способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению

Формула изобретения

Способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению, включающий подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, оконтуривание выемочной полосы углеспускным и вентиляционным скатами по линии падения пласта от транспортного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций механизированной крепи, механизированную выемку угля в уступообразном очистном забое в два слоя, принудительный транспорт угля вдоль забоя и самотечный - с верхнего слоя на нижний, с уступа на уступ и до транспортного штрека и проветривание очистного забоя за счет общешахтной депрессии, отличающийся тем, что углеспускной скат проводят на фланге выемочного столба у почвы пласта и очистному забою придают восстающую уступную форму, рабочее пространство под каждой секцией крепи профилируют незначительным опережением выемки угля в нижнем слое и оставлением временного опорного целика у кровли пласта в верхнем слое, извлекаемого перед передвижкой секции крепи, на заключительной стадии выемки полосы каждой секции границу верхнего слоя профилируют по дуге, равной радиусу поворота щитового перекрытия, из рабочего пространства нижнего слоя выемочной полосы прорубают выходное окно на транспортный штрек, ограничивая его высоту высотой транспортного положения секции крепи, переводят секцию крепи в транспортное положение, выводят ее через выходное окно на транспортный штрек, а выходное окно забучивают материалами, не подлежащими повторному использованию.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к разработке мощных крутонаклонных угольных пластов длинными столбами по простиранию, вынимаемых полосами по падению.

Аналогом данного способа является разработка крутонаклонных угольных пластов по так называемой щитовой системе, при которой выемочный столб подготавливается проведением вентиляционного и транспортного штреков, ходовых, вентиляционных и транспортных печей, и монтажной камеры. В монтажной камере монтируют секционный щит и далее ведут очистные работы под щитом с использованием буровзрывных работ и средств механизации по доставке отбитого угля вдоль забоя до углеспускной печи [1]. Недостатком данного способа является повышенный объем проведения подготовительных выработок, а также применение буровзрывных работ, которые сами по себе опасны для человека и воздействуют на горный массив, вызывая обрушение и забучивание углеспускных скважин, т.е. - аварийность очистного забоя.

За прототип принят способ механизированной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта по щитовой системе, включающий механизированную выемку угля в уступообразном очистном забое под механизированной крепью в два слоя, организацию самотечного транспорта отбитого угля из слоя у кровли пласта в рабочее пространство слоя у его почвы, принудительное транспортирование вдоль забоя слоя у почвы пласта и самотечный транспорт угля до транспортного штрека [2]. Недостатками прототипа являются:

- использование для организации самотечного транспорта отбитого угля до транспортного штрека незакрепленной выработки - углеспускной скважины, что повышает аварийность забоя вследствие ее забучивания транспортируемым углем;

- повышенные трудоемкость вывода крепи на транспортный штрек для обеспечения возможности повторного ее использования и опасность прорыва обрушенных пород из выработанного пространства на штрек,

Эти недостатки, по нашему мнению, снижают эффективность и безопасность разработки мощных крутонаклонных угольных пластов.

Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности выемки угля из мощных крутонаклонных пластов за счет изменения профиля рабочего пространства под каждой секцией крепи и удержания обрушенных пород в выработанном пространстве выемочной полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного крутонаклонного угольного пласта, включающем подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, оконтуривание выемочной полосы углеспускным и вентиляционным скатами по линии падения пласта от транспортного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций механизированной крепи, механизированную выемку угля в уступообразном очистном забое в два слоя, принудительный транспорт угля вдоль забоя и самотечный - с верхнего слоя на нижний, с уступа на уступ и до транспортного штрека и проветривание очистного забоя за счет общешахтной депрессии, углеспускной скат проводят на фланге выемочного столба у почвы пласта и очистному забою придают восстающую уступную форму; рабочее пространство под каждой секцией крепи профилируют незначительным опережением выемки угля в нижнем слое и оставлением временного опорного целика у кровли пласта в верхнем слое, извлекаемого перед передвижкой секции крепи; на заключительной стадии выемки полосы каждой секции: границу верхнего слоя профилируют по дуге, равной радиусу поворота щитового перекрытия; из рабочего пространства нижнего слоя выемочной полосы прорубают выходное окно на транспортный штрек, ограничивая его высоту высотой транспортного положения секции крепи; переводят секцию крепи в транспортное положение, выводят ее через выходное окно на транспортный штрек, а выходное окно забучивают материалами, не подлежащими повторному использованию.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема подготовки выемочного столба и выемочной полосы к отработке (вид в плане); на фиг.2 - схема размещения оборудования в очистном забое (поперечное сечение); на фиг.3 - схема профилирования очистного забоя верхнего слоя и прорезания «окна»; на фиг.4 - схема перевода секции крепи в транспортное положение; на фиг.5 - схема забучивания «окна».

