Способ разработки крутых пластов угля

Изобретение относится к горной промышленности, используется на угольных шахтах при разработке крутых и крутонаклонных пластов угля гидроотбойкой. Способ включает вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением межблоковых угольных целиков, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. Отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке. Вскрытие выемочного поля осуществляют на фланге вентиляционным и аккумулирующим квершлагами, из которых системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов, формируя барьерный целик. Отработку выемочных блоков в пределах выемочного столба производят последовательно, начиная от выемочного блока, примыкающего к сформированному барьерному целику. На всем протяжении выемочного столба межблоковые угольные целики отрабатывают совместно с подэтажами смежных отрабатываемых выемочных блоков. Изобретение повышает безопасность труда шахтеров за счет исключения возможности возникновения эндогенных пожаров и экономическую эффективность за счет выемки межблоковых угольных целиков. 2 ил.

 

Техническое решение относится к горной промышленности и может использоваться на угольных шахтах при разработке крутых и крутонаклонных пластов угля гидроотбойкой.

Известен способ разработки мощных крутых пластов гидроотбойкой с литой твердеющей закладкой по патенту РФ №2084631, кл. Е21С 41/18, опубл. в БИ №20 за 1997 г., включающий вскрытие и подготовку выемочного поля вентиляционными и выемочными штреками, участковыми квершлагами, пройденными от центрального полевого ската, разделение этажей на подэтажи, слоевую выемку угля гидромонитором заходками по простиранию и подачу литой твердеющей смеси в выработанное пространство каждой заходки по трубопроводу. После отработки очередной заходки на ее границе в вышележащем закладочном массиве размывают полость, монтируют закладочный трубопровод до отработанной заходки со стороны центрального ската по вентиляционному штреку, а к его выпускному отверстию присоединяют колено, которое заводят в указанную полость, устанавливая выходной участок закладочного трубопровода выше верхней части кровли заходки. После этого устанавливают в штреках перемычки и подают литую твердеющую смесь.

Рассматриваемому способу присущи нижеперечисленные существенные недостатки:

- в два раза, по сравнению с системой отработки подэтажной гидроотбойкой с обрушением пород в выработанном пространстве (далее - ПГО), увеличивается объем проходки подготовительных выработок в каждом выемочном блоке из-за необходимости проходки под затвердевшим закладочным массивом каждого отработанного подэтажа новых подэтажных штреков, используемых в качестве вентиляционных, по которым прокладывают трубопровод для подачи в выработанное пространство литой твердеющей смеси;

- длительные сроки отработки выемочных участков, достигающие 1,5÷2 лет, обусловлены временем, затрачиваемым как на проходку подэтажных вентиляционных штреков под заложенными литой твердеющей смесью ранее отработанными подэтажами, так и временем, необходимым для затвердения и набора прочности литой твердеющей смесью, поданной в выработанное пространство;

- высокая себестоимость добываемого угля, обусловленная материальными и финансовыми затратами на производство, транспортирование и заполнение всего выработанного пространства литой твердеющей смесью.

Из-за перечисленных выше недостатков рассматриваемый способ разработки мощных крутых пластов гидроотбойкой с литой твердеющей закладкой находит ограниченное практическое применение.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разработки мощных крутых пластов системой подэтажной гидроотбойки (см. Технологические схемы разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами подэтажной гидроотбойки (ПГО). Инструкция по безопасному применению технологических схем разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами подэтажной гидроотбойки (ПГО), Прокопьевск, 2006. стр.6, 7, 10, 11, 71 и 209). Способ включает вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением между ними межблоковых угольных целиков, используемых в качестве профилактических, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. Отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке.

Недостатком данного способа являются большие безвозвратные потери запасов угля в пределах вскрытых выемочных полей, обусловленные необходимостью оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков между отработанными выемочными блоками. При длине выемочных блоков, не превышающей по простиранию пласта 150 м, межблоковые угольные целики, оставляемые в выработанном пространстве на всю высоту этажа в качестве профилактических, имеют ширину не менее 25÷30 м (по простиранию пласта). В результате этого только в одном выемочном поле длиной 900÷1000 и более метров потери, оставляемые в межблоковых угольных целиках, достигают 20÷25% от запасов угля, содержащихся в отрабатываемом выемочном поле.

Вследствие оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков опасность возникновения эндогенных пожаров существенно возрастает. Это обусловлено как склонностью угля к самовозгоранию, так и тем, что движение утечек воздуха в выработанном пространстве происходит в зоне контакта выработанного пространства с угольным массивом, то есть вдоль межблоковых угольных целиков, оставленных в выработанном пространстве. Необходимо также отметить, что в выработанном пространстве очаги самовозгорания угля возникают в скоплениях разрыхленного угля, образующихся в процессе деформации и разрушения краевой части угольного массива под действием опорного горного давления (в т.ч. межблоковых угольных целиков).

При отработке крутых пластов межблоковые угольные целики, оставляемые в выработанном пространстве, обычно располагают соосно с межблоковыми угольными целиками, оставленными ранее при отработке вышележащего горизонта. В результате этого вдоль соосно расположенных межблоковых угольных целиков эндогенные пожары зачастую перепускаются в действующие выемочные блоки с верхних, ранее отработанных, горизонтов. Поэтому, с целью предотвращения перепуска пожаров с вышележащих отработанных горизонтов в действующие выемочные блоки, на шахтах практикуют оставление межгоризонтных угольных целиков, что также ведет не только к дополнительным безвозвратным потерям запасов угля, но и к повышению эндогенной пожароопасности. При этом не в полной мере исключается и перепуск нагретых масс угля с верхних горизонтов после подработки межгоризонтного угольного целика и его разрушения.

