Способ разработки мощных крутопадающих пластов наклонными слоями с закладкой

 

Способ разработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства. Сущность изобретения: способ включает деление пласта на наклонные слои и отработку их в нисходящем или восходящем порядке с выемкой каждого слоя короткими полосами по простиранию с закладкой. В закладочном массиве отрабатываемого слоя формируют штреки и скаты для отработки смежного наклонного слоя, смещая одноименные штреки в смежных слоях на величину половины сечения по падению или восстанию пласта. Скаты в смежных слоях формируют, чередуя на различных участках выемочного поля, меняя при этом направление отработки коротких полос в смежных слоях на противоположное. Кроме того, перед закладкой в каждой полосе на ее почву укладывают элементы крепи с анкеровочными приспособлениями. 1 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке мощных крутых пластов с закладкой литыми твердеющими смесями выработанного пространства.

В практике разработки мощных крутых пластов широкое применение находят система разработки наклонными слоями в восходящем или нисходящем порядке с закладкой выработанного пространства (Разработка мощных крутопадающих угольных пластов Кузбасса с закладкой. Углетехиздат, 1951, с. 72-102).

Система разработки мощных крутых пластов наклонными слоями в нисходящем порядке проще конструктивно и экономичнее системы разработки наклонных слоев в выходящем порядке, но она пока не находит применения в Кузбассе из-за отсутствия быстро слеживающихся закладочных материалов.

Наиболее близким техническим решением по своей сути и достигаемому эффекту к предлагаемой технологии отработки мощных крутых пластов является система разработки наклонными слоями с выемкой полосами по простиранию (Горное дело. Терминологический словарь. М. Недра, 1990, с. 48-49).

Осложнение применения системы разработки наклонными слоями в нисходящем порядке вызывается выше указанными причинами отсутствие быстро слеживающихся и малоусадочных закладочных материалов. Правда, в настоящее время на шахте "Коксовая" в АО "Прокопьевскуголь" освоен промышленный закладочный комплекс по производству твердеющих смесей для закладки выработанного пространства.

Целью изобретения является повышение безопасности и эффективности горных работ.

Цель достигается тем, что выемочное поле мощного пласта крутого падения отрабатывается наклонными слоями с выемкой каждого слоя короткими полосами в нисходящем порядке (в направлении от вентиляционного горизонта к откаточному) с литой твердеющей закладкой. Первый наклонный слой подготавливается при помощи проведения у кровли скатов и штреков, причем при отработке первого наклонного слоя формируются у почвы слоя в твердеющем закладочном массиве штреки и скаты, которые будут использоваться в качестве подготовительных выработок при отработке второго наклонного слоя, для чего вентиляционные и конвейерные штреки в каждой полосе последующих к отработке наклонных слоев смещают на половину сечения по падению или восстанию пласта относительно аналогичных выработок смежного ранее отработанного наклонного слоя.

При отработке каждого последующего наклонного слоя, кроме последнего, также формируются на почве слоя в твердеющем закладочном массиве скаты и штреки, которые используются при отработке каждого смежного наклонного слоя, при этом направление движения забоев коротких полос в каждом последующем слое изменяется на обратное, а формирование скатов осуществляется, начиная со второго наклонного слоя, в следующей последовательности, если в предыдущем наклонном слое скаты на флангах и в центре выемочного поля, то в смежном слое на границах между крайними и средними блоками выемочного поля.

При отработке каждой короткой полосы перед приемом литой твердеющей смеси на угольный целик отрабатываемой короткой полосы данного наклонного слоя между его почвой и кровлей укладываются вкрест простирания лежни (стойки) с металлической арматурой для усиления твердеющего массива, которые в последующей короткой полосе используются в качестве элемента крепи бортового круга.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологии разработки мощных крутых пластов с закладкой выработанного пространства, которая характеризовалась бы той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемая в качестве изобретения технология. Поэтому она отвечает критерию патентоспособности "Новизна".

Сопоставительный анализ патентуемой технологии отработки мощных крутых пластов с аналогичными известными решениями показывает, что она (технология) более эффективная, при этом положительные стороны ей придают новые отличительные признаки и их новая совокупность, которая явным образом не вытекает из известного уровня техники, т. е. она отвечает критерию патентоспособности "Изобретательский уровень".

На фиг.1 показана схема вскрытия мощного крутого пласта и подготовки первого наклонного слоя; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 схемы отработки первого наклонного слоя короткими полосами в одном блоке поля и одновременной подготовки коротких полос в другом блоке; на фиг.7 разрез Д-Д на фиг.6; на фиг.8 разрез Е-Е на фиг.6; на фиг.9 разрез Ж-Ж на фиг.6; на фиг. 10 разрез И-И на фиг.6; на фиг.11 вид К на фиг.10; на фиг.12 сформированные в закладочном твердеющем массиве выработки (штреки и скаты) при отработке первого (верхнего) наклонного слоя и отработка второго наклонного слоя; на фиг. 13 разрез Л-Л на фиг.12; на фиг.14 разрез М-М на фиг.12; на фиг.15 разрез Н-Н на фиг.12; на фиг.16 разрез П-П на фиг.12; на фиг.17 разрез Р-Р на фиг.12; на фиг.18 сформированные в закладочном твердеющем массиве выработки (штреки и скаты) при отработке второго наклонного слоя и отработка третьего наклонного слоя; на фиг.19 разрез С-С на фиг.18; на фиг.20 разрез Т-Т на фиг.18; на фиг.21 разрез У-У на фиг.18; на фиг.22 разрез Ф-Ф на фиг. 18.

Способ осуществляют следующим образом.

