Способ разработки крутопадающих удароопасных пластов

 

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при очистной выемке пластов угля с использованием энергии горного давления. Сущность изобретения: одновременно с подвиганием забоя проходят вторую разрезную печь. Проводят прогноз степени удароопасности участка пласта и при обнаружении критического уровня очистные работы останавливают. Участок пласта от второй разрезной печи до забоя оставляют под временный целик. Затем от второй разрезной печи возобновляют выемку пласта по простиранию. Во временно оставленный целик из подготовительной выработки бурят шпуры. Взрыванием зарядов инициируют разрушение временного целика силами горного давления, а извлеченный уголь выпускают на откаточный штрек. После полного извлечения угля из временного целика возобновляют выемку от третьей разрезной печи с оставлением участка пласта до второго очистного забоя под временный целик. Такой порядок отработки пласта сохраняют по протяженности этажа. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при очистной выемке пластов угля с использованием энергии горного давления.

Известен способ отработки пласта угля с использованием энергии горного давления для саморазрушения целика [1] По этому способу пласт вынимают механизированным комплексом, а в выемочном столбе впереди очистного забоя оставляют саморазрушающийся целик, при этом участок пласта от границы выемочного столба до саморазрушающегося целика отрабатывают одновременно с проведением за ним новой монтажной камеры, которую проводят на расстоянии пролета основной кровли от границы выемочного столба, а первичное обрушение основной кровли проводят до начала отработки остающейся впереди новой монтажной камеры части столба. Способ снижает влияние динамики нагрузок на крепь в период первичного обрушения кровли. Однако при приближении очистного забоя к новой монтажной камере в результате пригрузок примыкающего к ней целика возникает опасность проявления горного удара. Кроме того, новую монтажную камеру проходят в выемочном столбе на удалении от его границы, равном предельному пролету основной кровли, в результате чего камера попадает в зону опорного давления от очистного забоя и испытывает дополнительные пригрузки. Поэтому использование способа для отработки крутопадающих удароопасных пластов из-за формирования неконтролируемых очагов горного давления небезопасно и неэффективно.

Известен способ выемки целиков с использованием энергии горного давления и выпуском их на полевые выработки [2] По этому способу целики вынимают в две стадии извлечения. Сначала проходят под очистными камерами полевые выработки с заездами под целики первой стадии извлечения и из заездов бурят в них скважины. Под смежные целики скважины бурят в породу под выпускные воронки. После заряжания и взрывания зарядов BB в тех и других скважинах разрушенные целики первой стадии извлечения выпускают на полевые выработки, а целики, смежные с ними, частично разрушают нарастанием сил горного давления. В оставшейся части этих целиков из удлиненных заездов снова бурят скважины, в которых дополнительно взрывают заряды BB, после чего целики второй стадии извлечения также выпускают на полевые выработки. Способ позволяет извлекать целики планомерно через один с частичным использованием сил горного давления. Однако применение способа сопряжено с тем, что целики второй стадии извлечения подвержены воздействию неуправляемой пригрузки, за нарастанием которой отсутствует контроль и которая влечет за собой опасность проявления горных ударов в этих целиках и в потолочине над полевой выработкой во время выемки целиков первой стадии извлечения. Кроме того, возрастает объем технологических операций по проходке заездов и нарезке выпускных воронок. Поэтому использование способа для разработки крутопадающих удароопасных пластов неэффективно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ выемки крутопадающих угольных пластов с использованием энергии горного давления для разрушения угля с помощью канатных пил [3] По этому способу устанавливают степень удароопасности участка пласта, подлежащего выемке и определяют границу зоны влияния очистного забоя по выходу штыба при бурении прогнозных шпуров. При отсутствии опасности возникновения горных ударов на всю высоту этажа бурят скважины, через которые пропускают концы каната, армированного режущим органом в виде фрезы с зубками. Концы каната подсоединяют к лебедке, с помощью которой возвратно-поступательным перемещением режущего органа по пласту осуществляют выпиливание угля. Вынимают уголь полосами по восстанию или простиранию и выпускают его на откаточный штрек. Способ позволяет вести безлюдную выемку пластов крутого падения. Интенсивность разрушения угля при зарубке канатной пилой зависит от степени напряженности пластов и их способности к хрупкому разрушению. При этом добычу угля ведут с использованием энергии горного давления, а режущим органом пилы создают импульс для саморазрушения пласта. Однако при осуществлении указанного способа при очистной выемке отсутствует контроль за управлением кровлей в выбранном пространстве по мере подвигания фронта по выпиливанию угля и передовые скважины для пропуска каната находятся в зоне опорного давления от очистного забоя. Скважины претерпевают деформации, задавливаются и теряют устойчивость и целостность, что влечет за собой дополнительные затраты на их восстановление. Кроме того, способ предусматривает использование добычного оборудования в виде канатной пилы, режущий орган которой также получает повреждения от сил горного давления, а совершающий возвратно-поступательное перемещение канат подвержен зажатию в скважинах при их разрушении. Из-за указанных причин разработка этим способом крутопадающих удароопасных пластов без контроля степени напряженности угля в очистном забое неэффективна.