Техническая задача:

- повышение безопасности труда шахтеров за счет исключения возможности возникновения очагов самовозгорания угля в пределах отрабатываемого выемочного поля, а также перепусков эндогенных пожаров с верхних горизонтов в отрабатываемое выемочное поле;

- повышение экономической эффективности ведения очистных работ при разработке крутых пластов подэтажной гидроотбойкой угля с обрушением пород за счет отработки выемочных полей без оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе разработки крутых пластов угля, включающем вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением межблоковых угольных целиков, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве, при этом отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке, согласно техническому решению вскрытие выемочного поля осуществляют на фланге вентиляционным и аккумулирующим квершлагами, из которых системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов, формируя барьерный целик. Отработку выемочных блоков в пределах выемочного столба производят последовательно, начиная от выемочного блока, примыкающего к сформированному барьерному целику. На всем протяжении выемочного столба межблоковые угольные целики отрабатывают совместно с подэтажами смежного отрабатываемого выемочного блока.

Указанная совокупность признаков исключит возможность возникновения очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве отрабатываемых угольных пластов, а также и перепуск эндогенных пожаров с ранее отработанных вышележащих горизонтов. В результате практической реализации предлагаемого технического решения выемочное поле на всем протяжении отрабатывают без оставления межблоковых угольных целиков, что обеспечит повышение эффективности горных работ за счет дополнительного объема добытого угля и одновременно повысит безопасность труда шахтеров за счет предотвращения аварий, обусловленных эндогенными пожарами, возникающими в выработанном пространстве.

Сущность технического решения иллюстрируется примером реализации предлагаемого способа разработки крутых пластов угля (далее - способ) в пределах выемочного поля и чертежами, где на фиг.1 показана схема отработки первого выемочного блока; на фиг.2 - схема отработки второго выемочного блока.

Способ осуществляют следующим образом. Вскрытие выемочного поля крутого пласта угля длиной 900÷1050 и более метров производят на фланге вентиляционным 1 (фиг.1) и аккумулирующим 2 квершлагами, между которыми проходят пульпопечь 3 и грузоходовой скат 4. Из пульпопечи 3 и грузоходового ската 4 системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов 2, 1, формируя барьерный целик 5.

От сформированного барьерного целика 5 на расстоянии 100÷150 м вентиляционным 6 и аккумулирующим 7 квершлагами вскрывают первый выемочный блок 8. Для подготовки к отработке первого выемочного блока 8 системой ПГО между вентиляционным квершлагом 6 и аккумулирующим квершлагом 7 в межблоковом угольном целике 9 проходят вентиляционную печь 10, грузоходовой скат 11 и пульпопечь 12. Производят деление выемочного блока 8 на подэтажи. Проходят подэтажные выемочные штреки. Отработку подэтажей выемочного блока 8 производят системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. При этом отработку подэтажей в выемочном блоке 8 производят в нисходящем порядке от барьерного целика 5 в направлении межблокового угольного целика 9, который на период отработки выемочного блока 8 является охранным для квершлагов 6, 7, вентиляционной печи 10, грузоходового ската 11 и пульпопечи 12.

После отработки первого выемочного блока 8 (фиг.2) вентиляционным квершлагом 13 и аккумулирующим квершлагом 14 вскрывают второй выемочный блок 15, примыкающий к межблоковому угольному целику 9, в котором находятся вентиляционная печь 10, грузоходовой скат 11 и пульпопечь 12, использовавшиеся при отработке первого выемочного блока 8. Между вентиляционным квершлагом 13 и аккумулирующим квершлагом 14 в межблоковом (охранном) угольном целике 16 этих квершлагов 13, 14 проходят пульпопечь 17, вентиляционную печь 18 и грузоходовой скат 19. Отработку подэтажей в выемочном блоке 15 производят также в нисходящем порядке системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. При отработке второго выемочного блока 15 в отработку включают также межблоковый угольный целик 9. Для этого на каждом подэтаже второго выемочного блока 15 подэтажными штреками 20 прорезают межблоковый угольный целик 9 и отрабатывают его совместно с соответствующим подэтажом второго выемочного блока 15.

После отработки второго выемочного блока 15 производят вскрытие и отработку следующего выемочного блока (не показано), примыкающего к межблоковому угольному целику 16, который включают в отработку так же, как это описано выше об отработке межблокового угольного целика 9. При отработке в пределах выемочного поля последующих выемочных блоков в их отработку также включают межблоковые угольные целики. Таким образом, за счет совместной отработки межблоковых угольных целиков с подэтажами смежных отрабатываемых выемочных блоков на всем протяжении выемочного поля образуют единое выработанное пространство, состоящее из обрушенных пород.

Способ разработки крутых пластов угля, включающий вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением межблоковых угольных целиков, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве, при этом отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке, отличающийся тем, что вскрытие выемочного поля осуществляют на фланге вентиляционным и аккумулирующим квершлагами, из которых системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов, формируя барьерный целик, причем отработку выемочных блоков в пределах выемочного столба производят последовательно, начиная от выемочного блока, примыкающего к сформированному барьерному целику, при этом на всем протяжении выемочного столба межблоковые угольные целики отрабатывают совместно с подэтажами смежных отрабатываемых выемочных блоков.