Погоризонтный способ подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности, с отработкой лав по восстанию или падению

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке и отработке тонких и средней мощности пластов. Способ включает подготовку действующего и нового горизонтов, и подготовку длинных выемочных столбов между указанными горизонтами, и отработку столбов лавами по заданным технологическим углам, установленным по горно-геологическим и горнотехническим факторам. Для шахтных пластов с переменными углами залегания от 0 до 35° проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения, по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутам таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол. Отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их подвигании не превышал заданного технологического угла. Используют беспросыпной ленточный конвейер с подвесной лентой, который оборудуют в прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В качестве транспорта для вспомогательных работ в указанных прилегающих к лаве выработках используют монорельсовую дорогу или пневмошинный транспорт. Изобретение направлено на увеличение выемки угля и упрощение доставки людей, материалов и оборудования при удлинении выемочных столбов. 1 ил.

 

Погоризонтный способ подготовки шахтных пластов в сочетании со столбовой системой разработки лавами по восстанию или падению шахтных пластов считался самым прогрессивным, наиболее экономичным по сравнению с другими способами подготовки. В прошлом правила технической эксплуатации (ПТЭ) рекомендовали этот способ подготовки с отработкой пластов лавами по восстанию или падению до 12°, в перспективе до 18° залегания пластов.

В качестве наиболее близкого аналога по назначению и совокупности признаков является погоризонтная схема подготовки шахтных пластов тонких и средней мощности с отработкой лав с углами подвигания по восстанию или падению (см. Бурчаков А.С. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, Москва, Недра, 1983, с.204-209), включающий подготовку действующего и нового горизонтов и подготовку длинных выемочных прямолинейных столбов между указанными горизонтами по горно-геологическим и горнотехническим факторам, с использованием ленточного конвейера и транспорта для вспомогательных работ по доставке людей, материалов и оборудования.

Однако этот способ подготовки занял весьма скромное место среди других способов подготовки шахтных пластов в связи с ограничением угла подвигания комплексно-механизированных лав по восстанию или падению из-за горнотехнических и горно-геологических факторов, не превышающих более 6-8°.

Таких месторождений с углами залегания пластов в указанных пределах в природе ограничено. Если комплексно-механизированная лава, отрабатывающая пласт по восстанию или падению, встречала даже местное залегание пласта, превышающее угол, установленный горнотехническими и горно-геологическими факторами, то все кончалось ее остановкой из-за непреодолимых обрушений кровли или завалами.

Кроме того, необходимыми условиями применения данной технологической схемы являются относительно невысокая мощность отрабатываемого пласта - не более 2 м и достаточная прочность боковых пород.

Определенным недостатком данной схемы, как других схем с отработкой пластов лавами по восстанию или падению, является существенное усложнение доставки материалов оборудования при удлинении выемочных столбов.

По данной схеме отрабатывались лавы 2072, 2073, 2074 шахты им. Кирова (Кузбасс).

Данная схема широко применяется в Печорском бассейне. По такой же схеме отрабатывались лавы 842-ю, 1042-с, 131-с «бис», 223-ю, 352-с, 452-с «бис», 131-с, 252-ю, 352-ю шахты «Воргашорская», 812-юТр, 912-юТр, шахты «Северная» («Воркутауголь»), 532-юIV, 832-юIV, 822-юТр, 332-юТр, 432-юТр, 314-cIV шахты «Заполярная».

По такой же схеме отрабатывались почти все лавы шахты «Восточная» ОАО «Ростовуголь» обводненного месторождения.

При разработке пологих обводненных пластов тонких и средних мощностей погоризонтный способ подготовки в сочетании с системой разработки лавами по восстанию просто незаменим.

К сожалению, эта схема по ряду факторов имеет весьма существенные ограничения.

1.Согласно паспортным данным угледобывающие комбайны для пластов тонких и средних мощностей ограничены при отработке лав по восстанию или падению до 8°.

