Способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности между нарушениями

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке крутонаклонных угольных пластов средней мощности длинными столбами по простиранию, вынимаемых полосами по падению. Способ разработки между нарушениями включает подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, профилирование выемочной полосы между двумя горно-геологическими нарушениями проведением на фланге столба углеспускного ската параллельно фланговой линии разрыва сплошности углевмещающего массива, оснащенного ходовым отделением, а у вентиляционного штрека - монтажной камеры, монтаж в ней секций механизированной крепи, конструктивно связанных с исполнительным органом, выполненным в виде стрелы, снабженной горизонтально установленным шнековым режущим органом. Секции крепи связывают между собой гидродомкратами передвижки и запускают в работу последовательно, придавая очистному забою уступную форму, начиная вынимать уголь сначала на фланге от углеспускного ската и далее к вентиляционному штреку. Выемку угля ведут поочередно во всех уступах и организуют одновременно-последовательную транспортировку отбитого угля до углеспускного ската. Проветривание очистного забоя осуществляют за счет общешахтной депрессии. На заключительной стадии выемки полосы в выработанном пространстве полосы сооружают второй скат, вентиляционный скат, для обеспечения проветривания очистного забоя и организации запасного выхода. Изобретение позволяет повысить эффективность выемки угля. 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к разработке крутонаклонных угольных пластов средней мощности длинными столбами по простиранию, вынимаемых полосами по падению.

Аналогом данного способа является разработка крутонаклонных угольных пластов по так называемой щитовой системе, при которой выемочный столб подготавливается проведением вентиляционного и транспортного штреков, ходовых, вентиляционных и транспортных печей, и монтажной камеры. В монтажной камере монтируют секционный щит и далее ведут очистные работы под щитом с использованием буровзрывных работ и средств механизации по доставке отбитого угля вдоль забоя до углеспускной печи [1]. Недостатком данного способа является повышенный объем проведения подготовительных выработок, а также применение буровзрывных работ, которые сами по себе опасны для человека и воздействуют на горный массив, вызывая обрушение и забучивание углеспускных скважин, т.е. аварийность очистного забоя.

За прототип принят способ механизированной разработки крутонаклонного угольного пласта агрегатом по щитовой системе, включающий подготовку выемочного столба проведением штреков, подготовку выемочной полосы проведением ходовой, вентиляционной и углеспускной печей, проведение монтажной камеры и монтаж в ней очистного оборудования, механизированную выемку угля под щитовой оградительной крепью и транспортирование его вдоль забоя конвейеростругом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и проветривание очистного забоя за счет общешахтной депрессии [2].

Недостатками прототипа являются:

- необходимость соблюдения прямолинейности очистного забоя для обеспечения не только выемки угля, но и его транспортирования вдоль забоя, а это в свою очередь требует дополнительных затрат времени и трудовых ресурсов;

- повышенный объем проведения и последующего поддержания подготовительных выработок;

- повышенные эксплуатационные потери угля вследствие того, что дизъюнктивные нарушения с разрывом сплошности углевмещающего массива ориентированы, в основном, по диагонали к линии простирания пласта, а агрегатом можно извлечь только часть выемочного столба, заключенную между взаимно перпендикулярными оконтуривающими выработками.

Эти недостатки, по нашему мнению, снижают эффективность разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности.