Изобретение решает задачу повышения эффективности и безопасности выемки угля путем использования энергии горного давления. Для этого при отработке этажа проходят первую разрезную печь, из которой очистным забоем начинают выемку пласта, одновременно проходят вторую разрезную печь, затем проводят прогноз степени удароопасности пласта, при обнаружении критического уровня удароопасности очистной забой останавливают, оставляют участок пласта под временный целик и далее ведут выемку пласта от второй разрезной печи, затем впереди проходят третью разрезную печь, а от второй разрезной печи продолжают очистную выемку до обнаружения критического уровня удароопасности, после чего второй очистной забой останавливают, инициируют разрушение оставленного временного целика с помощью проведения буровзрывных работ и выпускают разрушенный в целике уголь на откаточный штрек, после чего ведут очистную выемку от третьей разрезной печи с оставлением участка пласта между вторым очистным забоем и третьей разрезной печью под временный целик и далее отрабатывают пласт в аналогичном порядке, а также для этого все последующие разрезные печи проходят за границей зоны влияния очистного забоя предыдущей печи.

На фиг. 1 представлена схема отработки крутопадающего удароопасного пласта; на фиг. 2 разрез I-I, где показана схема инициирования выпуска на откаточный штрек угля из разрушенного силами горного давления временного целика.

Способ разработки крутопадающих удароопасных пластов осуществляют следующим образом. По пласту угля на этаже, ограниченном вентиляционным 1 и откаточным 2 штреками, вначале проходят первую разрезную печь 3, из которой очистным забоем 4 ведут выемку пласта. Определяют границу 5 зоны влияния очистного забоя 4, за которой проходят вторую разрезную печь 6, а из первой разрезной печи 3 продолжают выемку пласта. Одновременно в очистном забое 4 прогнозируют степень удароопасности пласта угля, например, по выходу буровой мелочи при бурении контрольных шпуров. При обнаружении прогнозом критического уровня степени удароопасности, который определяют согласно требованиям "Инструкции по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам", очистной забой 4 останавливают из-за опасности проявления горного удара. Оставляют участок пласта между очистным забоем 4 и второй разрезной печью 6 под временный целик 7. От второй разрезной печи 6 очистным забоем 8 снова ведут выемку пласта, а за границей 9 его зоны влияния проходят третью разрезную печь 10. Продолжают от второй разрезной печи 6 выемку пласта очистным забоем 8 и прогнозируют в нем степень удароопасности. При обнаружении прогнозом критического уровня степени удароопасности очистной забой 8 снова останавливают. Из просека 11, который проходят одновременно с откаточным штреком 2, во временный целик 7 бурят шпуры 12, в которые закладывают заряды 13 взрывчатого вещества. Заряды 13 взрывают и образуют зону инициирования 14 разрушения и выпуска целика 7, который из-за воздействия сил горного давления претерпевает дальнейшие пригрузки и растрескивание. Выпускают на откаточный штрек 2 разрушенный силами горного давления уголь из временного целика 7. После этого начинают очистным забоем 15 выемку от пласта третьей разрезной печи 10, которую ведут в аналогичном порядке: определяют границы зоны влияния очистного забоя 15, проходят за ней новую разрезную печь, оставляют по пласту временный целик, прогнозируют в очистном забое 15 степень удароопасности, производят разрушение силами горного давления временно оставляемых целиков и взрывное инициирование выпуска из них угля.

