Способ разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи

Авторы патента:

Анферов Борис Алексеевич (RU)

Кузнецова Людмила Васильевна (RU)

Клишин Владимир Иванович (RU)

Борисов Иван Леонидович (RU)

E21C41/18 - бурого или каменного угля

Владельцы патента RU 2593833:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к механизированной выемке угля из пологих пластов. Способ разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи включает механизированную выемку угля в подсечном слое и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер в рабочем пространстве очистного забоя. Подготовку выемочного столба осуществляют проведением слоевых выработок - вентиляционной, транспортной и монтажной камеры - у почвы пласта. Перед монтажом секций крепи определяют преимущественное направление естественных трещин в угольном массиве подкровельной толщи над монтажной камерой, затем в соответствии с планируемым направлением передвижки секций крепи на перекрытии каждой секции крепи устанавливают механический скалыватель, ориентируя его скалывающее ребро перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин в массиве подкровельной толщи. При каждом распоре секции крепи между почвой и потолочиной подсечного слоя скалыватель внедряется в угольный массив подкровельной толщи, ослабляя его и инициируя появление в нем искусственных трещин, ориентированных перпендикулярно естественным. Изобретение позволяет повысить эффективность разработки мощного угольного пласта, снизить вероятность забучивания выпускного окна секции крепи при выпуске. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной выемке угля из пологих пластов, и может быть использовано при разработке пласта, мощность которого больше максимальной высоты секций механизированной крепи.

Известен способ разработки мощного угольного пласта, включающий механизированную выемку угля в нижнем слое, разупрочнение угля подкровельной толщи методом гидроразрыва и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер (Применение флюидоразрыва для разупрочнения подкровельной толщи при отработке мощных пологих пластов // Уголь. - 2000. - №9. - С. 17-19). Недостатком этого способа является повышенная крупность кусков угля, на которые при гидроразрыве делится подкровельная толща. Крупные куски забучивают выпускное окно секции крепи, требуя принятия дополнительных мер по разрушению негабаритов и восстановлению нормального хода процесса выпуска угля.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ разработки мощных пластов, включающий механизированную выемку угля в подсечном слое у почвы пласта, поддержание потолочины в рабочем пространстве подсечного слоя секциями механизированной крепи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер, установленный в подсечном слое [пат. 2399762. - Способ отработки мощных угольных пластов (прототип)].

Недостатком прототипа является необходимость проведения и поддержания промежуточного штрека в подкровельной толще для осуществления разрушающего воздействия на массив подкровельной толщи. А также то, что в результате вибросейсмического воздействия массив разрушается с образованием кусков угля разнокалиберной крупности: более мелких ближе к источнику вибросейсмического воздействия, более крупных, в том числе и негабаритов, - дальше от источника. Поскольку выпуск угля осуществляют на значительном удалении секций крепи от источника вибросейсмического воздействия, то велика вероятность, что при выпуске угля в первую очередь крупные куски, вплоть до негабаритов, окажутся в устьях выпускных окон, забучивая выпускные окна, тем самым нарушая поточность выпуска.

Эти недостатки снижают эффективность разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи за счет инициирования образования искусственных трещин в подкровельной толще, делящих ее на примерно равные части.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающем подготовку выемочного столба проведением слоевых выработок - вентиляционной, транспортной и монтажной камеры - у почвы пласта, монтаж в монтажной камере очистного оборудования, в том числе секций механизированной крепи, ориентированных своей продольной осью перпендикулярно линии очистного забоя, и забойного конвейера с комбайном, выемку угля в подсечном слое у почвы пласта, поддержание потолочины в рабочем пространстве подсечного слоя секциями механизированной крепи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер, в соответствии с техническим решением перед монтажом секций крепи определяют преимущественное направление естественных трещин в угольном массиве подкровельной толщи над монтажной камерой, в соответствии с планируемым направлением передвижки секций крепи на перекрытии каждой секции крепи устанавливают механический скалыватель, ориентируя его скалывающее ребро перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин в массиве подкровельной толщи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи осуществляют в каждом цикле передвижки секции крепи внедрением в него скалывателя на всю высоту и при этом инициируют образование искусственных трещин в массиве подкровельной толщи поперек естественных.

