Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной гидравлической технологии добычи угля. На гидроучастке для разработки угольных пластов с подземным с замкнутым циклом водоснабжения, вскрывающие и подготавливающие выработки проходят спаренными и/или одиночными забоями, которые оконтуривают выемочные блоки, барьерные и охранные целики. Подачу воды в забои осуществляют насосными станциями после ее очистки на обезвоживающих комплексах, в механизированных отстойниках и/или водосборниках, которые располагают в связанных между собой камерах, находящихся в нижних точках выемочного блока гидроучастка и имеющих выход в аккумулирующие выработки, по которым осуществляют гидротранспорт и отгрузку горной массы. Оставленные целики погашают после отработки запасов выемочного блока обратным ходом двухсторонними или односторонними заходками. Очистку воды производят в механизированных отстойниках и/или водосборниках с применением комбинации технических средств и способов очистки технологической воды, например водонепроницаемые перегородки с перепуском воды у дна, тонкослойные осветлители типа «жалюзи и продольные», флотация, коагуляция, электрообработка воды постоянным пульсирующим током и др. Изобретение позволяет локально отрабатывать на пластах запасы со сложными горно-геологическими условиями залегания пластов и снизить материальные затраты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной гидравлической технологии добычи угля.

Известна гидрошахта [1], которая включает основные звенья: подземные горные выработки и установки; поверхностный комплекс обогащения и обезвоживания гидросмеси; комплекс осветления воды системы замкнутого водоснабжения. Источником воды является шахтный водоотлив, обеспечивающий в период пуска накопление воды в отстойниках и резервуарах, а в процессе эксплуатации восполняет ее потери.

При выемке и транспортировке горной массы используется высоконапорное, низконапорное и смешанное водоснабжение гидрошахт.

Высоконапорное водоснабжение обеспечивает напоры воды от 8,0 до 16,0 МПа, позволяющие вести гидроотбойку угля.

Низконапорное водоснабжение используется для систем гидравлического транспортирования горной массы, отбитой с помощью механогидравлических комбайнов и для пылеподавления. Смешанное водоснабжение применяется при совместной гидравлической и механогидравлической отбойке.

Общая технологическая схема работы гидрошахт с комплексной гидромеханизацией основных процессов включает: подачу технологической воды в очистные и подготовительные забои к гидромониторам высоконапорными насосами, установленными на поверхности; выдачу гидросмеси самотеком из забоев по желобам в зумпф углесосной камеры, откуда передается по пульповоду на дуговое сито; обработку крупных фракций угля и шлама на обезвоживающем грохоте и вертикальной центрифуге и выдачу их в железнодорожные бункера; отвод воды из центрифуги в поверхностные шламовые отстойники для окончательного осветления; выделение мелких фракций угля, отделяемых ситом, в сгустительных воронках, горизонтальных центрифугах и транспортирование их в железнодорожные бункера.

Очистная выемка угля в гидрошахтах ведется в коротких без крепления очистного пространства (гидромониторами, механогидравлическими комбайнами) и длинных лавах (механизированными комплексами с гидротранспортом угля).

Подготовительные горные выработки проходят по углю, смешанным забоем с присечкой боковых пород или по породе.

Основными недостатками гидрошахты являются высокая энергоемкость, необходимость больших капитальных затрат, большие потери угля.

Известен гидроучасток (гидрокомплекс) [2], как часть шахты или участок, на котором технологические процессы осуществляются с применением гидромеханизации.

Недостатком является отсутствие ограничений в пространстве горных работ.

Известен гидромодуль подземной добычи с замкнутым циклом водоснабжения [3], который включает оборудование по водоснабжению и созданию высокого рабочего напора воды, установленные по ходу технологической схемы забойное оборудование по гидроотбойке угля, дробилку, грохот, бункер для большей крупности, осветитель оборотной воды для сгущения пульпы и очистки воды. Он снабжен мельницей для тонкого помола угольных частиц в сгущенном угольном шламе, дополнительным бункером с дозатором для подачи в мельницу присаживаемого пластификатора и перемешивания его с угольным шламом. Осветитель выполнен в виде суспензионного сепаратора, расположенного с возможностью поступления в него самотеком подрешетного продукта из камеры грохотов и дальнейшего перетекания из него угольного шлама на мельницу, а осветленной воды - в двухступенчатый зумпф, первичное отделение которого содержит осветленную воду с большей концентрацией твердых частиц, чем во вторичном, и снабжено углесосом для направления этой воды в подготовительный забой к проходческому комбайну, а вторичное отделение снабжено последовательно установленными насосами для повышения давления воды и направления ее в очистной забой к гидромонитору. Грохот расположен в камере, сооруженной вблизи скипового ствола, а бункер для угля большей крупности выполнен в виде бункера опрокида.

