Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов с применением очистных механизированных комплексов

 

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к технологии отработки угольных пластов с применением механизированных комплексов. Задачей изобретения является расширение технологических возможностей очистных работ с применением комплексной механизации. Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов с применением очистных механизированных комплексов включает выемку угля в лаве, поддержание крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пластов путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью. Усиление крепления выемочного штрека на сопряжении его с очистным забоем в зоне опорного давления ведут повышением несущей способности податливых стоек рамной крепи за счет установки тормозных устройств перед концами стыков в соединительных податливых узлах. Подготовительные выработки, закрепленные анкерами, усиливают путем установки между первоначально возведенными анкерами дополнительных более прочных и удлиненных анкеров, закрепляемых в зоне горных пород, не подверженных интенсивному сдвижению. Подхваты балочной конструкции прикрепляют к кровле пласта анкерами повышенной несущей способности, закрепляя их в зоне горного массива, не подвергнутого деформационным сдвижениям. Монолитную труднообрушаемую кровлю разупрочняют методом гидравлической стратификации, нагнетая флюид или воду в скважины, пробуренные в кровлю пласта из-под механизированной крепи. Скважины для нагнетания флюида или воды могут бурить вдоль линии сопряжения очистного забоя с подготовительной выработкой с наклоном в сторону очистного забоя, при этом расстояние между смежными скважинами принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве после нагнетания в скважины флюида или воды. Тормозные устройства могут быть выполнены в виде стяжных хомутов либо с пластинами с кромками, регулируемыми по глубине резания. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к технологии разработки угольных пластов с применением механизированных комплексов.

При механизированной выемке угля на пологих и наклонных пластах наиболее сложным участком горных работ является сопряжение очистного механизированного забоя с выемочными штреками.

Известен способ крепления сопряжения лавы и прилегающих участков выемочных выработок, включающий размещение вдоль выработки составной балки, которую устанавливают на переднюю и заднюю секции и по мере передвижения очистного забоя и секций крепи элементы составной балки в задней части демонтируют, а в передней - наращивают (а.с. СССР 1679036, МКИ 5 Е 21 D 11/36, 1991).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по своей сути и достигаемым результатам является способ крепления горной выработки при отработке пологих и наклонных угольных пластов очистными механизированными комплексами, включающий выемку угля в лаве, поддержания крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пласта путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью (а.с. СССР 1553100, МКИ Е 21 D 11/36, 1990).

К недостаткам протипа можно отнести то, что известная технология предназначена (включает) для отработки угольных пластов по схеме парных лав, что не всегда эффективно.

Целью изобретения является устранение этого недостатка и расширение технологических возможностей очистных работ с применением комплексной механизации.

Поставленная цель достигается тем, что при разработке пологих и наклонных угольных пластов с применением очистных механизированных комплексов, включающей выемку угля в лаве, поддержание крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пласта путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью, усилие крепления подготовительной выработки на сопряжении ее с очистным забоем в зоне опорного давления ведут с повышением несущей способности податливых стоек рамной крепи за счет установки тормозных устройств перед концами стыков в соединительных податливых узлах, подготовительные выработки, закрепление анкерами, усиливают путем установки между первоначально возведенными анкерами дополнительных более прочных и удлиненных анкеров, закрепляемых в зоне горных пород, не подверженных интенсивному сдвижению, подхваты балочной конструкции прикрепляют к кровле пласта анкерами повышенной несущей способности, закрепляя их в зоне горного массива, но подвергнутого деформационным сдвижениям, а монолитную труднообрушаемую кровлю разупрочняют методом гидродинамической стратификации, нагнетая флюид или воду в скважины, пробуренные в кровлю пласта из-под механизированной крепи; эффективность работ повышается, если при разупрочнении пород кровли в краевой части лавы скважины для нагнетания флюида или воды бурят вдоль линии сопряжения очистного забоя с подготовительной выработкой с наклоном в сторону очистного забоя, при этом расстояние между смежными скважинами принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве после нагнетания в скважины флюида или воды, конструктивно тормозные устройства выполняют в виде стяжных хомутов с пластинами с кромками, регулируемыми по глубине резания при взаимодействии со стойками крепи.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема очистного забоя с прилегающими выемочными штреками и зонами нагнетания флюида в породы кровли пласта; на фиг.2 изображено поперечное сечение выемочного штрека в зоне его сопряжения с очистным забоем; на фиг.3 приведен разрез А-А на фиг. 2;, на фиг.4 и 5 приведены схемные решения тормозных устройств.

Согласно изобретению угольный пласт пологого или наклонного залегания отрабатывается очистным механизированным комплексом с секционной гидрофицированной крепью по системе длинных столбов по простиранию пласта. Технология угольного пласта включает выемку угля в очистном забое (лаве) 1, крепление кровли забоя пласта механизированной секционной крепью, поддержание крепления подготовительных выработок - выемочных штреков: конвейерного 2 и вентиляционного 3, на сопряжениях выработок 2 и 3 с очистным забоем и усилением крепи в зоне опорного давления, управление кровлей пласта путем ее полного обрушения вслед за выемкой угля в механизированном очистном забое.

На сопряжении очистного забоя 1 с выемочным (конвейерным) штреком 2 устанавливается балка-подхват 4, которая прикрепляется к кровле пласта анкерами 5 повышенной несущей способности с закреплением их в горном массиве, но подвергнутом деформационным смещениям. Балка 4 подхватывает верхняки 7 анкерной крепи, возведенной в нише при установке балки 4.

Для повышения несущей способности рамной стоечной и арочной крепи за счет повышения ее жесткости замки податливости снабжаются тормозными устройствами 8 и 9, располагаемыми перед концами стыков 10 и 11 по ходу силового перемещения под действием нагрузки Р со стороны горных пород.

Распорные элементы рам, устанавливаемые по простиранию пласта, снабжаются гибкими связями, соединенными с верхняками рам крепи.

Для усиления крепи на сопряжениях выемочных штреков 2 и 3, закрепленными анкерами, между первоначально возведенной анкерной крепью дополнительно устанавливают более прочные анкеры большей длины, закрепляя их в горном массиве, не подверженном интенсивному смещению.

При отработке угольных пластов с монолитной (песчаники) труднообрушаемой кровлей ведут ее разупрочнение методом гидродинамической стратификации, нагнетая воду (флюид) в скважины 12, пробуренные в кровлю из-под механизированной крепи. При этом скважины бурят, располагая их определенными зонами в шахматном порядке, чередующимися во времени. Каждый день (сутки) зоны разупрочнения 13 скважин смещаются по фронту на расстояние одной зоны. Такое размещение скважин с их чередованием позволяет повысить эффективность разупрочнения горных пород, т.к. зоны 13 нагнетания флюида в горный массив, а следовательно, его разупрочнения каждый раз находятся на более удаленном расстоянии от зон разрушения.

Для разупрочнения пород кровли в краевой части лавы скважины 14 для нагнетания воды бурят вдоль линии сопряжения очистного забоя с выемочным штреком с наклоном в сторону очистного пространства (забоя), при этом расстояние между смежными скважинами 14 принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве при нагнетании флюида, т.е. зоны разупрочнения 15 вокруг смежных скважин 14 должны налагаться друг на друга.

Формула изобретения

1. Способ разработки пологих и наклонных угольных пластов с применением очистных механизированных комплексов, включающий выемку угля в лаве, поддержание крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пластов путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью, отличающийся тем, что усиление крепления выемочного штрека на сопряжении его с очистным забоем в зоне опорного давления ведут повышением несущей способности податливых стоек рамной крепи за счет установки тормозных устройств перед концами стыков в соединительных податливых узлах, подготовительные выработки, закрепленные анкерами, усиливают путем установки между первоначально возведенными анкерами дополнительных более прочных и удлиненных анкеров, закрепляемых в зоне горных пород, не подверженных интенсивному сдвижению, подхваты балочной конструкции прикрепляют к кровле пласта анкерами повышенной несущей способности, закрепляя их в зоне горного массива, не подвергнутого деформационным сдвижениям, а монолитную труднообрушаемую кровлю разупрочняют методом гидравлической стратификации, нагнетая флюид или воду в скважины, пробуренные в кровлю пласта из-под механизированной крепи.

2. Способ разработки по п. 1, отличающийся тем, что для разупрочнения пород кровли в краевой части лавы скважины для нагнетания флюида или воды бурят вдоль линии сопряжения очистного забоя с подготовительной выработкой с наклоном в сторону очистного забоя, при этом расстояние между смежными скважинами принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве после нагнетания в скважины флюида или воды.

3. Способ разработки по п. 1, отличающийся тем, что тормозные устройства выполнены в виде стяжных хомутов с винтовыми прижимами, либо для получения большого тормозного сопротивления их снабжают пластинами с кромками, регулируемыми по глубине резания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5