способ разработки крутых пластов угля

Формула изобретения

Способ разработки крутых пластов угля, включающий вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением межблоковых угольных целиков, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве, при этом отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке, отличающийся тем, что вскрытие выемочного поля осуществляют на фланге вентиляционным и аккумулирующим квершлагами, из которых системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов, формируя барьерный целик, причем отработку выемочных блоков в пределах выемочного столба производят последовательно, начиная от выемочного блока, примыкающего к сформированному барьерному целику, при этом на всем протяжении выемочного столба межблоковые угольные целики отрабатывают совместно с подэтажами смежных отрабатываемых выемочных блоков.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к горной промышленности и может использоваться на угольных шахтах при разработке крутых и крутонаклонных пластов угля гидроотбойкой.

Известен способ разработки мощных крутых пластов гидроотбойкой с литой твердеющей закладкой по патенту РФ № 2084631, кл. Е21С 41/18, опубл. в БИ № 20 за 1997 г., включающий вскрытие и подготовку выемочного поля вентиляционными и выемочными штреками, участковыми квершлагами, пройденными от центрального полевого ската, разделение этажей на подэтажи, слоевую выемку угля гидромонитором заходками по простиранию и подачу литой твердеющей смеси в выработанное пространство каждой заходки по трубопроводу. После отработки очередной заходки на ее границе в вышележащем закладочном массиве размывают полость, монтируют закладочный трубопровод до отработанной заходки со стороны центрального ската по вентиляционному штреку, а к его выпускному отверстию присоединяют колено, которое заводят в указанную полость, устанавливая выходной участок закладочного трубопровода выше верхней части кровли заходки. После этого устанавливают в штреках перемычки и подают литую твердеющую смесь.

Рассматриваемому способу присущи нижеперечисленные существенные недостатки:

- в два раза, по сравнению с системой отработки подэтажной гидроотбойкой с обрушением пород в выработанном пространстве (далее - ПГО), увеличивается объем проходки подготовительных выработок в каждом выемочном блоке из-за необходимости проходки под затвердевшим закладочным массивом каждого отработанного подэтажа новых подэтажных штреков, используемых в качестве вентиляционных, по которым прокладывают трубопровод для подачи в выработанное пространство литой твердеющей смеси;

- длительные сроки отработки выемочных участков, достигающие 1,5÷2 лет, обусловлены временем, затрачиваемым как на проходку подэтажных вентиляционных штреков под заложенными литой твердеющей смесью ранее отработанными подэтажами, так и временем, необходимым для затвердения и набора прочности литой твердеющей смесью, поданной в выработанное пространство;

- высокая себестоимость добываемого угля, обусловленная материальными и финансовыми затратами на производство, транспортирование и заполнение всего выработанного пространства литой твердеющей смесью.

Из-за перечисленных выше недостатков рассматриваемый способ разработки мощных крутых пластов гидроотбойкой с литой твердеющей закладкой находит ограниченное практическое применение.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разработки мощных крутых пластов системой подэтажной гидроотбойки (см. Технологические схемы разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами подэтажной гидроотбойки (ПГО). Инструкция по безопасному применению технологических схем разработки угольных пластов Прокопьевско-Киселевского месторождения системами подэтажной гидроотбойки (ПГО), Прокопьевск, 2006. стр.6, 7, 10, 11, 71 и 209). Способ включает вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением между ними межблоковых угольных целиков, используемых в качестве профилактических, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. Отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке.

Недостатком данного способа являются большие безвозвратные потери запасов угля в пределах вскрытых выемочных полей, обусловленные необходимостью оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков между отработанными выемочными блоками. При длине выемочных блоков, не превышающей по простиранию пласта 150 м, межблоковые угольные целики, оставляемые в выработанном пространстве на всю высоту этажа в качестве профилактических, имеют ширину не менее 25÷30 м (по простиранию пласта). В результате этого только в одном выемочном поле длиной 900÷1000 и более метров потери, оставляемые в межблоковых угольных целиках, достигают 20÷25% от запасов угля, содержащихся в отрабатываемом выемочном поле.

Вследствие оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков опасность возникновения эндогенных пожаров существенно возрастает. Это обусловлено как склонностью угля к самовозгоранию, так и тем, что движение утечек воздуха в выработанном пространстве происходит в зоне контакта выработанного пространства с угольным массивом, то есть вдоль межблоковых угольных целиков, оставленных в выработанном пространстве. Необходимо также отметить, что в выработанном пространстве очаги самовозгорания угля возникают в скоплениях разрыхленного угля, образующихся в процессе деформации и разрушения краевой части угольного массива под действием опорного горного давления (в т.ч. межблоковых угольных целиков).

При отработке крутых пластов межблоковые угольные целики, оставляемые в выработанном пространстве, обычно располагают соосно с межблоковыми угольными целиками, оставленными ранее при отработке вышележащего горизонта. В результате этого вдоль соосно расположенных межблоковых угольных целиков эндогенные пожары зачастую перепускаются в действующие выемочные блоки с верхних, ранее отработанных, горизонтов. Поэтому, с целью предотвращения перепуска пожаров с вышележащих отработанных горизонтов в действующие выемочные блоки, на шахтах практикуют оставление межгоризонтных угольных целиков, что также ведет не только к дополнительным безвозвратным потерям запасов угля, но и к повышению эндогенной пожароопасности. При этом не в полной мере исключается и перепуск нагретых масс угля с верхних горизонтов после подработки межгоризонтного угольного целика и его разрушения.

