффективно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки мощных угольных пластов с послойной выемкой полосами (а.с. СССР, N 825961, кл. E 41/04, 1981 г.). По этому способу мощный пласт, склонный к горным ударам и внезапным выбросам, отрабатывают наклонными слоями в нисходящем порядке, а в слоях полосами с подвиганием очистных забоев во взаимно перпендикулярных направлениях, причем верхний слой отрабатывают полосами по падению с использованием выработанного пространства каждой предыдущей полосы для отработки последующей полосы с одновременной отработкой в верхнем слое не менее двух полос, а отработку верхнего и нижнего слоев ведут в смежных выемочных полях. Выработки полос верхнего слоя соединяют дучками с пластовыми выработками нижнего слоя, которые проводят под выработанным пространством верхнего слоя, а подготовку его отработки ведут путем проходки по породе откаточного и вентиляционного полевых штреков.

Способ обеспечивает непрерывную отработку выемочных полей с планомерной очистной выемкой слоев во взаимно перпендикулярных направлениях. Недостаток способа заключается в возможности проявления горных ударов в поддерживаемых частях выработанного пространства при использовании их в смежных полосах, а также в трудности управления горным давлением при движении фронта очистных работ в слоях во взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, способ предусматривает полевую подготовку с проходкой по породе откаточных и вентиляционных штреков и соединительных дучек по пласту между слоями, что сопряжено с ростом затрат на проходку выработок и их поддержание. Поэтому использование способа для разработки мощных удароопасных наклонных пластов неэффективно.

Заявляемый способ решает задачу повышения эффективности и безопасности отработки мощных удароопасных наклонных пластов.

Для этого столбы в каждом слое отрабатывают по простиранию пласта в восходящем порядке и через один на всей площади панели, а столбы, смежные с отработанными, временно оставляют, измеряют в оставленных столбах в верхнем слое панели отжатую силами горного давления зону, определяют ее глубину и проходят в ней новые конвейерные штреки, а уголь от их проходки попутно извлекают, затем извлекают уголь во временно оставленных столбах выше новых конвейерных штреков, наблюдают из них впереди забоев появление и прорастание в кровле пласта новых естественных трещин, и посадку кровли вслед за подвиганием забоев ведут с учетом скольжения пород по бортам этих трещин, а нижележащие слои отрабатывают под обрушенными породами и пропластками угля вышележащих слоев. Дополнительно при недостаточной для проведения новых конвейерных штреков глубины отжатой силами горного давления зоны из вентиляционных штреков бурят в пласт скважины, заряжают их зарядами взрывчатого вещества, взрывают заряды и новые конвейерные штреки проходят в разрыхленной зарядами зоне.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема отработки панели мощного удароопасного наклонного пласта с подвиганием фронта очистных работ по восстанию на момент выемки временно оставленных столбов; на фиг. 2 - разрез I - I с отработкой слоев и трещинообразованием в кровле пласта.

Способ осуществляют следующим образом. В отрабатываемом мощном удароопасном наклонном пласте 1 по падению на всю длину панели 2 проходят фланговый уклон 3. От уклона 3 по нижней границе панели 2 по верхнему слою 4 пласта 1 проходят монтажные камеры 5, из которых начинают выемку столбов 6 по верхнему слою 4. Столбы 6 вынимают по простиранию в восходящем порядке и через один. Их отрабатывают на всей площади панели 2. Вслед за подвиганием забоев 7 в столбах 6 породы кровли 8 обрушают. Столбы 9, смежные с отработанными столбами 6, временно оставляют. Определяют в верхнем слое 4 панели 2 во временно оставленных столбах 9 отжатую силами горного давления зону 10, измеряют ее глубину и проходят в ней выше по восстанию от пройденных по столбам 6 вентиляционных штреков 11 новые конвейерные штреки 12, а старые конвейерные штреки 13 от отработанных столбов 6 используют в качестве вентиляционных. При недостаточной для проведения новых конвейерных штреков глубины отжатой силами горного давления зоны 10 из вентиляционных штреков 11 от отработки столбов 6 бурят в пласт 1 впереди подвигания забоев 14 скважины 15, заряжают их зарядами 16 взрывчатого вещества, взрывают заряды 16, и новые конвейерные штреки 12 проходят в принудительно разрыхленной зарядами 16 зоне 10. Уголь от проходки новых конвейерных штреков 12 попутно извлекают и транспортируют на противоположный фланг панели 2. Проходят в столбах 9 выше новых конвейерных штреков 12 монтажные камеры 17 и в таком же порядке, что и столбы 6, отрабатывают их вместе с отжатой силами горного давления или принудительно разрыхленной зоной 10 по верхнему слою 4 на длину всей панели 2. Впереди подвигания забоев 14 в столбах 9 в новых конвейерных штреках 12 наблюдают появление и прорастание в кровле новых естественных трещин 18. Вслед за подвиганием забоев 14 в столбах 9, как и в столбах 6, проводят посадку кровли, при этом породы 8 кровли обрушают с использованием скольжения по бортам трещин 18. После отработки всех столбов 6 и 9 по верхнему слою 4 пласта 1 отрабатывают нижележащие слои 19. Отработку их ведут под обрушенными породами кровли 8 верхнего слоя 4 и пропластками угля 20 от вышележащих слоев.