Способ может быть реализован следующим образом. Выемочный столб подготавливают проведением транспортного 1 и вентиляционного 2 штреков. У дальней границы столба (на фланге) проводят скат 3 у почвы пласта, имеющий ходовое и углеспускное отделения. Ширину выемочной полосы ограничивают проведением у почвы пласта вентиляционного ската 4. В пространстве между скатами 3 и 4 у вентиляционного штрека 2 проводят монтажную камеру 5, в которой монтируют щитовые секции крепи 6 очистного забоя, ориентируя их по падению. Каждую секцию крепи 6 со стороны очистного забоя конструктивно связывают с двумя выемочно-транспортными исполнительными органами 7 (верхнего слоя) и 8 (нижнего слоя), выполненными в виде стрелы, оснащенной шнеком с зубками, а с завальной стороны защищают от механических воздействий двумя слоями накатника 9 (это может быть деревянный брус, круглый лес или другой демпфирующий материал, не подлежащий извлечению и повторному использованию). При этом элементы накатника связаны между собой гибкой связью и аналогичной связью - с щитовым ограждением секции крепи. Секции крепи 6 связывают между собой домкратами передвижки

В исходном положении секции 6 установлены в линию. Выемка угля осуществляется следующим образом. Сначала исполнительным органом 8 первой секции, установленной возле ската 3, вынимают уголь в нижнем слое и этим же исполнительным органом транспортируют отбитый уголь вдоль забоя к углеспускному скату 3. Затем осуществляют выемку угля в верхнем слое исполнительным органом 7, обеспечивая при этом некоторое отставание забоя верхнего слоя от забоя нижнего слоя. Отбитый уголь из верхнего слоя самотеком поступает в рабочее пространство нижнего слоя, где исполнительным органом 8 направляется в скат 3. У кровли пласта оставляют небольшой опорный целик 10, после чего передвигают первую секцию на шаг передвижки, укладывая консоль щитового ограждения на опорный целик 10. Затем аналогичным образом этой же секцией вынимают уголь на второй шаг передвижки и следом запускают в работу вторую секцию крепи, образуя тем самым уступную форму очистного забоя, восходящую от ската 3 к вентиляционному скату 4. При этом уголь, отбитый в зоне полосы второй секции, предается ее исполнительным органом 8 в зону полосы первой секции и уже ее нижним исполнительным органом направляется в скат 3. Далее запускаются аналогичным образом остальные секции крепи. Выработанное пространство за секциями крепи заполняют породой, например, обрушением кровли.

Проветривание очистного забоя осуществляется за счет общешахтной депрессии: транспортный штрек 1, скат 3, рабочее пространство очистного забоя, вентиляционная выработка 4 и далее вентиляционный штрек 2.

При подходе секции крепи к транспортному штреку 2 приступают к заключительной стадии ее работы. Исполнительным органом верхнего слоя профилируют рабочее пространство, вынимая уголь верхнего слоя по дуге радиусом, равным радиусу поворота щитового ограждения секции крепи, т.е. вынимают только ту часть угля верхнего слоя, которая может помешать поворотному щитовому ограждению при его переводе в транспортное положение. Нижним исполнительным органом прорубают «окно» 11 в зоне выемочной полосы данной секции крепи на транспортный штрек 1. Тем самым в рабочем пространстве секции крепи образуется пережим, образованный нависающим целиком 12 и почвой пласта. Затем последовательно демонтируют нижний и верхний исполнительные органы и переводят секцию крепи в транспортное положение. Для этого щитовое ограждение поворачивают вокруг оси, связывающей его с основанием. После этого разрушают гибкие связи щитового ограждения с накатником 9 и передвигают секцию по линии падения, вводя ее тем самым в «окно» 11. Пережим 12 удерживает накатник 9 на месте, а секцию крепи выводят на транспортный штрек 1. В результате движения секции крепи накатник 9 падает на почву слоя в самом узком месте - «окне», тем самым забучивает его и предотвращает прорыв обрушенных пород из выработанного пространства в транспортный штрек. После профилактического осмотра и ремонта секцию крепи и ее исполнительные органы тремя транспортабельными единицами направляют для монтажа на новом месте.

За счет последовательной передачи отбитого угля с одного уступа на другой в сторону углеспускного ската отпала необходимость проводить углеспускную скважину и транспортировать по ней уголь. А это снижает аварийность очистного забоя.

За счет незначительного опережения выемки угля в нижнем слое улучшаются условия самотечного транспорта угля с верхнего слоя на нижний.

За счет профилирования рабочего пространства обеспечивается возможность перевода секции крепи в транспортное положение непосредственно в очистном забое, а организация пережима в зоне каждой секции и забучивания выходного «окна» снижают вероятность прорыва на транспортный штрек обрушенных пород из выработанного пространства выемочной полосы.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о повышении эффективности и безопасности разработки мощных крутонаклонных угольных пластов, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Технология щитовой разработки угольных месторождений. / Курленя М.В., Зворыгин Л.В., Лебедев А.В. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1988, с.27, рис.1.11 (аналог).

2. Способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта. Патент РФ № 2310751, Опубл. 20.11.2007, Бюл. № 32 (прототип).