Техническая задача:

- повышение безопасности труда шахтеров за счет исключения возможности возникновения очагов самовозгорания угля в пределах отрабатываемого выемочного поля, а также перепусков эндогенных пожаров с верхних горизонтов в отрабатываемое выемочное поле;

- повышение экономической эффективности ведения очистных работ при разработке крутых пластов подэтажной гидроотбойкой угля с обрушением пород за счет отработки выемочных полей без оставления в выработанном пространстве межблоковых угольных целиков.

Поставленная техническая задача решается тем, что в способе разработки крутых пластов угля, включающем вскрытие выемочного поля, деление его на выемочные блоки с оставлением межблоковых угольных целиков, вскрытие выемочных блоков вентиляционными и аккумулирующими квершлагами, проходку в межблоковых угольных целиках грузоходовых скатов, вентиляционных печей и пульпопечей, деление выемочных блоков на подэтажи, проходку подэтажных выемочных штреков, отработку подэтажей выемочных блоков системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве, при этом отработку подэтажей ведут в нисходящем порядке, согласно техническому решению вскрытие выемочного поля осуществляют на фланге вентиляционным и аккумулирующим квершлагами, из которых системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов, формируя барьерный целик. Отработку выемочных блоков в пределах выемочного столба производят последовательно, начиная от выемочного блока, примыкающего к сформированному барьерному целику. На всем протяжении выемочного столба межблоковые угольные целики отрабатывают совместно с подэтажами смежного отрабатываемого выемочного блока.

Указанная совокупность признаков исключит возможность возникновения очагов самовозгорания угля в выработанном пространстве отрабатываемых угольных пластов, а также и перепуск эндогенных пожаров с ранее отработанных вышележащих горизонтов. В результате практической реализации предлагаемого технического решения выемочное поле на всем протяжении отрабатывают без оставления межблоковых угольных целиков, что обеспечит повышение эффективности горных работ за счет дополнительного объема добытого угля и одновременно повысит безопасность труда шахтеров за счет предотвращения аварий, обусловленных эндогенными пожарами, возникающими в выработанном пространстве.

Сущность технического решения иллюстрируется примером реализации предлагаемого способа разработки крутых пластов угля (далее - способ) в пределах выемочного поля и чертежами, где на фиг.1 показана схема отработки первого выемочного блока; на фиг.2 - схема отработки второго выемочного блока.

Способ осуществляют следующим образом. Вскрытие выемочного поля крутого пласта угля длиной 900÷1050 и более метров производят на фланге вентиляционным 1 (фиг.1) и аккумулирующим 2 квершлагами, между которыми проходят пульпопечь 3 и грузоходовой скат 4. Из пульпопечи 3 и грузоходового ската 4 системой отработки с закладкой выработанного пространства негорючим закладочным материалом производят выемку угля из целика, служащего охранным для этих квершлагов 2, 1, формируя барьерный целик 5.

От сформированного барьерного целика 5 на расстоянии 100÷150 м вентиляционным 6 и аккумулирующим 7 квершлагами вскрывают первый выемочный блок 8. Для подготовки к отработке первого выемочного блока 8 системой ПГО между вентиляционным квершлагом 6 и аккумулирующим квершлагом 7 в межблоковом угольном целике 9 проходят вентиляционную печь 10, грузоходовой скат 11 и пульпопечь 12. Производят деление выемочного блока 8 на подэтажи. Проходят подэтажные выемочные штреки. Отработку подэтажей выемочного блока 8 производят системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. При этом отработку подэтажей в выемочном блоке 8 производят в нисходящем порядке от барьерного целика 5 в направлении межблокового угольного целика 9, который на период отработки выемочного блока 8 является охранным для квершлагов 6, 7, вентиляционной печи 10, грузоходового ската 11 и пульпопечи 12.

После отработки первого выемочного блока 8 (фиг.2) вентиляционным квершлагом 13 и аккумулирующим квершлагом 14 вскрывают второй выемочный блок 15, примыкающий к межблоковому угольному целику 9, в котором находятся вентиляционная печь 10, грузоходовой скат 11 и пульпопечь 12, использовавшиеся при отработке первого выемочного блока 8. Между вентиляционным квершлагом 13 и аккумулирующим квершлагом 14 в межблоковом (охранном) угольном целике 16 этих квершлагов 13, 14 проходят пульпопечь 17, вентиляционную печь 18 и грузоходовой скат 19. Отработку подэтажей в выемочном блоке 15 производят также в нисходящем порядке системой подэтажной гидроотбойки заходками по простиранию из подэтажных выемочных штреков с обрушением пород в выработанном пространстве. При отработке второго выемочного блока 15 в отработку включают также межблоковый угольный целик 9. Для этого на каждом подэтаже второго выемочного блока 15 подэтажными штреками 20 прорезают межблоковый угольный целик 9 и отрабатывают его совместно с соответствующим подэтажом второго выемочного блока 15.

После отработки второго выемочного блока 15 производят вскрытие и отработку следующего выемочного блока (не показано), примыкающего к межблоковому угольному целику 16, который включают в отработку так же, как это описано выше об отработке межблокового угольного целика 9. При отработке в пределах выемочного поля последующих выемочных блоков в их отработку также включают межблоковые угольные целики. Таким образом, за счет совместной отработки межблоковых угольных целиков с подэтажами смежных отрабатываемых выемочных блоков на всем протяжении выемочного поля образуют единое выработанное пространство, состоящее из обрушенных пород.