Способ разработки мощного пологого угольного пласта

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче угля и других полезных ископаемых из мощных пологих пластов. Способ включает подготовку длинного выемочного столба конвейерным и вентиляционными штреками, деление толщи пласта по мощности на два слоя, укладку опорных балок в канавки на почве верхнего слоя, бурение направляющих скважин по границе слоев в сторону отработки столба, задвигание в скважины опорных балок, механизированную выемку угля в обоих слоях с организацией транспорта вдоль очистного забоя и пересып транспортируемого угля на сопряжениях очистных забоев с конвейерным штреком. При этом выемку угля в слоях ведут по очереди, сначала одну полосу в нижнем слое, потом несколько полос в верхнем. Применение способа позволит повысить эффективность разработки мощных пологих угольных пластов, снизить металлоемкость добычи и сократить трудозатраты на монтажные работы. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки мощных пологих угольных пластов по системе разработки длинными столбами по простиранию.

Известен способ разработки мощного пологого угольного пласта с делением толщи пласта на два наклонных слоя, с поддержанием рабочего пространства в каждом слое механизированными крепями и выемкой угля в верхнем слое выемочной машиной, а в нижнем - отрывным длинномерным баллоном [1]. Недостатками способа являются: повышенный объем проведения подготовительных выработок из-за проведения их в каждом слое; повышенные трудовые и финансовые затраты, связанные с приобретением и монтажом двух механизированных комплексов; низкая вероятность полного отрыва угля в нижнем слое, в связи с чем возможно появление "земника" на почве, из-за чего нельзя передвинуть конвейер вплотную к забою; возможен прорыв обрушенных пород в рабочее пространство нижнего слоя со стороны забоя.

В качестве прототипа выбран способ, включающий: проведение выработок для транспорта угля, проветривания забоя и монтажа оборудования; деление толщи пласта на два слоя - верхний (у кровли пласта) и нижний (у почвы пласта); укладку на почве верхнего слоя опорных балок и перекрытия; установку ленточного телескопического конвейера в транспортной выработке, механизированную выемку угля в каждом слое с опережающей отработкой верхнего слоя и транспорт отбитого угля вдоль забоя с пересыпом на сопряжении с транспортной выработкой [2].

Недостатки прототипа: при углях слабой крепости возможен отжим угля в нижнем слое вплоть до оснований секций крепи, установленных в верхнем слое, что может привести к проседанию секции и потере ее контакта с кровлей пласта; при невыдержанной гипсометрии пласта вдоль направления отработки столба возможен уход оборудования верхнего слоя от заданного уровня деления пласта на слои, что может привести к аварийной ситуации - посадке секций "насухо" или потере их контакта с кровлей пласта; верхний слой отрабатывается как бы "вслепую", т. к. практически в слое нет ни одной смежной выработки, поэтому возможен выброс угля и газа в призабойное пространство верхнего слоя.

Все эти недостатки резко снижают область применения способа и, следовательно, эффективность разработки мощного пологого угольного пласта средствами комплексной механизации.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности разработки мощного пологого угольного пласта за счет расширения области применения способа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки мощного угольного пласта, включающем проведение транспортной и вентиляционной выработок и монтажной камеры, деление пласта по мощности на два слоя, верхний (у кровли пласта) и нижний (у почвы пласта), укладку на почве верхнего слоя опорных балок и перекрытия, монтаж очистного оборудования в рабочем пространстве каждого слоя, установку ленточного телескопического конвейера в транспортной выработке, механизированную выемку угля в каждом слое с опережающей отработкой верхнего слоя, транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя в каждом слое и его пересып на сопряжении с транспортной выработкой, на сопряжении транспортной выработки с очистным забоем нижнего слоя монтируют передвижной узел отклонения ленты конвейера, выемку угля в слоях ведут по очереди, сначала под перекрытием вынимают полосу угля в нижнем слое самоходным очистным комбайном фронтального действия, при движении его прямым ходом от транспортной выработки к вентиляционной, и при этом узлом отклонения ленты переворачивают и отклоняют ленту конвейера в очистную выработку, а комбайном вытягивают ее из телескопической части конвейера, затем задают направление бурения скважин по границе верхнего и нижнего слоев вдоль простирания пласта, бурят скважины и после прохода комбайна обратным ходом задвигают в скважины опорные балки, после этого вынимают несколько полос угля в верхнем слое, причем ширина полосы в нижнем слое равна ширине нескольких полос, вынимаемых в верхнем слое.

Предлагаемый способ поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема подготовки выемочного столба; на фиг. 2 - монтажная камера (вид в плане); на фиг. 3 - схема размещения очистного оборудования в рабочих пространствах забоев обоих слоев; на фиг. 4 - то же, вид со стороны завала; на фиг. 5 - схема размещения опорной балки в окне направляющей механизированной секции.

