Способ разработки мощных пологих угольных пластов
Владельцы патента RU 2287688:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных пологих угольных пластов. Способ включает разделение угольного пласта на два слоя, отрабатываемые лавами, оборудованными механизированными крепями, опережающую отработку верхнего слоя, отработку нижнего слоя с оставлением между слоями угольной пачки. Определяют глубину зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, под воздействием опорного давления, возникающего впереди забоя лавы верхнего слоя. Между верхним и нижним слоями оставляют угольную пачку мощностью, не менее суммы указанной глубины зоны разрушенного угля и минимально допустимой мощности не разрушенной опорным давлением угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля, при снижении которой происходит ее обрушение в призабойном пространстве лавы. Способ позволяет предотвратить самопроизвольные обрушения пород кровли в призабойном пространстве лав нижнего слоя. 2 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных пологих угольных пластов.
Известен способ разработки мощных угольных пластов с использованием слоевой системой разработки (Авторское свидетельство №93008888 МПК Е 21 С 41/00). При использовании данного способа производят разделение угольного пласта на два слоя, отрабатываемые механизированными крепями в нисходящем порядке. При выемке верхнего слоя обрушенные породы кровли на толщину создаваемой искусственной кровли обрабатывают гелеобразующими составами. Выемку нижнего слоя производят под защитой искусственной кровли. Недостатками данного способа являются снижение суточной нагрузки на очистные забои верхнего слоя вследствие затрат времени на произведение операций по подаче составов в выработанное пространство и значительные затраты на его реализацию.
Известен способ разработки мощных пологих пластов угля, принятый в качестве способа-прототипа (Громов Ю.В., Бычков Ю.Н. Управление горным давлением при разработке мощных пологих пластов угля. - М.: Недра, 1985, с.57-59), включающий разделение угольного пласта на два слоя, отрабатываемые механизированными крепями. Производится опережающая отработка верхнего, а отработка нижнего слоя осуществляется с оставлением между слоями угольной пачки.
Недостатком данного способа является повышенная интенсивность обрушения пород кровли в лаве нижнего слоя, связанная с разрушением межслоевой пачки до передвижки секций механизированной крепи к забою после выемки угля.
Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков известного способа, а именно предотвращение обрушений кровли в лаве нижнего слоя.
Технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных пологих пластов полезных ископаемых, включающем разделение угольного пласта на два слоя, отрабатываемые лавами, оборудованными механизированными крепями, опережающую отработку верхнего слоя, отработку нижерасположенного слоя с оставлением между слоями угольной пачки, согласно изобретению определяют глубину зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, под воздействием опорного давления, возникающего впереди забоя лавы верхнего слоя, а мощность угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля, определяют из неравенства:
h≥l+а,
h - полная мощность угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля;
l - глубина зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, под воздействием опорного давления, возникающего впереди забоя лавы верхнего слоя;
а - минимально допустимая мощность не разрушенной опорным давлением угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля, при снижении которой происходит ее обрушение в призабойном пространстве лавы.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая отработку верхнего слоя, а на фиг.2 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая отработку нижнего слоя.
На фигурах: 1 - отрабатываемый пласт мощностью mп; 2 - верхний слой мощностью mв; 3 - нижний слой мощностью mн; 4 - непосредственная кровля мощностью b; 5 - непосредственная почва мощностью с; 6 - угольная пачка полной мощностью h, оставляемой между верхним и нижним слоями угля; 7 - зона разрушенного угля глубиной l, возникающая в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, при отработке лавы 8 верхнего слоя; 9 - угольная пачка, не разрушенная опорным давлением минимально допустимой мощностью а, оставляемая между верхним и нижним слоями угля. При снижении минимально допустимой мощности а угольной пачки 9 происходит обрушение угольной пачки 6 в призабойном пространстве нижней лавы 8; 10 - механизированная крепь очистного забоя; 11 - выработанное пространство; L - глубина распространения в массив впереди забоя верхней лавы зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя.
Способ осуществляется следующим образом. Мощный угольный пласт 1 разделяют на два слоя, верхний - 2 и нижний - 3, которые отрабатывают очистным комбайном с использованием механизированной крепи 10. Производят опережающую отработку верхнего слоя 2, а отработку нижнего слоя 3 ведут с оставлением между верхним 2 и нижним 3 слоями угольной пачки 6. Полная мощность h угольной пачки 6 определяют как сумму глубины l зоны 7 разрушенного угля и мощности а минимально допустимой неразрушенной зоны 8. Глубину l зоны 7 определяют при отработке верхнего слоя 2. Угольная пачка 6 предотвращает обрушения пород кровли 4 в лавах 8 нижних слоев 3 и обрушается в выработанном пространстве 11 после передвижки секций механизированной крепи 10.
Параметры заявляемого способа определяют путем использования известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований с учетом конкретных горно-геологических и горнотехнических условий.
Использование заявляемого способа позволяет исключить самопроизвольные обрушения пород кровли в выработанном пространстве лав нижних слоев, следовательно, повысить безопасность горных работ и повысить среднесуточную нагрузку на лаву.
Достижение положительного эффекта связано с тем, что при принимаемой мощности угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями (h≥l+а), исключается ее разрушение между забоем лавы и перекрытиями секций крепи.
Ожидаемый экономический эффект при использовании заявляемого способа для отработки мощных пологих угольных пластов в условиях шахт Кузнецкого бассейна составит более 3-6 миллионов рублей в год на одну лаву.
Областью рационального использования заявляемого способа являются пологие пласты угля мощностью 6-12 м.
Способ разработки мощных пологих пластов полезных ископаемых, включающий разделение угольного пласта на два слоя, отрабатываемые лавами, оборудованными механизированными крепями, опережающую отработку верхнего слоя, отработку нижнего слоя с оставлением между слоями угольной пачки, отличающийся тем, что определяют глубину зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, под воздействием опорного давления, возникающего впереди забоя лавы верхнего слоя, а мощность угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля, определяют из неравенства:
h≥l+a,
h - полная мощность угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля;
l - глубина зоны разрушенного угля, формирующейся в угольном массиве, расположенном ниже верхнего слоя, под воздействием опорного давления, возникающего впереди забоя лавы верхнего слоя;
а - минимально допустимая мощность не разрушенной опорным давлением угольной пачки, оставляемой между верхним и нижним слоями угля, при снижении которой происходит ее обрушение в призабойном пространстве лавы.