Недостатком гидромодуля является сложность и наличие электрооборудования, которое снижает уровень безопасности шахты.

Известен способ разработки наклонных и крутых угольных пластов [4], который заключается в проведении на основном и вентиляционном горизонтах аккумулирующего и вентиляционного штреков, соединенных между собой диагональными выемочными выработками, оконтуривающими выемочные блоки угля. Подготовку очистных забоев и выемку угля ведут механогидравлическими, а для транспортировки отбитой горной массы используют самотечный гидротранспорт по почве выработок и желобам.

Недостатком способа является отсутствие замкнутого цикла водоснабжения.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ механогидравлической добычи угля [5], который включает отбойку угля, его гидротранспортирование, обогащение, грохочение, обезвоживание и водоснабжение потребителей, причем комплексно совмещают оптимизированные технологические звенья. Отбойку осуществляют путем избирательного разрушения угольного массива заходки с заданной крупностью скола. Эвакуацию отбитого угля из заходки потоком воды совмещают с одновременным его обогащением в заходке за счет оптимизированного угла ее наклона, крупности скола и дозированного объема подачи воды. Обезвоживание угля осуществляют на скребковом конвейере со шпальтовыми ситами, очищаемыми эластичными элементами, прикрепленными к скребкам конвейера. Сортировку угля производят с помощью дробильно-сортировочного комплекса, выполненного в виде гравитационно-скалывающей дробилки избирательного действия и скребково-щелевых классификаторов. Механическое разрушение угля могут производить стреловидным рабочим органом с дисковыми скалывающими фрезами.

Недостатком способа является отсутствие очистки воды для повторного применения в подземных условиях.

Задачей изобретения является разработка пологих, наклонных и крутых угольных пластов со сложными горно-геологическими условиями их залегания, имеющих нарушения, где традиционные способы добычи угля имеют низкие показатели.

Решение поставленной задачи достигаются тем, что вскрывающие и подготавливающие выработки проходят сдвоенными и/или одиночными забоями, которые оконтуривают выемочные блоки, барьерные и охранные целики, а подачу воды в забои осуществляют насосными станциями после ее очистки на обезвоживающих комплексах, в механизированных отстойниках и/или водосборниках, которые располагают в связанных между собой камерах, находящихся в нижних точках выемочного блока гидроучастка и имеющих выход в аккумулирующие выработки, по которым осуществляют гидротранспорт и отгрузку горной массы.

Обезвоживание горной массы и очистку воды производят в два этапа: на первом отделяют горную массу крупностью более 5 мм, а на втором - шлам крупностью + 0,03-5 мм.

Оставленные целики погашают после отработки запасов выемочного блока обратным ходом двухсторонними или односторонними заходками.

Очистку воды производят в механизированных отстойниках и/или водосборниках с применением комбинации технических средств и способов очистки технологической воды, например водонепроницаемые перегородки с перепуском воды у дна, тонкослойные осветлители типа «жалюзи и продольные», флотация, коагуляция, электрообработка воды постоянным пульсирующим током и др.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена технологическая схема гидроучастка.

На фиг. 2 представлена общая схема обезвоживания горной массы и очистки воды.

На чертежах приняты следующие условные обозначения: Выемочный блок 1 гидроучастка, барьерные и охранные целики 2 оконтуриваются спаренными со сбойками 3 вскрывающими 4, подготавливающими 5 и одиночными 6 выработками.

Подача воды в забои осуществляют насосными станциями 7, 8 после ее очистки на обезвоживающих комплексах 8, 9, которые располагают в связанных между собой сбойкой 11, служащей для перепуска воды, камерах, находящихся в нижних точках выемочного блока гидроучастка, имеющих выход в аккумулирующую вскрывающую выработку 4, по которой осуществляют гидротранспорт и отгрузку горной массы в вагонетки 12 или ленточный конвейер.

Обезвоживание горной массы и очистку воды производят в два этапа: на первом отделяют горную массу крупностью более 5 мм на обезвоживающем комплексе 9, а на втором - шлам крупностью + 0,03-5 мм обезвоживают на комплексе 10, при этом пульпа из обезвоживающего комплекса 9 поступает самотеком по диагональной сбойке 11 в головную часть обезвоживающего комплекса 10.

