Способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов

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.

 

Заявляемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов полезных ископаемых, главным образом при освоении угольных месторождений, в том числе с нестандартными условиями залегания угольных пластов, а также находящихся на завершающей стадии открытой разработки и на уже отработанных карьерных полях.

Известен способ скважинной гидродобычи твердых полезных ископаемых, включающий вскрытие продуктивного пласта скважиной, оборудование скважины обсадной трубой, монтаж в нее подвесной колонны, состоящей из пульпоподъемной трубы, внутри которой расположены водоподающая и воздухоподающая трубы, подачу воды и сжатого воздуха в скважину и подъем гидросмеси на поверхность по подвесной колонне труб (Аренс В.Ж., Брюховецкий О.С., Хчеян Г.Х. Скважинная гидродобыча угля. Учебное пособие. М.: МГРА, 1995, с. 85).

Недостатками данного способа и устройства для его осуществления являются высокая сложность и громоздкость конструкции подвесной колонны, состоящей из трех элементов - водоподающей, воздухоподающей и пульпоподъемной труб, а также низкая пропускная способность скважины до 60%, влияющая на снижение производительности гидродобычи твердого полезного ископаемого в целом.

Также известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления путем вскрытия продуктивного пласта добычной скважиной, установки в ней обсадной колонны труб, спуска в нее соосных подвесных колонн труб с гидромониторной насадкой и всасывающим наконечником, подачи в скважину воды и сжатого воздуха, размыва гидродобычной камеры в интервале продуктивного пласта и забора образующейся гидросмеси через всасывающий наконечник, в котором внутри размещена форсунка (см. патент РФ №2181434, МПК Е21С 45/00 от 18.03.1999 г.).

Недостатками данного способа и устройства является ограничение по размеру твердой фракции в гидросмеси (от 1 до 10 мм), что при высокой степени лещадности образуемых кусков полезных ископаемых может приводить к застреванию их в рабочем пространстве, ограниченном обсадной трубой и подвесной колонной трубы с всасывающим наконечником, и, как следствие, прекращению движения пульпы или снижению производительности. Кроме того, использование данного устройства требует установки обсадной и колонных труб, что значительно удорожает стоимость технологии.

Известен способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство для его осуществления путем проходки скважины до продуктивного пласта, обсадки ствола скважины, разрушения продуктивного пласта на месте его залегания и откачки гидросмеси на поверхность при помощи добычного снаряда и вспомогательного оборудования с последующим перемещением добычного оборудования, по профилю, для бурения следующей скважины.

Устройство для реализации данного способа включает основание в виде подвижных саней-платформы, две мачты, одна из которых оборудована для бурения и обсадки, а вторая - для добычи полезных ископаемых и извлечения обсадки, добычной снаряд, пульпоподъемную колонну добычного снаряда, состоящую из подвижной трубы меньшего диаметра, укрепленной на колонне водоподающей и воздухоподающей труб, и неподвижной колонны - обсадной трубы (см. патент РФ №2158829, МПК Е21С 45/00, Е21В 43/29 от 02.08.1999 г.).

Недостатками данного способа и устройства является отсутствие параметров для реализации технологического процесса, сложность, взаимозависимость и громоздкость элементов всей конструкции, базирующейся на санях-платформе, что значительно удорожает и снижает производительность добычи полезного ископаемого, кроме того, данная технология не позволяет проводить бурение пологозалегающих пластов полезных ископаемых, а также вести добычу полезного ископаемого по всей мощности продуктивного пласта в процессе бурения скважины.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ разработки полезных ископаемых из бортов карьеров, траншей или иных выработок путем открытой разработки и выемки полезного ископаемого выемочными камерами с оставлением между ними предохранительных целиков и последующей закладкой камер, реализуемый с использованием комплекса открыто-подземной разработки (см. патент РФ №2247241, МПК Е21С 41/00 от 20.06.2003 г.).

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает возможности отработки пологозалегающих пластов в карьере на высоту более 4,5 метров, что ограничивает применение данного способа для открытой разработки пластов и переходу от открытой и открыто-подземной разработки пластов к добыче полезных ископаемых подземным способом. Это приводит к значительным экономическим затратам, а также потерям полезного ископаемого, что все в целом значительно снижает экономическую эффективность освоения месторождения.

