Способ подготовки и разработки пологих и наклонных пожароопасных пластов угля

 

Сущность изобретения: способ подготовки и разработки пологих и наклонных пожароопасных пластов угля включает проведение по пласту главного и вспомогательного наклонных стволов, подготовительных и нарезных выработок и отработку выемочного поля длинными столбами по простиранию с обрушением пород кровли. Выемочное поле по высоте отрабатывают верхним участком в пределах зоны повышенной воздухопроницаемости покрывающих пород и нижним участком за границей указанной зоны, при этом главный и вспомогательный наклонные стволы проводят на одном фланге, а на противоположном фланге проводят монтажный уклон и дополнительный ствол, который размещают на границе участков, причем отработку столбов ведут в направлении от верхней и нижней границ выемочного поля к границе между участками. Дополнительно производят подсыпку поверхности верхнего участка. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки пожароопасных пологих и наклонных пластов угля, залегающих на небольшой глубине. Кроме того, изобретение может использоваться для доработки пластов при открытой разработке, а также как самостоятельный способ разработки пластов с поверхности на резервных участках месторождений.

Известен способ разработки пологих пластов, залегающих на небольшой глубине, включающий проведение открытой горной выработки, подготовку блока к выемке и отработку блока последовательно столбами по падению, простиранию и по восстанию с разворотом механизированного комплекса и выводом его на поверхность в открытую выработку (авт. св. СССР N 934006, кл. E 21 C 41/04, 1980).

Недостатками известного способа является то, что при разработке пластов угля, склонного к самовозгоранию, имеется большая опасность возникновения эндогенных пожаров в связи со значительными утечками воздуха на поверхность через отработанные столбы, трудно обеспечить нормальное проветривание очистного забоя, невозможна одновременная работа нескольких очистных забоев, ограниченные размеры вынимаемого блока.

Частично указанные недостатки устраняются в способе (авт. св. СССР N 1467187, кл. E 21 C 41/06, 1987), при котором блок разделяют на секторы радиальными спаренными выработками, пройденными из открытой выработки до выемочных выработок нижнего выемочного столба, а столбы в блоке отрабатывают от периферии к центру.

Проведение спаренных радиальных выработок усложняет подготовку блоков и выемку их. Требуется неоднократно по мере перемещения очистного забоя изменять направление движения воздушных струй и грузопотоков. Кроме того, значительно увеличивается время подготовки блока, так как очистные работы начинаются только после проведения всех основных выработок и подготовки нижнего столба.

Ближайшим по технической сущности является способ подготовки и разработки пологих угольных пластов, залегающих на небольшой глубине в виде брахисинклинальной складки.

Способ заключается в том, что со стороны выхода пласта под наносы по продольной оси поля проводят центральные конвейерный и вспомогательный наклонные стволы, от которых проходят спаренные бремсберги. По поперечной оси выемочного поля по пласту проводят спаренные фланговые наклонные стволы и между этими стволами и бремсбергами подготавливают выемочные столбы. Разработку пласта осуществляют длинными столбами с полным обрушением кровли.

Основным недостатком известного способа подготовки и разработки пологих угольных пластов является высокая пожароопасность при отработке пластов, склонных к самовозгоранию. Кроме того, осуществление способа связано с проведением и поддержанием в течение всего срока отработки поля капитальных выработок большой протяженности.

Сущность данного способа заключается в том, что с поверхности или из открытой горной выработки проходят главный и вспомогательный наклонные стволы, определяют границу зоны повышенной воздухопроницаемости покрывающих пород и разделяют по указанной границе выемочное поле по высоте на два участка. На уровне границы на фланге выемочного поля проводят вскрывающую выработку, а от нее фланговую монтажную выработку. Отработку выемочного поля производят длинными столбами по простиранию, причем выемку столбов осуществляют в направлении от верхней и нижней границ к границе между участками, а фланговую монтажную выработку по мере выемки столбов погашают. Для снижения воздухопроницаемости пород производят подсыпку поверхности верхнего участка выемочного поля.

В настоящее время наиболее распространенная схема отработки пологих пластов угля, залегающих неглубоко от поверхности, включает проведение с поверхности центральных и фланговых уклонов, подготовку выемочных столбов и их последовательную отработку в нисходящем порядке. Данная схема позволяет быстро начать очистные работы, однако в дальнейшем требуются большие затраты на поддержание капитальных выработок, так как погашение их возможно только после отработки всего поля. Кроме того, при отработке пожароопасных пластов имеется большая опасность возникновения эндогенных пожаров, связанная с интенсивным воздухообменом с атмосферой и значительными утечками воздуха через выработанное пространство. При возникновении пожара все крыло поля подлежит изоляции, что связано с большим материальным ущербом. С точки зрения пожаробезопасности более приемлемой является схема отработки выемочных столбов в поле в восходящем порядке. Однако данная схема предполагает значительные затраты на этапе подготовки, связанные с проведением всего объема капитальных выработок, и длительные сроки начала очистных работ. Кроме того, данная схема не исключает вероятность возникновения эндогенных пожаров в верхней части поля, где покрывающие породы имеют небольшую мощность, а воздушные струи в выработках имеют большие перепады давления относительно поверхности.

