Способ выемки мощного пологого пласта угля горизонтальными нисходящими слоями с полной закладкой выработанного пространства

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной добыче угля. Задачей изобретения является повышение устойчивости кровли в очистном забое. В пределах горизонтального слоя двукрылого выемочного поля осуществляют проходку слоевых штреков (Ш), нарезку в крест простирания очистных заходок (ОЗ) и установку в них механизированных секций, выкладку на почве первого слоя междуслоевого перекрытия в виде металлической сетки, переходящей из слоя в слой в отрабатываемые нижележащие ОЗ, и выемку угля от границ выемочного поля к середине. В пределах горизонтального слоя применяют ОЗ, расположенную под тупым углом к слоевым Ш, и оставляют в выработанном пространстве слоевой вентиляционно-закладочный Ш. Выемку угля в ОЗ ведут самоходным комбайном. В призабойном пространстве устанавливают четырехстоечную секционную гидравлическую крепь с выдвижным козырьком на всю ширину обнажающегося призабойного пространства ОЗ. Осуществляют фронтальную передвижку крепи на забой после цикла выемки подтягиванием секций крепи из слоевого транспортного Ш и подталкиванием секций из слоевого вентиляционно-закладочного Ш. В середине двукрылого выемочного поля транспортный слоевой Ш могут соединять с полевыми бремсбергом и ходком вертикальными углеспускным и ходовым гезенками, а на границах выемочных полей слоевые вентиляционно-закладочные Ш могут соединять с полевыми оконтуривающими выработками наклонными гезенками. В каждом слое могут закладывать запас дополнительной металлической междуслоевой сетки на стороне ОЗ около кровли пласта, равный по длине расстоянию между транспортными слоевыми Ш, а выкладывают дополнительную металлическую сетку с подсоединением к имеющейся сетке на почве слоя от слоевого транспортного Ш до кровли пласта. Для этого могут проходить камеру для выкладки дополнительной металлической сетки, при этом для проветривания камеры устанавливают проходную вентиляционную перегородку на свежей струе воздуха. Секции крепи ОЗ после отработки выемочного поля могут спускать в нижележащий подготовленный слой по ходовому гезенку слоя и доставлять для установки в ОЗ нижележащего слоя самоходным угольным перегружателем по пройденному транспортному слоевому Ш этого слоя. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной добыче угля и охране окружающей среды.

Известен аналог способа выемки мощного пологого пласта угля горизонтальными слоями в нисходящем порядке с полной закладкой выработанного пространства и применением длинных забоев, расположенных по простиранию пласта [1]. Недостатком аналога является высокая стоимость очистного оборудования.

Известен аналог способа выемки мощного пологого пласта угля горизонтальными слоями с заходками, расположенными вкрест простирания пласта, и одной диагональной транспортной печью [2]. Недостатком аналога является его применимость только на крутом падении.

Наиболее близким техническим решением способа является способ выемки мощного крутого пласта угля, при котором горизонтальные слои на крутом падении вынимают с полной закладкой выработанного пространства в нисходящем порядке, с заходками вкрест простирания и междуслоевым перекрытием в виде металлической сетки, переходящей из слоя в слой [3]. Однако такое расположение заходки не позволяет применить оборудование, предназначенное для камерно-столбовой системы разработки.

В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность и экологическую безопасность способа выемки мощного пологого пласта угля с применением горизонтальных слоев и использованием в них камерно-столбовой системы разработки с современной механизацией очистных работ, не требующих больших финансовых вложений.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе выемки мощного пологого пласта угля горизонтальными нисходящими слоями с полной закладкой выработанного пространства, включающем в пределах горизонтального слоя двукрылого выемочного поля пласта проходку слоевых штреков, нарезку очистных заходок вкрест простирания, установку в заходках механизированных секций, выкладку на почве первого слоя междуслоевого перекрытия в виде металлической сетки, переходящей из слоя в слой в отрабатываемые нижележащие очистные заходки, и выемку угля от границ выемочного поля к середине, в пределах горизонтального слоя применена удлиненная очистная заходка, расположенная под тупым углом к слоевым штрекам с оставлением в выработанном пространстве слоевого вентиляционно-закладочного штрека, при этом в заходке выемку угля ведут самоходным комбайном, а в призабойном пространстве устанавливают четырехстоечную секционную гидравлическую крепь с выдвижным козырьком на всю ширину обнажающегося призабойного пространства очистной заходки и фронтальной передвижкой крепи на забой после цикла выемки подтягиванием секций крепи из слоевого транспортного штрека и подталкиванием секций из слоевого вентиляционно-закладочного штрека.

Сущность изобретения заключается также в том, что в середине двукрылого выемочного поля транспортный слоевой штрек соединен с полевыми бремсбергом и ходком вертикальными углеспускным и ходовым гезенками, а на границах выемочных полей слоевые вентиляционно-закладочные штреки соединены с полевыми оконтуривающими выработками наклонными гезенками.

Сущность изобретения заключается также в том, что в каждом слое заложен запас металлической междуслоевой сетки на стороне очистной заходки около кровли пласта, при этом он принят равным по длине расстоянию между транспортными слоевыми штреками (или вертикальными гезенками) соседних слоев, а выкладка ее с подсоединением к имеющейся сетке идет на почве слоя от слоевого транспортного штрека до кровли пласта.

Сущность изобретения заключается также в том, что за слоевым транспортным штреком до кровли пласта проходят камеру для выкладки дополнительной металлической сетки, при этом для проветривания камеры устанавливают проходную вентиляционную перегородку на свежей струе воздуха.

Сущность изобретения заключается также в том, что секции крепи очистной заходки после отработки выемочного поля спускают в нижележащий подготовленный слой по ходовому гезенку слоя и доставляют для установки в очистной заходке нижележащего слоя самоходным угольным перегружателем по пройденному транспортному слоевому штреку этого слоя.

В результате использование секционной крепи с выдвижным верхняком и ее фронтальной передвижкой позволяет эффективно вести отделение угля в заходке самоходным комбайном.

Наличие в центре двукрылого выемочного поля двух вертикальных гезенков и на границах наклонных гезенков позволяет надежно осуществить транспортировку угля к околоствольному двору, производить полную закладку выработанного пространства и своевременно подготавливать нижележащий слой.

Заложенный в технологию запас металлической междуслоевой сетки позволяет даже на пологом падении пласта при смещении заходок из слоя в слой в сторону кровли пласта создавать надежное перекрытие кровли в очистных заходках всех слоев.

В целом примененная камерно-столбовая система разработки с современным мобильным очистным оборудованием и надежным способом управления кровлей позволяет значительно повысить эффективность, экологическую безопасность и экономичность способа выемки мощного пологого пласта угля.

На фиг.1 показана схема вскрытия мощного пологого пласта; фиг.2 - дан ситуационный план горных работ в небольшом масштабе; фиг.3 - разрез части бремсбергового поля по падению, А-А, в пределах вынимаемого слоя и нескольких обозначенных выше- и нижележащих слоев; фиг.4 - план двукрылого выемочного поля одного слоя, Б-Б;. фиг.3 - поперечный разрез очистной заходки, В-В; фиг.6 - продольный разрез очистной заходки, Д-Д, на ее границе с транспортным слоевым штреком.

На фиг.1-3 показаны вскрывающие выработки: вертикальный клетьевой ствол 1, скиповой ствол 2 и два фланговых вентиляционных ствола 3 и 4; полевой бремсберг 5 и ходок 6; оконтуривающие бремберговое поле полевые выработки 7 и 8, слоевые центральные углеспускной 9 и ходовой 10 гезенки, а также вентиляционно-закладочные 11 и 12 гезенки.

На плане двукрылого выемочного поля (фиг.4) показаны очистные заходки 13 и 14, слоевые транспортные 15 и 16 и вентиляционно-закладочные 17 и 18 штреки левого и правого крыла выемочного поля. Здесь же показаны камеры 19 и 20 заходок для укладки дополнительных междуслоевых сеток и подготовка транспортных слоевых штреков нижележащего слоя 21 и 22.

На фиг.5 и 6 - двух сечениях очистной заходки - показаны крепь 23 заходки, включающая верхняк 24 с выдвижным козырьком 25; гидростойки 26-28, самоходный комбайн 29, междуслоевое перекрытие 30 в виде металлической сетки с дополнительной частью 31 и отверстием 32 для подачи закладочного материала, а также уложенная дополнительная сетка в верхнем слое 33, анкерная 34 и пластиковая 35 крепи транспортного слоевого штрека подготавливаемого нижележащего слоя 36.

Способ осуществляется следующим образом.

После вскрытия шахтного поля мощного пологого пласта угля группой стволов 1-4 проходят полевой бремсберг 5 с ходком 6, а затем бремсберговое поле оконтуривается полевыми выработками 7 и 8, необходимыми для безопасности работ, подачи воздуха и выхода исходящих струй воздуха к вентиляционным стволам.

Горизонтальные слои располагаются от кровли к почве в горизонтальной плоскости. Выемочные поля в пределах бремсбергового поля двукрылые со спуском угля и проходом людей (и подачи оборудования) через центральные углеспускной 9 и ходовой 10 гезенки, а также с выходом исходящих струй воздуха через наклонные вентиляционно-закладочные гезенки 11 и 12. Очистные заходки 13 и 14 выемочного поля слоя подготавливаются слоевыми транспортными штреками 15 и 16 применительно к камерно-столбовой системе разработки с оставлением вентиляционно-закладочных слоевых штреков 17 и 18 в выработанном пространстве.

Очистные заходки к слоевым штрекам располагают под тупыми углами с целью свободного заезда в них очистного самоходного комбайна 29. В забоях заходок устанавливают гидравлическую секционную крепь 23 с выдвижным козырьком 25 в каждой секции, которые перекрывают обнажение сетки сразу за комбайном и поддерживают кровлю по всей длине заходки. Передвижка секции к забою производится после цикла выемки угля в заходке с помощью подтягивания крепи с транспортного слоевого штрека и подталкивания с вентиляционно-закладочного штрека.

Уголь из заходки до углеспускного гезенка доставляется самоходным перегружателем. Управление кровлей производится полной закладкой выработанного пространства, при этом закладочный материал доставляют по вентиляционным стволам 3 и 4, оконтуривающим полевым выработкам 7 и 8 до вентиляционно-закладочных гезенков 11 и 12, и затем по вентиляционно-закладочным штрекам 17 и 18 он попадает в заходки, где в выработанное пространство подается через отверстия 32 в ограждении. Этим ограждением является междуслоевое перекрытие в виде металлической сетки 30. Сетку настилают в самом первом слое и затем перемещают из слоя в слой, находясь в кровле слоев. На пологом падении пласта соседние слои сдвинуты в сторону кровли пласта, поэтому в каждом слое должен быть запас сетки на длину, равную расстоянию между штреками соседних слоев (или между углеспускными гезенками слоев), для укладки ее около кровли пласта в специальных камерах 19 и 20. Эти камеры проветриваются с помощью проходных вентиляционных перегородок и диффузией. При подготовке нижележащего горизонтального от гезенков 9 и 10 проходят на оба крыла транспортные слоевые штреки 21 и 22, затем нарезают соответствующие очистные заходки слоя. Слоевые транспортные штреки закрепляют анкерами 34 и разборной арочной пластиковой крепью 35. По технологии камерно-столбовой системы разработки с вентиляционно-закладочной выработкой, оставляемой в выработанном пространстве, пластиковую крепь на границах очистной заходки разбирают в погашаемом транспортном слоевом штреке, переносят по заходке и вновь устанавливают в создаваемом за заходкой вентиляционно-закладочном слоевом штреке.

Предлагаемый способ выемки мощного пологого пласта угля с применением камерно-столбовой системы разработки в слоях по сравнению с используемым способом выемки мощного пологого пласта наклонными слоями с длинными лавами имеет следующие большие преимущества:

уменьшаются затраты на подготовку бремсбергового поля в целом за счет исключения проведения полевых откаточных этажных (или ярусных) штреков;

повышается устойчивость кровли в очистном забое за счет расположения заходки не по нормали к кровле и почве пласта, что гарантирует уменьшение опорного давления;

в значительной степени уменьшаются затраты на очистное оборудование, так как вместо длинных и сложных механизированных комплексов применено подвижное легкое оборудование для коротких заходок, распространенное широко в странах, где применяются камерно-столбовые системы разработки;

лучше обеспечивается охрана окружающей среды за счет уменьшения общего сдвижения пород и повышения устойчивости выработанных пространств.

Источники информации

1. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Дорохов Д.В. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1983. - С. 353.

2. Патент Российской федерации №2135771. Способ выемки мощного крутого пласта угля горизонтальными нисходящими слоя с полной закладкой выработанного пространства / Машковцев И.Л., Машковцев Б.И., Сер В.Г., Сопилко С.С., Бошр Р.С. - М.: Бюл. №24, 27.08.99.

3. Машковцев И.Л. Технология подземной добычи угля. - М.: Изд-во Ун-та др. нар., 1982. - С. 78, 80.

Формула изобретения

1. Способ выемки мощного пологого пласта угля горизонтальными нисходящими слоями с полной закладкой выработанного пространства, включающий в пределах горизонтального слоя двукрылого выемочного поля пологого пласта проходку слоевых штреков, нарезку в крест простирания очистных заходок, установку в заходках механизированных секций, выкладку на почве первого слоя междуслоевого перекрытия в виде металлической сетки, переходящей из слоя в слой в отрабатываемые нижележащие очистные заходки, и выемку угля от границ выемочного поля к середине, отличающийся тем, что в пределах горизонтального слоя применяют очистную заходку, расположенную под тупым углом к слоевым штрекам, и оставляют в выработанном пространстве слоевой вентиляционно-закладочный штрек, при этом в заходке выемку угля ведут самоходным комбайном, а в призабойном пространстве устанавливают четырехстоечную секционную гидравлическую крепь с выдвижным козырьком на всю ширину обнажающегося призабойного пространства очистной заходки и осуществляют фронтальную передвижку крепи на забой после цикла выемки подтягиванием секций крепи из слоевого транспортного штрека и подталкиванием секций из слоевого вентиляционно-закладочного штрека.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в середине двукрылого выемочного поля транспортный слоевой штрек соединяют с полевыми бремсбергом и ходком вертикальными углеспускным и ходовым гезенками, а на границах выемочных полей слоевые вентиляционно-закладочные штреки соединяют с полевыми оконтуривающими выработками наклонными гезенками.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом слое закладывают запас дополнительной металлической междуслоевой сетки на стороне очистной заходки около кровли пласта, при этом принимают его равным по длине расстоянию между транспортными слоевыми штреками, а выкладывают дополнительную металлическую сетку с подсоединением к имеющейся сетке на почве слоя от слоевого транспортного штрека до кровли пласта.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что за слоевым транспортным штреком до кровли пласта проходят камеру для выкладки дополнительной металлической сетки, при этом для проветривания камеры устанавливают проходную вентиляционную перегородку на свежей струе воздуха.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что секции крепи очистной заходки после отработки выемочного поля спускают в нижележащий подготовленный слой по ходовому гезенку слоя и доставляют для установки в очистной заходке нижележащего слоя самоходным угольным перегружателем по пройденному транспортному слоевому штреку этого слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6