Способ разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей

Изобретение относится к горному делу, в частности к способу разработки мощных пологих угольных пластов. Техническим результатом является повышение эффективности разработки мощных угольных пластов всего диапазона по углу залегания пологих пластов. При разработке мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей сначала вынимают несколько заходок со стороны восстания пласта, начиная от вентиляционной выработки. Эту часть выемочной камеры углубляют. Затем вынимают несколько заходок со стороны падения пласта в том же направлении. Потом опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны восстания пласта в слое у его почвы. После чего опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны падения пласта. Причем вентиляционные и транспортные выработки проводят под углом к линии горизонта вниз, обеспечивающим возможность использования средств конвейерного транспорта. Выемочные камеры проводят под углом к горизонту вверх, обеспечивающим возможность применения в них самоходного вагона. Диагональную заходку вынимают вверх или вниз под углом, обеспечивающим возможность применения комбайна фронтального действия. Высоту выемочной камеры в слое у кровли пласта рассчитывают по математической формуле. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки мощных, по углу залегания - верхней половины диапазона пологих угольных пластов, и может быть использовано при разработке других пластовых полезных ископаемых.

Известен способ разработки пологого угольного пласта средствами механизации по камерно-столбовой системе разработки, включающий подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционного и транспортного штреков, поочередное проведение выемочных камер с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку и погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя - у кровли и почвы пласта [1]. Недостатками способа являются:

- использование скребкового конвейера для транспорта угля в выемочной камере; из-за этого, с одной стороны, по мере ведения очистных работ возникает необходимость в проведении монтажно-демонтажных работ, с другой, усложняется организация работ по расширению и креплению камеры;

- выемка заходок осуществляется только с одной стороны выемочной камеры, а это увеличивает необходимое их количество, т.е. объем проведения подготовительных выработок, в частности камер.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей, включающий подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционной и транспортной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки комбайном фронтального действия с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку до почвы пласта наклонными съездами, погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя с оставлением подзавальных целиков и транспорт отбитого угля в пределах выемочной камеры самоходным вагоном [2].

Недостатком прототипа является то, что при разработке пластов верхнего диапазона пологих углов залегания (10-18 градусов) допускаются значительные потери полезного ископаемого в недрах, так как указанный диапазон углов залегания выше, чем допускают технические характеристики используемых средств механизации, в частности комбайна фронтального действия, самоходного вагона, ленточного конвейера.

Этот недостаток снижает эффективность разработки мощных пологих угольных пластов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки мощных угольных пластов всего диапазона по углу залегания пологих пластов за счет профилирования проводимых выработок в пространстве выемочного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей, включающем подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционной и транспортной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки комбайном фронтального действия с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку до почвы пласта наклонными съездами, погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя с оставлением подзавальных целиков и транспорт отбитого угля в пределах выемочной камеры самоходным вагоном, сначала вынимают несколько заходок со стороны восстания пласта, начиная от вентиляционной выработки, и эту часть выемочной камеры углубляют, затем вынимают несколько заходок со стороны падения пласта в том же направлении, потом опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны восстания пласта в слое у его почвы, потом опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны падения пласта, причем вентиляционные и транспортные выработки проводят под углом к линии горизонта вниз, обеспечивающим возможность использования средств конвейерного транспорта, выемочные камеры проводят под углом к горизонту вверх, обеспечивающим возможность применения в них самоходного вагона, диагональную заходку вынимают вверх или вниз под углом, обеспечивающим возможность применения комбайна фронтального действия; высоту выемочной камеры в слое у кровли пласта, измеренную со стороны восстания пласта, принимают не более h=Н_max-L_зsin(α-β), где Н_max - максимальная высота выработки, проводимой комбайном фронтального действия, м; L_з - планируемая длина заходки, м; α - угол залегания пласта, град.; β - угол наклона заходки к горизонту; высоту выемочной камеры после ее углубления, измеренную со стороны падения пласта, принимают не менее Н_max, мощность слоя у почвы пласта со стороны его восстания принимают не более H_max, а со стороны падения - в соответствии с углом, обеспечивающим возможность применения комбайна фронтального действия.

Способ поясняется схемами. На фиг.1 показана схема подготовки и отработки участка мощного пологого угольного пласта; на фиг.2 - продольный разрез выемочной камеры; на фиг.3 - поперечное сечение выемочной камеры и очередность выемки заходок и углубки самой камеры.

Способ осуществляется следующим образом. Выемочное поле мощного пологого угольного пласта подготавливают проведением в слое у кровли пласта транспортной 1 и вентиляционной 2 выработок под углом к горизонту, обеспечивающим возможность применения для транспорта угля средств ленточного конвейерного транспорта 3, т.е. не более допустимого. От транспортной 1 к вентиляционной 2 выработке комбайном фронтального действия 4 с использованием самоходного вагона 5 проводят выемочную камеру 6 вверх под углом не более чем допустимо для применения самоходного вагона 5. При этом высоту выемочной камеры, измеренную от ее почвы (первичный уровень) до кровли со стороны восстания пласта, принимают не более h=Н_max-L_зsin(α-β), где Н_max - максимальная высота выработки, проводимой комбайном фронтального действия, м; L_з - планируемая длина заходки, м; α - угол залегания пласта, град.; β - планируемый угол наклона заходки к горизонту. Кровлю и борта выемочной камеры крепят анкерной сталеполимерной крепью 7.

