Патент на изобретение №2310752

(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ КРУТОНАКЛОННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ И ТОНКИХ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке крутонаклонных угольных пластов. В способе осуществляют подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением выработок по линии падения пласта от транспортного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы и монтажной камеры у вентиляционного штрека. Монтируют в камере очистное оборудование, осуществляют механизированную выемку угля и принудительный транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя выемочно-транспортным исполнительным органом, выполненным в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного зубками. Осуществляют самотечный транспорт угля до транспортного штрека и защиту призабойного пространства от проникновения породы щитовой секционной крепью. Первую выработку по линии падения пласта проводят с одной стороны полосы и столба – на фланге. Секции крепи связывают между собой домкратами передвижки. В начальной стадии выемки угля очистному забою придают уступную форму, восстающую от транспортного до вентиляционного штрека, и при этом поочередно монтируют и вводят в работу дополнительные секции крепи. В заключительной стадии проводят вторую выработку по линии падения пласта с противоположной стороны столба и полосы. Выемку угля осуществляют отдельно у каждой секции. Транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя осуществляют с передачей транспортного потока от одного выемочно-транспортного органа к другому с использованием самотечного транспорта с одного уступа на другой. Изобретение направлено на повышение эффективности разработки месторождения. 3 ил.

(56) (продолжение):

CLASS=”b560m”2029088 С1, 20.02.1995. US 6460937 В2, 08.10.2002. КУРЛЕНЯ М.В. и др. Технология щитовой разработки угольных месторождений. – Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1988, с.26-27.

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности, к разработке крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких длинными столбами по простиранию, вынимаемых полосами по падению.

Аналогом данного способа является разработка крутонаклонных угольных пластов по так называемой щитовой системе, при которой выемочный столб подготавливается проведением вентиляционного и транспортного штреков, ходовых, вентиляционных и транспортных печей и монтажной камеры. В монтажной камере монтируют секционный щит и далее ведут очистные работы под щитом с использованием буровзрывных работ и средств механизации по доставке отбитого угля вдоль забоя до углеспускной печи [1]. Недостатком данного способа является повышенный объем проведения подготовительных выработок, а также применение буровзрывных работ, которые сами по себе опасны для человека и воздействуют на горный массив, вызывая обрушение и забучивание углеспускных скважин, т.е. аварийность очистного забоя.

За прототип принят способ механизированной разработки крутонаклонного угольного пласта агрегатом по щитовой системе, включающий подготовку выемочного столба проведением штреков, подготовку выемочной полосы проведением ходовой, вентиляционной и углеспускной печей, проведение монтажной камеры и монтаж в ней очистного оборудования, механизированную выемку угля под щитовой оградительной крепью и транспортирование его вдоль забоя конвейеростругом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и проветривание очистного забоя за счет общешахтной депрессии [2].

Недостатками прототипа являются:

– необходимость соблюдения прямолинейности очистного забоя для обеспечения не только выемки угля, но и его транспортирования вдоль забоя, а это, в свою очередь, требует дополнительных затрат времени и трудовых ресурсов;

– повышенный объем проведения и последующего поддержания подготовительных выработок;

– фиксированная длина очистного забоя, обусловленная паспортной длиной очистного агрегата, ограничивающая область применения способа пластами, залегающими в благоприятных горно-геологических условиях, в частности без геологических нарушений, а количество запасов, залегающих в таких условиях, невелико.

Эти недостатки, по нашему мнению, снижают эффективность разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких.

Цель изобретения – повышение эффективности выемки угля из крутонаклонных пластов средней мощности и тонких за счет организации уступновосстающей формы очистного забоя и вариабельности его длины в зависимости от горно-геологических условий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, включающем подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением выработок по линии падения пласта от транспортного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы и монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней очистного оборудования, механизированную выемку угля и принудительный транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя выемочно-транспортным исполнительным органом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и защиту призабойного пространства от проникновения породы щитовой секционной крепью, первую выработку по линии падения пласта проводят с одной стороны полосы и столба – на фланге, выемочно-транспортный исполнительный орган выполнен в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного зубками, секции крепи связывают между собой домкратами передвижки, в начальной стадии выемки угля очистному забою придают уступную форму, восстающую от транспортного до вентиляционного штрека, и при этом поочередно монтируют и вводят в работу дополнительные секции крепи, в заключительной стадии – проводят вторую выработку по линии падения пласта с противоположной стороны столба и полосы, выемку угля осуществляют отдельно у каждой секции, транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя осуществляют с передачей транспортного потока от одного выемочно-транспортного органа к другому с использованием самотечного транспорта с одного уступа на другой.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показана схема подготовки выемочного столба к отработке полосами по падению (вид в плане); на фиг.2 – схема размещения оборудования в очистном забое (поперечное сечение); на фиг.3 – схема образования уступной формы очистного забоя (вид в плане).