Техническим результатом изобретения является повышение полноты добычи угля при отработке пологозалегающего пласта мощностью более 5 м или пластов, расположенных выше 5-метровой отметки от основания площадки, а также повышение энергоэффективности и безопасности при ведении горных работ путем применения открытого способа в сочетании с комбинированием комплекса открыто-подземной разработки и бурового гидродинамического устройства для проведения опережающей выемки угля и доработки угольных пластов до лицензионных границ без выемки вскрышных пород.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов включает выполнение следующих этапов: этап разработки угольных пластов на высоту до 5 м, на котором открытыми горными работами проводят 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 оставляют барьерный целик шириной 5 м; этап разработки угольных пластов на высоту более 5 м, на котором над выемочными камерами осуществляют бурение скважин диаметром 200-250 мм, протяженностью до 300 м. Причем расстояние от оси скважин до поверхности кровли выемочных камер составляет от 0,5 до 2 м; на всю протяженность буровой скважины вводят буровой гидродинамический инструмент, выполненный в виде телескопической штанги с рукавом высокого давления; для разбуривания угля по рукаву высокого давления производят подачу воды в роторную головку; при помощи телескопической штанги с рукавом высокого давления начинают возвратное движение бурового гидродинамического инструмента к устью буровой скважины; уголь, накопленный в основании выемочной камеры, выдается на дневную поверхность при помощи комплекса открыто-подземной разработки. Причем при соотношении угля и жидкой фазы, равной 1:3 или выше, выемку угля из выемочной камеры производят устройством гидровыдачи угля, установленного в приустьевой части выемочной камеры.

Это достигается путем проведения следующих этапов: этапа разработки угольных пластов на высоту до 5 м и этапа разработки угольных пластов на высоту более 5 м.

На этапе разработки угольных пластов на высоту до 5 м открытыми горными работами проводят подготовку угольного пласта и площадки. Затем на выровненную площадку устанавливают комплекс открыто-подземной разработки, которым от основания пласта по восходящей траектории производят выемку угля выемочными камерами шириной 4 м и высотой 4.5 м, протяженностью до 300 м. При этом угол наклона камер соответствует углу падения пласта и может изменяться в диапазоне от 0 до 25° к горизонтали. Между выемочными камерами оставляют барьерный целик шириной 5 м, выполняющий барьерную и предохранительную функции.

На следующем этапе, включающем разработку угольных пластов на высоту более 5 м, над выемочными камерами осуществляют бурение скважин диаметром 200-250 мм, протяженностью до 300 м. Расстояние от оси скважин до поверхности кровли выемочных камер составляет от 0,5 до 2 м. Затем на всю протяженность буровой скважины вводят буровой гидродинамический инструмент, выполненный в виде телескопической штанги с рукавом высокого давления. При подаче воды в роторную головку по рукаву высокого давления происходит разбуривание угля за счет формирования водяных струй с частотой вращения более 1000 об/мин.

При помощи телескопической штанги с рукавом высокого давления начинают возвратное движение бурового гидродинамического инструмента к устью буровой скважины. Разбуренный уголь, накопленный в основании выемочной камеры, выдается на дневную поверхность при помощи комплекса открыто-подземной разработки. Причем при соотношении угля и жидкой фазы, равной 1:3 или выше, выемку угля из выемочной камеры производят устройством гидровыдачи угля, установленного в приустьевой части выемочной камеры.

На фиг. 1 изображена схема технологии разработки пологозалегающих угольных пластов с применением комплекса открыто-подземной разработки; на фиг. 2 - схема технологии разбуривания угля с применением бурового гидродинамического устройства, выносной элемент А; на фиг 3 - схема выемки угля с применением комплекса открыто-подземной разработки; на фиг. 4 - схема расположения выемочных камер и скважин для выбуривания и выемки угля, разрез В-В.

Технология разработки пологозалегающих угольных пластов содержит угольный пласт 1, выемочную камеру 2, комплекс открыто-подземной разработки 3, борт карьера 4, площадку 5, барьерный целик 6, границу выемочной камеры 7, добытый уголь 8, буровую гидродинамическую машину 9, электропривод 10, телескопическую штангу с рукавом высокого давления 11, буровой гидродинамический инструмент 12, буровую роторную головку 13, буровую скважину 14, камеру гидродинамического бурения 15, разбуренный уголь 16, устройство гидровыдачи угля 17.