Очистку воды производят на втором этапе в обезвоживающем комплексе 9 шлама, в который устанавливают модули очистных устройств, реализующих способы очистки технологической воды, например водонепроницаемые перегородки с перепуском воды у дна, тонкослойные осветлители типа «жалюзи и продольные», флотация, коагуляция, электрообработка воды постоянным пульсирующим током и др.

Насосные станции 7 и 8 располагают в камере рядом с комплексом обезвоживания второго этапа или шахтным водосборником 13 и обеспечивают водоснабжение подготовительных 14 и гидромониторных забоев 15.

Реализация гидроучастков с подземным замкнутым циклом водоснабжения позволяет локально отрабатывать на пологих пластах запасы со сложными горно-геологическими условиями залегания пластов, а на крутых и крутонаклонных пластах практически все запасы, т.к. в настоящее время альтернативных вариантов более эффективной технологии, чем гидравлическая добыча угля с широкой областью применения и малыми приведенными затратами, не существует.

Источники информации

1. Кузьмич И.А. Гидрошахта // Горная энциклопедия. Т. 2. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - 575 с. - С.65-66.

2. Тезаурус для гидрошахт / Составители Б.А. Теодорович, П.И. Юрин, С.П. Коставецкий и др. - Новокузнецк: ВНИИгидроуголь, 1977. - 56 с.

3. Патент РФ №2209966. Гидромодуль подземной добычи с замкнутым циклом водоснабжения. МПК Е21С 25/60. Заявит.: ООО Научно-производственное объединение "Прокопьевскуголь". Авторы: Даунгли А.П., Шахурдин С.А., Троян Н.П., и др. Заявл. 25.08.1998. Опубл. 10.08.2003.

4. Патент РФ №2133827. Способ разработки наклонных и крутых угольных пластов. МПК Е21С 45/00, Патентообл. Атрушкевич А.А. Заявит. Атрушкевич А.А., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А. и др. Авторы: Атрушкевич А.А., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А., Приставка А.Г. и др. Заявл. 06.01.1998. Опубл. 27.12.1999.

5. Патент РФ №2143559. Способ механогидравлической добычи угля. МПК Е21С 45/00, патентообл. Атрушкевич А.А. Заявит. Атрушкевич А.А., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А. и др. Авторы: Атрушкевич А.А., Атрушкевич В.А., Атрушкевич О.А., Приставка А.Г. и др. Заявл. 06.01.1998. Опубл. 27.12.1999.

1. Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения, включающий: вскрывающие, подготавливающие, нарезные, очистные и вентиляционные выработки, подготовительные и очистные забои, обеспечивающие выемку горной массы, и подготовительные работы гидравлическим и/или механогидравлическим способами, самотечный гидротранспорт по желобам и/или почве горных выработок; насосные станции для подачи воды в подготовительные и очистные забои выработки по трубопроводам с запорной арматурой; обезвоживающие комплексы, механизированные отстойники и/или водосборники, отличающийся тем, что вскрывающие и подготавливающие выработки проходят спаренными и/или одиночными забоями, которые оконтуривают выемочные блоки, барьерные и охранные целики, а подачу воды в забои осуществляют насосными станциями после ее очистки на обезвоживающих комплексах, в механизированных отстойниках и/или водосборниках, которые располагают в связанных между собой камерах, находящихся в нижних точках выемочного блока гидроучастка и имеющих выход в аккумулирующие выработки, по которым осуществляют гидротранспорт и отгрузку горной массы.

2. Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание горной массы и очистку воды производят в два этапа: на первом отделяют горную массу крупностью более 5 мм, а на втором - шлам крупностью + 0,03-5 мм.

3. Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения по п.1, отличающийся тем, что оставленные целики погашают после отработки запасов выемочного блока обратным ходом двухсторонними или односторонними заходками.