Способ может быть реализован следующим образом. Длинный выемочный столб подготавливают проведением транспортного 1 и вентиляционного 2 штреков. У дальней границы столба (на фланге) проводят скат 3 у почвы пласта, имеющий ходовое и углеспускное отделения. У вентиляционного штрека 2 сооружают монтажную камеру 4, в которой монтируют секции крепи 5 очистного забоя мощного крутонаклонного пласта, ориентируя их по падению. При этом каждую секцию крепи 5 агрегатируют (т.е. конструктивно связывают) с выемочно-транспортным исполнительным органом, выполненным в виде стрелы 6, оснащенной шнеком 7 с зубками. Секции крепи 5 связывают домкратами передвижки. При этом первоначальное количество секций (длина очистного забоя) может быть принято исходя из реальной скорости монтажа последующих секций.

В исходном положении секции 5 установлены в линию. Выемка угля осуществляется следующим образом. Сначала включают в работу фланговую секцию (секцию в непосредственной близости от углеспусконого отделения ската 3). Исполнительный орган этой секции зарубают в угольный массив у почвы пласта на шаг передвижки секции крепи и подъемом его под кровлю пласта осуществляют отбойку угля. Отбитый уголь под действием собственного веса самотеком поступает в нижнюю часть рабочего пространства и скапливается там. После этого исполнительный орган переводят в крайнее нижнее положение, к почве пласта, и осуществляют транспортирование отбитого угля ребордами шнека в сторону ската 3. Отбитый уголь поступает в углеспускное отделение ската 3 и далее самотеком – на транспортный штрек 1. По завершении описанного цикла крайнюю секцию передвигают в сторону забоя, после чего включают в работу и эту и следующую секции. При этом уголь, отбитый в зоне выемки второй секции, исполнительным органом этой секции транспортируется в зону выемки первой секции, а оттуда в грузовое отделение ската 3. После передвижки первой и второй секций запускают в работу уже три секции и т.д. до тех пор, пока первая секция не выйдет на транспортный штрек. После выхода первой секции на штрек 1 ее демонтируют и после технического обслуживания и профилактического ремонта монтируют опять в монтажной камере 4 и запускают в работу. Закрепное выработанное пространство заполняют породой, например, обрушением.

Проветривание очистного забоя осуществляется за счет общешахтной депрессии: транспортный штрек 1, скат 3, рабочее пространство очистного забоя и далее вентиляционный штрек 2.

После придания очистному забою уступной формы по всей высоте выемочной полосы штатная работа по выемке угля осуществляется следующим образом. Рабочий очистного забоя (ГРОЗ), находясь в рабочем пространстве под защитой второй секции крепи (считая от ската 3), включает в работу по выемке первую секцию, а после окончания выемки угля в зоне первой секции переводит ее исполнительный орган в крайнее нижнее положение. При этом шнек исполнительного органа осуществляет транспортирование всего отбитого угля до углеспускного отделения ската 3. Затем ГРОЗ выключает привод исполнительного органа, осуществляет передвижку первой секции и снова включает привод исполнительного органа для работы только по транспортировке отбитого угля вдоль забоя. После этого ГРОЗ переходит в зону защиты третьей секции и включает в работу вторую секцию. При этом отбитый в зоне второй секции уголь транспортируется сначала шнеком данной секции, за счет чего он поступает в зону действия первой секции, а далее – первой, и т.д. После выхода ГРОЗ на вентиляционный штрек 2 он включает в работу последнюю секцию. По окончании выемки в зоне последней секции ГРОЗ выключает ее исполнительный орган и осуществляет передвижку данной секции. Затем работа осуществляется в обратном порядке: выемка угля у последней секции, выключение электропривода ее исполнительного органа и передвижка; переход к предпоследней секции и так до первой секции. Далее, как описано выше.

Для осуществления способа необходимо, чтобы в состав звена рабочих очистного забоя входили три ГРОЗ и электрослесарь. При этом один ГРОЗ осуществляет работы по выемке и транспортировке угля; второй ГРОЗ – по креплению кровли и располагается вблизи с первым ГРОЗ; третий – на сопряжении очистного забоя со скатом 3 и осуществляет работы по оформлению данного сопряжения с целью организации транспорта угля из очистного забоя в скат.

