СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЖАРООПАСНЫХ КРУТОНАКЛОННЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
DEVELOPMENT OF THICK INFLAMMABLE STEEPLY INCLINED COAL BEDS

Заявляемое техническое решение относится к горному делу, а именно к разработке мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов.
Известна слоевая система разработки мощных угольных пластов (Основы горного дела / П.В. Егоров, Е.А. Бобер, Ю.Н. Кузнецов и др. - Москва: Издательство Московского государственного горного университета, 2000. - С. 257), включающая деление пласта на наклонные слои, отработку слоев в нисходящем порядке. Отработку слоев ведут столбовыми системами разработки с подвиганием очистного забоя по падению пласта с делением на горизонты. В слоях для подготовки к очистной выемке проводят необходимые выработки, в том числе углеспускные печи для доставки отбитого угля, выполняют один на несколько слоев откаточный штрек, который является частью погрузочного комплекса шахты.
Указанная технология характеризуется значительными потерями в недрах угля, высокой пожароопасностью и, как следствие этого, низкими технико-экономическими показателями.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ разработки мощных крутонаклонных угольных пожароопасных пластов с обрушением кровли (патент РФ №2263213, МПК E21C 41/18, опубл. 27.10.2005, бюл. №30), согласно которому делят пласт на слои по падению, отрабатывают каждый слой с делением на выемочные блоки, при этом каждый выемочный блок ограничивают по ширине пласта межблочными воздухонепроницаемыми перемычками и по падению пласта границей деления слоя на горизонты, доставляют отбитый уголь до углеспускной печи и далее через откаточный штрек на погрузочный комплекс шахты.
Указанный способ характеризуется повышенной опасностью при отработке пожароопасных участков пластов. Наличие воздушных потоков между выработанным пространством и шахтной атмосферой в условиях крутонаклонных угольных пластов может привести к эндогенным возгораниям углей.
Технический результат - повышение безопасности отработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов путем уменьшения вероятности проникновения воздуха в отработанное пространство вышележащего горизонта.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов, включающем деление пласта на слои по падению, отработку каждого слоя с делением на выемочные блоки, при этом каждый выемочный блок ограничивают по ширине пласта межблочными воздухонепроницаемыми перемычками и по падению пласта границей деления слоя на горизонты, доставку отбитого угля до углеспускной печи и далее через откаточный штрек на погрузочный комплекс шахты, согласно заявляемому техническому решению при делении слоя по падению на горизонты между блоками оставляют межгоризонтные целики угля, высоту H (м) которых по падению определяют из выражения:
H≥(2,1÷3,5)M,
где M - вынимаемая мощность пласта (м).
Указанный технический результат достигается также и тем, что межгоризонтные целики возводят искусственным образом при подготовке выемочных блоков к отработке.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема по линии простирания пласта, на фиг. 2 приведен фрагмент участка пласта вкрест простирания (сечение А-А).
При разработке мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов делят пласт на слои по падению, отрабатывают каждый слой с делением на выемочные блоки 1, при этом каждый выемочный блок ограничивают по ширине пласта межблочными воздухонепроницаемыми перемычками 2 и по падению пласта границей деления слоя на горизонты, доставляют отбитый уголь до углеспускной печи 3 и далее через откаточный штрек 4 на погрузочный комплекс шахты. При делении слоя по падению на горизонты между блоками оставляют межгоризонтные целики угля 5, высоту H (м) которых по падению определяют из выражения:
H≥(2,1÷3,5)M,
где M - вынимаемая мощность пласта (м).
Межгоризонтные целики 5 в иных случаях возводят искусственным образом при подготовке выемочных блоков к отработке.
Раскрытие предлагаемого способа разработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов.
При подземной разработке угольные пласты с мощностью более 3,5 м и углом падения 35°…55° классифицируются как мощные крутонаклонные. При этом с возрастанием мощности и угла падения под воздействием временно удерживаемых обрушенных пород и кровли уменьшаются сжимающие и возрастают сдвиговые факторы в напряженном состоянии массива угольного пласта. При этом прочность на сдвиг угля как горной породы составляет примерно 30% прочности на сжатие. Поэтому для мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов необходимо оставлять такие межгоризонтные целики угля, высота которых по падению пласта гарантированно обеспечивает сохранение (при наличии соответствующего напряженного состояния под воздействием временно удерживаемых обрушенных пород и кровли) целостность их ядер, обеспечивающих непроницаемость для воздушных потоков между выработанным пространством и шахтной атмосферой в рабочей зоне выемочного участка. Граничные коэффициенты 2,1 и 3,5 установлены с учетом запаса прочности и при изменении горно-геологических условий залегания пласта могут быть скорректированы, при этом более высокие значения принимаются для пластов с большим углом падения.
Например, при отработке угольного пласта средней мощностью 10 м со средним углом падения 37° получаем высоту межгоризонтного целика по падению:
Н≥2,1·10=21 м,
округляя которую, можем принять H=25 м.
При отработке угольного пласта средней мощностью 11 м со средним углом падения 42°, используя интерполяцию внутри заявляемого интервала, получаем высоту межгоризонтного целика по падению:
H≥2,6·11=28,6 м,
округляя которую, можем принять H=30 м.
При отработке угольного пласта средней мощностью 5 м со средним углом падения 50° получаем высоту межгоризонтного целика по падению:
H≥3,5·5=17,5 м,
округляя которую, можем принять H=20 м.
При наличии на шахте закладочного комплекса с литой твердеющей закладкой угольные целики могут быть заменены искусственно возведенными в процессе подготовки выемочного блока к очистной выемке.
Технический результат заявляемого способа обеспечивается влиянием существенных признаков:
1) за счет оставления при делении слоя по падению на горизонты между блоками межгоризонтных целиков угля достигается воздухонепроницаемость в рабочей зоне выемочного участка угольного пласта, уменьшается вероятность проникновения воздуха в отработанное пространство вышележащего горизонта и, следовательно, повышается безопасность отработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов;
2) за счет назначения для межгоризонтных целиков высоты по падению, учитывающей физико-механические и горно-технические характеристики мощных крутонаклонных угольных пластов, диапазон величин которой гарантирует целостность ядер вышеназванных целиков, достаточных для временного удерживания обрушенных пород и кровли,  благодаря чему также уменьшается вероятность проникновения воздуха в отработанное пространство вышележащего горизонта и, следовательно, также повышается безопасность отработки мощных пожароопасных крутонаклонных угольных пластов.