Способ разработки мощного пологого угольного пласта столбами-камерами

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке угольных месторождений в осложненных условиях. Способ включает подготовку выемочного поля проведением вентиляционной и транспортной выработок и выемку пласта почвоуступным забоем в два слоя. Разработку пласта между вентиляционной и транспортной выработками ведут столбами-камерами с оставлением целиков, способных разрушаться с течением времени. Подготовку выемочного поля осуществляют только в верхнем слое путем проведения разрезной выработки, соединяющей транспортную выработку с вентиляционной, а выемку нижнего слоя производят с почвы верхнего слоя после проведения указанной разрезной выработки. Выемка нижнего слоя может проводиться экскавацией угля из его забоя с почвы верхнего слоя с перегрузкой угля на транспортное средство верхнего слоя. Разработка забоя верхнего слоя может производиться нишенарезной машиной или проходческими комбайнами. Работы по выемке верхнего и нижнего слоев можно производить под защитой упрочненной анкерами кровли, которые устанавливают у забоя верхнего слоя. Кровлю можно анкеровать под защитой секций механизированной крепи. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки мощных пологих угольных пластов, и может быть использовано при разработке других пластовых полезных ископаемых.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является способ выемки мощного пологого угольного пласта почвоуступным забоем в два слоя, включающий подготовку выемочного поля проведением вентиляционной и транспортной выработок в одном слое, разработку верхнего и нижнего слоев средствами комплексной механизации (см. Патент РФ №2138640 С1, Кл. Е 21 С 41/18, публ. 27.09.1999).

Недостаток способа состоит в том, что при разработке осложненных геологическими нарушениями пластов выемочные поля имеют небольшие размеры и вследствие этого значительный объем монтажно-демонтажных работ, что делает технологию выемки не эффективной.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки мощных пологих угольных пластов, осложненных геологическими нарушениями, за счет использования более мобильных и менее материалоемких технических средств.

Указанная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пологого угольного пласта, включающем подготовку выемочного поля проведением вентиляционной и транспортной выработок и выемку пласта почвоуступным забоем в два слоя, разработку пласта между вентиляционной и транспортной выработками ведут столбами-камерами с оставлением целиков, способных разрушаться с течением времени, подготовку выемочного поля осуществляют только в верхнем слое путем проведения разрезной выработки, соединяющей транспортную выработку с вентиляционной, а выемку нижнего слоя производят с почвы верхнего слоя после проведения разрезной выработки, соединяющей транспортную выработку с вентиляционной. В нижнем слое ведут экскавацию угля из забоя с почвы верхнего слоя с перегрузкой угля на транспортное средство верхнего слоя. Работы по выемке верхнего и нижнего слоев ведут под защитой упрочненной анкерами кровли, которые устанавливают у забоя верхнего слоя. Разработку верхнего слоя ведут нишенарезной машиной или проходческими комбайнами. Анкерование кровли ведут под защитой секций механизированной крепи верхнего слоя.

В предлагаемом способе, в отличие от прототипа, подготовка выемочного поля ведется в верхнем слое, а выемку ведут в два слоя, причем мощность нижнего слоя может быть больше верхнего. Это снижает объем работ и время на подготовку очистного фронта. Крепление кровли двухуровневой системой анкерования (сочетание анкеров стандартной длины с анкерами глубокого заложения) ведут у забоя верхнего слоя столба-камеры, обеспечивая безопасность ведения выемки нижнего слоя, которая ведется с почвы верхнего слоя. Анкерование кровли ведется специальной самоходной анкероустановочной машиной на уступе верхнего слоя. Отбойку угля и его погрузку на конвейер в забое верхнего слоя ведут посредством нишенарезной машины. Выемку угля в нижнем слое ведут с почвы верхнего слоя экскаватором, установленным на гусеничном шасси на платформе, перемещаемой по конвейеру.

Таким образом, в отличие от прототипа, две выемочные машины, разрабатывающие забой верхнего уступа и забой нижнего уступа, размещены, как и конвейеры и анкероустановщик, на почве верхнего слоя.

Такой способ размещения маломатериалоемкого, мобильного оборудования существенно снижает затраты и сроки монтажно-демонтажных работ за счет исключения процесса развития демонтажной камеры, заводки секций под брус, за счет сокращения сроков и затрат на монтаж оборудования, за счет исключения процесса замены проходческой транспортной цепочки на очистную.

В способе при неустойчивой кровле установку анкерной крепи ведут под защитой механизированной крепи забоя верхнего слоя.