4. Гидроучасток для разработки угольных пластов с подземным замкнутым циклом водоснабжения по п.п.1 и 2, отличающийся тем, что очистку воды производят в механизированных отстойниках и/или водосборниках с применением комбинации технических средств и способов очистки технологической воды, например водонепроницаемые перегородки с перепуском воды у дна, тонкослойные осветлители типа «жалюзи и продольные», флотация, коагуляция, электрообработка воды постоянным пульсирующим током и др.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых методом скважинной гидродобычи. Способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых включает вскрытие залежи центральной и периферийными технологическими скважинами, установку в них оборудования и отработку в несколько этапов слоями снизу вверх несмежных камер, начиная с периферийных, с образованием перед отработкой очередного слоя контурной щели на всю мощность слоя, подсечного пространства у почвы образуемой камеры и параллельной ему искусственной потолочины из твердеющего материала, с наклоном от периферии к центру, магазинирование обрушенной горной массы и закладку выработанного пространства твердеющим материалом, отработку и закладку центральной камеры, при отработке каждой камеры, после создания искусственной потолочины, по высоте технологических скважин создают несколько гидроврубов, после образования подсечного пространства из нижнего гидровруба производят гидроразрыв пород и нагнетают в полученную трещину жидкость до обрушения горной массы в подсечное пространство, обрушенную горную массу частично заводняют за счет жидкости гидроразрыва и из гидромониторов, которыми производят размыв горной массы, по мере дезинтеграции последней производят выдачу пульпы на поверхность, при понижении уровня магазина ниже проектной отметки, повторяют операции по гидроразрыву из гидровруба ближайшего к выработанному пространству, магазинированию, размыву и выдаче пульпы, далее операции повторяются до достижения выработанным пространством искусственной потолочины, после чего производят полный размыв замагазинированной горной массы, выдачу пульпы и закладку выработанного пространства.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для использования при скважинной гидродобыче полезных ископаемых. Способ скважинной гидродобычи обводненных полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта добычной скважиной, оборудованной гидромонитором, размыв полезного ископаемого гидромониторной струей.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Устройство содержит станок с гидроприводом возвратно-поступательного и возвратно-поворотного перемещения, двухканальный трубчатый став, струйный рабочий орган, систему подвода и распределения напорной жидкости.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля. Сущность изобретения заключается в том, что сначала проводят подготовительные полевые выработки - этажные откаточный и вентиляционный штреки с одинаковыми геодезическими отметками, блоковые квершлаги и аккумулирующие штреки с уклоном под самотечный гидротранспорт, бурят вскрывающие скважины под прямым углом к плоскости паста, затем гидравлическим способом вымывают щелевые врубы.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при комбинированной разработке свиты пластов. .
Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к газо- и геодинамическим явлениям, в частности к скважинной разработке угольных месторождений.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при отработке оставляемых целиков угля с высокой газоносностью, отработка которых по тем или иным причинам не может быть произведена традиционными способами.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта.

Изобретение относится к горному делу, в частности к скважинной гидродобыче полезных ископаемых в условиях неустойчивых покрывающих пород. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче полезных ископаемых. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение рядов технологических скважин, последовательное размещение в них скважинных гидродобычных агрегатов, размыв полезного ископаемого струями жидкости из последних и доставку пульпы на поверхность. Скважины бурят наклонными в плоскости, перпендикулярной простиранию ряда. Скважины в ряду бурят на расстоянии, равном удвоенной эффективной длине струи размыва, а ряды располагают на расстоянии, равном эффективной длине струи размыва скважинных гидромониторных агрегатов. Размыв из скважин осуществляют в сторону висячего бока с формированием забоя в виде полуокружности в сечении, перпендикулярном оси скважины. Обеспечивается повышение надежности выдачи полезных ископаемых на поверхность и осуществление работ по размыву при осушенном забое. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке высокоглинистых россыпных месторождений. Способ разработки включает вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой. Перед нарезанием щелей при помощи поперечных и продольных проходов щелерезной установки, а также затоплением добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках россыпи. Устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках, исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков при водонасыщении на отдельных участках месторождения от относительного волнового сопротивления песков на этих участках и осуществляют нарезание щелей на расстоянии друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении. Техническим результатом способа является достижение высокой степени дезинтеграции труднопромывистых глинистых песков, снижение технологических потерь ценного компонента и снижение затрат на разработку. 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающим отраслям промышленности. Способ гидромеханического обогащения включает бурение добычных скважин, гидромониторное разрушение полезного ископаемого в выемочных камерах залежи с переводом его в подвижное состояние в составе гидросмеси, гидроподъем по скважине на дневную поверхность из выемочных камер гидросмеси в виде пульпы, гидротранспортирование пульпы к месту обогащения, гравитационное обогащение полезного ископаемого в водной среде. Разрушение залежи производят в процессе формирования выемочной камеры с вертикальной осью симметрии в виде фигуры вращения: цилиндра, конуса или шара, создавая закрученный вокруг вертикальной оси симметрии круговой поток угольной гидросмеси и осаждая в созданном гидроциклоне инородные тяжелые включения и песок на дно выемочной камеры. Всас угольной гидросмеси осуществляют с уровня выше уровня осадка, производят трубопроводное турбулентное гидротранспортирование пульпы от выемочной камеры к месту ее подготовки к обогащению. Гидромеханическую обработку пульпы осуществляют с получением буроугольной суспензии. Целевые продукты получают в виде концентрата гуминовых кислот и концентрата битумов путем тангенциальной подачи потока буроугольной суспензии в конический бассейн-отстойник, заполнения бассейна-отстойника с последующим отстоем буроугольной суспензии и ступенчатой откачкой последовательно выпадающих в осадок высокодисперсных фракций с подачей их в разные накопительные емкости для сбора целевых продуктов и хвостов обогащения. Технологическая линия, реализующая данный способ, состоит из трех участков - скважинной гидродобычи, гидротранспортирования и обогащения - последовательно диспергирующих бурый уголь до тонины, обеспечивающей реализацию ступенчатого получения целевых продуктов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к горному делу. Способ переработки бурого угля на месте его залегания включает бурение вертикальных, наклонных или горизонтальных скважин с дневной поверхности до залежи, одновременное механическое воздействие аксиальной и радиальными гидромониторными струями из скважинного гидродобычного снаряда. Осуществляют физическое воздействие посредством вращения радиальных струй, раскручивая вокруг скважинного гидродобычного снаряда дробленую массу горной породы, реализуя эффект струйной мельницы. Получают суспензию с первой дисперсной средой в виде первого целевого продукта - жидкого концентрата водорастворимых гуминовых кислот, который после вращательного отмучивания бурого угля и неорганической компоненты через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность. После осушения выемочной камеры осуществляют физико-химическое воздействие на отмученный бурый уголь посредством подачи в выемочную камеру подщелоченной воды, которая в качестве второго целевого продукта через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность. Дальнейшее получение целевых продуктов. Технический результат заключается в существенном росте производительности и расширении спектра получаемых в процессе добычи целевых продуктов в виде полезных компонентов полезного ископаемого.