Способ комбинированной технологии разработки пологозалегающих угольных пластов осуществляется следующим образом. На этапе разработки угольных пластов на высоту до 5 м производят подготовку угольного пласта 1 и площадки 5. Затем на выровненную площадку 5 устанавливают комплекс открыто-подземной разработки 3. Разработку угля ведут от основания пласта, по восходящей траектории, при помощи выемочных камер 2 шириной (c) 4 м и высотой (b) 4.5, протяженностью (a) до 300 м. При этом угол наклона выемочных камер 2 соответствует углу падения (α) угольного пласта 1 и может изменяться в диапазоне от 0 до 25° к горизонтали. Между выемочными камерами 2 оставляют барьерный целик 6 шириной (d) 5 м, выполняющий барьерную и предохранительную функции.

На втором этапе, включающем разработку угольных пластов 1 на высоту более 5 м, над выемочными камерами 2 осуществляют бурение скважин 14 диаметром 200-250 мм, протяженностью до 300 м. Расстояние (f) от оси буровых скважин 14 до поверхности кровли выемочных камер 2 составляет от 0,5 до 2 м.

Затем на всю протяженность буровой скважины 14 вводят буровой гидродинамический инструмент 12, выполненный в виде телескопической штанги с рукавом высокого давления 11, установленный на буровой гидродинамическую машине 9. При подаче воды в буровую роторную головку 13 по телескопической штанге с рукавом высокого давления 11 происходит разбуривание угля за счет формирования водяных струй с частотой вращения более 1000 об/мин.

При помощи телескопической штанги с рукавом высокого давления 11 начинают возвратное движение бурового гидродинамического инструмента 12 к устью буровой скважины. В результате разбуривания угля с применением буровой гидродинамической машины 9, оснащенной электроприводом 10, образуются камеры гидродинамического бурения 15 размером (t) до 4 м, сопряженные с кровлей выемочных камер 2.

Разбуренный уголь 16, накопленный в основании выемочной камеры 2, выдается на дневную поверхность при помощи комплекса открыто-подземной разработки 3. Причем, при соотношении угля и жидкой фазы равной 1:3 или выше, выемку разбуренного угля 16 из выемочной камеры 2 производят устройством гидровыдачи угля 17, установленного в приустьевой части выемочной камеры 2.

После проведения работ по выемке угля комплексом открыто-подземной разработки 3 или устройством гидровыдачи угля 17 проводится следующий цикл второго этапа. При этом расстояние от оси буровых скважин 14 до поверхности кровли камер гидродинамического бурения 15 также составляет от 0,5 до 2 м.

Высота разработки пологозалегающих угольных пластов с использованием бурового гидродинамического устройства 12 зависит от горно-геологических условий и физико-механических характеристик угольных пластов 1.

Таким образом, вышеуказанный способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов позволяет решить проблему разработки пологозалегающего угольного пласта мощностью более 5 м или пластов, расположенных выше 5 метровой отметки от основания площадки, путем сочетания технологий - комплекса открыто-подземной разработки и буровой гидродинамической машины. Кроме того, способ позволяет значительно увеличить эффективность добычи угля, снизить экономические затраты на производство работ и рекультивацию месторождения, а также повысить безопасность жизнедеятельности и защиту окружающей среды.

Способ комбинированной разработки пологозалегающих угольных пластов, характеризующийся тем, что он 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; 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, причем расстояние оси скважин до поверхности кровли выемочных камер составляет от 0,5 до 2 м; на всю протяженность буровой скважины вводят буровой гидродинамический инструмент, выполненный в виде телескопической штанги с рукавом высокого давления; для разбуривания угля по рукаву высокого давления производят подачу воды в роторную головку; при помощи телескопической штанги с рукавом высокого давления начинают возвратное движение бурового гидродинамического инструмента к устью буровой скважины; уголь, накопленный в основании выемочной камеры, выдается на дневную поверхность при помощи комплекса открыто-подземной разработки, причем при соотношении угля и жидкой фазы, равной 1:3 или выше, выемку угля из выемочной камеры производят устройством гидровыдачи угля, установленного в приустьевой части выемочной камеры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к скважинной гидродобыче твердого полезного ископаемого и строительству подземных сооружений.

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.
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 включает деление горного отвода на участки, на дневной поверхности каждого участка сооружают рабочую площадку путем удаления наносов над внутренним пластом нерабочей мощности.

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.

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

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.

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.

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.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для вскрытия месторождений с использованием нескольких ступеней вскрытия. Способ включает проведение вертикального главного подъемного ствола с поверхности за зоной сдвижения вмещающих пород и слепого главного ствола для вскрытия глубоких горизонтов с перегрузкой руды, поднятой по нижележащему слепому стволу, в бункер-накопитель и скипы вышерасположенного подъемного ствола.

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.

Наверх