Способ разработки мощных угольных пластов крутого залегания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность разработки, производительность труда и снизить себестоимость добычи. После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков угля и заменой их на искусственные по контуру выемочного поля с формированием в них вентиляционного и конвейерного штреков. Выемку первичных камер (ПК) осуществляют в нисходящем порядке с временным креплением стенок ПК пневмооболочками (ПО). Затем по мере демонтажа временной крепи ведут закладку ПК. В закладке формируют выработки на границе со смежными вторичными камерами (ВК), которые вынимают в восходящем порядке. По указанным выработкам ПК производят транспортирование угля и закладки. При выемке ВК уголь отбивают подсечкой пласта с последующим виброимпульсным воздействием на подсечную его часть. Для выемки ПК и ВК используют различные устройства. В первом устройстве рабочий полок содержит соединенные между собой шарнирно рычагами и гидростойками верхнюю и нижнюю площадки. На нижней площадке размещена лебедка, на барабане которой закреплен один конец ПО. Верхняя площадка выполнена с окном, по периметру которого закреплены ролики. Шарнирно на верхней площадке посредством домкратов закреплены захваты для фиксации ПО. Во втором устройстве полок снабжен лотками и размещенным на них базовыми балками четырехзвенником. Дополнительные его балки шарнирно соединены между собой. С базовыми балками закреплено перфорированное основание с вибратором. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК в " ь ййй

PPtC

Г t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4165320/22-03 (22) 19 12 86 (46) 15.10.89. Бюл. № 38 (71) Институт угля СО АН СССР и Производственное объединение "Узбекрезинотехника" (72) В.Е.Ануфриев, В.M.Aáðàìoâ, Х.А.Асатов, P.Ì.Ãàðèåâ, В.В.Егошин, В.В.Кожевин, С.A.Козаченко, С.И.Калинин и В.Н.Цыцаркин (53) 622.271 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 748005, кл. Е 21 С 41!04, 1978 °

Авторское свидетельство СССР

¹ 840387, кл. E 21 D 23/00, 1979. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КРУТОГО ЗАЛЕГАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность разработки, производительность труда и снизить себестоимость добычи.

После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков угля и заменой их на искусственные по контуру выемочного поля с формированием в них вентиляционного и конвейерного штреков. Выемку первичных камер (ЦК) осуществляют в нисходящем порядке с временным креплением стенок ПК пневИзобретение относится в горному делу и может быть использовано при разработке мощных и наклонных угольных пластов под охраняемыми объектами, а также при выемке целиков угля и заме ц 4 . Е 21 С 41/04 Е 21 D 23/00

2 мооболочками (ПО). Затем по мере демонтажа временной крепи ведут закладку ПК. В закладке формируют выработки на границе со смежными вторичными камерами (ВК), которые вынимают в восходящем порядке. По укаэанным выработкам ПК производят транспортирование угля и закладки. При выемке ВК уголь отбивают подсечкой пласта с последующим виброимпульсным воздействием на подсечную его часть. Для выемки ПК и ВК используют различные устройства. В первом устройстве рабочий полок содержит соединенные между собой шарнирно рычагами и гидростройками верхнюю и нижнюю площадки. На нижней площадке размещена лебедка, на барабане которой закреплен один конец

ПО. Верхняя площадка выполнена с окном, по периметру которого закреплены ролики. Иарнирно на верхней площадке посредством домкратов закреплены захваты для фиксации ПО. Во втором устройстве полок снабжен лотками и размещенным на них базовыми балками четырехэвенником. Дополнительные его балки шарнирно соединены между собой.

С базовыми балками закреплено перфорированное основание с вибратором.

2 с и 2 з.п.ф-ma 8 ил. не их на искусственные при разработке пластов с обрушением.

Целью изобретения является повышение безопасности разработки, произво-

3 15149 дительности труда и снижение себестоимости добычи.

На фиг.1 изображе» план горных ра" бот на вертикальной. проекции мощ»ого крутого пласта; на фиг.2 — разрез Л-Л и . r

5 на фиг.1„ в период подготовки к выемке первичной камеры„ па фиг.3 — то же, в период возведения закладки; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг,5-0 разрез В-В на фиг.3", на фиг.6 — устройство для осуществления способа выемки первичных камер; на фиг.7 - разрез Г-Г на фиг.1„ на фиг.8 - разрез

Л-Л на фиг.7.

Способ осуществляют следующим образом.

