Способ подготовки выемочного поля при камерно-столбовой системе разработки

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке выемочных полей. Способ включает проведение параллельных выработок по простиранию пласта и нарезку выемочных целиков. Выемочное поле по падению разделяют на два блока с оставлением между ними непрорезаемого целика и подготовку каждого блока ведут раздельно с применением обособленных схем проветривания. После подготовки блоков их соединяют между собой на фланге выемочного поля сбойками, и исходящую струю из нижнего блока отводят по выработкам верхнего блока. Размер непрорезаемого целика по падению могут выбирать равным ширине выемочного целика. Обособленное проветривание каждого блока осуществляют путем подачи свежего воздуха из воздухоподающей выработки в тупиковые забои по вентиляционным трубам с помощью вентиляторов местного проветривания и отвода исходящей струи по выработкам блока. Способ обеспечивает высокую эффективность и устойчивость проветривания выемочного поля на газоносных пластах как в процессе его подготовки, так и в дальнейшем при выемке целиков за счет снижения утечек воздуха. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к системам подземной разработки угольных месторождений, и может быть использовано при подготовке выемочных полей для выемки угольных пластов камерно-столбовой системой разработки.

Известен способ подготовки выемочного участка для выемки его камерно-столбовой системой, заключающийся в том, что по пласту проходят нижний и верхний штреки, а затем параллельно им проходят один или несколько промежуточных штреков и от них к расположенным выше штрекам проводят сбойки, т.е. разделяют выемочное поле на целики (заявка DE №2057498, кл. Е 21 С 41/04, 1972 г.). Основным недостатком известного способа является длительный срок подготовки выемочного поля, что, в первую очередь, связано с необходимостью проведения двух штреков (верхнего и нижнего) на всю длину выемочного поля. Проведение таких длинных выработок обычно связано со значительными трудностями в их проветривании и высокой трудоемкостью.

В 80-90-е годы в США были проведены крупные работы по повышению эффективности камерно-столбовой разработки угольных пластов, в частности была разработана новая технология подготовки и отработки с использованием высокопроизводительных комбайнов фронтального действия, самоходных вагонеток, анкероустановщиков, магистральных ленточных конвейеров и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности, решаемой технической задаче и совокупности общих существенных признаков является технология подготовки выемочных полей при камерно-столбовой системе, заключающаяся в том, что с наклонной воздухоподающей выработки начинают с помощью одного или двух комбайнов типа "Джой" последовательно проходить параллельные выработки по простиранию с одновременной нарезкой с помощью сбоек целиков (US 6460937 В 2, 08.10.2002, Е 21 С 41/18), принятая за прототип. Проходческо-добычной комбайн “Джой” осуществляет выемку угля и погрузку его на самоходную вагонетку, располагаемую в задней его части, которая транспортирует уголь к участковому ленточному конвейеру. После выемки заходки длиной 6 м комбайн переходит в забой другой выработки, а на его место заходит самоходный анкероустановщик, который производит установку анкерных болтов длиной 1,2-1,8 м по сетке 1,2 × 1,2 м. После установки анкерного крепления и зачистки почвы выработка готова для дальнейшей проходки комбайном. Обычно один комбайн осуществляет проходку одновременно 5-7 выработок. При такой организации работ обеспечивается проходка 37-50 м в смену нарезных выработок с добычей до 500 т угля в смену.

Основными недостатками известного способа подготовки выемочного поля являются:

- низкая надежность проветривания выработок и их забоев, особенно при отработке газоносных и высокогазоносных пластов, т.к. требуется установка большого количества вентиляционных изолирующих и регулирующих сооружений, из-за утечек через которые в выработки и забои поступает недостаточное количество свежего воздуха;

- обслуживание большого количества забоев (более 5) снижает эффективность использования техники, в частности усложняет работу автоматических и дистанционных систем управления и контроля процессами выемки, крепления кровли, транспортировки угля, перемещения механизмов

по выработкам и т.д.;

- схема подготовки не обеспечивает в дальнейшем безопасной отработки целиков угля по условиям проветривания;

- необходимость подачи в выемочное поле большого количества воздуха.

Технической задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков.

Предлагаемый способ подготовки выемочного поля обеспечивает высокую эффективность использования техники за счет одновременной работы не более четырех забоев и уменьшения затрат времени на перемещение техники из одного забоя в другой или до ленточного конвейера. Кроме того, способ обеспечивает высокую надежность проветривания выемочного участка как в процессе подготовки его, так и в дальнейшем при выемке целиков даже при отработке газоносных пластов.

Указанная техническая задача решается тем, что способ подготовки выемочного поля при камерно-столбовой системе разработки включает в себя проведение параллельных выработок по простиранию пласта и нарезку выемочных целиков. При этом выемочное поле по падению разделяют на два блока с оставлением между ними непрорезаемого целика, и подготовку каждого блока ведут раздельно с применением обособленных схем проветривания, а после подготовки обоих блоков их соединяют между собой на фланге сбойкой и исходящую струю из одного блока отводят по выработкам другого блока.

Кроме того, размер по падению непрорезаемого целика выбирают соответствующим, т.е. близким по размеру или равным ширине выемочного целика.

А также обособленное проветривание каждого блока осуществляют путем подачи свежего воздуха из воздухоподающей выработки в тупиковые забои по вентиляционным трубам с помощью вентиляторов местного проветривания и отвода исходящей струи по выработкам блока.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения заявленного изобретения может быть подтверждена описанием примера осуществления предложенного способа подготовки выемочного поля при камерно-столбовой системе разработки, выполненным в соответствии с изобретением, сущность которого поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показана подготовка верхнего блока; на фиг.2 - подготовка нижнего блока, на фиг.3 - подготовленное выемочное поле.

В качестве примера приведена подготовка к выемке угольного пласта мощностью 2,7 м с углом падения до 12°.

При подготовке выемочного участка используют следующее оборудование:

- проходческо-добычной комбайн - 1 шт.;

- анкероустановщик - 1 шт.;

- самоходные дизельные вагоны - 3 шт.;

- дизельные доставщики - 2 шт.;

- дизельные самоходные заправщики - 2 шт.;

- ленточный конвейер - 1 шт.;

- бункер-питатель - 1 шт.;

- компакт-станция - 1 шт.;

- система передачи информации - 1 шт.;

- вентиляторы местного проветривания (ВМП) 4 шт. +4 шт. (резерв).

Для вскрытия шахтного поля по пласту проходят три ствола: вентиляционный 1, конвейерный 2 и путевой 3. По вентиляционному стволу подают свежий воздух. Выемочное поле по падению пласта разделяют на два блока - I и II, каждый из которых подготавливают самостоятельно поочередно с использованием приведенного выше оборудования.

Между блоками оставляют по простиранию непрорезаемый целик 4, размер которого по падению соответствует, т.е. близкий по ширине или равен ширине выемочного целика (25 м.).

Подготовку блока I начинают с проведения через охранный целик 5 (размером 25 × 30 м) параллельных выработок 6, 7 и 8 по простиранию пласта. Для проветривания тупиковых забоев в вентиляционном стволе на свежей струе устанавливают вентиляторы местного проветривания (ВМП) 9, а по выработкам прокладывают ставы вентиляционных труб. Дальнейшее проведение выработок за пределами охранного целика совмещают с проведением сбоек 10 шириной 5,5 м, нарезающих между выработками 6-8 выемочные целики 11 размером 25 × 25 м.

Технология проведения выработок и сбоек заключается в том, что проходческо-добычной комбайн вынимает уголь заходками длиной 5-6 м и после каждой заходки переходит в другой забой.

Например, на момент начала очередного цикла проходки выработки 6, 7 и 8 пройдены за границу линии очередных выемочных целиков 11 на величину заходки 12. Цикл включает в себя подготовку двух выемочных целиков, т.е. проходку на длину выемочного целика этих выработок и двух сбоек 10. Комбайн заходит в выработку 6 и выбирает в ней очередную заходку 13. Отбитый уголь грузят в самоходную вагонетку, которая направляется для разгрузки на ленточный конвейер 14, оборудованный бункером-питателем 15 с дробилкой, а комбайн направляется в сбойку 10 для выемки в ней первой заходки 16. Одна из порожних самоходных вагонеток становится к комбайну для загрузки, а другая движется к пункту ожидания. В освободившуюся заходку 13 заезжает анкероустановщик и производит крепление кровли в заходке анкерами с решетчатой затяжкой по сетке 1,2 × 1,3 м. После окончания крепления и ухода из заходки анкероустановщика в нее заезжает доставщик, который производит зачистку почвы. После выемки заходки 16 в сбойке 10 комбайн снова переходит в выработку 6 и выбирает в ней очередную заходку 13, а в это время в сбойке 10 производят последовательно крепление анкерами и зачистку почвы в заходке 16. Данные операции по проходке выработки 6 и сбойки 10 поочередно проводят до выхода сбойки 10 на выработку 7 и проведения выработки 6 на длину выемочного целика плюс 1 заходка. После этого комбайн начинает дальнейшую проходку выработки 7 заходками на такую же длину и сбойки 10 на выработку 8. Комбайн, анкероустановщик и доставщик поочередно работают в заходке 17 в сбойке 10 и в заходке 18 в выработке 7 по приведенной выше схеме, а уголь от комбайна из заходок транспортируется самоходными вагонетками к ленточному конвейеру 14. После проходки выработки 7 на заданную длину и выхода сбойки 10 на выработку 8 начинают проходку по приведенной схеме заходками 19 выработки 8 и заходками 20 выработки 6, затем выработки 8 и сбойки 10, затем выработки 7 и сбойки 10 до выработки 6 и т.д. (цикл повторяется).

Отбитый уголь ленточным конвейером 14 транспортируется в конвейерный ствол 2. Свежий воздух с помощью ВМП 9 по трубопроводам поступает в заходки 13, 16, 17, 18, 19, 20, выходит в выработки 6-8 и за счет, например, перепада давления воздуха между забоями и вентиляционным стволом или общешахтной депрессии исходящая струя поступает в ствол.

После окончания подготовки блока I начинают подготовку по аналогичной схеме блока II.

Обособленное проветривание блока II осуществляют путем подачи с помощью ВМП 21 по трубам свежего воздуха из вентиляционного ствола 1 в тупиковые забои заходок и отвода исходящей струи по выработкам. Ленточный конвейер 22 с бункером-питателем и дробилкой 23 устанавливают с учетом использования его при отработке выемочного поля. Подготовку блока осуществляют параллельными выработками 24, 25 и 26, пройденными по простиранию, и сбойками 27 с нарезанием выемочных целиков 28.

После окончания работ по подготовке блока II на фланге выемочного поля через непрорезаемый целик 4 проходят одну или две сбойки 29, выработку 6 соединяют с путевым стволом 3 с сооружением кроссингов 30 и перед сопряжением выработок 6, 7, 8 с вентиляционным стволом 1 в охранном целике 5 устанавливают соответственно шлюз 31 и изолирующие перемычки 32. Выемочное поле после этого переводят на новую схему проветривания, которую будут использовать при его отработке: свежая струя воздуха из вентиляционного ствола 1 проходит по выработкам 24, 25, 26 и 27 блока II, через сбойки 29 в непрорезаемом целике 4 поступает в блок I, по его выработкам 6, 7, 8 и 10 проходит через весь блок и через выработку 6 и кроссинги 30 выходит в путевой ствол 3. При большой длине выемочного поля (более 1 км) через целик 4 может быть пройдена дополнительная сбойка между блоками I и II на случай аварийных ситуаций.

Способ подготовки выемочного поля позволяет повысить устойчивость проветривания выработок как в процессе подготовки, так и при отработке целиков камерно-столбовой системой, за счет уменьшения количества вентиляционных перемычек и повысить эффективность проветривания за счет снижения утечек воздуха при уменьшении общего расчетного объема расхода его.

Концентрация работ в 3-4 забоях выработок, расположенных на небольшом удалении друг от друга, позволяет повысить эффективность использования оборудования и сократить сроки подготовки выемочных полей.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как подготовка выемочного поля производится с помощью современных технологий с использованием существующего высокопроизводительного оборудования.

Формула изобретения

1. Способ подготовки выемочного поля при камерно-столбовой системе разработки, включающий проведение параллельных выработок по простиранию пласта и нарезку выемочных целиков, отличающийся тем, что выемочное поле по падению разделяют на два блока с оставлением между ними непрорезаемого целика и подготовку каждого блока ведут раздельно с применением обособленных схем проветривания, а после подготовки обоих блоков их соединяют между собой на фланге сбойкой и исходящую струю из одного блока отводят по выработкам другого блока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер по падению непрорезаемого целика выбирают равным ширине выемочного целика.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обособленное проветривание каждого блока осуществляют путем подачи свежего воздуха из воздухоподающей выработки в тупиковые забои по вентиляционным трубам с помощью вентиляторов местного проветривания и отвода исходящей струи по выработкам блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3