Сущность изобретения поясняется схемой организации выпуска угля, воздействия на массив подкровельной толщи и инициирования процесса образования искусственных трещин в нем.

Способ может быть реализован следующим образом.

Длинный выемочный столб подготавливают проведением транспортного, вентиляционного штреков и монтажной камеры 1 у почвы пласта. В массиве угля 2, подкровельной толще, над монтажной камерой определяют преимущественное направление естественных трещин. В соответствии с направлением будущего перемещения очистного забоя, ориентированием секций крепи в очистном забое и преимущественным направлением естественных трещин в подкровельной толще на перекрытии каждой секции крепи 3 устанавливают скалыватель 4, ориентируя его скалывающее ребро поперек преимущественного направления трещин и по нормали к перекрытию.

Затем секции крепи 3 (с окнами для выпуска угля из подкровельной толщи) монтируют в монтажной камере 1 и распирают их между почвой и потолочиной. На почве у груди забоя монтируют забойный конвейер 5 и очистной комбайн (не показан).

За счет распорного усилия, развиваемого гидравлическими стойками секции крепи, перекрытие секции прижимается к потолочине - скалыватель 4 внедряется в массив угля подкровельной толщи и инициирует появление в массиве искусственной трещины, ориентированной примерно перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин, уже имеющихся в массиве.

После выемки полосы угля в очистном забое подсечного слоя приступают к передвижке секций крепи. Для этого снимают распорное усилие с гидравлических стоек - секция проседает, ее перекрытие теряет контакт с поддерживаемой потолочиной, скалыватель выходит из созданной им борозды в массиве подкровельной толщи. Далее секцию крепи передвигают к очистному забою на шаг передвижки и включают на распор ее гидравлические стойки - перекрытие прижимается к потолочине, а скалыватель опять внедряется в массив на всю свою высоту, инициируя тем самым возникновение следующей искусственной трещины.

После следующей передвижки секции крепи подкровельная толща под действием горного давления со стороны пород кровли пласта начнет разрушаться примерно по линии, обозначенной бороздой от скалывателя. Поскольку эти борозды будут нарезаны в каждом шаге передвижки секции крепи, то и разрушаться уголь подкровельной толщи будет порционно в соответствии с величиной шага передвижки секции крепи.

Порции подкровельной толщи, отделенные от массива по борозде от скалывателя, будут разделены на несколько кусков в соответствии с количеством естественных трещин, по которым порция подкровельной толщи разделится при ударе о дно желоба для выпуска угля после падения с высоты секции крепи. А так как борозды нарезаны поперек направления естественных трещин, то наибольший геометрический размер образовавшегося угольного куска будет не более величины шага передвижки или расстояния между естественными трещинами. Если учесть, что для ненарушенных углей количество естественных трещин на один метр длины составляет минимум пять-шесть, то отделенная от массива порция подкровельной толщи разделится на шесть-семь кусков угля, которые свободно пройдут в выпускное окно секции крепи без забучивания его негабаритами. Далее уголь транспортируется конвейером 5 на штрек.

За счет деления порции подкровельной толщи на шесть-семь угольных кусков исключается забучивание выпускного окна негабаритами, исключается необходимость принятия технических мер по восстановлению процесса выпуска угля, сокращается время выпуска угля подкровельной толщи, т.е. повышается эффективность разработки мощного угольного пласта.

Способ разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающий подготовку выемочного столба проведением слоевых выработок - вентиляционной, транспортной и монтажной камеры - у почвы пласта, монтаж в монтажной камере очистного оборудования, в том числе секций механизированной крепи, ориентированных своей продольной осью перпендикулярно линии очистного забоя, и забойного конвейера с комбайном, выемку угля в подсечном слое у почвы пласта, поддержание потолочины в рабочем пространстве подсечного слоя секциями механизированной крепи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер, отличающийся тем, что перед монтажом секций крепи определяют преимущественное направление естественных трещин в угольном массиве подкровельной толщи над монтажной камерой, в соответствии с планируемым направлением передвижки секций крепи на перекрытии каждой секции крепи устанавливают механический скалыватель, ориентируя его скалывающее ребро перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин в массиве подкровельной толщи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи осуществляют в каждом цикле передвижки секции крепи внедрением в него скалывателя на всю высоту и при этом инициируют образование искусственных трещин в массиве подкровельной толщи поперек естественных.