Выемку пласта в два слоя ведут столбами-камерами с оставлением целиков, способных разрушаться с течением времени. При этом потери угля в узких целиках, оставляемых между выемочными столбами-камерами, не больше потерь при выемке угля, например, длинными столбами по простиранию, связанными с потерями полезного ископаемого из-за геологических нарушений.

Анализ источников информации показывает, что выбранный прототип действительно является наиболее близким аналогом, а заявленные признаки являются новыми и полезными с экономических позиций по затратам на монтажно-демонтажные работы, преодоление геологических нарушений, сокращение времени на эти процессы. Сокращение затрат времени на демонтаж-монтаж на 20 дней ведет к меньшим потерям добычи, например на 40000 т угля при суточной добыче в 2000 т. Снижаются также затраты на подготовку выемочного поля, т.к. все выработки проходятся только в одном слое.

Сущность предложения поясняется схемами: на фиг.1 представлена схема вскрытия и подготовки выемочного поля; на фиг.2 - схема подготовки первого выемочного столба-камеры; на фиг.3 - начальная стадия очистных работ в первом столбе-камере; на фиг.4 - развитие очистных и подготовительных работ во втором выемочном столбе-камере; на фиг.5 - продольный разрез зоны ведения очистных работ; на фиг.6 - вид на очистной забой со стороны выработанного пространства (поперечный разрез); на фиг.7 - размещение механизированной крепи в верхнем слое.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Выемочное поле вскрывают с одной стороны главными воздухоподающим 1 и конвейерным 2 уклонами, с другой - фланговыми воздухоподающим 3 и конвейерным 4 уклонами, которые проводят у кровли пласта и в нижних точках выемочного блока сбивают сбойками 5 (главная) и 6 (фланговая), обеспечивая тем самым бремсберговую схему проветривания. При этом фланговые выработки закладывают ниже главных по высоте.

От флангового конвейерного уклона 4 до главного конвейерного уклона 2 у верхней границы выемочного блока тупиковым забоем проводят две параллельные разрезные выработки 7 (проходческим комбайном 8) и 9 (проходческим комбайном 10), обеспечивая самотечный отвод шахтной воды в сторону фланговой выработки. При этом транспорт отбитого угля осуществляют телескопическими ленточными конвейерами 11 и 12 до флангового конвейерного уклона 4, в котором установлен уклонный ленточный конвейер, а проветривание - вентиляторами местного проветривания (не показано).

По окончании проведения разрезной выработки 7 комбайн 8 возвращают к фланговой границе выемочного столба и здесь вынимают монтажную камеру 13, располагая ее ниже разрезной выработки 7 по линии падения пласта. Комбайн 10 также возвращают к фланговой границе столба и здесь проводят косую сбойку 14 в целике 15 от разрезной выработки 9 до границы камеры 13 со стороны главных уклонов. После чего перемонтируют приводную и хвостовую головки ленточного конвейера 11, поменяв их местами. На сопряжении выработки 7 с фланговым конвейерным уклоном 4 возводят перемычку 16, на сопряжении выработки 9 с фланговым конвейерным уклоном 4 - вентиляционное окно 17, а в главном конвейерном уклоне 2 возводят перемычку 18, располагая ее в створе целика 15 между устьями выработок 7 и 9. Вследствие этого организуется возвратноточная схема проветривания очистной камеры 13.

В камере 13 монтируют забойный конвейер 19 и нишенарезную машину 20. Над хвостовиком конвейера 11 монтируют головку и далее угловой конвейер 21 и на нем экскаватор 22. Самоходом в камеру 13 заводят анкеровщик 23. Над конвейером 11 устанавливается насосная станция 24. Комбайн 8 выводят из выработки 7 на главный конвейерный уклон 2 и по системе шахтных выработок переводят к месту засечки следующей разрезной выработки ниже по падению пласта.

Далее начинают выемку угля из забоя верхнего слоя нишенарезной машиной 20. Отбойку и погрузку угля на конвейер 19 осуществляют шнеком 25 нишенарезной машины 20. Следом за подвиганием забоя верхнего слоя ведут крепление кровли анкерами 26 стандартной длины посредством самоходного анкеровщика 23. Бурение шпуров ведется буровыми машинами 27 на телескопической стреле анкеровщика с люлькой 28. На стреле анкеровщика имеется две буровые машины 27, а люлька одна. В люльке размещены операторы для подачи в шпур анкеров, шайб, монтажа перетяжки, опорных шайб, наращивания буровых штанг, управления манипулятором. У забоя устанавливают анкеры 26 стандартной длины. В трех - четырех метрах от забоя устанавливают анкеры 29 глубокого заложения. Для монтажа перетяжки 30 кровли на анкерах 26 монтируют два монорельса 31, которые наращивают по мере подвигания забоя. Между монорельсами размещают балки 32 вдоль забоя, предназначенные для размещения на них перетяжки 30, которые пришивают к кровле анкерами 26.