Выемочное поле на вентиляционном и откаточном горизонтах вскрывается с полевых штреков 1 промежуточными квершдагами 2. Подготовка выемочного поля для варианта отработки наклонных слоев в нисходящем порядке осуществляется путем проведения скатов 3 у кровли пласта, которыми выемочное поле делится на блоки, затем проводится вентиляционный штрек 4 на всю длину выемочного поля и конвейерный штрек 5. Выемка угля в забоях коротких полос 6 осуществляется при помощи буровзрывных работ или очистной выемочной машиной, крепление выработанного пространства деревянными стойками 7 или гидростойками с внешним питанием типа ГВС. Проветривание очистных забоев коротких полос 6 производится за счет общешахтной депрессии свежей струей воздуха, поступающей с откаточного горизонта при отработке первого наклонного слоя 8 по скатам 3 и конвейерным штрекам 5, проведенным при подготовке слоя 8, а при отработке нижележащих наклонных слоев 9 по скатам 10 и конвейерным штрекам 11, сформированным в твердеющем массиве 12 каждого вышележащего наклонного слоя до забоев 6, смывает их и по сформированным в твердеющем массиве 12 вентиляционным штрекам 11 и скатам 10 отрабатываемого наклонного слоя в виде исходящей струи воздуха выдается на вентиляционный горизонт и далее в общую исходящую струю воздуха крыла шахты. Отбитый уголь самотеком поступает на конвейерный штрек 5 отрабатываемого слоя при отработке первого слоя 8 и на конвейерный штрек 11, сформированный в твердеющем массиве 12 вышележащего наклонного слоя при отработке второго и последующих наклонных слоев 9 и конвейерами 13, установленными на этих штреках, транспортируется до углеспускных отделений скатов 3, 10, где по углеспускным трубам самотеком доставляется до промквершлагов 2 на откаточном горизонте и далее конвейерами 13 транспортируется до приемных бункеров, расположенных у полевого штрека 1, из которых выгружается в шахтные вагонетки. После отработки короткой полосы 6 на величину, равную шагу закладки, производится подготовка ее к приему закладочной твердеющей смеси, заключающаяся в том, что нижняя и верхняя части очистного забоя полосы 6 загоняются вперед на 2-3 м и пробуривается между ними скважина 14 для проветривания и последующей разрезки очистного забоя 6, укладываются на угольный целик отрабатываемой короткой полосы данного наклонного слоя между его почвой и кровлей вкрест простирания лежни (стойки) 15 с металлической арматурой 16 для усиления закладочного твердеющего массива 12, которые в последующей короткой полосе используются в качестве элемента крепи (зубковых стоек) бортового круга 17, и затем для изоляции выработанного пространства сооружается перемычка 18. После этого подается закладочная твердеющая смесь, при этом выработанное пространство заполняется не полностью, и тем самым формируется (образуется) у верхнего борта завода полосы штрек 11, который для отрабатываемой полосы слоя является вентиляционным, а для полос нижележащего наклонного слоя конвейерным.

Очистная выемка в каждом забое короткой полосы 6 начинается с разрезки забоя. Для разрезки забоя, а также для проветривания сформированных штреков в каждом наклонном слое 9, кроме первого слоя 8, проводятся орты 19 от штреков 11 до почвы нижележащего слоя 9, между которыми пробуриваются скважины 14 с последующим проведением по ним для отрабатываемой полосы 6 разрезных печей 20.

При отработке коротких полос 6 первого наклонного слоя 8 на границах между крайними и средними блоками формируются в закладочном твердеющем массиве 12 у почвы отрабатываемого слоя скаты 10, которые для отрабатываемого наклонного слоя используются для вентиляции, спуска крепежных материалов оборудования и передвижения людей, а для полос нижележащего наклонного слоя - в качестве выработок для подачи свежей струи воздуха, транспортировки угля и др. При этом, при отработке первого наклонного слоя 8 формируются в закладочном массиве все скаты 3, 10 в связи с одновременным ведением очистных и подготовительных работ (проведение конвейерных штреков). После окончания отработки первого наклонного слоя 8 в качестве углеспускных скатов для второго наклонного слоя оставляются скаты 10, а остальные скаты 3 заполняются закладочной твердеющей смесью. Причем формирование скатов 10 в закладочном твердеющем массиве 12, начиная со второго наклонного слоя 9, осуществляется в следующей последовательности, если в предыдущем наклонном слое на флангах и в центре выемочного поля, то в нижележащем наклонном слое на границах между крайними и средними блоками, так это чередование расположения формируемых скатов 10 в слоях 8, 9 продолжается до отработки предпоследнего наклонного слоя 9. При отработке наклонных слоев 8, 9 направление движения забоев коротких полос 6 в каждом последующем слое 8, 9 изменяется на обратное, например, если в одном наклонном слое движение забоев коротких полос направлено к центру выемочного поля, то в другом (нижележащем) слое к его флангам, и наоборот. Такой порядок ведения работ значительно сокращает объем подготовительных выработок.

Формула изобретения

1. Способ разработки мощных крутых пластин с закладкой выработанного пространства, включающий деление пласта на наклонные слои и отработку их в нисходящем порядке или восходящем с выемкой каждого слоя короткими полосами по простиранию в нисходящем порядке, проведение и формирование в закладочном твердеющем массиве необходимых подготовительных выработок, отличающийся тем, что в закладочном массиве отрабатываемого слоя формируют штреки и скаты для отработки смежного наклонного слоя, смещая одноименные штреки в смежных слоях на величину половины сечения по падению или восстанию пласта, а скаты в смежных слоях формируют, чередуя либо в центре выемочного поля и на его флангах, либо на границах между крайними и средними блоками, меняя при этом направление отработки коротких полос в смежных слоях на противоположное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании закладочного массива в каждой полосе на ее почву укладывают элементы крепи с анкеровочными приспособлениями для удержания бортовой крепи нижележащей полосы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22