Способ разработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов относится к горному делу. Способ разработки включает деление пласта на слои по падению, отработку каждого слоя с делением на выемочные блоки.

Способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов // 2564888

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых, склонных к внезапным выбросам угля и газа, и в частности к скважинной разработке угольных месторождений.

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов // 2563895

Способ открыто-подземной разработки свиты крутонаклонных угольных пластов включает деление горного отвода на участки, на дневной поверхности каждого участка сооружают рабочую площадку путем удаления наносов над внутренним пластом нерабочей мощности.

Способ разработки мощных пологих угольных пластов // 2563003

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки мощных пологих пластов угля. Способ разработки мощных пологих угольных пластов включает подготовку выемочного столба, монтаж механизированного комплекса, подрезку нижнего слоя пласта очистным комбайном, разрушение подкровельной толщи тонкими гидравлическими струями, выпуск горной массы на подзавальный конвейер.

Способ подготовки и отработки мощного пологого угольного пласта // 2555712

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке и отработке мощных пологих угольных пластов наклонными слоями с обрушением пород кровли.

Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса // 2553699

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезного ископаемого. Способ улавливания метана при отработке угольных пластов с помощью механизированного комплекса включает отработку угольного пласта с использованием секций механизированной крепи с коробчатыми верхними перекрытиями забойного конвейера и комбайна.

Способ разработки крутых угольных пластов // 2540722

Изобретение относится к горному делу, к разработке крутых угольных пластов. Способ по щитовой системе разработки включает полевую подготовку выемочного поля пласта, вскрываемого проведением транспортных и вентиляционных квершлагов, деление выемочного поля по простиранию пласта на ограниченные по ширине выемочные полосы проведением двух наклонных выработок, проведение монтажной камеры на уровне вентиляционного штрека, монтаж в ней секционного щитового перекрытия, проведение углеспускных скважин, выемку угля под щитовым перекрытием и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам до транспортного штрека.

Способ механизированной разработки крутого угольного пласта средней мощности полосами по падению // 2532929

Изобретение относится к горному делу, к механизированной разработке крутопадающих угольных пластов средней мощности полосами по падению. Способ включает подготовку выемочного столба и выемочной полосы проведением выработок.

Способ комплексного освоения угольного месторождения // 2530143

Изобретение относится к комплексному освоению угольного месторождения при подземной газификации угля. Способ комплексного освоения угольного месторождения включает бурение системы дутьевых и газоотводящих скважин, гидравлически связанных между собой по угольному пласту, осуществление через них гидродинамического воздействия с образованием зоны искусственных полостей и трещин и огневого воздействия на угольный пласт с образованием очага горения, перемещаемого от дутьевой скважины в сторону газоотводящей скважины, получение сырого генераторного газа, охлаждение его до температуры ниже температуры конденсации компонентов, входящих в состав сырого газа, и получение вместе с очищенным газом других полезных компонентов.

Способ подготовки и отработки сближенных пологих пластов // 2530102

Изобретение относится к горной промышленности, к разработке сближенных пологих пластов. Способ включает проходку выемочных штреков по двум пластам, сбиваемых уклонами, проветривание тупиковых забоев вентиляционными установками местного проветривания и подачу отбитой руды от проходки выемочных штреков по верхнему пласту через рудоспускные скважины на конвейерную линию, смонтированную на нижнем пласте.

