СПОСОБ СЛОЕВОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО КРУТОНАКЛОННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА С ВЫПУСКОМ УГЛЯ МЕЖСЛОЕВОЙ ПАЧКИ
METHOD OF LAYER MINING OF HIGH STEEPLY INCLINED COAL BED WITH EXTRACTION OF COAL FROM BEDDING PACK

Изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов в наклонных слоях по щитовой системе разработки с выпуском угля межслоевой пачки.
Известен способ механизированной разработки крутонаклонных мощных угольных пластов с разделением пласта по мощности на два наклонных слоя с оставлением межслоевой пачки, включающий выемку угля в каждом слое, транспорт отбитого угля вдоль линии очистного забоя в каждом слое и разрушение межслоевой пачки угля под гибким перекрытием [1]. Недостатком этого способа является то, что разрушение межслоевой пачки осуществляют буровзрывным способом (что само по себе является опасным), а выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта осуществляют перед секцией крепи и до ее передвижки, в результате чего возможно провисание гибкого перекрытия перед секцией крепи, что ведет к возникновению аварийной ситуации.
В качестве прототипа принят способ слоевой разработки мощного крутонаклонного угольного пласта, включающий: выемку монтажной камеры на сопряжении выемочной полосы с вентиляционным штреком с разделением пласта по мощности на два наклонных слоя и оставлением межслоевой пачки, монтаж в рабочем пространстве каждого слоя очистного оборудования и на почве слоя у кровли пласта межслоевого гибкого перекрытия, покрывающего межслоевую пачку, очистное оборудование слоя у почвы пласта и прилегающего внахлест к почве пласта, выемку угля в каждом слое, транспорт отбитого угля вдоль линии очистного забоя в каждом слое, разрушение межслоевой пачки угля давлением обрушенных пород за гибким перекрытием и выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта [2].
Недостатками прототипа являются:
- выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта осуществляют через решетчатый козырек секции крепи, имеющий ограниченные размеры, обусловливающие максимальный габарит выпускаемого куска угля. Более крупные куски неизбежно забутят решетчатый козырек, нарушив тем самым процесс выпуска угля межслоевой пачки;
- область применения способа ограничена пластами значительной мощности и не включает пласты мощностью менее 10 м;
- использование комбайна и самоходного вагона в рабочем пространстве очистного забоя вызывает необходимость относительно большого обнажения кровли, особенно это нежелательно в слое у почвы пласта, так как значительное обнажение опасно несанкционированным прорывом угля межслоевой пачки в рабочее пространство, а это аварийная ситуация.
Перечисленные недостатки снижают эффективность и безопасность ведения очистных работ при слоевой разработке мощного крутонаклонного угольного пласта средствами механизации.
Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности разработки мощных крутонаклонных угольных пластов за счет использования средств механизации ведения очистных работ пластов средней мощности и организации выпуска угля межслоевой пачки с завальной стороны крепи в рабочее пространство слоя у почвы пласта.
Поставленная цель достигается тем, что в способе слоевой разработки мощного крутонаклонного угольного пласта с выпуском межслоевой пачки, включающем подготовку выемочного столба проведением конвейерного и вентиляционного штреков, подготовку выемочной полосы проведением углеспускных и вентиляционных выработок от конвейерного до вентиляционного штрека у почвы пласта и слоя у кровли пласта, выемку монтажной камеры на сопряжении выемочной полосы с вентиляционным штреком с разделением пласта по мощности на два наклонных слоя с оставлением межслоевой пачки, монтаж в рабочем пространстве каждого слоя очистного оборудования и на почве слоя у кровли пласта межслоевого гибкого перекрытия, покрывающего межслоевую пачку, очистное оборудование слоя у почвы пласта и прилегающее внахлест к почве пласта, механизированную выемку угля в каждом слое, транспорт отбитого угля вдоль линии очистного забоя в каждом слое, деление межслоевой пачки на порции по мере подвигания очистного забоя, разрушение межслоевой пачки угля давлением обрушенных пород за гибким перекрытием и выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта, в качестве очистного оборудования используют секции агрегатированной крепи поддерживающего типа, предназначенные для разработки пластов средней мощности, снабженные шнековым режущим исполнительным органом, транспорт отбитого угля вдоль линии очистного забоя в каждом слое осуществляют шнековыми режущими исполнительными органами секций крепи, деление межслоевой пачки на порции осуществляют по мере подвигания очистного забоя слоя у почвы пласта нарезанием щелей ослабления, а выпуск угля межслоевой пачки в рабочее пространство слоя у почвы пласта осуществляют из завального пространства этого слоя.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема подготовки и отработки выемочного столба полосами по падению; на фиг.2 - схема размещения оборудования в очистном забое (поперечный разрез); на фиг.3 - схема ослабления межслоевой пачки и выпуска угля в рабочее пространство слоя у почвы пласта.
Способ может быть реализован следующим образом. Выемочный столб подготавливают проведением конвейерного 1 и вентиляционного 2 штреков. Угольный пласт по мощности делят на два наклонных слоя, один из которых примыкает к почве пласта, другой - к его кровле, оставляя между ними межслоевую пачку. При этом мощность наклонных слоев принимают в зависимости от технических характеристик применяемых средств механизации, например секций крепи, а мощность межслоевой пачки - в зависимости от физико-механических свойств угля. Выемочную полосу оконтуривают проведением у дальней границы столба (на фланге) углеспускных скатов 3 - у почвы пласта и 4 - у почвы слоя, примыкающего к кровле пласта, и у ближней границы - углеспускных скатов 5 и 6 аналогичным образом. У вентиляционного штрека 2 в пространстве между скатами 3 (4) и 5 (6) сооружают монтажную камеру 7, в которой монтируют секции агрегатированной крепи поддерживающего типа 8 [3]. С завальной стороны основания секции крепи 8, установленные в слое у кровли пласта, снабжены кронштейнами 9 для крепления рулона сетки 10 или машины для переплетения полос гибкого перекрытия.