Это подтверждено и на практике: если в результате волнистого залегания месторождения угол падения пласта в лаве, движущейся по восстанию, местами превышает 8°, не предусмотренный проектом отработки выемочного столба, то комбайн во время выемки угля при полной нагрузке начинает опрокидываться на завал и оставлять много штыба под забоем. А если по такому же признаку угол падения в лаве, движущейся по падению, более 8°, то электродвигатель комбайна, вследствие перегруза, перегревается и под забоем остается также много штыба.

2. На шахтах, имеющих вязкие угли, например, Шолоховского месторождения, перегрев электродвигателя комбайна в лавах, отрабатывающих пласты по падению, наступает уже при углах падения пласта 4-5°.

3. Явление гравитации. В лавах, отрабатывающих пласты по восстанию, чем больше угол залегания пласта, тем неустойчивее становится угольный забой, тем значительнее наблюдается явление отжима угля от забоя, кровля оголяется впереди секций, образуются продольные заколы с высыпанием и вывалами из них породы, достигающими иногда больших размеров. Чтобы подхватить кровлю, применяют разные варианты исполнения упрочнения пород, крепления ее выступов индивидуальными стойками в сочетании с присечками, размещение деревянных щитов, шильев за перекрытиями секций, возведение костров за секциями в выработанном пространстве и т.д. Кровля нередко зависает после передвижки секций, не подбучивается. Передвижка секций крепи в таких условиях затруднительна.

Нередко наблюдаются случаи зажатия их целыми партиями. Все это ведет к ухудшению безопасности работ, увеличению трудоемкости, уменьшению нагрузки на лаву, повышению зольности добываемого угля.

По этому фактору в условиях шахты «Восточная» ОАО «Ростовуголь» при отработке пласта i¹ ₂ лавами по восстанию ограничения надежной их работы наступали при углах 8° по падению - 10°, по пласту 1₃ - 6-7° по восстанию и 8° соответственно по падению.

4. Из-за обводненности месторождений и попадания воды в лавы снижается надежность эксплуатации машин и механизмов, а также ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда, возможность отработки выемочных столбов лавами сверху вниз на пластах тонких и средних мощностей ограничена, а то и не возможна.

5. Скорость подвигания лавы - один из решающих факторов в борьбе с отрицательными явлениями гравитации. Исследованиями установлено, что в таких условиях производительность труда рабочего очистного забоя с увеличением скорости подвигания лавы растет по линейному закону.

6. Гравитационный эффект проявляется при ухудшении несущей способности крепи комплекса. Это явление сказывается при использовании комплексов некачественного ремонта их в сочетании с применением эмульсии на основе наших отечественных сомнительного качества присадок.

7. Не менее важный фактор - направление кливажа кровли для развития явления гравитационного эффекта в комплексно-механизированных лавах. Его совпадение с линией лавы или образования острого угла между ними дает отрицательный результат.

8. Известно, что лавы с механизированными комплексами могут работать как по простиранию, так и по их восстанию. Соответственно, для каждого типа комплекса в паспорте установлены горнотехнические факторы. Например, комплекс КД-90 Каменского машиностроительного завода допускает, что он может работать по простиранию с углом падения пласта до 35° включительно, по восстанию или падению до 10° соответственно.

Аналогичные нормативы устанавливаются заводами-изготовителями и для остальных комплексов.

В месторождениях, где угол залегания пластов на отдельных участках может превышать горнотехнические и горно-геологические факторы, установленные для данного комплекса в условиях прямолинейных выработок с классическими ленточными конвейерами, лавы лишены маневра, т.е. поворота, чтобы не допустить превышения заданного технологического угла по восстанию или падению.

Неоднократно доказано практикой, что превышение углов восстания или падения, установленного горнотехническими и горно-геологическими факторами, ведет к потере комплексно-механизированных лав с большими экономическими убытками.

Самым большим недостатком известного погоризонтного способа подготовки шахтных пластов с отработкой лав по восстанию или падению является ограниченность месторождений угольных пластов с углами восстания или падения в пределах, не превышающих 0° - 7-8°, где этот способ подготовки может быть применен.