Способ может быть реализован следующим образом. Выемочный столб 1 подготавливают проведением конвейерного 2 и вентиляционного 3 штреков у почвы пласта. По дальней границе столба эти выработки сбивают монтажной камерой 4, выполненной в виде почвоуступного забоя, который делит толщу пласта на два слоя: верхний 5 (у кровли пласта) и нижний 6 (у почвы пласта). При этом забой верхнего слоя опережает забой нижнего слоя по ходу предполагаемой отработки. На почве верхнего слоя прорубают канавки 7, ориентированные по простиранию пласта, и монтируют очистной механизированный комплекс, в состав которого входят секции крепи 8, скребковый конвейер 9 и очистной комбайн 10. При этом каждая секция крепи 8 направляющими 11 входит в канавки 7. В окно 12 каждой направляющей 11 вставляют опорную пустотелую балку 13, завальный край которой связывают с вертикальным ограждением 14 нижнего слоя 6. Пространство между опорными балками 13 сзади секций крепи 8 покрывают телескопическим перекрытием 15. Выработанное пространство за перекрытием 15 и ограждением 14 заполняют породой. В конвейерном штреке 2 монтируют телескопический ленточный конвейер 16, а на сопряжении штрека 2 с очистным забоем нижнего слоя - передвижной узел 17 отклонения ленты. На сопряжении штрека 2 с очистным забоем верхнего слоя устраивают пересып транспортируемого угля со скребкового конвейера 9 на ленту конвейера 16 при помощи, например, желобов 18.

Выемку угля начинают с нижнего слоя. Очистным самоходным комбайном 19 фронтального действия осуществляют: отбойку угля в толще нижнего слоя под защитой вертикального ограждения 14, опорных балок 13 и телескопического перекрытия 15; вытягивание конвейерной ленты из телескопической части конвейера 16 через узел отклонения ленты 17 и погрузку отбитого угля на конвейерную ленту. Отбитый уголь лентой транспортируется вдоль очистного забоя, а на сопряжении забоя с конвейерным штреком 2 его сбрасывают, ленту узлом отклонения переворачивают, отклоняют в конвейерный штрек 2 и заполняют углем для дальнейшего транспортирования, т.е. осуществляют пересып угля.

Дойдя до вентиляционного штрека 3, комбайн 19 начинает движение обратным ходом, а вытянутая лента начинает возвращаться в телескопическую часть конвейера 16. При этом в каждую пустотелую опорную балку 13 вставляют буровой снаряд 20, ориентируют его изменением высоты завального края опорной балки 13, осуществляют бурение скважины 21 на глубину, равную ширине вынутой полосы угля, используя комбайн 19 как источник энергии. По окончании бурения опорную балку 13 задвигают в скважину 21, оставляя между ограждением 14 и забоем пространство 22 для прохода людей и организации проветривания забоя.

После выхода комбайна 19 на конвейерный штрек 2 и окончания передвижки ограждений 14 приступают к выемке угля в верхнем слое. В верхнем слое очистным механизированным комплексом вынимают столько полос угля, во сколько раз ширина захвата исполнительного комбайна в нижнем слое больше ширины захвата исполнительного органа комбайна в верхнем слое. Транспорт угля в пространстве верхнего слоя осуществляют скребковым конвейером 9, а на сопряжении с конвейерным штреком 2 осуществляют пересып угля по желобам 18 на ленту конвейера 16. Во время выемки угля в верхнем слое осуществляют контроль величины опускания шнеков до уровня направляющих 11, используя известные средства автоматизации.

Таким образом, мощный пологий угольный пласт отрабатывают на всю мощность, используя только один механизированный комплекс, предназначенный для выемки пластов средней мощности, и штреки, пройденные по почве пласта; за счет опережающего бурения скважин по границе верхнего и нижнего слоев достигается разгрузка пласта от горного давления в зоне выемки и частичная его дегазация, что говорит о повышении безопасности отработки и позволит отрабатывать выбросоопасные пласты; кроме того, за счет удлинения опорных балок, размещаемых в скважинах, угольный массив выполняет роль дополнительной стойки крепи, что должно снизить проявление отжима угля в нижнем слое, а коррекция направления бурения скважин позволит снизить влияние гипсометрии пласта. Тогда можно говорить о расширении области применения способа и повышении эффективности разработки мощного пологого угольного пласта.

Источники информации 1. A.c. N 775318, СССР, E 21 C 41/04 (аналог).

2. Патент РФ N 2138640, E 21 C 41/18, 27.09.1999 (прототип).

Формула изобретения

Способ разработки мощного пологого угольного пласта, включающий проведение выработок для транспорта угля, вентиляции забоя и монтажа очистного оборудования; деление пласта по мощности на два слоя: верхний - у кровли пласта и нижний - у почвы пласта; укладку на почве верхнего слоя опорных балок и перекрытия; установку ленточного телескопического конвейера в транспортной выработке, монтаж очистного оборудования в рабочем пространстве каждого слоя; механизированную выемку угля в каждом слое с опережающей отработкой верхнего слоя; транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя в каждом слое и его пересып на сопряжении с транспортной выработкой, отличающийся тем, что на сопряжении транспортной выработки с очистным забоем нижнего слоя монтируют узел отклонения ленты конвейера, выемку угля в слоях ведут по очереди, сначала вынимают полосу угля в нижнем слое самоходным комбайном фронтального действия, движущимся прямым ходом от транспортной выработки к вентиляционной, и при этом узлом отклонения ленты отклоняют конвейерную ленту в очистную выработку, а комбайном вытягивают ее из телескопической части конвейера, затем задают направление бурения скважин по границе верхнего и нижнего слоев вдоль простирания пласта, бурят скважины и после прохода комбайна обратным ходом задвигают в скважины опорные балки, после этого вынимают несколько полос угля в верхнем слое, причем суммарная ширина нескольких полос, вынутых в верхнем слое, равна ширине одной полосы, вынутой в нижнем слое.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5