ПОГОРИЗОНТНЫЙ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ШАХТНЫХ ПЛАСТОВ, ТОНКИХ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ, С ОТРАБОТКОЙ ЛАВ ПО ВОССТАНИЮ ИЛИ ПАДЕНИЮ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
HORIZON-ORIENTED METHOD OF PREPARATION OF SHALLOW AND MEDIUM MINE BEDS WITH DEVELOPMENT OF UPWALLS OR DOWNWALLS DEPENDING ON MINING-AND-GEOLOGICAL AND MINE ENGINEERING FACTORS

Погоризонтный способ подготовки шахтных пластов в сочетании со столбовой системой разработки лавами по восстанию или падению шахтных пластов считался самым прогрессивным, наиболее экономичным по сравнению с другими способами подготовки. В прошлом правила технической эксплуатации (ПТЭ) рекомендовали этот способ подготовки с отработкой пластов лавами по восстанию или падению до 12°, в перспективе до 18° залегания пластов.
В качестве наиболее близкого аналога по назначению и совокупности признаков является погоризонтный способ подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности с отработкой лав по восстанию или падению (см. Попов М.В. (RU). Бурлаков А.С. и др., патент на изобретение №2291301 «Погоризонтный способ подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности, с отработкой лав по восстанию или падению»; патентообладатель Попов Михаил Владимирович (RU), автор Попов Михаил Владимирович (RU), заявка №2004138271, приоритет изобретения 27 декабря 2004 г.; Бурлаков А.С. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1983, с.194-209, 242-284, SU 1745934 A1, 07.07.1992. SU 1384751 A1. 30.03.1988. RU 2067173 C1. 27.09.1996. SU 1213201 A, 23.02.1986. RU 2002101887 A, 10.09.2003. SU 1622590 A1, 23.01.1991. US 2003/0042784 A1, 06.03.2003; Жигалов М.Л. и др. (см. пред.).).
Основным, самым серьезным недостатком стандартного способа подготовки шахтных пластов тонких и средней мощности лавами по восстанию или падению, ограничивающих область их применения в том, что прилегающие к лавам выработки оборудованы классическими ленточными конвейерами, не допускающими изгибов в горизонтальной плоскости и допускающие слабые, весьма плавные изгибы в вертикальной, особенно с прогибом вниз, что лишает их возможности своевременного поворота лав с целью не допустить превышения заданного технологического угла по восстанию или падению по ходу их движения, т.е. они жестко привязаны к прямолинейным прилегающим к лавам выработкам, оборудованным такими конвейерами.
Изобретение М.В.Попова, патент №2291301, позволяет расширить разработку пластов тонких и средней мощности лавами по восстанию или падению по горнотехническим и горногеологическим факторам, большей частью не превышающих с углом более 6-8°, до 35°.
Однако, необходимыми условиями применения данной технологической схемы являются относительно невысокая мощность отрабатываемого пласта - не более 2 м и достаточная прочность боковых пород.
При разработке пологих обводненных пластов тонких и средних мощностей погоризонтный способ подготовки в сочетании с системой разработки лавами по восстанию просто незаменим.
Обводненные месторождения шахтных пластов тонких и средней мощности в условиях нулевого или знакопеременного угла залегания представляют собой совокупную трудность их обработки. К таким месторождениям относятся, например, месторождения, где работы лавами по восстанию начинаются в донной части синклинальной складки пласта или в местах его выполаживания, в состав которого входит, преимущественно, первоначальная нижняя часть выемочного столба, начиная от монтажной печи лавы.
Практика показала, что в условиях нулевого или знакопеременного залегания пласта и его обводненности места, где находятся люди в лаве: коммуникации лав оказываются в воде со всеми неприятными последствиями и, прежде всего, резко ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда; в условиях волнистого залегания пласта в наиболее низких местах лав могут возникнуть: водяные пробки, перекрывающие вентиляцию и образующие вместе с прилегающими к лавам выработками непроветриваемые тупики большой протяженности, что представляет угрозу безопасности работ, особенно в шахтах, опасных по газам; замыкание электрических сетей; возникают трудности с транспортировкой перенасыщенного водой угля по всей транспортной цепочке, особенно в зимних условиях, начиная от лавы и до обогатительной фабрики включительно. Способ откачки воды малогабаритными насосами, установленными в лаве в весьма тесных условиях, очень трудоемок в обслуживании и малоэффективен.
Опытом и практикой установлено, что обводненность в лаве практически почти полностью отсутствует до посадки основной ее кровли, т.е. до начала подработки водоносных слоев, основных носителей водопритока, выявлена закономерность, что обводненность в лаве почти полностью отсутствует, если устойчивый угол подъема пласта в лаве по всей ее длине, во всех ее точках, составляет не менее 2°. Отсюда видно, чтобы свести в единый экономически целесообразный весь комплекс работ при отработке выемочных столбов лавами по восстанию обводненного месторождения, обеспечивающий отсутствие воды в лавах, монтажные камеры должны находиться до начала посадки основных кровель в лавах на таком расстоянии, при котором устойчивый подъем пласта по всей его длине, во всех его точках будет составлять не менее 2°, т.е. заданный технологический угол при работе лав по восстанию в условиях обводненных месторождений пластов тонких и средней мощности во всех точках их длины должен составлять не менее 2° и далее по ходу движения их не должен превышать заданный технологический угол по условиям горногеологических и горнотехнических факторов до 35° залегания пласта.
