СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ПЛАСТА С ВЫПУСКОМ УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ
METHOD OF PRODUCING A THICK SEAM WITH UNDERROOF COAL DISCHARGE

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной выемке угля из пологих пластов, и может быть использовано при разработке пласта, мощность которого больше максимальной высоты секций механизированной крепи.
Известен способ разработки мощного угольного пласта, включающий механизированную выемку угля в нижнем слое, разупрочнение угля подкровельной толщи методом гидроразрыва и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер (Применение флюидоразрыва для разупрочнения подкровельной толщи при отработке мощных пологих пластов // Уголь. - 2000. - №9. - С. 17-19). Недостатком этого способа является повышенная крупность кусков угля, на которые при гидроразрыве делится подкровельная толща. Крупные куски забучивают выпускное окно секции крепи, требуя принятия дополнительных мер по разрушению негабаритов и восстановлению нормального хода процесса выпуска угля.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ разработки мощных пластов, включающий механизированную выемку угля в подсечном слое у почвы пласта, поддержание потолочины в рабочем пространстве подсечного слоя секциями механизированной крепи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер, установленный в подсечном слое [пат. 2399762. - Способ отработки мощных угольных пластов (прототип)].
Недостатком прототипа является необходимость проведения и поддержания промежуточного штрека в подкровельной толще для осуществления разрушающего воздействия на массив подкровельной толщи. А также то, что в результате вибросейсмического воздействия массив разрушается с образованием кусков угля разнокалиберной крупности: более мелких ближе к источнику вибросейсмического воздействия, более крупных, в том числе и негабаритов, - дальше от источника. Поскольку выпуск угля осуществляют на значительном удалении секций крепи от источника вибросейсмического воздействия, то велика вероятность, что при выпуске угля в первую очередь крупные куски, вплоть до негабаритов, окажутся в устьях выпускных окон, забучивая выпускные окна, тем самым нарушая поточность выпуска.
Эти недостатки снижают эффективность разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи.
Целью изобретения является повышение эффективности разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи за счет инициирования образования искусственных трещин в подкровельной толще, делящих ее на примерно равные части.
Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки мощного пласта с выпуском угля подкровельной толщи, включающем подготовку выемочного столба проведением слоевых выработок - вентиляционной, транспортной и монтажной камеры - у почвы пласта, монтаж в монтажной камере очистного оборудования, в том числе секций механизированной крепи, ориентированных своей продольной осью перпендикулярно линии очистного забоя, и забойного конвейера с комбайном, выемку угля в подсечном слое у почвы пласта, поддержание потолочины в рабочем пространстве подсечного слоя секциями механизированной крепи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи и выпуск угля подкровельной толщи на забойный конвейер, в соответствии с техническим решением перед монтажом секций крепи определяют преимущественное направление естественных трещин в угольном массиве подкровельной толщи над монтажной камерой, в соответствии с планируемым направлением передвижки секций крепи на перекрытии каждой секции крепи устанавливают механический скалыватель, ориентируя его скалывающее ребро перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин в массиве подкровельной толщи, разрушающее воздействие на массив подкровельной толщи осуществляют в каждом цикле передвижки секции крепи внедрением в него скалывателя на всю высоту и при этом инициируют образование искусственных трещин в массиве подкровельной толщи поперек естественных.
Сущность изобретения поясняется схемой организации выпуска угля, воздействия на массив подкровельной толщи и инициирования процесса образования искусственных трещин в нем.
Способ может быть реализован следующим образом.
Длинный выемочный столб подготавливают проведением транспортного, вентиляционного штреков и монтажной камеры 1 у почвы пласта. В массиве угля 2, подкровельной толще, над монтажной камерой определяют преимущественное направление естественных трещин. В соответствии с направлением будущего перемещения очистного забоя, ориентированием секций крепи в очистном забое и преимущественным направлением естественных трещин в подкровельной толще на перекрытии каждой секции крепи 3 устанавливают скалыватель 4, ориентируя его скалывающее ребро поперек преимущественного направления трещин и по нормали к перекрытию.
Затем секции крепи 3 (с окнами для выпуска угля из подкровельной толщи) монтируют в монтажной камере 1 и распирают их между почвой и потолочиной. На почве у груди забоя монтируют забойный конвейер 5 и очистной комбайн (не показан).
За счет распорного усилия, развиваемого гидравлическими стойками секции крепи, перекрытие секции прижимается к потолочине - скалыватель 4 внедряется в массив угля подкровельной толщи и инициирует появление в массиве искусственной трещины, ориентированной примерно перпендикулярно преимущественному направлению естественных трещин, уже имеющихся в массиве.
После выемки полосы угля в очистном забое подсечного слоя приступают к передвижке секций крепи. Для этого снимают распорное усилие с гидравлических стоек - секция проседает, ее перекрытие теряет контакт с поддерживаемой потолочиной, скалыватель выходит из созданной им борозды в массиве подкровельной толщи. Далее секцию крепи передвигают к очистному забою на шаг передвижки и включают на распор ее гидравлические стойки - перекрытие прижимается к потолочине, а скалыватель опять внедряется в массив на всю свою высоту, инициируя тем самым возникновение следующей искусственной трещины.
После следующей передвижки секции крепи подкровельная толща под действием горного давления со стороны пород кровли пласта начнет разрушаться примерно по линии, обозначенной бороздой от скалывателя. Поскольку эти борозды будут нарезаны в каждом шаге передвижки секции крепи, то и разрушаться уголь подкровельной толщи будет порционно в соответствии с величиной шага передвижки секции крепи.
Порции подкровельной толщи, отделенные от массива по борозде от скалывателя, будут разделены на несколько кусков в соответствии с количеством естественных трещин, по которым порция подкровельной толщи разделится при ударе о дно желоба для выпуска угля после падения с высоты секции крепи. А так как борозды нарезаны поперек направления естественных трещин, то наибольший геометрический размер образовавшегося угольного куска будет не более величины шага передвижки или расстояния между естественными трещинами. Если учесть, что для ненарушенных углей количество естественных трещин на один метр длины составляет минимум пять-шесть, то отделенная от массива порция подкровельной толщи разделится на шесть-семь кусков угля, которые свободно пройдут в выпускное окно секции крепи без забучивания его негабаритами. Далее уголь транспортируется конвейером 5 на штрек.
За счет деления порции подкровельной толщи на шесть-семь угольных кусков исключается забучивание выпускного окна негабаритами, исключается необходимость принятия технических мер по восстановлению процесса выпуска угля, сокращается время выпуска угля подкровельной толщи, т.е. повышается эффективность разработки мощного угольного пласта.