способ разработки уклонных выемочных полей на тонких и средней мощности пологих угольных пластах

Формула изобретения

Способ разработки пластовых месторождений средней мощности, включающий подготовку уклонного выемочного поля длинными столбами по простиранию, проведение вентиляционного и транспортного штреков, отличающийся тем, что ниже транспортного штрека через целики по углю с опережением и уклоном в сторону вскрывающих выработок образуют две камеры, причем ширину нижней камеры задают исходя из условия размещения в ней рабочего органа технологического выемочного комплекса, а ширина верхней угольной камеры из условия размещения в ней породы от проходки транспортного штрека определяется по формуле



где S_ш - сечение транспортного штрека, м²;

m - мощность пласта, м;

k_p - коэффициент разрыхления породы от проходки транспортного штрека;

k₃ - коэффициент заполнения камеры породой;

b_ш - ширина транспортного штрека, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке тонких и средней мощности пологих и наклонно залегающих угольных пластов.

Известен способ разработки тонких и средней мощности пологих и наклонно залегающих угольных пластов длинными столбами по простиранию, при котором выемочное поле подготавливается проходкой в верхней части поля вентиляционного штрека, а на уровне основного горизонта - транспортного штрека, выше транспортного штрека через целик проходится просек, который периодически соединяется с транспортным штреком углепогрузочными сбойками (см., например, М. Л. Жигалов, С.А. Ярунин. "Технология, механизация и организация подземных горных работ". М.: Недра, 1990, с. 330, рис. 3.30). Для подготовки к очистным работам от просека до вентиляционного штрека по углю проходится разрезная печь. Затем в верхней и нижней частях лавы вынимаются ниши для размещения рабочего органа добычного технологического комплекса. Недостатки этого способа заключаются в том, что при подготовке уклонных полей объем проходки транспортного и вентиляционного штреков и просека очень большой, причем их проходка затруднена из-за водопритоков, что сдерживает интенсивность как подготовки, так и очистной выемки, а при очистных работах требуется периодически выполнять весьма трудоемкие работы по образованию в верхней и нижней частях лавы ниш, что также снижает интенсивность очистных работ. Кроме этого, при разработке пластов средней мощности и особенно тонких объем пустых пород от проходки выработок достигает больших объемов, из-за чего зольность добываемого угля увеличивается на 5-10%.

Известен также способ разработки тонких и средней мощности пологих и наклонно залегающих угольных пластов, принятый за прототип, при котором уклонные выемочные поля подготавливаются проходкой вентиляционного штрека в верхней части поля и транспортного штрека в нижней части поля, причем просек не проходится, а целик угля не оставляется, он заменяется крепью, в частности, податливыми тумбами (см. , например, В. Н. Макаров, Г.И. Трофимов. "Проектирование и расчет процессов подземных горных работ". Ростов-на-Дону, Пегас, 1995, с. 300). Лавный конвейер выводится непосредственно на транспортный штрек. Ниши образуются также периодически, но только в верхней части лавы. Недостаток этого способа при разработке уклонных выемочных полей заключается в том, что как при проходке вентиляционного и транспортного штреков, так и при очистной выемке создаются трудности из-за водопритоков, что снижает интенсивность подготовки и отработки уклонных выемочных полей, а создание ниш в верхней части лавы трудоемко и также сдерживает интенсивность очистных работ. Кроме этого, как и при первом способе, вся порода от проходки выработок, как правило, идет в уголь, что сильно снижает качество добываемого угля.

Изобретение направлено на повышение интенсивности подготовки и отработки уклонных выемочных полей и качества добываемого угля, за счет того, что предлагаемый способ разработки пластовых месторождений включает подготовку уклонного выемочного поля длинными столбами по простиранию, проведение вентиляционного и транспортного штреков, отличающийся тем, что ниже транспортного штрека через целик по углю с опережением и уклоном в сторону вскрывающих выработок образуют камеры, причем ширину нижней камеры задают исходя из условия размещения в ней рабочего органа технологического выемочного комплекса, а ширина верхней угольной камеры из условия размещения в ней породы от проходки транспортного штрека определяется по формуле



где S_ш - сечение транспортного штрека, м²; m - мощность пласта, м;

k_p - коэффициент разрыхления породы от проходки транспортного штрека;

k₃ - коэффициент заполнения камеры породой;

b_ш - ширина транспортного штрека, м.