Секция агрегатированной крепи 8 содержит основание 11, две завальные опоры 12, перекрытие 13, выдвижной козырек 14, две гидравлические стойки 15 забойного ряда, две гидравлические стойки 16 завального ряда, две забойные опоры 17, выемочно-доставочную машину 18, выполненную в виде шнека, снабженного режущими зубками. Между завальными опорами 12 выполнен проем, обеспечивающий возможность выхода обслуживающего персонала в завальное пространство для проведения работ по возведению гибкого перекрытия 19.
Секции крепи, установленные в слое у почвы пласта, отличаются от секций, установленных в слое у кровли пласта, тем, что на завальных опорах 12 смонтирован дополнительный режущий орган (не показан) для нарезания щели 20 в угольном массиве над перекрытием 13, а в пространстве между стойками и опорами одноименного ряда, над основанием 11, образована зона, от завала до шнека выемочно-доставочной машины, обеспечивающая самотечное поступление разрушенного угля межслоевой пачки из завала в рабочее пространство слоя у почвы пласта.
Секции крепи в каждом слое устанавливают бок о бок в линию и связывают домкратами передвижки. Очистные работы начинают в слое у кровли пласта с возведением на почве слоя гибкого перекрытия, которым накрывают межслоевую пачку, секции крепи, установленные в слое у почвы пласта. Пространство над гибким перекрытием заполняют закладочными породами, образуя подушку, защищающую секции крепи от динамических воздействий обрушенных пород кровли. Выемку угля осуществляют шнековыми исполнительными органами секций крепи по очереди, начиная от углеспускного ската. Шнек зарубают в пласт у почвы слоя на шаг передвижки, затем поднимают его к кровле пласта - отбитый уголь скапливается на почве слоя. После опускания шнека в крайнее нижнее положение производят транспортирование отбитого угля вдоль очистного забоя к углеспускному скату. При выемке угля шнеком следующей секции, шнек предыдущей осуществляет транспортирование отбитого угля.
После отхода очистного забоя слоя у кровли пласта от монтажной камеры примерно на длину секции крепи начинают выемку угля в слое у почвы пласта аналогичным образом. При этом после отхода секций крепи от монтажной камеры на шаг передвижки осуществляют в каждом цикле ослабление межслоевой пачки путем нарезания щели ослабления над завальными опорами каждой секции дополнительным режущим органом на глубину примерно до середины мощности межслоевой пачки. Тем самым межслоевую пачку делят на порции и провоцируют процесс разрушения пачки за счет давления пород за гибким перекрытием. Порция угля межслоевой пачки за счет сил гравитации падает на почву пласта, разбивается на более мелкие фракции и самотеком через пространство между опорами и стойками одноименного ряда секции крепи поступает в зону работы шнекового исполнительного органа, которым и транспортируется к скату.
Проветривание очистного забоя в каждом слое осуществляют за счет общешахтной депрессии по возвратноточной схеме: штрек 1, скат 3, пространство очистного забоя слоя у почвы пласта, скат 5, вентиляционный штрек 2; штрек 1, скат 4, очистной забой слоя у кровли пласта, скат 6, вентиляционный штрек 2.
Особенностями способа, выгодно отличающими его от прототипа и аналогов, являются:
- за счет использования агрегатированных секций крепи с шнековым исполнительным органом до минимума сокращена площадь обнажения кровли в слоях у кровли и почвы пласта, что исключает прорыв обрушенных пород кровли или угля межслоевой пачки в рабочее пространство забоя перед секциями крепи;
- за счет нарезки щелей ослабления в межслоевой пачке создается дополнительная поверхность обнажения, способствующая повышению эффективности разрушения межслоевой пачки давлением пород за гибким перекрытием порциями;
- за счет организации выпуска угля межслоевой пачки из завального в рабочее пространство крепи в зону работы шнекового органа исключается необходимость использования решетчатых козырьков секций крепи, что повышает эффективность выпуска угля;
- исключение буровзрывных работ в рабочем пространстве слоя у почвы пласта для разрушения межслоевой пачки угля повышает безопасность ведения очистных работ в целом;
- использование агрегатированных секций крепи, предназначенных для разработки пластов средней мощности, позволяет вовлечь в механизированную разработку пласты мощностью 6…10 м.
В настоящее время при разработке мощных крутонаклонных угольных пластов нагрузка на очистной забой составляет не более 350 т/сут с применением небезопасной взрывной технологии. Предлагаемый способ позволяет механизировать основные операции технологического цикла, что само по себе повышает безопасность ведения горных работ и многократно увеличивает нагрузку на очистной забой, обеспечивает более полное извлечение полезного ископаемого из недр, т.е. повышает эффективность и безопасность разработки мощных крутонаклонных угольных пластов. Это свидетельствует о достижении цели изобретения.
Источники информации
1. Филатов Ю.М. О совершенствовании технологии ведения очистных работ на мощных крутонаклонных пластах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса. - Вестник Научного центра по безопасности в угольной промышленности, №2, 2010, с.193, рис.2 (аналог).
2. Способ слоевой разработки мощного крутонаклонного угольного пласта. Патент РФ 2470157, опубл. 20.12.2012, бюл. №35 (прототип).
3. Крепь очистного забоя крутонаклонного угольного пласта. Патент РФ 2348812, опубл. 10.03.2009, бюл. №7.