Способ открыто-подземной разработки крутых угольных пластов
Владельцы патента RU 2499129:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт угля Сибирского отделения Российской академии наук (ИУ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных крутых и крутонаклонных угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности открыто-подземной разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов. Способ открыто-подземной разработки крутых угольных пластов включает предварительную подготовку фронта очистных работ путем сооружения рабочей площадки по линии простирания пласта на уступе борта разреза с присечкой выходящего пласта, монтаж на рабочей площадке оборудования, в качестве которого используют буровую установку и став водопроводных труб, проведение слабонаклонного вверх квершлага с нижней точки угольного разреза и транспортных штреков по каждому пересекаемому квершлагом пласту в противоположные стороны с небольшим уклоном в сторону квершлага, выемку угля в стороне от рабочей площадки гидромониторной струей. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных крутых и крутонаклонных угольных пластов с уступа борта угольного разреза средствами гидромеханизации и мобильными средствами механизации, обычно использующимися при ведении подземных горных работ.
Известен способ ведения открытых горных работ, при котором разработка породы, ее транспортирование и укладка в отвал производится путем использования энергии движущейся воды [1]. Недостатком способа является то, что он предусматривает гидромеханизацию разработки вскрышных пород и не касается разработки собственно угольного пласта, т.е. использование средств гидромеханизации только при подготовке угольного пласта к выемке.
Известен также способ открыто-подземной разработки крутопадающих угольных пластов, принятый в качестве прототипа, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ, путем сооружения рабочей площадки по линии простирания пласта на уступе борта разреза, связанном с выходом пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта (КГРП), выемку угля в слоях этим комплексом в стороне от рабочей площадки путем проведения диагональных параллельных выработок прямоугольного сечения с управлением горным давлением оставлением соразмерных целиков, как между соседними выработками слоя, так и между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад [2].
Недостатком способа, снижающим эффективность открыто-подземной разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов, являются повышенные потери угля в недрах, связанные:
- со сложностью вписывания выемочного оборудования КГРП в изменяющиеся параметры угольного пласта;
- необходимостью оставления нижней или верхней (в зависимости от физических свойств угля и пород кровли и почвы пласта) пачки вследствие ограниченности вынимаемой мощности выемочной машиной КГРП при разработке мощных пластов;
- необходимостью оставления охранных целиков;
- невозможностью разработки весьма тонких пластов.
Цель изобретения - повышение эффективности открыто-подземной разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов за счет комбинирования работ, осуществляемых средствами гидромеханизации и средствами механизации, обычно использующимися при подземной разработке.
Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки крутых угольных пластов, включающем предварительную подготовку фронта очистных работ путем сооружения рабочей площадки по линии простирания пласта на уступе борта разреза, связанном с выходом пласта, монтаж на рабочей площадке оборудования, выемку угля в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выработок с управлением горным давлением и выдачу отбитого угля на временный склад, предварительная подготовка фронта очистных работ включает проведение слабонаклонного вверх квершлага с нижней точки угольного разреза и транспортных штреков по каждому пласту в противоположные стороны с небольшим уклоном в сторону квершлага, при этом штреки поддерживают рамной крепью с решетчатой затяжкой, рабочую площадку сооружают с присечкой пласта, в качестве оборудования, монтируемого на рабочей площадке, используют буровую установку и став водопроводных труб, параллельные выработки проводят по линии падения пласта до сопряжения со штреком путем бурения и расширения скважин, выемку угля осуществляют гидромонитором из скважины, управление горным давлением осуществляют закладкой выработанного пространства, при этом используют закладочный материал крупнее ячеек решетчатой затяжки, временный склад сооружают на дне разреза, а выдачу отбитого угля на временный склад осуществляют самотечным гидротранспортом по квершлагу.
Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показана схема подготовки и отработки приконтурных запасов с борта разреза; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.
При достижении угольным разрезом глубины разработки, обусловленной экономически оправданным коэффициентом вскрыши, в границах горного отвода остаются запасы за контуром разреза (в приконтурной зоне), которые открытыми горными работами не могут быть извлечены и списываются как нецелесообразные к отработке. При строительстве разреза открытыми горными работами вскрывается не один, а свита угольных пластов различной мощности, и обычно самый продуктивный пласт является самым нижним. В связи с этим угольные пласты, залегающие в рабочем борту разреза, и составляют запасы приконтурной зоны.
Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. При приближении горных работ к границе горного отвода по глубине, когда выемку угля ведут из самого нижнего и, возможно, самого мощного пласта 1 свиты приступают к вскрытию и подготовке запасов, сосредоточенных в угольных пластах 2, 3 данной свиты, залегающих в рабочем борту разреза. Для этого примерно в средней части разреза по линии простирания с его дна проводят квершлаг 4, вскрывающий все угольные пласты свиты, имеющиеся в приконтурной зоне разреза, и деля таким образом пространство разреза на два крыла. Квершлаг 4 проводят средствами механизации, использующимися при проведении подземных горных выработок, под небольшим углом к горизонту вверх для организации гарантированного самотечного гидротранспорта отбитого угля в виде пульпы. Затем таким же образом проводят штреки 5, 6 в обоих крыльях, по каждому из пересеченных пластов. При этом штреки 5, 6 крепят рамной крепью с решетчатой затяжкой.
После доработки запасов угля на дне разреза и вывода средств механизации за его пределы приступают к выемке запасов в приконтурной зоне. Для этого, начиная с верхнего пласта 3 свиты и дальней границы крыла разреза, с уступа 7 рабочего борта бурят скважину 8 у почвы пласта до штрека 5. Скважину 8 расширяют и в ней монтируют став труб 9 с гидромонитором 10. При подаче воды высокого давления производят гидроотбойку угля и формирование камеры 11. При этом отбитый гидравлической струей уголь поступает через решетчатую затяжку крепи в штрек 5 и далее самотеком по квершлагу 4 в виде пульпы поступает в выработанное пространство разреза и скапливается на его дне, формируя тем самым временный склад 12.
Во время гидроотбойки угля в камере 11 осуществляют бурение и расширение следующей скважины, которую намечают в камере 13, ближе к квершлагу 4. При этом между камерами 11 и 13 оставляют временный целик 14, ширину которого принимают не меньше ширины камер 11 и 13.
После отработки камеры 11 став труб 9 и гидромонитор 10 монтируют в скважине камеры 13 и начинают гидроотбойку угля в этой камере в том же порядке, а в камере 11 производят закладочные работы. При этом автосамосвалами подвозят сухой закладочный материал с крупностью кусков более ширины ячейки решетчатой затяжки крепи штрека 5, например вскрышные породы, и размещают его в выработанном пространстве камеры 11, заполняя ее доверху. Затем закладочный материал в камере 11 заливают твердеющей смесью.
Вынув уголь в камере 13, очистные работы переносят в камеру 15, оставляя целик 16 и т.д. до квершлага 4. Затем приступают к бурению и расширению скважины в камере, планируемой в пределах целика 14, и т.д. После выемки угля в верхнем пласте в одном крыле очистные работы переносят в другое крыло, затем в аналогичном порядке на другой пласт, например 2, и далее в том же порядке.
За счет комбинирования работ, осуществляемых средствами гидромеханизации и средствами механизации, обычно использующимися при подземной разработке, появилась возможность извлекать уголь из пластов, залегающих в приконтурной зоне разреза, вплоть до пластов, обычно не извлекаемых при открытой разработке вследствие малой мощности. При этом достигается наиболее полное извлечение запасов. Более того, выемка угля с использованием средств гидромеханизации является безлюдной, что повышает безопасность ведения очистных работ. Все перечисленное повышает не только эффективность открыто-подземной разработки крутых и крутонаклонных угольных пластов, что является целью изобретения, но и позволяет осваивать угольное месторождение комплексно (извлекать маломощные пласты, использовать выработанное пространство разреза под временный угольный склад, а пространство отработанных камер для размещения вскрышных пород).
Источники информации
1. Бокий Б.В. Горное дело. М.: Углетехиздат, 1953, с.560-563 (аналог).
2. Нецветаев А.Г., Репин Л.Н., Соколовский А.В. Технология добычи угля с применением комплексов глубокой разработки пластов / Уголь, ноябрь, 2004, с.41-43 (прототип).
Способ открыто-подземной разработки крутых угольных пластов, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ путем сооружения рабочей площадки по линии простирания пласта на уступе борта разреза, связанном с выходом пласта, монтаж на рабочей площадке оборудования, выемку угля в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выработок с управлением горным давлением и выдачу отбитого угля на временный склад, отличающийся тем, что предварительная подготовка фронта очистных работ включает проведение слабонаклонного вверх квершлага с нижней точки угольного разреза и транспортных штреков по каждому пласту в противоположные стороны с небольшим уклоном в сторону квершлага, при этом штреки поддерживают рамной крепью с решетчатой затяжкой, рабочую площадку сооружают с присечкой пласта в качестве оборудования, монтируемого на рабочей площадке, используют буровую установку и став водопроводных труб, параллельные выработки проводят по линии падения пласта до сопряжения со штреком путем бурения и расширения скважин, выемку угля осуществляют гидромонитором из скважины, управление горным давлением осуществляют закладкой выработанного пространства, при этом используют закладочный материал крупнее ячеек решетчатой затяжки, временный склад сооружают на дне разреза, а выдачу отбитого угля на временный склад осуществляют самотечным гидротранспортом по квершлагу.