После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков 1 угля и заменой их на искусственные по кон- 0 туру выемочного поля с формированием в пих вентиляционпого 2 и конвейерного 3 штреков. Из конвейерного штрека до вентиляционного проводят углеспускные печи 4, предназначенные для транспорта угля и проветривания при выемке первичных камер 5. Затем в почве вентиляционного штрека проводят проходческую канаву б. Б прохадческой канаве и вентиляционном штреке монтируют 30 пневмооболочку 7 закреплением ее «ерхнего конца на крепи 8 штрека 2, а остальной части оболочки на барабане лебедки 9, которук размещают в канаве на площадке устройства 10 управ- 35 ленин оболочкой. Затем в оболочку 7 подают избыточное давление воздуха.

Оболочка под действием избыточного давления воздуха распирается о боковые стенки выработки и канавы 6, Ле", 4О бедка 9 оказывается в подвеше»ном к оболочке состоянии. После этого начинают очистную выемку первичной камеры на всю мощность пласта. Отбойку угля осуществл»ют специальной машиной или гидромонитором 11, который монтируют »а площадке устройства управления. Отбитый угопь через углеспускную печь транспортируют на транспортный штрек. По мере подвига»ия забоя по падению пласта оболочку сматывают с барабана лебедки и в оболоч-. ку подают избыточное давление возду-ха, посредством которого и осуществ- ляется реакция отпора оболочки между стенками камеры. Вместе с временным креплением стенок камеры оболочкой у стенки камеры наращивают жесткие перфорированные трубы 12,„ которые выпол32 няют функцию запасных выходов и вентиляционных каналов. После выемки камеры до -нижней границы подэтажа оболочки наматывают на барабан лебедки, редуцируя иэ них воздух, поддерживая давление постояннным. Одновременно по одной из труб 12 подают литую или твердеющую закладку 13.

В период ведения закладочных работ у боковых стенок камер устанавливают цилиндрические оболочки 14 и последовательно по восстанию наполняют их водой. Оболочки необходимы для формирования восстающих выработок 15 и 16.

Оболочки 14 размещены в трубах 12 и в закладочном массиве. По мере подачи закладки трубы демонтируют. Выработки

15 и 16 предназначены для проветривания, транспорта угля и закладки, для размещения оборудования и использования их в качестве запасных выходов при выемке вторичных камер 17.

При выемке камер 5 на пластах большой мощности 8 — 12 м для временного крепления камер используюг две оболочки. B этом случае вначале под штреком

2 проходят рассечку и крепят ее деревянными стойками. В рассечке устанавливают устройства 10 с оболочками 7.

Концы оболочек подвешивают к искусст= венному целику 1. Устройства 10 соединяют между собой балкой, на которой смонтирована дополнительно лебедка с тросом. Конец троса закрепляют в вырабочке 2. После этого начинают очистную выемку угля в нисходящем порядке.

Вслед за забоем оболочки сматываются с барабанов лебедок 9. Оболочки 7, устройства 10 с балкой в начальный период удерживаютея тросом. В дальнейшем оболочки 7 распираются о стенки камер и между собой избыточным давлением воздуха и за счет трения удерживают на весу без помощи каната.

После заполнения камеры 5 закладкой и ее затвердевания из оболочек 14 сливают воду и их извлекают из выработок 15 и 16 для повторного использования. Выработки 15 и 16 оборудуют для выемки вторичных камер. Оболочки

7 и устройства 10 демонтируют и лереносят на место выемки следующей первичной камеры. Одновременно с выемкой первичных камер 5 ведут выемку вторичных камер 17 с отставанием от первичных камер на 3, 4 столба. Выемку вторичных камер 17 ведут в восходящем

5 15 f 4932 6 порядке с рядовой закладкой !8 выра- вентиляционнной выработки. Окно плоботанного пространства и отбойкой щадки 28,, через которое проходит угля на полок 19. Разупрочнение угля пневмооболочка, с целью снижения треведут путем подсечки пласта у его ния скольжения оболочек о стенки окпочвы канатной пилой 20, концы кото- на оборудовано роликами 31. Площадка рой размещены в скважинах 21, пройден- 28 посредством гидродомкратов 32 соеных у почвы пласта, и виброимпульсно- динена с захватами 33. Последние него воздействия на пласт устройством обходнмы для захвата поверхности пнев22 размещенным в скважине 23. Скважи-1р мооболочек и удержания ее в фиксироны 21 и 23 проводят в период подГо- ванном положении относительно плотовки камер 17 к выемке. Отбитый уголь щадки 28 в период намотки пневмообопадает на подвесной полок, далее само- лочки на барабан лебедки. В этот петеком по полку, лоткам 24 транспорти- риод нижняя площадка подтягивается к руется к выработкам 15 и 16 и по ним 15 гптощадке 28 гндростройами. Рычаги 30 .