Группа изобретений относится к добыче полезных ископаемых через вскрывающие месторождение скважины. Способ скважинной гидродобычи рыхлых руд заключается в бурении вскрывающих скважин, установке обсадных труб, оснащении скважин рабочими снарядами, восходящей выемке полезного ископаемого с последующей закладкой объема выемки руды, подаче в очистное пространство по трубопроводам сжатого воздуха, рабочей среды и закладочной смеси. При этом разрушение руды производят путем создания в рабочей среде попеременно повышенного и пониженного давления с помощью пневмоимпульсов. Выемку руды ведут по высоте на величину проектной высоты камеры, после чего рабочий снаряд поднимают на эту высоту, производят разрушение участка обсадной трубы на уровне проектной высоты камеры, камеру заполняют закладочной смесью и в такой последовательности отрабатывают запасы руды на всю мощность месторождения, вскрытого скважиной. Обеспечивается увеличение площади очистного пространства, приходящейся на одну скважину, интенсификация разрушения руды, снижение потерь при добыче, повышение технологических возможностей скважинной гидродобычи. 3 н.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к скважинной гидродобыче твердого полезного ископаемого и строительству подземных сооружений. Способ освоения продуктивных недр урбанизированной территории включает выбор места добычи твердого полезного ископаемого исходя из горно-геологических условий залегания рудной залежи, бурение и обустройство геотехнологических скважин, скважинную гидравлическую добычу твердого полезного ископаемого из подземной горной выработки - выемочной камеры в рудной залежи, закладку отработанного объема выемочной камеры посредством обрушения массива налегающих горных пород. При выборе места добычи твердого полезного ископаемого дополнительно учитывают местные требования и ограничения в эксплуатации данного участка урбанизированной территории. Бурение и обустройство геотехнологических скважин выполняют в виде шестигранной ячейки. Добычу твердого полезного ископаемого и обрушение массива налегающих горных пород производят в объеме недр, ограниченном правильным шестигранным параллелепипедом, образуемом обсаженными скважинами, пробуренными с поверхности до подошвы рудной залежи. Полная закладка выработанного объема производится посредством щелевой отрезки боковых панелей шестигранного массива налегающих на потолочину выемочной камеры горных пород от окружающего ячейку массива горных пород, приводящей к самообрушению горных пород в пределах шестигранного параллелепипеда и образованию новой вышележащей шестигранной полости. Изобретение позволяет реализовать возможность подземной локальной отработки рудной залежи в условиях застройки территории и одновременного создания подземной полости. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх