Способ поддержания нависающего угольного массива

 

Использование: при выемке крутых пластов, склонных к газодинамическим явлениям. Сущность изобретения: в технологический паз над подлежащем отработке массивом вводят опережающую крепь в виде плоскосложенной гибкой оболочки и заполняют ее рабочим телом под давлением, а по мере выемки угля установку под оболочкой стоек производят непосредственно у забоя, при этом стойки прижимают к оболочке, а после выемки угля над оболочкой ее извлекают, на углу оболочки закрепляют петли, надевают их на вилки, расположенные на стержне, затем посредством введения стержня в паз размещают в нем гибкую оболочку, после чего стержень извлекают из паза, перед извлечением стержня из паза оболочку заполняют рабочим телом до образования контакта со стенками паза. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к технологии выемки крутых пластов, склонных к газодинамическим явлениям.

Известны способы поддерживания кровли в подготовительных выработках, в которых перед раздельной выемкой угля пробивается опережающая кольцевая крепь и под нее по мере выемки угля устанавливается органная крепь.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ предотвращения внезапных обрушений угля из нависающего массива крутых пластов при помощи технологических пазов, представляющих собой щель, выполненную в угольном пласте перпендикулярно напластованию с введенной в нее опережающей крепью, состоящей из обрезных досок или других равноценных по прочности материалов. В процессе последующей выемки угля под освобождающуюся опережающую крепь устанавливают деревянные стойки.

Однако такая технология является несовершенной. В нарезаемый паз по мощности пласта вставляются распилы (обаполы или доски), которые не полностью заполняют образованную полость, наличие свободной (незабученной) полости в пазе способствует дальнейшему обрушению угля вначале небольшими, затем все увеличивающимися кусками до массового обрушения угля вместе с пазом и креплением.

Целью изобретения является повышение эффективности поддержания нависающего угольного массива.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поддержания нависающего угольного массива, включающем создание в очистном забое перпендикулярно напластованию паза над подлежащем отработке массивом, введение в него опережающей крепи и последующую выемку угля с установкой под освобождающейся крепью стоек, согласно изобретению, в них вводится опережающая крепь в виде плоскосложенной гибкой оболочки и заполняется рабочим телом под давлением, а по мере выемки угля под оболочкой, производят установку под ней стоек непосредственно у забоя, при этом стойки прижимают к оболочке, а после выемки угля под оболочкой ее извлекают.

Эту же цель можно достичь, предварительно определив высоту первоначального отрыва нависающего угольного массива и создав оболочкой усилие поддержания, равное Q = 0,5 γ mLh, где γ - удельный вес угля, тс/м³; m - мощность пласта, м; L - ширина нависающего массива угля, м; h - высота первоначального отрыва обрушающегося угля, м.

Кроме того, в паз можно вводить оболочку длиной l, м, шириной m, м и заполнять рабочим телом под избыточным давлением, равным Р = 0,5γ hL/l, где l - глубина паза, м.

Та же цель достигается при помощи закрепления петель на гибкой оболочке, которые одеваются на вилки, расположенные на стержне. При введении стержня в паз гибкую оболочку размещают в нем, после чего стержень извлекают.

Этим же способом, как вариант, перед извлечением стержня из паза оболочку заполняют рабочим телом до образования контакта со стенками паза.

При осуществлении предлагаемого способа поддерживания нависающего угольного массива вводом в паз плоскосложенной гибкой оболочки исключается развитие обрушения угля, создавая предварительный распор в оболочке. А установка стойки непосредственно у забоя, ее прижатие к оболочке предотвращает ее раздутие в вынутую полость.

При потолкоуступной форме забоя на крутых пластах нагрузка нависающего угольного массива на крепь определяется весом треугольной призмы, где катеты основания h - высота первоначального отрыва обрушающегося угля, L - ширина нависающего массива угля, высота призмы равна мощности пласта m. Таким образом, зная вес массива обрушающегося угля 0,5 γ mLh, определяем равным ему усилие, создаваемое оболочкой.

Зная необходимое усилие, создаваемое оболочкой и ее площадь ml заполняют гибкую оболочку избыточным давлением, равным Р = Q/ml =γ hL/2l, что обеспечивает поддержание нависающего массива.

Для повышения эффективности способа и снижения трудоемкости размещения гибкой оболочки в пазе, который подвергаясь газодинамическим явлениям, сужается, при помощи петель, закрепленных на оболочке, вводят ее в паз при помощи стержня. Чтобы не допустить обрушения угля при этом и фиксации оболочки в пазе, ее заполняют рабочим телом до образования контакта со стенками паза, что позволяет извлечь стержень из паза.

В известных заявителю технических решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствуeт критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1-5 схематически представлена очередность операций поддержания нависающего угольного массива; на фиг. 6 изображена оболочка для осуществления способа; на фиг. 7 - сечение А-А на фиг. 6.

Способ осуществляется следующим образом.

В кутке уступа потолкоуступной лавы создают технологический паз 1 на всю мощность пласта. В него вводят опережающую крепь - плоскосложенную гибкую оболочку 2 и заполняют рабочим телом под давлением (фиг. 1). Это позволяет обжать боковые поверхности паза и предотвращает высыпание и дальнейшее обрушение угля. По мере выемки угля под оболочкой 2, стойки 3 пробивают непосредственно у забоя 4, прижимая их к оболочке (фиг. 2, 3) и предотвращая раздувание оболочки в вынутую полость. После выемки угля в вышележащем уступе над оболочкой не извлекают (фиг. 4).

Зная характеристику пласта, на шахте предварительно определяют высоту первоначального отрыва нависающего угольного массива 5 (фиг.5) и, меняя глубину паза, гибкой оболочкой создают усилие, равное весу угля в нависающем массиве, что препятствует началу развития высыпания угля. Для этого, например, на пласте "Толстый", гибкую оболочку подают воздух под давлением Р = 0,5 γ hL/l, где γ = 13,5 кН/м³, h = 2,5 м, L = 3,8 м, l = 1,9 м, тогда Р = 0,5 ˙13,5 ˙2,5 ˙3,8/1,9 = 34 кПа.

Для удобства размещения гибкой оболочки в пазу, на ее углах делают петли 6, в которые вставляют вилки 7, размещенные на стержне 8. После выемки угля из паза стержень 8 с подвешенной на нем оболочкой 2 вставляют в паз 1, после чего стержень 8 извлекают из паза.

Не допуская сужения паза в результате газодинамических явлений, перед извлечением стержня из паза оболочку заполняют рабочим телом до образования контакта со стенками паза.

Предложенный способ можно использовать для управления кровлей и поддержания нависающего массива на пластах крутого и крутонаклонного падения. Создавая предварительный распор, препятствуют началу развития обрушения и высыпания угля, что повышает эффективность поддержания нависающего массива.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ НАВИСАЮЩЕГО УГОЛЬНОГО МАССИВА, включающий формирование в очистном забое над отрабатываемым массивом паза перпендикулярно к напластованию, поддержание массива введением в паз опережающей крепи и выемку угля с установкой стоек под освобождающейся опережающей крепью, отличающиеся тем, что в качестве опережающей крепи, вводимой в паз, используют плоскосложенную гибкую оболочку, поддержание массива производят распором оболочки, заполнением ее рабочим телом под давлением, установку стоек под освобождающуюся оболочку по мере выемки угля осуществляют непосредственно у забоя, при этом стойки прижимают к оболочке, а оболочку после выемки угля над ней извлекают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрузку от нависающего массива определяют по формуле
Q = 0,5 γ m L h ,
где γ - удельный вес угля;
m - мощность пласта;
L - ширина нависающего массива угля;
h - высота первоначального отрыва обрушающегося угля,
а избыточное давление рабочего тела в оболочке вычисляют из выражения
P=0,5γh
где l - глубина паза.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку вводят в паз стержнем, который извлекают после ее установки, причем перед извлечением стержня из паза оболочку заполняют рабочим телом до образования контакта со стенками паза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7