Ф на транспортный штрек 3. Подачу зак- поворачиваясь вокруг осей шарнирного ладки в камеру под полок осуществля- закрепления, смещают нижнюю площадку ют по трубам 25, размещенным в выра- относительно верхней в направлении ботках 15 и 16. Виброимпульсное воэ- оси вала барабана лебедки. Лебедка действие на подсеченную часть пласта 20 при этом перемещается также в сторону осуществляют из скважин 23 специаль- от окна верхней площадки 28 вместе с ным устройством 22, выполненным в ви- площадкой 27 и пневмооболочка равноде замкнутой оболочки, наполненной мерно наматывается на барабан лебе ки едки жидкостью. Для осуществления виброим- по аналогии намотки каната на барабан. пульсного разрушения угля в оболочке 25 На площадке 27 на направляющих мосоздают давление жидкости, в которой жет быть установлен гидромонитор 11, периодически возбуждают импульсы дав- с помощью которого может вестис

"В ь ления длительностью порядка 3 10 " отбойка угля при выемке первичных кас и силой 85 МПа. Под влиянием этих, мер в случае гидравлического способа импульсов получают разрыхление угля 30 разработки пластов. на уровне дефектов в виде микропор, Устройства для выемки вторичных микротрещин, Затем для приведения камер включают полок 19 с лотками 24 трещин к условиям их развития создают для сбора отбитого угля и транспорта з импульсы давления 85 10 Па с дли- его к углеспускным печам 15 и 16 каЭ тельностью 0,33 с. Разрушение угля в натную пилу 20 для подсечки угольного виде развития спектра дефектов трещин пласта, устройство 22 для виброимпу" .

35 достигают серией импульсов с гранич- льсного воздействия (отбойки) на под1 нои частотои порядка 150с. Таким сеченную часть пласта трубу 25 для о разом, уголь переходит в подвижное подачи закладки под полок 19, затяжб состояние, обрушается на полок и да- ку 26 для ограждения углеспускных лее самотеком по лоткам и восстающим печей 15 и 16 от закладочного мате40 выработкам попадает на конвейерный риала 18.. Полок выполнен в виде гофриштрек 3. Выработки 15 и 16 для пред- рованного основания, размещенного по отвращения просыпания в них закладоч- обе стороны от лотков. ного материала 18 отгораживаются за" Гофрированное основание смонтиро45 вано на шарнирно соединенных между

Устройство для выемки первичных . собой базовых балках 34 с зазором . камер включает пневмооболочку 7, ле- под лотками. Противоположные концы бедку 9, размещенную на нижнем оснд- 6asoabrx балок (у почвы и кровли кавании 27 устройства 1 0 управления 50 меры 1 7 ) соединены дополнительными пневмооболочками. Устройство управле- балками 35 таким образом, что пара ния пневмооболочками состоит иэ двух базовых балок, на которых уложено площадок 27 и 28, соединенных между,гофрированное основание, и пара дособой шарнирно гндростойками 29 и ры- полнительных балок 35 образуют четычагами 30. Лебедка размещена на пло- рехзвенник ° Такая конструкция необщадке 27. На барабане лебедки намотан ходима для адаптации полка к измене55 конец пневмооболочки. Пневмооболочка нию мощности слоя (пласта). Полок и проходит через окна площадки. 28 и лотки снабжены вибраторами 36. Горфи закреплена другим концом на крепи 8 рованная Форма основания и вибраторы

1514932

36 необходимы для предотвращения забучивания полка негабаритами и разрушения негабаритов, а также для обеспечения равномерности подачи углепотока в углеспускные печи, Полок подвешен

5 на канатах 37, размещенных в скважинах 21, на канатах 38 и 39, разме: :щенных в скважине 23, и на канатах

40 и 41, размещенных в углеспуск-, I ных выработках 15 и 16. Канаты 38 и 40 присоединены к балкам 35 а канаЭ ты 39 и 41 — к балкам 34. Подвеска. .етырехэвенника с помощью парных ка натов необходима для управления нак- 15 .лоном смежных шарнирно соединенных половин полка, а также для настройки полка на мощность пласта. Управление осуществляется изменением длины концов канатов 38 и 40 относитель- 20 но длины концов канатов 39 и 41., :Устройство 22 виброимпульсного воз, действия на подсеченную часть пласта выполнено в виде замкнутой оболочки, заполненной жидкостью, в которой пе- 25 риодически возбуждаются импульсы давления. Оболочка 22 подвешена на канате 42 и соединена с напорной магистралью шлангом 43.