Цель изобретения - повышение эффективности выемки угля из крутонаклонных пластов средней мощности за счет профилирования выемочного столба в зависимости от угла наклона линии разрыва сплошности углевмещающего массива и извлечения запасов участка пласта между горно-геологическими нарушениями путем изменения длины очистного забоя.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности между нарушениями, включающем подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, оконтуривание выемочной полосы углеспускным и вентиляционным скатами от транспортного до вентиляционного штрека по противоположным сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций механизированной крепи, механизированную выемку угля и принудительный транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя выемочно-транспортным исполнительным органом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и защиту призабойного пространства от проникновения породы щитовой секционной крепью, выемочную полосу профилируют между двумя нарушениями: после проведения штреков определяют угол и направление наклона линий разрыва сплошности углевмещающего массива к простиранию пласта относительно центрального ствола, при острых углах наклона принимают прямой порядок отработки запасов выемочной полосы, при тупых - обратный; углеспускной скат проводят на фланге выемочного столба примерно параллельно ближайшей линии разрыва сплошности углевмещающего массива, первую секцию механизированной крепи устанавливают в створе углеспускного ската и боковой стороной также параллельно той же линии разрыва сплошности углевмещающего массива, остальные секции механизированной крепи устанавливают параллельно первой последовательно вплотную друг к другу боковыми сторонами вдоль линии очистного забоя и связывают между собой домкратами передвижки; в начальной стадии выемки угля очистному забою придают восстающую от флангового до вентиляционного ската уступную форму и при этом поочередно вводят в работу смонтированные секции крепи и монтируют дополнительные, при подходе монтажных работ к другой линии разрыва сплошности углевмещающего массива ограничивают ширину выемочной полосы монтажом последних (одной, двух, трех) секций крепи, отделяют выработанное пространство за последними секциями от нетронутого массива крепью, вентиляционный скат сооружают в выработанном пространстве за последними секциями крепи, причем выемку угля осуществляют отдельно у каждой секции, транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя осуществляют с передачей транспортного потока от одного выемочно-транспортного органа к другому с использованием самотечного транспорта с одного уступа на другой, угол наклона вентиляционного ската принимают равным углу наклона флангового ската, а сам угол наклона скатов к линии простирания пласта принимают примерно равным углу наклона линий разрыва сплошности углевмещающего массива, но не менее угла залегания пласта.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показана схема подготовки выемочного столба к отработке полосами по падению на участке между горно-геологическими нарушениями (вид в плане); на фиг.2 - поперечное сечение очистного забоя; на фиг.3 - схема образования уступной формы очистного забоя и наращивания его длины; на фиг.4 - схема выхода первой секции на транспортный штрек; на фиг.5 - схема работы очистного забоя без углеспускного ската; на фиг.6 - схема заключительной стадии выемки полосы и сокращения длины очистного забоя (вид в плане).

Способ может быть реализован следующим образом. Выемочный столб подготавливают проведением транспортного 1 и вентиляционного 2 штреков. При пересечении штреками двух горно-геологических нарушений типа сброс или взброс измеряют между ними расстояние на уровне вентиляционного и транспортного штреков и определяют угол и направление наклона линий разрыва сплошности углевмещающего массива (УВМ) к простиранию пласта. При острых углах наклона линий разрыва сплошности УВМ к простиранию пласта (относительно центрального ствола) принимают прямой порядок отработки запасов, при тупых - обратный. У дальней границы столба (на фланге) проводят скат 3 у почвы пласта примерно параллельно ближайшей линии разрыва сплошности УВМ, имеющий ходовое и углеспускное отделения. При этом угол наклона ската 3 принимают равным углу наклона линии разрыва сплошности УВМ, но не менее угла залегания пласта. У вентиляционного штрека 2 сооружают монтажную камеру 4, в которой монтируют секции крепи 5 очистного забоя, начиная от сопряжения со скатом 3, ориентируя параллельно скату 3, причем первую секцию монтируют в створе ската 3. Каждую секцию крепи 5 (кроме первой) конструктивно связывают с выемочно-транспортным исполнительным органом, выполненным в виде стрелы 6, оснащенной шнеком 7 с зубками.

Секции крепи 5 связывают домкратами передвижки. При этом первоначальное количество секций (длина очистного забоя) может быть принято исходя из реальной скорости монтажа последующих секций.

В исходном положении секции 5 установлены вплотную друг к другу боковыми сторонами под углом к линии очистного забоя. Выемка угля осуществляется следующим образом. Сначала демонтируют крепь ската 3 на участке ниже первой секции крепи протяженностью, равной нескольким шагам передвижки секции крепи, и передвигают первую секцию по падению пласта. Затем исполнительным органом второй секции отбивают уголь и передвигают ее. Отбитый уголь исполнительным органом второй секции транспортируется до углеспускного ската 3 и далее самотеком поступает на транспортный штрек 1. По завершении описанного цикла первую секцию опять передвигают вниз по падению, формируя уступную форму очистного забоя. Потом опять передвигают вторую секцию, а затем выемку и транспортирование угля третьей секцией и т.д. При этом уголь, отбитый в зоне выемки третьей секции, исполнительным органом этой секции транспортируется в зону выемки второй секции, а оттуда исполнительным органом второй секции - в углеспускное отделение ската 3. После передвижки первой, второй и третьей секций запускают в работу четвертую секцию и т.д. По мере запуска в работу ранее смонтированных секций в монтажной камере продолжают монтировать дополнительные секции крепи до тех пор, пока работы в монтажной камере 4 не подойдут к проявлению второго горно-геологического нарушения, т.е. линии разрыва сплошности УВМ. В зависимости от прогнозируемой формы проявления данного горногеологического нарушения в границах участка на основании замеров расстояний между нарушениями и определения угла их наклона принимают решение об ограничении наращивания длины очистного забоя. В связи с этим монтируют одну, две или три (в зависимости от газообильности очистного забоя) последних секций. Последние секции крепи отличаются от линейных наличием вентиляционного проема с завальной стороны, обеспечивающего также запасный выход из рабочего пространства в закрепное. После включения в работу последних секций крепи и их передвижки возводят один или два органных ряда 8, ограничивая тем самым зону обрушения пород кровли в выработанном пространстве вынимаемой полосы. В выработанном пространстве между органным рядом и угольным массивом со стороны второго горно-геологического нарушения возводят крепь, сооружая тем самым вентиляционную выработку 9, предназначенную для организации также запасного выхода из забоя. При этом выработке 9 придают угол наклона к линии простирания пласта, равный углу наклона ската 3.

Проветривание очистного забоя осуществляется за счет общешахтной депрессии: транспортный штрек 1, скат 3, рабочее пространство очистного забоя, вентиляционная выработка 9 и далее вентиляционный штрек 2.

После того как первая секция отработает свою зону выемки полосы (так же как и последующие), ее выводят на транспортный штрек и после профилактического осмотра и ремонта направляют для монтажа на новом месте.

За счет исключения прямолинейной формы очистного забоя и придания ему уступной формы улучшаются условия транспортировки отбитого угля, так как передача отбитого угля от исполнительного органа одной секции к исполнительному органу другой секции осуществляется с использованием сил гравитации.

За счет подъема уступов очистного забоя в сторону от флангового ската улучшаются условия проветривания очистного забоя за счет общешахтной депрессии, так как воздух движется все время вверх.

За счет постепенного ввода новых секций, конструктивно связанных с выемочно-доставочной машиной, исключается необходимость в углеспускных скважинах, что снижает аварийность забоя, так как исключает их забучивание.

Данный способ не требует предварительного проведения вентиляционной выработки по линии падения пласта, что значительно сокращает удельный объем проведения подготовительных выработок, более того, он позволяет набирать любую длину очистного забоя в зависимости от расстояния между геологическими нарушениями и вынимать уголь запасов, в настоящее время не включаемых в промышленные, в силу того, что нет технологического обеспечения их извлечения, а профилирование выемочной полосы примерно параллельно проявлениям дизъюнктивных нарушений - осуществлять более полное извлечение угля.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о повышении эффективности разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Технология щитовой разработки угольных месторождений. / Курленя М.В., Зворыгин Л.В., Лебедев А.В. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1988, с.27, рис.1.11 (аналог).

2. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ на угольных шахтах. / Под общ. ред. Б.Ф.Братченко. М.: Недра, 1977. с.151-153, рис.3.57 (прототип).

Способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности между нарушениями, включающий подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, оконтуривание выемочной полосы углеспускным и вентиляционным скатами от транспортного до вентиляционного штрека по противоположным сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций механизированной крепи, механизированную выемку угля и принудительный транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя выемочно-транспортным исполнительным органом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и защиту призабойного пространства от проникновения породы щитовой секционной крепью, отличающийся тем, что выемочную полосу профилируют между двумя нарушениями, после проведения штреков определяют угол и направление наклона линий разрыва сплошности углевмещающего массива к простиранию пласта относительно центрального ствола, при острых углах наклона принимают прямой порядок отработки запасов выемочной полосы, при тупых - обратный, углеспускной скат проводят на фланге выемочной полосы примерно параллельно ближайшей линии разрыва сплошности углевмещающего массива, первую секцию механизированной крепи устанавливают в створе углеспускного ската и боковой стороной также параллельно той же линии разрыва сплошности углевмещающего массива, остальные секции механизированной крепи устанавливают параллельно первой последовательно вплотную друг к другу боковыми сторонами вдоль линии очистного забоя и связывают между собой домкратами передвижки, в начальной стадии выемки угля очистному забою придают восстающую от флангового до вентиляционного ската уступную форму и при этом поочередно вводят в работу смонтированные секции крепи и монтируют дополнительные, при подходе монтажных работ к другой линии разрыва сплошности углевмещающего массива ограничивают ширину выемочной полосы монтажом последних (одной, двух, трех) секций крепи, отделяют выработанное пространство за последними секциями от нетронутого массива крепью, вентиляционный скат сооружают в выработанном пространстве за последними секциями крепи, причем выемку угля осуществляют отдельно у каждой секции, транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя осуществляют с передачей транспортного потока от одного выемочно-транспортного органа к другому с использованием самотечного транспорта с одного уступа на другой, угол наклона вентиляционного ската принимают равным углу наклона флангового ската, а сам угол наклона скатов к линии простирания пласта принимают примерно равным углу наклона линий разрыва сплошности углевмещающего массива к простиранию, но не менее угла залегания пласта.