Способ разработки крутого напряженного газодинамически активного пласта

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки опасных по газодинамическим явлениям пластов с устойчивыми и труднообрушаемыми породами кровли. Способ включает проведение основных подготовительных выработок, подготовку выемочного поля с отработкой подэтажей столбами по простиранию с одновременным магазинированием разрушенного угля в нескольких магазинах. Разработку подэтажей в пределах этажа осуществляют от верхнего этажа к нижнему в направлении к основному гезенку. Выпуск разрушенного угля в транспортные средства горизонта осуществляют по мере перемещения очистного забоя из последнего магазина, который после выпуска из него угля ликвидируют, для чего производят посадку кровли. При этом предварительно разбирают этаж на подэтажи, подводя от основного гезенка промежуточные пластовые штреки, и определяют оптимальную ширину вынимаемых в подэтажах полос. Выемку угля в подэтажах осуществляют снизу вверх, снимая последовательно полоски угля в забое на всю ширину полосы. Разрушенный уголь накапливают в магазине вслед за его выемкой. При этом одновременно оборудуют не менее двух магазинов на каждом подэтаже. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подготовки и разработки крутых, опасных по газодинамическим явлениям пластов с устойчивыми и труднообрушаемыми породами кровли.

Известен способ отработки пластов в восходящем порядке, включающий проведение основных квершлагов, вентиляционных и транспортных гезенков, штреков и отработку ярусов и блоков лавами по простиранию [1] Однако применение данного способа не достаточно эффективно и безопасно, особенно при малой мощности применяемой транспортной цепочки на шахте. Кроме того, при данном способе тяжело осуществлять управление кровлей повышенной устойчивости на выбросоопасных пластах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отработки крутых и наклонных пластов длинными столбами с выемкой полосами по востанию [2] включающий последовательную выемку пласта от границ выемочного поля с временным загазированием угля и одновременным нахождением в работе не менее трех полос.

Однако при отработке крутых угольных пластов, склонных к газодинамическим явлениям и небольшой мощности, рассматриваемый способ является недостаточно эффективным и не в полной мере безопасным. Кроме того, способ в своей основе предусматривает существенные потери угля в целиках. При отработке пластов, например на шахтах Центрального района Донбасса, особенно при кровлях и почвах, склонных к сползанию. При значительных высотах этажа могут возникать завалы в очистном забое или обрушения угольного массива довольно, часто перерастающие затем в газодинамические явления.

Целью изобретения является повышение эффективности выемки угля и безопасности ведения горных работ за счет повышения высоты отрабатываемого этажа, снижения вероятности обрушения угольного массива, а также возможности сползания вмещающих пород на пластах с устойчивостью кровли выше среднего значения.

Цель достигается тем, что в известном способе этаж разбивается на подэтажи, определяют оптимальную ширину вынимаемых полос. Затем осуществляется последовательная отработка полос в подэтажах от верхнего подэтажа к нижнему путем снятия полоски монолитного угля на всю ширину полосы. При этом разрушенный уголь аккумулируют в магазинах (на каждом подэтаже оборудуют не менее двух магазинов, причем не менее одного магазина полностью заполнены углем). Из магазинов разрушенный уголь начинают удалять из наиболее удаленного от очистного забоя магазина.

Кроме того, для повышения эффективности способа предлагается осуществлять последовательную посадку пород кровли по мере выпуска разрушенного угля из магазинов одновременно по всей ширине этажа, при этом ширина вынимаемой полосы должна быть кратной шагу посадки кровли, а также ряд других приемов. В частности, было предложено посадку пород кровли осуществлять одновременно по всем подэтажам, причем при схеме выемки угля с отставанием забоя каждого подэтажа посадку кровли осуществляют по диагонали под углом α к оси штреков. Этот угол выбирается исходя из соотношения размеров лавы, мощности пласта, его газодинамической активности и других горногеологических факторов.

Предлагаемый способ имеет следующие основные отличительные признаки и операции. Это образование подэтажей, выемка с магазинированием угля в полосах шириной, кратной шагу посадки кровли, и другие признаки.

Несмотря на известность в отдельности некоторых из приведенных в предлагаемом изобретении операций, заявляемая совокупность признаков в исследованной технической и патентной литературе не обнаружена. Следовательно, предлагаемая совокупность признаков обладает "новизной".

Вполне очевидно, что работы по выемке угля на крутом пласте с применением совокупности признаков, изложенных в данном изобретении, становятся менее трудоемкими, более безопасными и значительно эффективнее, а также повышается устойчивость пород кровли, следовательно, предложенная совокупность признаков обеспечивает достижение цели изобретения, то есть она существенна. Относительно признаков, приведенных в последующих пунктах формулы изобретения, то они, что вполне очевидно из представленной формулы, направлены на повышение степени надежности и эффективности выполнения способа и могут быть рассмотрены в совокупности с признаками основного пункта формулы изобретения. Кроме того, все признаки рассматриваемого изобретения подчинены одной и единственной цели наиболее эффективно и в тоже время безопасно осуществить выемку угля на газодинамически активном пласте, то есть четко прослеживается единство изобретения. Таким образом, данное техническое решение преследует единство цели и обладает "существенными отличиями" по сравнению с прототипом и другими способами, известными в рассматриваемой и других смежных областях техники. Других известных решений со сходными признаками не выявлено. Исходя из вышеизложенного, можно считать, что решение соответствует всем критериям, предъявляемым к изобретению.

На фиг. 1 показана схема отработки этажа с ортогональной направлению выемки посадкой кровли пласта; на фиг.2 то же, с диагональной посадкой кровли пласта; на фиг.3 схема отработки пласта в подэтаже; на фиг.4 разрез А А на фиг.3, сечение транспортного штрека.

На фиг.1-4 цифрами обозначены: 1,2,3 полосы для выемки угля, 1 - полоса, где осуществляется отбойка и магазинирование угля; 2 полоса (магазин), заполненный углем; 3 полоса из которой осуществляется выдача ранее замагазинированного угля в транспортные средства подэтажа; 4 - вентиляционный штрек; 5 подэтажные (промежуточные) штреки; 6 откаточный штрек; 7 угольный массив в целике; 8 разрушенный уголь в магазине; 9 - пустое пространство после выпуска разрушенного угля последнего от забоя магазина; 10 зона очистного забоя в предпосадочном состоянии; 11 линия посадки пород кровли на этаже; 12 обрушенные породы; 13 угольные целики; 14, 15, 16 гезенк; 17 квершлаг транспортного (откаточного) горизонта; 18 - квершлаг вентиляционного горизонта; 19 ряды индивидуально (органной) крепи отделяющей полосы; 20 кусты (костры); 21 стойки крепи вентиляционнного штрека; 22 стойки крепи подэтажного штрека; 23 поддерживающие элементы; 24 полоска монолитного угольного массива вынимаемого по ширине полосы; 25 - перемычка перекрытия лотка для выпуска разрушенного угля из магазина; 26 - лоток для транспортирования гуля по слабонаклонным пластам; 27 перегружатель; 28 конвейер; 29 скоба крепления перегружателя.

Пример конкретного выполнения.

Работы проводили на шахте им. Карла Маркса ПО "Орджоникидзе-уголь". Лава отрабатывает крутой угольной пласт К₃ "Дерезовка" мощностью 2,1 м с углом падения 58^o. Высота этажа по падению пласта на шахте принята 150 м. Этаж делится на 3 подэтажа, высотой соответственно по 50 м каждый, а₁=а₂=а₃=50 м. Выемку угля на каждом подэтаже осуществляют полосами равной ширине (а) по восстанию с маганизированием угля в этих полосах. Для этого от основного гезенка проводят пластовые промежуточные штреки. Выемку угля в подэтажах осуществляют, снимая последовательно полоски угля в забое на всю ее ширину. Разрушенный при этом уголь накапливают вслед за выемкой в этом же магазине. По мере оборудования нового магазина разрушенный уголь выпускается из последнего, причем одновременно в зависимости от устойчивости пород кровли, постоянно находятся оборудованными не менее двух магазинов, при этом не менее одного магазина на подэтаже находится постоянно заполненным. Как правило, для пород кровли средней и выше устойчивости ширину полосы принимаем а 4 8 м, а размер допустимых обнажений кровли при выемке угля в полосе принимаем 5 7 ± 2 м, а отставание крепления полосы составляет не менее 3 м.

Посадка основной кровли в лаве по мере выемки угля и перемещения забоя осуществляется с шагом, кратным ширине принятой полосы вынимаемого угля.

Применение данного способа в промышленности при отработке крутых газодинамически активных угольных пластов позволит существенно повысить эффективность выемки угля и безопасность ведения горных работ на добычном участке за счет исключения вероятности обрушений и сползаний пород кровли.

Формула изобретения

1. Способ разработки крутого напряженного газодинамически активного пласта, включающий проведение основных квершлагов, вентиляционных, подэтажных, откаточных штреков, разделение угольного массива на этажи и подэтажи, отработку подэтажей столбами по простиранию с выемкой угля последовательно полосами по восстанию с креплением и магазинированием разрушенного угля вслед за его выемкой одновременно в нескольких магазинах, выпуск угля по мере перемещения очистного забоя в транспортные средства, контроль за состоянием пород кровли, поддержание ее и последующую посадку основной кровли, отличающийся тем, что разбивают этаж на подэтажи, проводя от основного гезенка промежуточные пластовые штреки, определяют оптимальную ширину вынимаемых в подэтажах полос и осуществляют последовательно их отработку от верхнего этажа к нижнему в направлении к основному гезенку, при этом выемку угля в подэтажах осуществляют снизу вверх, снимая последовательно полоски монолитного угля в забое на всю ширину полосы, разрушенный уголь накапливают в магазине вслед за его выемкой, причем одновременно оборудуют не менее двух магазинов для накапливания разрушенного угля на каждом подэтаже, один из этих магазинов на подэтаже постоянно содержат полностью заполненным углем и используют его для поддержания кровли от обрушения, а выпуск разрушенного угля в транспортные средства осуществляют по мере перемещения очистного забоя из последнего магазина, который после выпуска из него угля ликвидируют, для чего осуществляют посадку кровли.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют посадку основной кровли одновременно по всему этажу.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ширину магазинов для накопления разрушенного угля принимают кратной шагу посадки основной породы.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что осуществляют одновременно посадку кровли пласта по всем подэтажам по диагонали, располагаемой под острым углом к направлению движения лав.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выемку угля в каждом подэтаже осуществляют от забоя вышележащего подэтажа на величину, равную или больше всех магазинов, существующих на вышележащем подэтаже.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпуск угля осуществляют по мере перемещения очистного и последнего магазина на предварительно оборудованные транспортные выработки промежуточного этажа, после чего уголь подают в транспортный квершлаг откаточного горизонта.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширину выемочных полос при породах кровли средней прочности и выше принимают не более 4 6 м, а отставание крепления полосы не более 3 м, при этом при ширине полосы более 4 м в ее середине периодически оборудуют распоры в виде костров, а люди, работающие в лаве, при появлении признаков посадки кровли пласта выводятся из территории участка до окончания процесса посадки кровли.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4