Устройство для осуществления пред- 30 лагаемого способа разработки работает следующим образом.

Выемку первичных камер осуществля ют в нисходящем порядке с временным креплением стенок камер пневмооболоч ками 7. Пневмооболочку вслед за подвиганием забоя сматывают с барабана лебедки, поддерживая (путем подкачки воздуха) внутри пневмооболочки избыточное давление воздуха. Верхний коЖец пневмооболочки закреплен на крепи вентиляционного штрека. Противоположный конец иневмооболочки намотан на барабане лебедки, смонтированной на нижнем основании устройства управления оболочками, Пневмооболочка под действием избыточного давления воздуха осуществляет распор стенок камеры. Устройство находится 13 подвешенном к пневмооболочке состоянии. Сматывание пневмооболочки с барабана лебедки осуществляется следующим образом. Захваты 32 посредством гидродомкратов 31 сжимают между собой поверхность пневмооболочки. Посредством гидростоек нижнюю

55 площадку раздвигают на шаг передвижки относительно верхней площадки. Лебедка в этот момент расторможена и с ее барабана сматывается пневмооболочка. Затем лебедку затормаживают, гид,родомкратами 32 захваты 33 отсоединяют от поверхности пневмооболочки, а гидростойками подтягивают верхнюю площадку к нижней. Пневмооболочка под действием натяжений, возникающих в ткани по контуру окна от избыточного давления, перепускается через ролики 31 горлового окна верхней площадки.

Верхняя площадка с захватами 33 под действием веса и распора жидкости в штоковой полости гидростоек опускаются на шаг передвижки вслед за забоем камеры. По мере подвигания забоя наращивают инвентарные трубы 12, предназначенные для проветривания, транспорта закладочного материала, людей и другого оборудования. Отбойку угля осуществляют установками типа KYjl; 72 или гидромонитором при гидравлическом способе разработки пластов. ГидромонитОр в таком случае монтируется на нижней площадке устройства. После выемки первичной камеры до целика ее стенки поддерживаются избыточным давлением воздуха в пневмооболочках. Затем начинают вести закладку камеры твердеющими смесями или литой закладкой в восходящем порядке.

Закладку подают иэ вентиляционного штрека 2 через одну из труб 12.

Через другие трубы 12 подают цилиндрические резино-тканевые оболочки

14, которыми посредством анкеров фиксируют по бокам первичной камеры на ее границе с вторичными полосами. В оболочки подают воду. Под действием давления столба воды оболочки сохраняют цйлиндрическую форму, образуя в закладочном материале восстающие выработки 15 и 16. Одновременно со скоростью возведения закладки сокращают пневмооболочки путем наматывания их на барабан лебедки, Воздух в пневмооболочкаХ редуцируют, поддерживая избыточное давление постоянным.

Намотку пневмооболочек на барабан лебедки осуществляют следующим образом. Гидродомкратами 29 разжимают захваты 33..Барабан лебедки при этом заторможен. Вся установка 10 находится в подвешенном к пневмооболочке состоянии через барабан. лебедки. Гидростойками отодвигают верхнюю площадку относительно нижней. При этом пневмооболочка перепасовывается через ролики 31 окна верхней площадки. ttoc1514932 ле раздвижки гидростоек сжимают поверхность пневмооболочек захватами

33 посредством гидродомкратов 31. Таким образом, верхняя площадка закреп- 5 ляется на поверхности пневмооболочки.

Затем гидростойками подтягивается нижняя площадка к верхней, Излишки длины пневмооболочек наматывают при этом на барабан лебедки, Одновременно со 10 сближением площадок рычаги поворачиваются вокруг шарниров и сдвигают площадки относительно друг друга в направлении оси лебедок. Таким образом, осуществляется равномерная на- 15 ( мотка поверхности пневмооболочки на барабан лебедки. Далее цикл сокращения оболочки по длине, т.е. снятие временного крепления со стенок камеры, повторяется со скоростью возведе- 20 ния закладки.

На последних этапах извлечения временного крепления камер в случае применения двух пневмооболочек и устройства их удерживают на весу посред- 25 ством каната и.лебедки. В дальнейшем пневмооболочки и устройства управления ими полностью извлекаются из камеры и переносятся на новое место.

После полного заполнения первичной 30 камеры закладкой и ее эатвердевания иэ оболочек 14 сливают воду и их извлекают. На их месте остаются восстающие выработки 15 и 16, сформированные в закладочном массиве первичных камер. Выработки 12 могут быть сформированы также путем оставления в закладке става труб 12, которые .впоследствии извлекают из выработок

15 и 16 после того, как будет извлечен уголь смежных столбов, Для удобства сборки и разборки стан труб выполнен инвентарным и собирается из трех сегментов. Став труб 12 оборудуется лестницей, полками. . 4

Устройство для выемки вторичных камер, выполненное в виде горфированного полка с вибраторами, работает следующим образом.

Угольная пила 20 подсекает пласт у почвы пласта в восходящем порядке °

Оболочка 22 избыточным давлением жидкости обжимает стенки скважины 23.

Полок 19 подвешен на канатах 37 - 41.

Вибраторы 36 включены и передают колебательные импульсы полку.

При подаче импульсов давления в устройство 22 уголь в окрестности контакта с оболочки в подсеченной части переходит в подвижное состояние, падает на полок. Под влиянием вибрации уголь стекает по наклонным площадкам полка к средине камеры и перегружается на лоток, далее по лотку транспортируется к углеспускной печи

15 (16) и по ней самотеком доставляется на транспортный штрек. По мере подвигания забоя полок посредством канатов поднимается. Выработанное пространство под полком заполняется закладкой, которая подается по трубе

34. Устройство 22 периодически пере- ставляется на новое место после разрушения угля. Подъем оболочки осуще« ствляют канатом 42. Жидкость к оболочке подается по шлангу 43. Настройка полка на изменение мощности пласта осуществляется путем изменения длины концов канатов. При удлинении концов канатов 39 и 41 балки 34 четырехэвенника в средней части полка опускаются, углы четырехзвенника изменяются таким образом, что полок уменьшает свои размеры по мощности пласта. Печи 15 и 16 отгораживают от проникновения закладочного материала в них затяжками 26.

Затяжки. выполнены из полимерных материалов в виде пластин с узлами соединения друг с другом. После выемки вторичных камер все оборудование перемонтируют на другой столб. Оборудование и оснастка печей 15 и 16 также демонтируется для повторного использования.

Формула изобретения

1. Способ разработки мощных угольных пластов крутого залегания, включающий вскрытие и подготовку выемочного поля системой горных выработок, отработку пласта первичными и вторичными камерами с последующим транспортированием угля, закладку выработанного пространства в восходящем порядке, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности разработки, производительности труда и снижения себестоимости добычи, выемку первичных камер осуществляют в нисходящем порядке и возводят временную крепь в выработанном пространстве, а закладку первичных камер ведут по мере демонтажа временной крепи, при этом в закладке формируют выработки на границе со сметными вторичными камерами, которые вынимают в восходящем порядке, причем транспортирование

1514932

12 угля и закладки производят по указанным- выработкам первичных камер.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что отбойку угля при выемке вторичных камер осуществляют подсечкой пласта с последующим виброимпульсным воздействием на подсеченную его часть.

3. Устройство для разработки мощных угольных пластов крутого залегания, включающее рабочий полок, пневмооболочку, имеющую свободный конец для закрепления в выработке и лебедку, о т л и ч а ю щ е е с я тем„ что рабочий полок содержит верхнюю и нижною площадки, соединенные между собой, шарнирно рычагами и гидростайками,, при этом лебедка размещена на нижней площадке и один конец гневмооболочки закреплен на ее барабане, а верхняя

5 площадка выполнена с окном и снабжена роликами, закрепленными по периметру окна. и захватами для фиксации пневмо/ оболочки, причем захваты закреплены шарнирно на верхней площадке посредством домкратов.

4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю—

1 щ е е с я тем,что для выемки вторичных камер полок снабжен лотками и четырехзвенником базовых и дополнительных балок, шарнирно соединенных между собой, причем четырехзвенник размещен базовыми балками на лотках, основание выполнено перфорированным и скреплено с базовыми балками.

1514932

1514932. 1514932

37 фия7

Редактор Е.Копча

«Р

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

40 4f фиг.д

Составитель С.Сопилко

Техред Л.Олийнык Корректор.В.Кабаций

Заказ 6206/34 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5

И