После отхода забоя верхнего слоя от фланговой границы столба примерно на 10 м экскаватором 22 с ковшом 33 в почве верхнего слоя начинают засекать забой нижнего слоя до почвы пласта. Отбитый в нижнем слое уголь ковшом 33 грузят на конвейер 21. Экскаватор 22 перемещают по конвейеру 21 посредством цевочного зацепления или посредством гусеничного шасси. В последнем случае конвейер 21 исключается из транспортной цепочки. Уголь грузят ковшом 33 сразу на хвостовик конвейера 11. После отхода забоя нижнего слоя от фланговой границы столба-камеры на расстояние, определяемое характеристиками пород кровли, осуществляют принудительное обрушение кровли в выработанном пространстве известным способом.

По мере подвигания забоя нижнего слоя наступит момент, когда сбойка 14 не сможет служить запасным выходом из рабочего пространства камеры, а обрушенные породы кровли еще не перекроют устье сбойки 14. В этот момент комбайном 10 проводят следующую косую сбоку в целике 15 от разрезной выработки 9 до границы рабочего пространства верхнего слоя со стороны главных уклонов, а в первой косой сбойке возводят перемычку и т.д. Отвод шахтной воды осуществляют в выработанное пространство нижнего слоя.

Так осуществляют выемку одного столба-камеры. После выемки первого столба-камеры в блоке оставляют узкий саморазрушающийся целик 15 и вынимают второй столб-камеру и т.д.

При неустойчивой непосредственной кровле выемку забоя верхнего слоя ведут также посредством нишенарезной машины, а крепление призабойного пространства ведут секциями механизированной крепи 34, снабженными завальными козырьками 35, под защитой которых ведут анкерование кровли.

Предлагаемый способ выемки мощного пласта в два слоя почвоуступным забоем имеет практически такие же эксплуатационные потери угля, как и в системе разработки длинными столбами с подготовкой выемочных полей проведением выработок по каждому слою. Однако затраты на подготовку и монтажно-демонтажные работы значительно ниже.

Вследствие подготовки выемочных полей выработками в одном верхнем слое затраты на подготовку снижаются на 50%, материальные затраты на демонтажные работы и времени сокращаются примерно на 70%, т.к. отпадает необходимость в операции «заводка механизированной крепи под брус» и «развитие и крепление демонтажной камеры». Сокращаются затраты на монтаж, т.к. применяется легкое и в основном самоходное оборудование. Снижаются также капитальные затраты, связанные с приобретением дорогостоящих механизированных комплексов межслоевых перекрытий, т.к. применяется менее материалоемкое проходческое оборудование.

Таким образом, достигается цель предложения, т.к. его применение, что следует из вышеизложенного, повышает эффективность разработки мощных пластов.

Источники информации

Патент РФ №2138640 С1, Кл. Е 21 С 41/18, опубл. 27.09.1999 (прототип).

1. Способ разработки мощного пологого угольного пласта столбами-камерами, включающий подготовку выемочного поля проведением вентиляционной и транспортной выработок и выемку пласта почвоуступным забоем в два слоя, отличающийся тем, что разработку пласта между вентиляционной и транспортной выработками ведут столбами-камерами с оставлением целиков, способных разрушаться с течением времени, подготовку выемочного поля осуществляют только в верхнем слое путем проведения разрезной выработки, соединяющей транспортную выработку с вентиляционной, а выемку нижнего слоя производят с почвы верхнего слоя после проведения разрезной выработки, соединяющей транспортную выработку с вентиляционной.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выемку нижнего слоя ведут экскавацией угля из его забоя с почвы верхнего слоя с перегрузкой угля на транспортное средство верхнего слоя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что работы по выемке верхнего и нижнего слоев ведут под защитой упрочненной анкерами кровли, которые устанавливают у забоя верхнего слоя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что разработку забоя верхнего слоя ведут нишенарезной машиной.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что разработку забоя верхнего слоя ведут проходческими комбайнами.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что анкерование кровли ведется под защитой секций механизированной крепи.