Забойный скребковый конвейер // 2599151

Группа изобретений относится к забойному конвейеру для подземных горных работ длинными забоями. Технический результат - усовершенствование конструкции верхней части и нижней части желоба линейных рештаков для возможности удерживания и направления скребков и цепи в конвейере. Система добычи материала для шахты содержит машину для вырезки материала и забойный конвейер для транспортировки материала. Забойный конвейер содержит множество расположенных рядом друг с другом линейных рештаков, множество скребков, расположенных в желобе поперек линейных рештаков, и соединительный элемент, проходящий через множество скребков и соединяющий их друг с другом. Каждый линейный рештак включает желоб, имеющий две противоположные боковые стенки, образующие обращенные внутрь части желоба, каждая из которых имеет удлиненную верхнюю часть, имеющую верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и по существу вертикальную наружную поверхность, и имеет также по существу вертикальную внутреннюю поверхность, расположенную ниже верхней части. Каждый скребок имеет конец с верхней направляющей поверхностью, обращенной к указанной наружной поверхности желоба, и с нижней направляющей поверхностью, обращенной к указанной внутренней поверхности желоба. Причем боковое движение любого скребка, приводящее к контакту его верхней направляющей поверхности с указанной наружной поверхностью желоба, приводит, по существу одновременно, к контакту его нижней направляющей поверхности с указанной внутренней поверхностью желоба. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов // 2600579

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке угольных пластов полезных ископаемых, в том числе с нестандартными условиями залегания угольных пластов, а также находящихся на завершающей стадии открытой разработки и на уже отработанных карьерных полях. Способ комбинированной разработки включает следующие этапы. Этап разработки угольных пластов мощностью до 5 м, на котором открытыми горными работами производят подготовку угольного пласта и площадки. На выровненную площадку устанавливают комплекс открыто-подземной разработки, комплексом открыто-подземной разработки по восходящей траектории производят выемку угля выемочными камерами шириной 4 м и высотой 4.5 м, протяженностью до 300 м, причем угол наклона камер соответствует углу падения пласта и может изменяться в диапазоне от 0 до 25° к горизонтали. Между выемочными камерами по горизонтальной составляющей оставляют барьерный целик шириной 5 м. И этап разработки угольных пластов мощностью более 5 м или пластов, расположенных выше 5-метровой отметки от основания площадки, на котором над выемочными камерами осуществляют бурение скважин диаметром 200-250 мм, протяженностью до 300 м. Изобретение позволяет повысить полноту добычи угля. 4 ил.

Способ определения газоносности угольных пластов // 2601205

Изобретение относится к способам определения газоносности угольных пластов с целью определения коммерческого потенциала угольных месторождений для организации добычи метана из угольных пластов, а также для расчетов ожидаемой газообильности горных выработок угольных шахт. Способ определения газоносности угольных пластов включает отбор проб угольного керна из угольного пласта с помощью съемных керногазонаборников, после подъема керногазонаборника на устье скважины отбирают газ из газосборника, керноприемник с пробой угольного керна отделяют от керногазонаборника и герметизируют заглушками. После чего пробы угольного керна устанавливают в термостат, настроенный на температуру, равную температуре пласта, из которого были отобраны пробы. Определяют объем десорбированного газа с помощью измерительного цилиндра или измерительной бюретки с уравнительной колбой, объем потерянного газа путем построения кривой десорбции и проецирования полученных ранее значений десорбции обратно к началу отсчета времени, а также определяют остаточный газ в угле при трех режимах дегазации до полного извлечения газа: при температуре 60-90°С, при термовакуумировании с нагревом до 60-90°С, после дробления пробы в шаровой мельнице при 60-90°С и вакуумировании. При этом общий уровень газоносности определяют как сумму объемов потерянного, десорбированного и остаточного газа. Техническим результатом является повышение качества и достоверности результатов определения газоносности угольных пластов за счет исключения потерь газа после перебурки пласта и подъеме пробы на поверхность, а также минимизации потерь газа после подъема на поверхность. 2 ил.

Способ селективной выемки угольного пласта переменной мощности // 2629308

Изобретение относится к горному делу. Способ селективной выемки угольного пласта переменной мощности включает подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, отбойку и погрузку отбитого угля на забойный конвейер очистным комбайном, разрушение массива подкровельной толщи динамическим воздействием со стороны секции крепи скалывателем и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер. Разделение потоков горной массы осуществляют за счет организации временной паузы при их погрузке в транспортное средство - забойный конвейер. При подготовке выемочного столба бурением скважин в массив над выработкой осуществляют контроль мощности и уточнение запасов угля и сырья, содержащего ценные элементы. Выявляют геологические нарушения-пережимы и их пространственную ориентацию в пределах выемочного столба. При подходе к зоне пережима в потолочину бурят ряд наклонных шпуров, собирают буровую мелочь и направляют на анализ. В случае целесообразности выемки пород прослоя пережима, при входе в зону пережима прекращают работу по отбойке и погрузке угля. После очистки забойного конвейера скалывателем динамически воздействуют на породы прослоя пережима, осуществляют их отбойку, выпуск и погрузку на забойный конвейер. После погрузки пород прослоя пережима операции по отбойке и погрузке угля повторяются. Изобретение позволяет повысить эффективность селективной выемки. 7 ил.