Разработка мощного удароопасного наклонного пласта заявляемым способом базируется на эффективном и безопасном ведении очистных работ с выемкой столбов в панели в две стадии и использовании сил горного давления для ослабления краевой зоны столбов, трещинообразования кровли и снижения пригрузок пласта в очистном забое. При временном оставлении столбов смежно с отработанными краевая зона их под действием сил горного давления претерпевает отжим и защищает конвейерные штреки от опасных проявлений горного давления. Такую же функцию выполняет принудительно разрыхленная взрывами зона пласта выше вентиляционных штреков при недостаточном отжиме угля силами горного давления. Разрыхленный уголь этих зон при проходке новых конвейерных штреков извлекается со снижением энергетических затрат по сравнению с затратами на поддержание вентиляционных штреков при использовании их как новых конвейерных. Одновременно идет попутная добыча угля от проходческих работ. Новые конвейерные штреки ограждены разрыхленным углем от проявлений горного давления в очистных забоях при отработке временно оставленных столбов. Появление и прорастание трещин в породах кровли происходит под действием сил горного давления, которые нарастают при движении фронта очистных работ на выработанное пространство и уменьшении количества временно оставленных столбов. Эти трещины улучшают обрушаемость пород при посадке кровли и позволяют снизить ее шаг за счет скольжения пород по их бортам, а уменьшенный шаг посадки кровли в свою очередь снижает пригрузку пласта в очистном забое. Отработка панели снизу вверх в восходящем порядке уменьшает глубину ведения очистных работ и соответственно напряжения в очистных забоях, а подвигание забоев в столбах по простиранию во всех слоях улучшает управление горным давлением обрушением кровли. Перечисленные положительные признаки предотвращают концентрацию пригрузок пласта в очистных забоях при отработке верхнего слоя и исключают проявление горных ударов. Отработка нижележащих слоев пласта после отработки верхнего слоя под обрушенными породами кровли предотвращает динамические проявления горного давления в удароопасном пласте за счет защитной разгрузки от выемки верхнего слоя, а оставление угольных пропластков исключает разубоживание угля обрушенными породами.

Такое выполнение способа повышает эффективность и безопасность разработки мощного удароопасного наклонного пласта за счет последовательной слоевой выемки панели и отработки столбов в восходящем порядке через один с использованием сил горного давления. В сравнении с прототипом выемка столбов и подвигание фронта очистной выемки в панели согласованы с развитием, управлением и использованием горного давления, силами которого при отработке верхнего слоя создается защитная барьерная зона для охраны транспортных выработок, а в кровле наводятся дополнительные трещины, позволяющие уменьшить шаг ее посадки с эффектом снижения пригрузок удароопасного пласта в очистном забое. Полевая нарезная подготовка отсутствует, а транспортные выработки проходят со снижением энергетических затрат с попутной добычей от проходческих работ.

Формула изобретения

1. Способ разработки мощного наклонного удароопасного пласта, включающий проходку выработок в панели, отработку ее слоями в нисходящем порядке с выемкой пласта в ней столбами и обрушение кровли вслед за подвиганием забоев, отличающийся тем, что все столбы в каждом слое отрабатывают по простиранию пласта в восходящем порядке и через один на всей площади панели, а столбы, смежные с отработанными, временно оставляют, определяют в оставленных столбах в верхнем слое панели отжатую силами горного давления зону, измеряют ее глубину и проходят в ней новые конвейерные штреки, а уголь от их проходки попутно извлекают, затем извлекают уголь во временно оставленных столбах выше новых конвейерных штреков, наблюдают из них впереди забоев появление и прорастание в кровле пласта новых естественных трещин и посадку кровли вслед за подвиганием забоев ведут с учетом скольжения пород по бортам этих трещин, а нижележащие слои отрабатывают под обрушенными породами и пропластками угля вышележащих слоев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при недостаточной для проведения новых конвейерных штреков глубины отжатой силами горного давления зоны из вентиляционных штреков бурят в пласт скважины, заряжают их зарядами взрывчатого вещества, взрывают заряды и новые конвейерные штреки проходят в разрыхленной зарядами зоне.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.03.2005        БИ: 07/2005

---