Сущность изобретения представлена на чертежах, где на фиг.1 - проекция на горизонтальную плоскость системы разработки длинными столбами, включающую проведение параллельно откаточному (транспортному) штреку камеры, на фиг.2 - вертикальный разрез по линии I-I.

Способ осуществляется следующим образом.

Для подготовки самого верхнего выемочного поля вдоль его верхней границы проходят три выработки: одна в качестве вентиляционного штрека 1 с подрывкой вмещающих пород и через целики 7 параллельно штреку две угольные камеры, также разделенные между собой угольным целиком. При этом сечение выработок должно обеспечивать проветривание лавы и других забоев. Поэтому сечение вентиляционного штрека может быть принято минимально возможным, а минимальное сечение нижней угольной камеры 3 должно быть равным S=ml₃, где m - выемочная мощность пласта, м; l₃ - длина заходки, необходимая для нормального перевода рабочего органа технологического добычного комплекса на новую ленту. Если при проходке вентиляционного штрека требуется подрывка вмещающих пустых пород, то необходимо проходить верхнюю угольную камеру 5 для размещения в ней пустой породы от проходки вентиляционного штрека. Сечение верхней угольной камеры должно быть достаточным и для размещения породы согласно условию S= m(l₃+l_п), где l_п - ширина, необходимая для складирования породы от проходки вентиляционного штрека. Особенностью нижней угольной камеры является то, что она проходится с опережением вентиляционного штрека и обязательно с уклоном, обеспечивающим сток воды в сторону основных вскрывающих выработок в период проходки выработок и в дальнейшем в течение всего срока службы выработок. В случае необходимости верхняя и нижняя камеры могут быть разделены крепью или перегородкой.

Для подготовки нижней части выемочного поля проходятся три выработки: транспортный штрек 2 с подрывкой пород и через целик параллельно ему две угольные камеры, также разделенные между собой угольным целиком. При этом нижняя угольная камера 4 проходится с некоторым опережением по отношению к транспортному штреку и верхней угольной камере 6 и обязательно с уклоном для обеспечения свободного стока воды из всех трех выработок в период проходки этих выработок и отработки всего выемочного поля. Транспортный штрек периодически соединяется с верхней угольной камерой сбойками 8 для стока воды и погрузки породы от проходки транспортного штрека. Верхняя угольная камера, в свою очередь, соединяется с нижней сбойками для стока воды из транспортного штрека и верхней угольной камеры. Ширина верхней угольной камеры определяется из условия размещения в ней породы от проходки транспортного штрека, а нижней из условия размещения в ней комбайна или приводных головок с учетом безопасного расстояния для прохода людей. Этим обеспечиваются благоприятные условия работы транспортного штрека в течение всего срока подготовки и отработки выемочного поля, а также оставление в шахте пород от проходки и ремонта выработок. После отработки первого уклонного выемочного поля подготовка всех ниже расположенных выемочных полей осуществляется проходкой только транспортного штрека и ниже его уровня через целик и двух угольных камер. При этом транспортный штрек каждого вышерасположенного выемочного поля служит в качестве вентиляционного при разработке нижнего выемочного поля, верхняя угольная камера служит для заполнения породой от проходки штрека, а нижняя камера используется вместо ниш для перевода рабочего органа технологического добычного комплекса на новую ленту.

Благодаря созданию условий для ускорения проходки транспортного штрека и его более надежной работы в период отработки выемочного поля, а также благодаря ликвидации ниш в лаве создаются условия для увеличения не только нагрузки на лаву, но и производственной мощности шахты в целом. Кроме этого, благодаря оставлению в верхней угольной камере пород от проходки транспортного штрека представляется возможность снизить зольность добываемого угля. Таким образом, при новой технологической схеме обеспечивается не только минимальный объем проходческих работ, в том числе по породам, но и увеличивается длина линии очистного забоя, ликвидируется трудоемкая проходка ниш в лаве, обеспечивается независимость работы лавы от подготовительно-нарезных работ и более надежная и интенсивная работа очистных комплексов независимо от водопритоков и простоев из-за необходимости проходки ниш.