Способ разработки угля со ступенчатой выемкой и закладкой в ответвляющихся очистных штреках по типу wangeviry // 2632087

Изобретение относится к области разработки угольных месторождений. Способ ступенчатой разработки угля с закладкой в ответвляющихся очистных штреках по типу wangeviry. Главный транспортный штрек и ответвляющиеся очистные штреки располагают согласно способу wangeviry, назначают местоположение многочисленных ответвляющихся очистных штреков на многочисленных стадиях разработки и проводят ступенчатую разработку согласно разделению на многочисленные стадии разработки, и угольные целики не резервируются между ответвляющимися очистными штреками. Главный транспортный штрек является основным транспортным путем, и ответвляющиеся очистные штреки являются штреками разработки угля. Во всех ответвляющихся очистных штреках последовательно выполняют выемку способом ступенчатой разработки согласно проектной последовательности разработки, а также последовательную и своевременную закладку. Угольные залежи, в которых не выполняют выемку, или заложенные ответвляющиеся очистные штреки применяют, как опоры для несения кровли с двух сторон ответвляющихся очистных штреков. В ответвляющихся очистных штреках последовательно выполняют выемку в нескольких стадиях разработки, и в итоге реализуют разработку без угольных целиков. Способ позволяет осуществлять эффективный контроль вызванных разработкой трещин покрывающих слоев и просадки поверхности грунта, обеспечивая безопасную и эффективную очистную выработку сдавленного угля под зданиями, железными дорогами и водными объектами, и эффективный контроль просадки поверхности грунта. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и закладки выработанного пространства пустой породой // 2645694

Изобретение относится к области горного дела. Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и засыпки выработанного пространства пустой породой включает прокладку транспортного штрека (1) и дорожного полотна (2), расположенных параллельно в шахте. Соединение транспортного штрека и дорожного полотна с образованием открытого забоя. Использование полностью механизированной технологии угледобычи с твердой закладкой для добычи угля и засыпки выработанного пространства в ходе угледобычи. Последовательную разработку угольного пласта и пустой породы слоями в направлении сверху вниз. Транспортировку угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер (10) и транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера (5) в транспортный штрек. Во время добычи пустой породы использование обратного хода переднего скребкового конвейера для транспортировки пустой породы к дорожному полотну, транспортировки пустой породы к выработанному пространству (14) с помощью обратного хода погрузчика пустой породы (6) и подающего скребка (7) на дорожном полотне и засыпку пустой породы в выработанное пространство (14) с помощью скребкового конвейера (12). Способ улучшает качество и степень извлечения угля. 7 ил.

Способ отработки мощного пласта с механизированной выемкой угля из межслоевой толщи // 2647015

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке и отработке мощных пологих угольных пластов наклонными слоями с обрушением пород кровли. Способ включает совместную отработку слоев по простиранию в обратном порядке с применением механизированных комплексов и выемку межслоевой толщи комбайном, расположенным на забойном конвейере механизированного комплекса нижнего слоя. После выемки угля в верхнем слое на величину захвата рабочим органом комбайна осуществляют передвижку крепи с одновременной выдвижкой домкратами козырька расположенного в основании механизированной крепи верхнего комплекса, в сторону выработанного пространства, после чего начинают выемку угля комбайном в нижнем слое и целика, оставленного в межслоевой пачке. При этом межслоевую пачку помимо выдвижного козырька отделяют от обрушенных пород ограждениями, а после выемки угля выдвижные козырьки и ограждения вместе с секциями крепи нижнего слоя передвигают к забою и снова начинают выемку угля в верхнем слое. Изобретение позволяет повысить безопасность и концентрацию ведения работ. 6 ил.