После соединения выемочной камеры 6 с вентиляционной выработкой 2 приступают к выемке угля в ближайшей к вентиляционной выработке 2 заходке 8 со стороны восстания пласта (этап II на фиг.3). При этом почве слоя в заходке 8 придают наклон не более допустимого угла наклона для комбайна фронтального действия и при необходимости осуществляют анкерное крепление кровли. Затем, оставив подзавальный целик 9, вынимают уголь в заходке 10, далее, оставив подзавальный целик 11, в заходке 12 аналогичным образом.

После выемки угля в трех заходках (8, 10, 12) комбайном 4 осуществляют углубление (этап III) выемочной камеры 6 наклонным съездом 13 до глубины со стороны падения пласта, равной максимальной высоте выработки, проводимой комбайном фронтального действия 4, при этом угол наклона съезда 13 к линии горизонта составляет не более допустимого для самоходного вагона 5.

После частичного углубления части выемочной камеры 6 до вторичного уровня приступают к выемке угля в заходке 14 со стороны падения пласта (этап IV), придавая ее почве наклон в сторону падения пласта под углом к горизонту не более допустимого для комбайна 4, а затем, оставив подзавальный целик 15, вынимают уголь в заходке 16 и далее через целик 17 в заходке 18.

Далее комбайн 4 возвращают на первичный уровень почвы выемочной камеры 6, вынимают уголь из заходок 19, 20, 21, оставив подзавальные целики 22, 23 и 24, затем углубляют следующую часть выемочной камеры 6 до вторичного уровня съездом 25 и вынимают уголь в заходках 26, 27, 28, оставив подзавальные целики 29, 30 и 31.

На следующем этапе (этап V) углубляют часть выемочной камеры 6 в районе отработанных заходок 8, 10, 12 наклонным съездом 32 до третьего уровня, обеспечивая тем самым возможность вынимать уголь комбайном под отработанными заходками 8, 10 и 12 (этап VI). Затем опять углубляют часть выемочной камеры 6 в районе отработанных заходок 14, 16 и 18 до почвы пласта наклонным съездом (этап VII) и вынимают уголь под заходками 14, 16 и 18 (этап VIII) и так далее до конца выемочной камеры.

Привлекательность способа заключается в том, что за счет профилирования выработок в пространстве выемочного поля под допустимыми для средств механизации углами их наклона к горизонту появляется возможность разрабатывать угольные пласты, залегающие под углом значительно выше, в частности, верхней половины диапазона углов пластов пологого залегания. Таким образом эффективность разработки мощных угольных пластов пологого залегания повышается, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Технология отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно-столбовой системе в сложных горно-геологических условиях: учебное пособие / А.В.Ремезов, П.В.Егоров, С.И.Калинин и др. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005, с.96-101, рис.33, 34, 35 (аналог);

2. Способ разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей. - Патент РФ №2327037, опубл. 20.06.2008. - Бюл. №17 (прототип).

Способ разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей, включающий подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционной и транспортной выработок, поочередное проведение выемочных камер от транспортной до вентиляционной выработки комбайном фронтального действия с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку до почвы пласта наклонными съездами, погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя с оставлением подзавальных целиков, транспорт отбитого угля в пределах выемочной камеры самоходным вагоном, отличающийся тем, что сначала вынимают несколько заходок со стороны восстания пласта, начиная от вентиляционной выработки, и эту часть выемочной камеры углубляют, затем вынимают несколько заходок со стороны падения пласта в том же направлении, потом опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны восстания пласта в слое у его почвы, потом опять углубляют выемочную камеру и вынимают заходки со стороны падения пласта, причем вентиляционные и транспортные выработки проводят под углом к линии горизонта вниз, обеспечивающим возможность использования средств конвейерного транспорта, выемочные камеры проводят под углом к горизонту вверх, обеспечивающим возможность применения в них самоходного вагона, диагональную заходку вынимают вверх или вниз под углом, обеспечивающим возможность применения комбайна фронтального действия; высоту выемочной камеры в слое у кровли пласта, измеренную со стороны восстания пласта, принимают не более h=H_max-L_зsin(α-β),
где H_max - максимальная высота выработки, проводимой комбайном фронтального действия, м;
L_з - планируемая длина заходки, м;
α - угол залегания пласта, град;
β - угол наклона заходки к горизонту,
высоту выемочной камеры после ее углубления, измеренную со стороны падения пласта, принимают не менее H_max, мощность слоя у почвы пласта со стороны его восстания принимают не более H_max, а со стороны падения - в соответствии с углом, обеспечивающим возможность применения комбайна фронтального действия.