Разработка крутопадающих удароопасных пластов заявляемым способом базируется на эффективном и безопасном ведении горных работ за счет использования контролируемых сил горного давления для разрушения оставляемых временных целиков и извлечения из них угля без присутствия людей в очистном забое. Временными остановками очистного забоя обеспечивают регулирование технологическими операциями по выемке пласта участками с применением добычной техники и без нее с использованием энергии горного давления без присутствия людей. Заложение разрезных печей за границей зоны влияния очистного забоя повышает безопасность и позволяет исключить противоударные профилактические мероприятия при их проходке. Остановка очистного забоя при обнаружении критического уровня удароопасности предотвращает проявление горных ударов, а увеличение пролета отработки по мере удаления очистного забоя от целиков, оставляемых между ним и передовой разрезной печью, обеспечивает управление кровлей, технологическую пригрузку целиков и разрушение их силами горного давления. Обнаружение критического уровня удароопасности свидетельствует о пригрузке очистного забоя со стороны кровли и о технологически создаваемом нагружении до разрушения оставляемого временного целика от увеличения пролета отработки. Взрывание в пробуренных из просека шпурах зарядов взрывчатого вещества инициирует начало разрушения нагруженного горным давлением оставляемого временного целика и выпуска из него разрушенного угля на откаточный штрек, а сам выпуск позволяет вести планомерное управление кровлей при удалении очистного забоя на заданное расстояние, которое вместе с шириной оставляемого временного целика равно шагу посадки кровли.

Такое выполнение способа повышает эффективность и безопасность разработки крутопадающего удароопасного пласта за счет планомерного разрушения и выпуска угля силами горного давления из временно оставляемого целика без очистного забоя и присутствия в нем людей. В сравнении с прототипом при безлюдной выемке пласта исключается опережающее бурение скважин для возвратно-поступательного перемещения рабочего органа канатной пилы, а сама безлюдная выемка осуществляется без задействования технологического оборудования за счет увязанной с управлением посадкой кровли планомерной пригрузки временного целика и за счет предусмотренных в связи с этим операций по контролю степени удароопасности в очистном забое, его остановок и выпуску пригруженного и разрушенного силами горного давления угля на откаточную выработку.

Формула изобретения

1. Способ разработки крутопадающих удароопасных пластов, включающий поэтажную выемку пласта очистным забоем, определение границ зон его влияния и прогноз степени удароопасности, отличающийся тем, что при отработке этажа проходят первую разрезную печь, из которой очистным забоем начинают выемку пласта, одновременно проходят вторую разрезную печь, затем проводят прогноз степени удароопасности пласта, при обнаружении критического уровня удароопасности очистной забой останавливают, оставляют участок пласта под временный целик и далее ведут выемку пласта от второй разрезной печи, затем впереди проходят третью разрезную печь, а от второй разрезной печи продолжают очистную выемку до обнаружения критического уровня удароопасности, после чего второй очистной забой останавливают, инициируют разрушение оставленного временного целика с помощью проведения буровзрывных работ и выпускают разрушенный в целике уголь на откаточный штрек, после чего ведут очистную выемку от третьей разрезной печи с оставлением участка пласта между вторым очистным забоем и третьей разрезной печью под временный целик и далее отрабатывают пласт в аналогичном порядке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что все последующие разрезные печи проходят за границей зоны влияния очистного забоя предыдущей печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2