СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО КРУТОНАКЛОННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ПОЛОСАМИ ПО ПАДЕНИЮ
METHOD OF DEVELOPMENT OF POWERFUL STEEPLY INCLINED COAL BED IN STRIPES DOWNWARDS

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к разработке мощных крутонаклонных угольных пластов в слабонаклонных слоях по щитовой системе разработки.
Известен способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению, включающий подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением флангового и ближнего скатов по линии падения у почвы пласта от конвейерного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций агрегатированной крепи, механизированную выемку угля и принудительный транспорт угля вдоль очистного забоя [1]. Недостатком аналога является то, что принудительный транспорт угля вдоль очистного забоя осуществляют шнековыми исполнительными органами агрегатированных секций крепи, установленных вдоль очистного забоя, последовательно от одного к другому. При этом производительность очистного забоя не может быть выше производительности одного шнекового исполнительного органа по транспортированию отбитого угля, что снижает эффективность разработки угольного пласта.
В качестве прототипа принят способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению, включающий подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением флангового и ближнего скатов по линии падения у почвы пласта от конвейерного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций агрегатированной крепи, выемку угля слабонаклонными слоями очистным комбайном фронтального действия, принудительный транспорт угля вдоль забоя самоходным вагоном на фланговый скат, при уклоне вынимаемого слоя в сторону ближнего ската, или на ближний углеспускной скат, при уклоне вынимаемого слоя в сторону флангового ската, изменение направления уклона слоя и разворот комбайна в камере, которую проводят за пределами выемочной полосы [2]. Недостатком прототипа является то, что при разработке мощного пласта обнажение угольного массива по высоте значительно превышает высоту самоходного вагона, а сам массив, по мере отработки слоев по линии падения пласта, имеет тенденцию нависать над почвой разрабатываемого слоя. Кабина управления самоходного вагона находится в передней части справа от продольной оси вагона. При транспортировании отбитого угля вдоль очистного забоя с целью снижения вероятности получения травм водителем самоходного вагона, он должен находиться со стороны секций крепи, а не со стороны угольного массива, во избежание быть травмированным отжатыми от массива кусками угля. Но тогда, после разворота вагона, его кабина будет сзади - водителю не будет видно траектории движения, что само по себе не эффективно и опасно. Этот недостаток снижает эффективность и безопасность разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению.
Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности разработки мощных крутонаклонных угольных пластов полосами по падению за счет частичного вывода людей из зоны ведения очистных работ и организации автоматизированной системы управления самоходным вагоном.
Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению, включающем подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением флангового и ближнего скатов по линии падения у почвы пласта от конвейерного до вентиляционного штрека по обеим сторонам полосы, проведение монтажной камеры у вентиляционного штрека, монтаж в ней секций агрегатированной крепи, выемку угля слабонаклонными слоями очистным комбайном фронтального действия, принудительный транспорт угля вдоль забоя самоходным вагоном на фланговый скат, при наклоне вынимаемого слоя в сторону ближнего ската, или на ближний углеспускной скат, при наклоне вынимаемого слоя в сторону флангового ската, изменение направления наклона слоя и разворот комбайна в камере, которую проводят за пределами выемочной полосы, в соответствии с техническим решением, транспорт угля вдоль очистного забоя осуществляют самоходным вагоном с автоматизированной системой управления, с перекрытия каждой секции агрегатированной крепи в сторону почвы слоя подают сигнал, соответствующий порядковому номеру секции крепи, этот сигнал принимают приемным устройством, установленным на самоходном вагоне, и передают в автоматизированную систему управления, после изменения направления наклона слоя осуществляют настраивание системы управления самоходного вагона, которая в зависимости от комбинации номеров поступивших сигналов и степени загрузки кузова обеспечивает включение исполнительных механизмов самоходного вагона - движение вперед-назад, разгон-торможение, загрузка-разгрузка, стоп.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.
На фиг.1 показана схема подготовки и отработки выемочной полосы по падению слабонаклонными слоями; на фиг.2 - схема расстановки оборудования и излучателей в монтажной камере (вид в плане); на фиг.3 - то же, но в очистном забое в средней части высоты этажа.
Способ может быть реализован следующим образом.
Длинный выемочный столб подготавливают проведением конвейерного 1 и вентиляционного 2 штреков. Выемочную полосу оконтуривают проведением у дальней границы столба (на фланге) углеспускного ската 3 у почвы пласта и у ближней границы - углеспускного ската 4 аналогичным образом. У вентиляционного штрека 2 сооружают монтажную камеру 5, в которой монтируют секции щитовой агрегатированной крепи 6 очистного забоя мощного крутонаклонного пласта.
Со стороны рабочего пространства на забойном краю поворотного ограждения секции крепи симметрично его продольной оси установлены два излучателя 7 и 8, настроенные на разную частоту, индивидуальную для каждой секции крепи, направленные в сторону почвы отрабатываемого слоя.
В рабочем пространстве очистного забоя монтируют очистной комбайн 9 фронтального действия с режущим исполнительным органом, выполненным в виде горизонтально ориентированного барабана, например типа JOY 17СМ, и самоходный вагон 10, например В15К. На погрузочной стреле очистного комбайна 9 устанавливают излучатель 11, направленный в сторону почвы слоя, а над кабиной самоходного вагона 10 монтируют устройство приема сигналов от излучателей секций крепи, очистного комбайна и концевого излучателя 12, установленного на границе углеспускного ската с отрабатываемым слоем. Самоходный вагон 10 способен работать как в ручном режиме управления, т.е. под управлением машиниста, так и в автоматизированном.