После того как первая секция отработает свою зону выемки полосы (так же как и последующие), ее демонтируют и после профилактического осмотра и ремонта направляют для монтажа на новом месте.

При подходе очистных работ к границе выемочного столба проводят вторую выработку 8 по линии падения пласта от транспортного штрека до вентиляционного. Сопряжение этой выработки с вентиляционным штреком 2 ограничивает зону наращивания длины очистного забоя и монтажа новых секций крепи. Последующая работа по выемке угля осуществляется в том же порядке, но теперь длина очистного забоя будет уменьшаться на ширину одной секции в каждом цикле за счет выхода этой секции на транспортный штрек. При этом выработка 8 служит для проветривания очистного забоя и является запасным выходом из него.

При подготовке выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков может быть выявлено геологическое нарушение пласта типа взброс или сброс, непреодолимое для данного очистного оборудования. При подходе очистных работ к зоне такого геологического нарушения пласта также ограничивают зону наращивания длины очистного забоя проведением выработки 8 от транспортного штрека до вентиляционного. С другой стороны от нарушения проводят выработку 3, начиная тем самым подготовку к выемке следующей полосы.

За счет придания очистному забою уступной формы улучшаются условия транспортировки отбитого угля, так как передача отбитого угля от одного шнека к другому осуществляется за счет сил гравитации.

За счет подъема уступов очистного забоя в сторону от флангового ската улучшаются условия проветривания очистного забоя за счет общешахтной депрессии, так как воздух движется все время вверх.

За счет агрегатирования секций крепи с выемочно-доставочным органом, выполненным в виде шнека, отпала необходимость в выровненном прямолинейном очистном забое, при этом в очистном забое одна из секций все время находится в работе по выемке или транспортировке угля, или в стадии передвижки, а это, в свою очередь, снижает коэффициент цикличности.

За счет использования шнеков в качестве средства транспортирования отбитого угля вдоль забоя исключается необходимость в углеспускных скважинах, что снижает аварийность забоя, так как исключает их забучивание, а, стало быть, и потери времени и трудозатрат на разбучивание.

В данном способе нет необходимости передвижения выемочной и транспортной машин по линии вдоль очистного забоя, что повышает надежность работы забоя, в то же время в пространстве очистного забоя могут находиться один или два человека обслуживающего персонала, эти люди должны располагаться всегда выше работающей агрегатированной секции; это снижает вероятность несанкционированного включения оборудования и повышает безопасность ведения очистных работ.

Данный способ позволяет набирать длину очистного забоя независимо от расстояния между штреками или выработками, пройденными по линии падения пласта, в то же время она может быть связана с геологической нарушенностью пласта или фактическим наличием агрегатированных секций крепи. Такая вариабельность длины очистного забоя повышает вписываемость технологической схемы механизированной выемки запасов угля в различные горно-геологические условия.

Проведение только одной выработки по линии падения пласта снижает время и трудозатраты на подготовку очистного фронта.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о повышении эффективности разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Технология щитовой разработки угольных месторождений / Курленя М.В., Зворыгин Л.В., Лебедев А.В. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1988, с.27, рис.1.11 (аналог).

2. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ на угольных шахтах. Под общ. ред. Б.Ф.Братченко. М.: Недра, 1997. с.151-153, рис.3.57 (прототип).

Формула изобретения

Способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, включающий подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением выработок по линии падения пласта от транспортного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы и монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней очистного оборудования, механизированную выемку угля и принудительный транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя выемочно-транспортным исполнительным органом, самотечный транспорт угля до транспортного штрека и защиту призабойного пространства от проникновения породы щитовой секционной крепью, отличающийся тем, что первую выработку по линии падения пласта проводят с одной стороны полосы и столба – на фланге, выемочно-транспортный исполнительный орган выполняют в виде горизонтально ориентированного шнека, оснащенного зубками, секции связывают между собой домкратами передвижки, в начальной стадии выемки угля очистному забою придают уступную форму, восстающую от транспортного до вентиляционного штрека, и при этом поочередно монтируют и вводят в работу дополнительные секции крепи, в заключительной стадии – проводят вторую выработку по линии падения пласта с противоположной стороны столба и полосы, выемку угля осуществляют отдельно у каждой секции, транспорт отбитого угля вдоль очистного забоя осуществляют с передачей транспортного потока от одного выемочно-транспортного органа к другому с использованием самотечного транспорта с одного уступа на другой.

РИСУНКИ