СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ВЫЕМКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
METHOD FOR HYDRAULIC MINING OF COAL BEDS

Область техники
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для безлюдной выемки крутых и наклонных пластов угля.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен способ разработки крутых угольных пластов, раскрытый в авторском свидетельстве SU 823580, опубликованном 23.04.1981, который включает проведение этажных штреков транспортного и вентиляционного, бурение скважин по падению пласта и выемку этажа полосами по восстанию скважинными гидромониторными агрегатами, причем этажные штреки проводят полевыми, от транспортного штрека до пласта, при подготовке каждой полосы проводят по меньшей мере две дучки, которые соединяют в пределах пласта сквозной полостью и с вентиляционного штрека по центру полосы через породную пробку по пласту бурят скважину до встречи ее со сквозной полостью, после чего приступают к выемке полосы. Свежая вентиляционная струя поступает на выемочный участок по транспортному штреку, исходящая уходит на вентиляционный горизонт.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является способ безлюдной выемки тонких крутых выбросоопасных и склонных к высыпанию пластов угля, раскрытый в авторском свидетельстве SU 1788254, который включает проведение на этаже полевого транспортного (под самотечный гидротранспорт) штрека, бурение вскрывающих скважин и ведение очистных работ в выемочных столбах дистанционно гидромониторным агрегатом с доставкой отбитого угля из забоя гидротранспортом на полевой штрек, причем заходки-врубы вынимают на глубину, равную ширине выемочного столба, затем производят обрушение нависающего массива, при этом управляют величиной его обнажения в пределах выемочного участка. Свежая струя воздуха подается на выемочный участок по транспортному штреку, исходящая струя отводится на вентиляционный горизонт.
Недостатками данного способа являются: утечки воздуха через выработанное пространство, образование негабаритов и, как следствие, забучивание скважин при обрушении нависающего угольного массива и проблемы с доставкой угля по ним, неуправляемый характер сдвижения боковых пород в очистном забое, ограниченная область применения способа - устойчивые породы кровли и почвы.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является исключение утечек воздуха через выработанное пространство, снижение засорения угля обрушенными породами, повышение надежности функционирования очистных забоев и безопасности труда.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе гидравлической выемки угольных пластов сначала проводят подготовительные полевые выработки - этажные откаточный и вентиляционный штреки с одинаковыми геодезическими отметками, блоковые квершлаги и аккумулирующие штреки с уклоном под самотечный гидротранспорт, бурят вскрывающие скважины под прямым углом к плоскости паста, затем гидравлическим способом вымывают щелевые врубы, при этом этажные откаточный и вентиляционный штреки проходят на одинаковых геодезических отметках для формирования схемы проветривания с горизонтальной депрессией, затем увеличивают площадь щелевых врубов до инициирования процесса самообрушения нависающего массива в очистной камере, дно очистной камеры формируют вымыванием щелевых врубов с уклоном, обеспечивающим накопление обрушенного угля самотеком, затем обрушенный уголь магазинируют для управления сдвижением боковых пород в очистной камере, причем смежные с выработанным пространством камеры отделяют ограждающими целиками, при этом негабариты разрушают и периодически дозировано выгружают угольную массу в аккумулирующий штрек для обеспечения продвигания забоя камеры по восстанию.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена схема подготовки и отработки крутых и наклонных угольных пластов;
на фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1.
Позиции на фиг.1: 1, 2 - откаточный и вентиляционный этажные полевые штреки; 3 - блоковые квершлаги; 4 - полевые аккумулирующие штреки; 5 - обрушенный уголь в очистной камере; 6 - вскрывающие скважины; 7 - щелевой вруб; 9 - желоба; 10 - камера первичного обезвоживания угля; 11 - сборник шламовых вод; 12 - погрузка угля в вагон или на конвейер; 13 - углесосная камера; 14 - скважина на поверхность
Позиции на фиг.2: 4 - полевой аккумулирующий штрек; 5 - обрушенный уголь в очистной камере; 6 - вскрывающая скважина; 8 - струйный рабочий орган; 15 - став подачи: 16 - станок подачи рабочего органа.
Лучший вариант осуществления изобретения
Способ заключается в следующем. На крутых и наклонных склонных к самовозгоранию угольных пластах проводят подготовительные полевые выработки - этажные откаточный 1 и вентиляционный 2 штреки с одинаковыми геодезическими отметками, блоковые квершлаги 3 и аккумулирующие штреки 4 с уклоном под самотечный гидротранспорт, бурят вскрывающие скважины 6 под прямым углом к плоскости паста. Затем гидравлическим способом вымывают щелевые врубы 7 по мощности пласта и ширине очистной камеры до оседания нависающего массива, магазинируют обрушенную массу 5 для предотвращения преждевременного обрушения боковых пород, дробят негабариты высоконапорными струями и дозировано выгружают угольную массу по скважине 6 на аккумулирующий штрек 4 самотечным гидротранспортом. При этом щелевые врубы 7 формируют дно камеры с уклоном бортов для накопления обрушенного угля самотеком. Вымывание щелевых врубов 7 производится с использованием гидромониторного агрегата, имеющего станок подачи 16, став подачи 15 и рабочий орган 8, представляющий собой струеформирующее устройство с возможностью возвратно-вращательного движения в плоскости пласта и возвратно-поступательного по его мощности.
Рабочий орган 8 агрегата после обрушения нависающего массива работает под завалом, в нем формируются высоконапорные струи дальнего боя для вымывания щелевых врубов 7 и ближнего боя для разрушения негабаритов.
Вымыв щелевых врубов 7, позволяет получить нависающий массив угля, который оседает (обрушается) при увеличении площади обнажения до величин, превышающих критические значения, путем постепенного наращивания размеров щелей по длине (мощности пласта) и глубине, а также воздействия на массив напорными струями.
Исключение утечек воздуха через выработанное пространство обеспечивается за счет применения схемы проветривания с горизонтальной депрессией между этажными откаточным 1 и вентиляционным 2 штреками, которые проводят с одинаковыми геодезическими отметками. Горизонтальная депрессия между свежей и исходящей вентиляционными струями в отличие от вертикальной депрессии между ними (см. прототип) блокирует утечки воздуха через выработанное пространство, расположенное по восстанию пласта.
Для снижения засорения угля породой выработанного пространства смежные рабочие камеры отделяют от него ограждающим целиком шириной 1-3 м. Засорение угля в рабочей камере ограничивают применением способа управления боковыми породами путем магазинирования угля 5 после обрушения.
Область применения способа расширяется на пласты с боковыми породами неустойчивыми и средней устойчивости. При неустойчивых боковых породах выемочные столбы I, II, III отрабатываются одиночными камерами. Для увеличения нагрузки на аккумулирующий штрек выемочные столбы можно отрабатывать спаренными и строенными камерами при бокових породах средней устойчивости и устойчивых соответственно.
Повышение безопасности труда обеспечивают тем, что все работы выполняются только в полевых выработках, утечки воздуха через выработанные пространства блокируются, отработанные камеры изолируются герметичными перемычками, установленными в скважинах 6.