Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов

 

Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов относится к угольной промышленности. Способ включает проведение оконтуривающих выемочный столб подготовительных выработок и отработку выемочного столба по бесцеликовой технологии. В процессе оконтуривания выемочного столба подготовительными выработками определяют максимально возможную длину очистного забоя с учетом изменения гипсометрии пласта по падению из математического выражения. В соответствии с этой длиной проводят монтажную камеру, а выемочный столб отрабатывают добычным комплексом вприсечку к старому выработанному пространству. Из краевой части угольного массива на контакте добычного комплекса со старым выработанным пространством ранее отработанного выемочного столба формируют устойчивую временную оградительную стенку в створе с добычным комплексом и предотвращают вывалы пород кровли, а при уменьшении или увеличении длины очистного забоя добычной комплекс поворачивают и проводят соответственно под углом или параллельно линии падения пласта, при этом предупреждают зарывание добычного комплекса в обрушенные породы. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки пластов пологого и наклонного падения, предотвратить вывалы, снизить затраты на проведение и поддержание выработок. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано при бесцеликовой разработке пологих и наклонных угольных пластов.

Известен способ бесцеликовой разработки тонких и средней мощности пластов полезных ископаемых на больших глубинах (А.С. СССР 1346791 E 21 C 41/04, 1987 г.).

Известный способ включает проведение участковых подготовительных выработок на границах выемочного столба одновременно с отработкой рядом расположенных смежных выемочных столбов, проведение вспомогательных выработок и печей между участковыми подготовительными и вспомогательными выработками и отработку выемочных столбов длинными очистными забоями.

Однако известный способ хотя и обеспечивает снижение интенсивности вывалов пород из кровли на концевых участках лав за счет проведения вспомогательных выработок, проводимых без подрывки боковых пород впереди очистного забоя, и на контакте с выработанным пространством является сложным и трудоемким.

Наиболее близким техническим решением заявляемому способу, взятым за прототип, принят способ разработки пологих и наклонных угольных пластов длинными столбами по простиранию или по падению с погашением межстолбового целика. (Технологические схемы разработки мощных пожароопасных, газоносных пологих (до 35^o) пластов с прямоточным проветриванием на угольных шахтах. Технологическая схема 4, с.19, 20, рис.7, 8. Утверждены начальником Технического управления Минуглепрома СССР тов. Верзиловым 25.06.84 г. -Караганда. - 1984 г. - 32 с.

Известный способ предусматривает подготовку длинными столбами по простиранию с проведением спаренных выработок и отработкой столбов в нисходящем порядке.

Существенными недостатками этого способа являются следующие: большой объем проводимых полевых штреков и конвейерных бремсбергов, что приводит к увеличению времени подготовки выемочных столбов и расходов на проведение выработок по породе; трудность сохранения конвейерного штрека в выработанном пространстве, особенно при пучащих породах почвы и крупноблочном обрушением пород кровли; ненадежная изоляция выработанного пространства - газового коллектора, вдоль сохраняемого конвейерного штрека, посредством возведения полос из твердеющих материалов и большие затраты на его поддержание; невозможность применения сохраняемого конвейерного штрека для повторного использования в качестве вентиляционного штрека и второго запасного выхода из очистного забоя межлавного целика; образование вывалов пород на сопряжении очистной выработки с вентиляционным штреком; небольшая длина очистных забоев выемочных столбов и нагрузка на очистной забой и значительные затраты на добычу угля; неэффективная разработка пластов пологого и наклонного падения.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки пластов пологого и наклонного падения по бесцеликовой технологии за счет увеличения нагрузки на очистной забой, предотвращения вывалов пород на сопряжении призабойного пространства очистной выработки с тупиком погашаемого вентиляционного штрека, уменьшения концентрированных потерь угля в выработанном пространстве, а также снижения объемов и материально трудовых затрат на проведение полевых штреков и поддержание сохраняемых выработок.

Сущность способа разработки пологих и наклонных угольных пластов заключается в проведении оконтуривающих выемочный столб подготовительных выработок и отработку выемочного столба по бесцеликовой технологии.

Способ отличается тем, что в процессе оконтуривания выемочного столба подготовительными выработками определяют максимально возможную длину очистного забоя с учетом изменения гипсометрии пласта по падению из выражения где В - расстояние между оконтуривающими выработками на плане ведения горных работ, м; Δh - максимальный прогиб пласта, м;
α_min - минимальный угол падения пласта, град.

и в соответствии с длиной L_max проводят монтажную камеру, а выемочный столб отрабатывают добычным комплексом вприсечку к старому выработанному пространству, при этом из краевой части угольного массива на контакте добычного комплекса со старым выработанным пространством ранее отработанного выемочного столба формируют устойчивую временную оградительную стенку в створе с добычным комплексом и предотвращают вывалы пород кровли, а при уменьшении или увеличении длины очистного забоя добычной комплекс поворачивают и проводят соответственно под углом или параллельно линии падения пласта, при этом предупреждают зарывание добычного комплекса в обрушенные породы.

Другое отличие состоит в том, что уменьшение длины очистного забоя ΔL при различных углах падения α определяют из выражения:

при этом угол поворота β добычного комплекса относительно линии падения пласта находят по формуле:

при этом ширину устойчивой временной оградительной стенки в определяют из выражения в пределах:

где γ - удельный вес пород непосредственной кровли, т/м³;
Н_нк - мощность пород непосредственной кровли, м;
m - вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м;
f - коэффициент крепости пород непосредственной кровли;
и контролируют ширину в, например, акустическим датчиком, при этом повышают устойчивость оградительной стенки, например, посредством выдвижного щита, установленного на концевой секции крепи добычного комплекса.

Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов поясняется фиг. 1,2, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема отработки выемочного столба, подготовка которого осуществляется парными оконтуривающими выработками; на фиг.2 -то же, одинарной выработкой.

Способ осуществляется следующим образом.

Разработку пологого угольного пласта 1 производят длинными выемочными столбами 2 по простиранию с применением бесцеликовой технологии. В процессе оконтуривания выемочного столба 2 подготовительными парными 3, 4 (фиг.1) или одинарной 5 (фиг.2) выработками определяют максимально возможную длину очистного забоя 6 с учетом изменения гипсометрии пласта по падению из выражения

где В - расстояние между оконтуривающими выработками на плане ведения горных работ, м;
Δh - максимальный прогиб пласта, м;
α_min - минимальный угол падения пласта, град.;
и в соответствии с длиной L_max проводят монтажную камеру, а выемочный столб 2 отрабатывают добычным комплексом 7 вприсечку к старому выработанному пространству 8, при этом из краевой части угольного массива на контакте добычного комплекса 7 со старым выработанным пространством 8 ранее отработанного выемочного столба формируют устойчивую временную оградительную стенку 9 в створе с добычным комплексом 7 и предотвращают вывалы пород кровли, а при уменьшении или увеличении длины очистного забоя 6 добычной комплекс 7 поворачивают и проводят соответственно под углом или параллельно линии падения пласта, при этом предупреждают зарывание добычного комплекса 7 в обрушенные породы 10 в старом выработанном пространстве 8.

При изменении гипсометрии и угла падения α разрабатываемого пласта длину очистного забоя ΔL 6 определяют из выражения:

при этом угол поворота β добычного комплекса 7 относительно линии падения пласта находят по формуле

При уменьшении длины очистного забоя 6 добычной комплекс 7 поворачивают под определенным углом к линии падения пласта и в таком положении проводят добычной комплекс 7, исключая тем самым зарывание комплекса 7 и вывалы обрушенных пород 10. При увеличении длины очистного забоя 6, добычной комплекс 7 проводят параллельно линии падения пласта и полностью вынимают выемочный столб 2, не оставляют концентрированных потерь угля в выработанном пространстве 8, 11, при этом ширину устойчивой временной оградительной стенки в 9 определяют из выражения в пределах:

где γ - удельный вес пород непосредственной кровли, т/м³;
Н_нк - мощность пород непосредственной кровли, м;
m - вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м;
f - коэффициент крепости пород непосредственной кровли.

При этом предусматривают контроль за шириной временной оградительной стенки в 9, например, акустическим датчиком. Кроме того способ обеспечивает повышение устойчивости временной оградительной стенки 9 посредством уплотнения обрушенных пород 10 подвижным бортом, установленным на концевой секции добычного комплекса 7.

Проветривание выемочного участка и очистной выработки 12 осуществляют по возвратноточной схеме за счет общешахтной депрессии и газоотсасывающего вентилятора 13 при подготовке выемочного столба парными выработками 3, 4 (фиг. 1) и газоотсасывающим вентилятором 13 при одинарной 5 (фиг.2).

Предложенное изобретение позволяет:
обеспечивать отработку выемочного столба вприсечку к выработанному пространству, что исключает какие-либо концентрированные потери угля;
исключать проведение половых штреков и бремсбергом и сохранение выработок в выработанном пространстве;
обеспечивать отработку пластов угля, склонных к самовозгоранию;
исключать вывалы обрушенной породы в очистную выработку на концевом участке межстолбового целика;
повышать нагрузку на забой до 20000 т/сут и производительность труда, а так же снижает материальные и трудовые затраты;
обеспечивать безопасность ведения горных работ по газовому фактору.

Формула изобретения

1. Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов, включающий проведение оконтуривающих выемочный столб подготовительных выработок и отработку выемочного столба по бесцеликовой технологии, отличающийся тем, что в процессе оконтуривания выемочного столба подготовительными выработками определяют максимально возможную длину очистного забоя с учетом изменения гипсометрии пласта по падению из выражения

где В - расстояние между оконтуривающими выработками на плане ведения горных пород, м;
Δh - максимальный прогиб пласта, м;
α_min - минимальный угол падения пласта, град,
и в соответствии с длиной L_max проводят монтажную камеру, а выемочный столб отрабатывают добычным комплексом вприсечку к старому выработанному пространству, при этом из краевой части угольного массива на контакте добычного комплекса со старым выработанным пространством ранее отработанного выемочного столба формируют устойчивую временную оградительную стенку в створе с добычным комплексом и предотвращают вывалы пород кровли, а при уменьшении или увеличении длины очистного забоя добычной комплекс поворачивают и проводят соответственно под углом или параллельно линии падения пласта, при этом предупреждают зарывание добычного комплекса в обрушенные породы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уменьшение длины очистного забоя ΔL при различных углах падения α определяют из выражения

при этом угол поворота β добычного комплекса относительно линии падения пласта находят по формуле

при этом ширину устойчивой временной оградительной стенки в определяют из выражения в пределах

где γ - удельный вес пород непосредственной кровли, т/м³;
Н_нк - мощность пород непосредственной кровли, м;
m - вынимаемая мощность разрабатываемого пласта, м;
f - коэффициент крепости пород непосредственной кровли
и контролируют ширину в, например, акустическим датчиком, при этом повышают устойчивость оградительной стенки, например, посредством выдвижного щита, установленного на концевой секции крепи добычного комплекса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2