В исходном положении секции 6 установлены в линию, выдвижные козырьки выдвинуты до соприкосновения с кровлей пласта. Излучатели включены и подают сигналы, ограничивающие зону работы самоходного вагона. При этом излучатели 7 и 8 каждой секции крепи в совокупности формируют возможную траекторию движения вагона, которая на начальной стадии является горизонтальной (см. фиг.1) и прямолинейной в плане (см. фиг.2), излучатель 11 обозначает зону погрузки отбитого угля в вагон, а излучатель 12 - зону разгрузки вагона.
При зарубке в почву монтажной камеры очистной комбайн формирует комбайновую дорогу, которая примерно в полтора раза шире дороги, необходимой для прохода самоходного вагона. При этом прямолинейность почвы слоя (как в профиле, так и в плане) нарушается, а возможная траектория движения вагона, обозначенная излучателями 7 и 8 каждой секции до передвижки секций крепи, остается прямолинейной. За счет большей ширины комбайновой дороги самоходный вагон перемещается по комбайновой дороге, но в соответствии с возможной траекторией, обозначенной излучателями 7, 8.
После загрузки вагона отбитым углем, система управления подает сигнал машинисту очистного комбайна о заполнении кузова вагона и, после остановки работы комбайна, - сигнал начала движения в сторону углеспускного ската. Движение вагона происходит в соответствии с траекторией, обозначенной излучателями 7, 8, с заданной скоростью.
У границы выемочной полосы с углеспускным скатом система управления вагоном улавливает сигнал от концевого излучателя 12 и подает сигнал «стоп», а после остановки - сигнал «разгрузка». Вагон осуществляет разгрузку своего кузова в сторону углеспускного ската.
По окончании разгрузки система управления подает сигнал движения вагона к очистному комбайну. Вагон движется по траектории, обозначенной излучателями 8, 7 в обратную сторону до тех пор, пока система управления не получит сигнал от излучателя 11, установленного на комбайне, для формирования сигнала «стоп» и его передачи машинисту комбайна, сообщая тем самым о готовности вагона к загрузке отбитым углем.
После передвижки части секций крепи, возможная траектория движения вагона, обозначенная излучателями 7, 8, получит небольшое искривление, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Это связано с углом залегания отрабатываемого пласта. По мере отработки последующих слоев зона искривления траектории движения самоходного вагона будет перемещаться в сторону углеспускного ската, на сопряжении с которым разгружается вагон. Однако, независимо от местоположения зоны искривления траектории движения, работа вагона осуществляется по описанной программе до тех пор, когда возникнет необходимость поменять углеспускной скат.
Для смены углеспускного ската осуществляют проведение камеры разворота, как это описано в прототипе [2], разворачивают в ней очистной комбайн и меняют его местами с самоходным вагоном. При этом управление самоходным вагоном осуществляют в ручном режиме, т.е. вагоном управляет машинист. Затем комбайн и вагон перегоняют по комбайновой дороге к углеспускному скату с противоположной стороны выемочной полосы.
Во время выполнения работ по проведению камеры разворота осуществляют настраивание системы управления самоходным вагоном и переставляют концевой излучатель 12 на сопряжение с противоположным углеспускным скатом.
Дальнейшая работа оборудования по выемке угля в слабонаклонных слоях осуществляется аналогично, но теперь в зоне искривления проекция траектории движения вагона на вертикальную плоскость получит изменение угла наклона с положительного на отрицательный, т.е. сначала вагон будет двигаться вверх, а после зоны искривления - вниз; то же самое относится к проекции траектории движения на горизонтальную плоскость (см. фиг.1 и фиг.3). Двигаясь в соответствии с траекторией, обозначенной излучателями 7 и 8, вагон всегда будет находиться в пределах ширины «комбайновой дороги», что исключит случайные выезды за пределы возможной траектории движения, т.е. снизит вероятность возникновения аварийных ситуаций, связанных с человеческим фактором.
Однако при запаздывании передвижки каких-либо секций крепи, возможная траектория, обозначенная излучателями 7 и 8 секций крепи, прервется, так как излучаемый сигнал с «запоздавших» секций не попадет в приемное устройство системы управления самоходным вагоном. В этом случае система управления подает сигнал «стоп», извещая, например, машиниста комбайна о вынужденной остановке самоходного вагона, связанной с нарушением сплошности возможной траектории движения, и о расположении вагона в слое. После восстановления непрерывности возможной траектории движения вагона работу оборудования возобновляют.
Организация работы самоходного вагона с автоматизированной системой управления проявила следующие особенности способа, выгодно отличающие его от прототипа и аналогов:
- за счет работы самоходного вагона в автоматизированном режиме управления отпала необходимость разворота самоходного вагона при смене направления транспортирования горной массы;
- отпала необходимость постоянного участия машиниста самоходного вагона при транспорте горной массы вдоль очистного забоя;
- снизилась вероятность возникновения аварийной ситуации при транспорте горной массы, так как снижено влияние человеческого фактора.
Перечисленные особенности свидетельствуют о повышении эффективности и безопасности разработки мощных крутонаклонных угольных пластов полосами по падению, т.е. о достижении цели изобретения.
Источники информации
1. Способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению. Патент РФ №2360115, опубл. 27.06.2009, бюл. №18 (аналог).
2. Способ разработки мощного крутонаклонного угольного пласта полосами по падению. Патент РФ №2461713, опубл. 20.09.2011, бюл. №26 (прототип).