Разделение выемочного поля по высоте на два участка, исходя из воздухопроницаемости пород кровли, позволяет дифференцированно подходить к выемке угля с применением соответствующих профилактических мер по каждому участку. Проведение на уровне границы между участками флангового наклонного ствола позволяет при отработке верхнего и нижнего участков прижимать исходящую струю воздуха к массиву, т.е. под действием общешахтной депрессии воздушные потоки движутся вдоль угольного массива. Это снижает пожароопасность выработанного пространства, так как уменьшаются прососы воздуха.

Интенсивная аэродинамическая связь подземных выработок с атмосферой может возникнуть в том случае, если зона обрушения пород кровли достигнет поверхности, что может иметь место на верхнем участке выемочного поля. Для уменьшения воздухообмена через зоны обрушения и снижения пожароопасности перед началом очистных работ в верхнем участке производят подсыпку поверхности участка породами, например, размещают отвалы открытых горных работ. В известных схемах фланговые уклоны проходят спаренными с выходом на поверхность и поддерживают до полной отработки поля. Такая схема требует значительных затрат на проходку и поддержание, а также является пожароопасной, так как из-за больших перепадов давления способствует формированию устойчивых по направлению потоков утечек воздуха через выработанное пространство. В способе фланговый уклон является монтажным и сообщается с поверхностью через фланговый наклонный ствол, т. е. назначением его является отвод исходящей струи к границе между участками и монтаж комплексов. С вводом в действие очередного очистного забоя соответствующую часть флангового уклона погашают.

Предлагаемый способ отработки пожароопасных пологих и наклонных пластов угля обеспечивает пожаробезопасную выемку угля одновременно в верхней и нижней частях выемочного поля и снизить расходы на проведение и поддержание горных выработок.

На фиг. 1 показана схема подготовки и разработки пласта угля; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Способ осуществляют следующим образом.

Для отработки подземным способом части поля разреза из вскрывающей траншеи 1 проходят по пласту главный 2 и вспомогательный 3 наклонные стволы до нижней границы выемочного поля. По данным детальной разведки определяют зону повышенной воздухопроницаемости покрывающих пород, которая образуется при ведении очистных работ. При системах разработки пологих и наклонных пластов с полным обрушением кровли зона повышенной воздухопроницаемости образуется при выходе зоны активного сдвижения пород на поверхность и определяется из условия самоподбучивания обрушаемой кровли h (6÷8)˙m, где m вынимаемая мощность пласта, м.

К зоне повышенной воздухопроницаемости относят часть поля, где мощность покрывающих пород равна или меньше восьмикратной вынимаемой мощности пласта. Исходя из этого, выемочное поле разделяют границей 4 на верхний участок 5 с повышенной воздухопроницаемостью пород кровли и нижний 6. На уровне границы 4 проходят фланговый наклонный ствол 7, а затем фланговый монтажный уклон 8. Подготовку выемочных столбов в обоих участках осуществляют путем проведения подготовительных выработок: верхний столб 9 подготавливают вентиляционным штреком 10 и конвейерным штреком 11, второй столб 12 вентиляционным штреком 13 и конвейерным штреком 14, нижний столб 15, вентиляционным штреком 16 и конвейерным штреком 17. На поверхности верхнего участка 5 производят подсыпку или размещают отвалы из вскрышных пород.

Монтаж комплексов и отработку столбов осуществляют по мере подготовки, а порядок отработки их принят от верхней и нижней границ выемочного поля к границе 4 между участками. Первым начинают отрабатывать столб 9 в направлении от монтажного уклона 8 к вспомогательному наклонному стволу 3. После выхода комплекса из монтажной камеры соответствующую часть монтажного уклона погашают и изолируют перемычками. Свежий воздух поступает в очистной забой из вспомогательного наклонного ствола 3 по вентиляционному штреку 10, а отводится через фланговый наклонный ствол 7 по конвейерному штреку 11, вентиляционному штреку 13, монтажному уклону 8. Отбитый уголь выдают по конвейерному штреку 11 во вспомогательный наклонный ствол 3. После отработки столба 9 начинают выемку столба 12. Одновременно можно производить выемку столба 15 в нижнем участке, при этом проветривание его осуществляют по схеме: вспомогательный наклонный ствол 3, вентиляционный штрек 16, очистной забой, вентиляционный штрек 18, монтажный уклон 8. Последним в выемочном поле разрабатывают столб 19 в нижнем участке, при этом проветривание очистного забоя осуществляют по возвратно-точной схеме с выдачей исходящей струи в главный наклонный ствол 2, а последний участок монтажного уклона 8 и фланговый наклонный ствол 7 погашают.

По сравнению с известными, данная схема подготовки и отработки пожароопасных пологих и наклонных пластов позволяет снизить эндогенную пожароопасность работ и уменьшить объем проходимых и поддерживаемых выработок. Кроме того, способ обеспечивает возможность одновременной выемки угля в нижнем и верхнем участках.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ ПОЖАРООПАСНЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ, включающий проведение по пласту главного и вспомогательного наклонных стволов, подготовленных и нарезных выработок и отработку выемочного поля длинными столбами по протиранию с обрушением пород кровли, отличающийся тем, что выемочное поле по высоте отрабатывают верхним участком в пределах зоны повышенной воздухопроницаемости покрывающих пород и нижним участком за границей указанной зоны, при этом главный и вспомогательный наклонные стволы проводят на одном фланге, а на противоположном фланге проводят монтажный уклон и дополнительный ствол, который размещают на границе участков, причем отработку столбов ведут в направлении от верхней и нижней границ выемочного поля к границе между участками.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят подсыпку поверхности верхнего участка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2