Причиной этому является использование в качестве транспорта угля из-под лав, в сочетании с проведением прилегающих к ним подготовительных выработок классических ленточных конвейеров, не допускающих изгибов в горизонтальной плоскости и допускающих слабые, весьма плавные изгибы в вертикальной, особенно с прогибом вниз.

Это обстоятельство лишает возможности своевременного поворота лав с целью не допустить превышения заданного технологического угла по восстанию или падению по ходу их движения, т.е. они жестко привязаны к прямолинейным прилегающим к лавам выработкам, оборудованным классическими ленточными конвейерами, не допускающим изгибов в горизонтальной плоскости.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в погоризонтном способе подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности, с отработкой лав по восстанию или падению, включающем подготовку действующего и нового горизонтов, и подготовку длинных выемочных столбов между указанными горизонтами, и отработку столбов лавами по заданным технологическим углам, установленным по горно-геологическим и горнотехническим факторам, с использованием ленточного конвейера и транспорта для вспомогательных работ по доставке людей, материалов и оборудования, согласно изобретению для шахтных пластов с переменными углами залегания от 0 до 35° проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения, по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутам таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол, и отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их подвигании не превышал заданного технологического угла, используют беспросыпной ленточный конвейер с подвесной лентой, который оборудуют в прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и в качестве транспорта в указанных прилегающих к лаве выработках используют монорельсовую дорогу или пневмошинный транспорт.

На чертеже показан фактический участок синклинали сильно обводненного Быстрянского месторождения в Ростовской области по пласту коксующегося угля i¹ ₂.

Способ осуществляется следующим образом:

Как и в наиболее близком аналоге, осуществляют подготовку действующего и нового горизонтов, и подготовку длинных выемочных столбов между указанными горизонтами, и отработку столбов лавами по заданным технологическим углам, установленным по горно-геологическим и горнотехническим факторам.

Однако сейчас ситуация изменилась. Вместо использования обычных ленточных конвейеров предусматривается использование беспросыпных ленточных конвейеров с беспросыпной лентой (КПЛ). Такие конвейеры используются во многих видах производства, включая и горную промышленность, в основном пока на открытых разработках. Они надежно работают в самых тяжелых условиях, помогая решить основные задачи производства. Конструкция беспросыпных конвейеров и все их основные элементы защищены 14 патентами РФ. Трасса, состоящая из подвесных конвейеров с подвесной лентой, легко изгибается в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Возможность изгибов таких конвейеров в горизонтальной плоскости допускается с радиусом поворота 30-50 м.

Их использование позволит осуществлять подготовку и отработку шахтных пластов (тонких и средней мощности) с переменными углами залегания от 0 до 35° (в пределах допустимого угла наклона для каждого механизированного комплекса).

Для этого проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения, по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутам таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол (например, 7-4° - см. чертеж).

Отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав (маневрируют лавами) таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их подвигании не превышал заданного технологического угла.

Беспросыпной ленточный конвейер оборудуют в указанных прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальном и вертикальном направлении.

Если в технологических схемах отмечается определенный недостаток при отработке лав по восстанию или падению - существенное усложнение доставки людей, материалов и оборудования при удлинении выемочных столбов, то использование в качестве вспомогательного транспорта современных монорельсовых дорог или тем более пневмошинного транспорта в прилегающих к лаве выработках, оборудованных компактными беспросыпными ленточными конвейерами с подвесной лентой, устраняет этот недостаток.

Погоризонтный способ подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности, с отработкой лав по восстанию или падению, включающий подготовку действующего и нового горизонтов и подготовку длинных выемочных столбов между указанными горизонтами, отработку столбов лавами по заданным технологическим углам, установленным по горногеологическим и горнотехническим факторам, с использованием ленточного конвейера и транспорта для вспомогательных работ по доставке людей, материалов и оборудования, отличающийся тем, что для шахтных пластов с переменными углами залегания от 0 до 35° проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутам таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол, и отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их подвигании не превышал заданного технологического угла, используют беспросыпной ленточный конвейер с подвесной лентой, который оборудуют в прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и в качестве транспорта в указанных прилегающих к лаве выработках используют монорельсовую дорогу или пневмошинный транспорт.