Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутых пластов угля, склонных к самовозгоранию. Способ включает разделение пласта на этажи путем проведения этажных вентиляционных и откаточных штреков соответственно на верхних и нижних границах этажей, проведение подэтажных квершлагов и подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отработку пласта полезного ископаемого в подэтажах и перепуск обрушившихся пород кровли в выработанное пространство отрабатываемых подэтажей. Пласт отрабатывают без оставления целиков угля между этажами. Первым в этаже отрабатывают нижний подэтаж с полным заполнением выработанного пространства нижнего подэтажа закладочным материалом. Наклонную высоту нижнего подэтажа определяют по математическому выражению, исходя из мощности и угла падения пласта. Отработку остальных подэтажей в пределах этажа ведут последовательно в нисходящем порядке, начиная с верхнего подэтажа. Вначале в выработанное пространство отрабатываемого подэтажа производят перепуск закладочного материала из вышерасположенного подэтажа, затем перепускают обрушившиеся породы кровли. Изобретение направлено на снижение потерь угля, уменьшение пожароопасности и повышение эффективности управления кровлей в очистных забоях. 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутых пластов полезных ископаемых, главным образом угольных.

Известны способы разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых пластов угля (А.А.Борисов и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений. М.: Недра, 1972, с.148-176), включающие проведение этажных штреков, разделяющих пласт на этажи. Между этажными штреками через определенное расстояние проходят углеспускные печи. На верхней границе этажа в монтажной камере, расположенной ниже этажного вентиляционного штрека, монтируют щитовую крепь. Для создания амортизирующей подушки над щитовой крепью после окончания ее монтажа взрывают целик угля над монтажной камерой. Отработка подготовленного столба производится под защитой щитовой крепи по падению в направлении от откаточного к вентиляционному штреку. Отбойка угля под щитом производится с использованием буровзрывных работ, отбитый уголь самотеком по углеспускным печам поступает к этажному откаточному штреку. Недостатками данных способов являются большие потери угля в целиках, оставляемых между этажами и связанная с этим повышенная вероятность самовозгорания угля в выработанном пространстве и возникновения шахтных пожаров.

Известен способ разработки мощных крутых и крутонаклонных пожароопасных угольных пластов (Авторское свидетельство СССР №1682568, МПК Е 21 С 41/18, 1991). При использовании данного способа производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных откаточного и вентиляционного штреков соответственно на верхних и нижних границах этажей с оставлением между этажами целиков угля. Проводят подэтажные штреки, разделяющие этажи на подэтажи. Производят выемку угля в подэтажах и перепуск пород, обрушившихся ранее при отработке вышерасположенных подэтажей, в выработанное пространство отработанного подэтажа.

Недостатками данного способа, принятого в качестве прототипа, являются: большие потери угля в целиках, оставляемых между этажами, и связанная с этим повышенная вероятность самовозгорания угля в выработанном пространстве и возникновения шахтных пожаров; значительные зависания в выработанном пространстве и опасные динамические обрушения больших объемов пород кровли, связанные с оставлением целика угля между этажами.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение указанных недостатков прототипа, а именно снижение потерь угля в целиках, уменьшение пожароопасности и повышение эффективности управления кровлей.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов, включающем разделение пласта на этажи путем проведения этажных вентиляционных и откаточных штреков соответственно на верхних и нижних границах этажей, проведение подэтажных квершлагов и подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отработку пласта полезного ископаемого в подэтажах и перепуск обрушившихся пород кровли в выработанное пространство отрабатываемых подэтажей, согласно изобретению отработку пласта производят без оставления целиков угля между этажами, первым в этаже отрабатывают нижний подэтаж с полным заполнением выработанного пространства нижнего подэтажа закладочным материалом, отработку остальных подэтажей в пределах этажа ведут последовательно в нисходящем порядке, начиная с верхнего подэтажа, при этом в выработанное пространство отработанного подэтажа сначала производят перепуск закладочного материала, а затем обрушившиеся породы кровли из вышерасположенного подэтажа, причем наклонную высоту нижнего подэтажа определяют из выражения

где h_нп - наклонная высота нижнего подэтажа, м;

m - мощность пласта, м;

α - угол падения пласта.

Реализация указанной выше совокупности признаков позволяет снизить потери полезного ископаемого в межэтажном целике, уменьшить пожароопасность и обеспечить эффективное управление кровлей в очистных забоях.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1 - продольный разрез (разрез в плоскости пласта) и фиг.2 - разрез по А-А, и нижеследующим описанием.

На фиг.1 и фиг.2:

АВСД - выемочный блок (участок);

1 - наклонный этажный вентиляционный квершлаг отрабатываемого этажа;

2 - этажный откаточный квершлаг отрабатываемого этажа;

3 - этажный откаточный квершлаг отработанного этажа;

4 - подэтажные квершлаги;

5 - подэтажные штреки;

6 - отработанная заходка в пределах первого подэтажа;

7 - закладочный массив;

8 - границы целика, оставляемого между блоками;

9 - грузолюдской ходок;

10 - полевой этажный вентиляционный штрек;

11 - полевой этажный откаточный штрек;

12 - обрушенные породы;

Н_э - высота отрабатываемого этажа;

h - наклонная высота подэтажей (кроме нижнего подэтажа);

h_н - наклонная высота n-го (нижнего) подэтажа;

L - размер выемочного блока по простиранию;

m - мощность пласта.

Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов осуществляется следующим образом: производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных штреков 10, 11 и квершлагов 1, 2, 3. Проводят подэтажные квершлаги 4 и подэтажные штреки 5, разделяющие этажи на подэтажи. Выемка угля в пределах подэтажей может производиться любым из известных способов (гидроотбойкой, буровзрывными работами, с использованием комбайнов и др.), расположенными в подэтажных штреках, обрушившиеся вмещающие породы 12 перепускают в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей. На фиг.1 и фиг.2 отбойку угля производят гидромониторами.

Отработку пластов угля производят блоками с оставлением блоковых целиков, отработку этажа производят без оставления целиков угля между этажами, первым в этаже отрабатывают нижний подэтаж с полным заполнением выработанного пространства нижнего подэтажа закладочным материалом 7, отработку остальных подэтажей в пределах этажа ведут последовательно в нисходящем порядке, начиная с верхнего подэтажа, при этом в выработанное пространство отработанного подэтажа сначала производят перепуск закладочного материала 7, а затем обрушившиеся породы кровли из вышерасположенного подэтажа, причем наклонную высоту нижнего подэтажа определяют из выражения

где h_нп - наклонная высота нижнего подэтажа [м],

m - мощность пласта [м],

α - угол падения пласта.

Выполнение данного условия позволяет обеспечить возможность более эффективного управления процессом перепуска обрушившихся вмещающих пород из выработанного пространства отработанных подэтажей в выработанное пространство отрабатываемых подэтажей. Первым перепускается закладочный материал 7, при этом на почве отрабатываемого подэтажа создается своего рода породная подушка, амортизирующая удары обрушающихся пород кровли. Кроме того, массив, создаваемый из закладочного материала, уменьшает утечки воздуха (поступление кислорода) в выработанное пространство вышерасположенных подэтажей, что снижает пожароопасность.

Закладку выработанного пространства нижнего подэтажа, прилегающего к этажному откаточному штреку, можно производить любым из известных способов (пневматическим, гидравлическим и др.)

При использовании технологий с подэтажной гидроотбойкой больший эффект достигается при гидравлическом способе закладки, позволяющем создать закладочный массив, отвечающий следующим основным требованиям: управляемость процесса перепуска закладочного материала в выработанное пространство отрабатываемого подэтажа; надежная изоляция выработанного пространства отработанных подэтажей от проникновения в него кислорода - воздуха из отрабатываемых подэтажей.

Полная отработка пласта без оставления целиков угля между выработанными пространствами рядом расположенных этажей позволяет устранить одну из основных причин возникновения подземных пожаров, которой является самовозгорание угольной массы, образующейся в выработанном пространстве, при разрушении целиков угля горным давлением. Отработка пласта без оставления между выработанными пространствами рядом расположенных этажей целиков уменьшает потери угля и позволяет уменьшить предельные зависания пород в выработанном пространстве, а следовательно, снизить интенсивность динамических обрушений пород кровли.

По сравнению с известными способами заявляемый способ позволяет снизить потери угля в целиках, уменьшить пожароопасность и повысить эффективность управления кровлей при разработке мощных крутых пластов угля, склонного к самовозгоранию.

Использование заявляемого способа в условиях отработки пласта "Мощного" на шахте "Тырганская" ОАО «Прокопьевскуголь» позволяет по сравнению с известным способом - прототипом: уменьшить потери полезного ископаемого на 5-7% и более; снизить интенсивность динамических обрушений пород кровли; уменьшить вероятность самовозгорания угля; повысить эффективность процессов перепуска обрушенных пород.

Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов, включающий разделение пласта на этажи путем проведения этажных вентиляционных и откаточных штреков соответственно на верхних и нижних границах этажей, проведение подэтажных квершлагов и подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отработку пласта полезного ископаемого в подэтажах и перепуск обрушившихся пород кровли в выработанное пространство отрабатываемых подэтажей, отличающийся тем, что отработку пласта производят без оставления целиков угля между этажами, первым в этаже отрабатывают нижний подэтаж с полным заполнением выработанного пространства нижнего подэтажа закладочным материалом, отработку остальных подэтажей в пределах этажа ведут последовательно в нисходящем порядке, начиная с верхнего подэтажа, при этом в выработанное пространство отрабатываемого подэтажа сначала производят перепуск закладочного материала, а затем обрушившихся пород кровли из вышерасположенного подэтажа, причем наклонную высоту нижнего подэтажа определяют из выражения

h_нп>0,6m/sinα, м,

где h_нп - наклонная высота нижнего подэтажа, м;

m - мощность пласта, м;

α - угол падения пласта.