2
1
Например, на шахте «Восточная» ОАО «Ростовуголь» при работе лав по пласту i расстояние от монтажных камер, начала работы лав, до основных посадок кровли с прорывом воды в выработанном пространстве составляет 100-110 м. В этом месте угол подъема пласта во всех точках лавы, вдоль всей ее длины, составлял не менее 2° и далее не превышал заданный технологический угол 6-8°.
Шахты довольно редко отрабатывают необводненные выемочные столбы лавами по падению, особенно с вязкими углями, например Шолоховское месторождение, где перегрев двигателей комбайнов в лавах наступает уже при углах падения лавы 4-5°, следовательно, заданный технологический угол в аналогичных условиях устанавливается из расчета, помимо горногеологических и горнотехнических факторов, еще и по фактору непревышения теплового режима электродвигателя очистного комбайна.
Отрабатывают выемочные столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав таким образом, чтобы угол по восстанию или падению их при подвигании не превышал заданного технологического угла. Используют беспросыпной ленточный конвейер с подвесной лентой, который оборудуют в прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С отсутствием беспросыпных ленточных конвейеров с беспросыпной лентой (КПЛ) можно использовать обычные ленточные конвейеры на прямолинейных отрезках прилегающих к лавам выработок, своевременно поворачивая под углом каждый последующий конвейер так, чтобы он не превышал заданный технологический угол. Возможно использовать на поворотах, прилегающих к лаве выработок, скребковые конвейеры, позволяющие изгибаться в горизонтальных и вертикальных плоскостях самоходные бункеры-накопители на пневмошинном ходу и другие механизмы и устройства для транспортировки угля или породы. В качестве транспорта для вспомогательных работ в указанных прилегающих к лаве выработках используют монорельсовую дорогу или пневмошинный транспорт.
Изобретение направлено на увеличение выемки угля и упрощение доставки людей, материалов и оборудования при удлинении выемочных столбов.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, заключающихся в том, чтобы улучшить санитарно-гигиенические условия труда, повысить уровень безопасности работ и эффективность производства.
Указанная цель достигается тем, что в погоризонтном способе подготовки шахтных пластов, тонких и средней мощности, с отработкой лав по восстанию или падению, включающем подготовку действующего и нового горизонтов, и подготовку длинных выемочных столбов между указанными горизонтами, и отработку столбов по заданным технологическим углам, установленным по горногеологическим и горнотехническим факторам, включая и обводненные месторождения, с использованием ленточного конвейера и транспорта для вспомогательных работ по доставке людей, материалов и оборудования, согласно изобретению для шахтных пластов с переменными углами залегания от 0 до 35° проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутам таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол, и отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их движении не превышал заданного технологического угла и свести по условиям безопасности и экономически целесообразно весь комплекс работ при отработке выемочных столбов лавами по восстанию обводненного месторождения, обеспечивающий отсутствие воды в лавах, монтажные камеры к комплексами должны находиться на таком расстоянии до начала посадки основных кровель в лавах, сопровождающихся неизбежным резким возрастающим потоком воды в выработанном пространстве, когда устойчивый подъем пласта по всей его длине, во всех точках должен составлять не менее 2°, т.е. заданный технологический угол при работе лав по восстанию в условиях обводненных месторождений пластов тонких и средней мощности в любой точке по всей их длине должен составлять не менее 2°, для чего используют беспросыпные ленточные конвейеры (лучший вариант исполнения) или скребковые конвейеры, самоходные бункеры-накопители на шинном ходу и другие технические устройства и механизмы, позволяющие изгибать их в горизонтальных и вертикальных плоскостях.
Их использование позволит осуществлять подготовку и отработку шахтных пластов (тонких и средней мощности) с переменными углами залегания от 0 до 35° (в пределах допустимого угла наклона для каждого механизированного комплекса).
Для этого проходят прилегающие к лаве выработки с переменными углами восстания или падения по криволинейному или в сочетании криволинейного и прямолинейного маршрутов таким образом, чтобы угол их подъема или уклона не превышал заданный технологический угол (например 7-4° - см. чертеж).
Отрабатывают столбы лавами по заданным технологическим углам, при этом при изменении углов залегания пласта в месторождении и прочности боковых пород осуществляют синхронный с указанными выработками поворот лав (маневрируют лавами) таким образом, чтобы угол по восстанию или падению при их подвигании не превышал заданного технологического угла.
Беспросыпной ленточный конвейер оборудуют в указанных прилегающих к лаве выработках, изгибая его в горизонтальном или вертикальном направлениях. Ту же операцию могут выполнять скребковые конвейеры, самоходные бункеры-накопители и другие устройства и механизмы, позволяющие изгибать их в горизонтальных и вертикальных плоскостях.
Если в технологических схемах отмечается определенный недостаток при отработке лав по восстанию или падению - существенное усложнение доставки людей, материалов и оборудования при удлинении выемочных столбов, то использование в качестве вспомогательного транспорта современных монорельсовых дорог или тем более пневмошинного транспорта в прилегающих к лаве выработках, оборудованных компактными беспросыпными ленточными конвейерами с подвесной лентой, устраняет этот недостаток.