СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ СРЕДНЕЙ И МАЛОЙ МОЩНОСТИ СИСТЕМОЙ РАЗРАБОТКИ ДЛИННЫМИ СТОЛБАМИ ПО ПРОСТИРАНИЮ С ОСТАВЛЕНИЕМ ПОРОДЫ В ШАХТЕ
METHOD TO DEVELOP THIN AND MEDIUM SEAMS BY STRIKE-LENGTH STALL-AND-BREST SYSTEM LEAVING ROCK IN MINE

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке пологих и наклонных угольных пластов малой и средней мощности.
Известен вариант системы разработки длинными столбами по простиранию, при котором вся порода от проведения откаточного штрека размещается в скважинах большого диаметра, пробуренных по углю в нижней стенке выработки (см., например, Е. М. Дубровский. «Организация породного хозяйства угольных шахт». - М.: Недра, 1979. - С. 35-37). Недостаток данного варианта подготовки к вводу новой лавы в эксплуатацию заключается в том, что работы по закладке породы входят непосредственно в проходческий цикл, выполняемый по традиционной схеме, и оказывают негативное влияние на возможность достижения высоких скоростей проведения выработки. Указанная технология, кроме того, не предусматривает снижения усадки заложенного в скважину породного массива. В конечном итоге высокая податливость созданного таким образом породного массива отрицательно скажется на состоянии поддерживаемых выработок: вентиляционного штрека и просека.
Известен также вариант способа разработки пластов малой и средней мощности, принятый за прототип (см. описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2287687 по кл. Е21С 41/18; опубликовано 20.11.2006, бюл. № 32), системой разработки длинными столбами по простиранию с оставлением породы в шахте, включающий проведение комплекса панельных или этажных выработок, подготовку выемочного поля опережающей проходкой транспортного штрека в начале в виде угольной камеры, затем увеличение сечения за счет выемки вмещающих пород, выбуривание полостей из угольной камеры в целике ниже транспортного штрека под углом к нему, в которые затем укладывают породу от последующей подрывки вмещающих пород, увеличения сечения угольной камеры до ширины штрека с обеих сторон выемочного поля, совмещая во времени операции по проведению разрезной печи и монтажу в ней очистного оборудования.
Один из недостатков этого варианта технологии в том, что совмещение во времени операции по проведению разрезной печи и монтажу в ней очистного оборудования не только не сокращает время ввода лавы в эксплуатацию, но увеличит его по причине скученности оборудования и взаимозависимости монтажных и нарезных работ, каким бы способом не осуществлялись последние - буровзрывным или комбайновым.
Поэтому все типовые схемы монтажа оборудования механизированных комплексов предусматривают использование вентиляционного штрека в технологии оборудования лав (см., например, «Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах. Под общей ред. Б. Ф. Братченко». - М.: Недра, 1977. - С. 172-184) для размещения лебедок, монтажных ферм и других вспомогательных средств. По указанным выше причинам будет ухудшена и безопасность работ в разрезной печи (монтажной камере).
Второй недостаток анализируемого способа заключается в том, что сформированная таким образом углепородная полоса из-за значительной усадки не будет оказывать необходимого сопротивления опорному горному давлению, неизбежному при отработке запасов выемочного столба.
Изобретение направлено на повышение надежности технологической схемы подготовки лав с оставлением породы от проведения выработок на месте ее получения. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разработки пластов малой и средней мощности системой разработки длинными столбами по простиранию с оставлением породы в шахте, включающем проведение комплекса панельных или этажных выработок, подготовку выемочного поля опережающей проходкой транспортного штрека в начале в виде угольной камеры, затем увеличение сечения ее до ширины штрека за счет выемки вмещающих пород с обеих сторон выемочного поля, выбуривание полостей в целике ниже транспортного штрека под углом к нему, в которые затем укладывают породу от последующей подрывки вмещающих пород, проведение камеры ведут одновременно с проходкой в угольном массиве просека, размещаемого на нижней границе будущей углепородной полосы под транспортным штреком, соединяя обе выработки печами.
2
Другое отличие состоит в том, что процесс размещения породы в пробуренные скважины чередуют с подачей под давлением в закладываемый породный массив твердеющей смеси с началом схватывания, определяемым временем полного заполнения смесью пустот в породном массиве, и набором прочности через сутки не менее 12-19 МН/м.
Кроме того, монтаж комплекса в разрезной печи начинают после соединения последней с вентиляционным штреком, для чего в угольном массиве под транспортным штреком на одной оси с разрезной печью оставляют целик угля, ширина которого соответствует ее размерам.
Предварительная (совместно с камерой) проходка имеющего выход на транспортный штрек просека позволяет более производительно выполнить бурение скважин бурозакладочными машинами, исключить «уход» исполнительного органа последних по падению и простиранию пласта, например, при использовании передового бурения скважинами малого диаметра и применении расширительных головок и, что немаловажно, резко улучшить вентиляцию работ как при проведении камеры, так и при выполнении работ по доведению ее сечения до требуемого.
Подача твердеющей смеси в закладываемую в скважины породу обеспечивает возможность снижения усадки формируемой углепородной полосы по всей длине штрека и будет способствовать улучшению его состояния, а также просека, в период их эксплуатации.
Технически данный процесс не вызовет особых сложностей. Здесь возможны такие решения:
- отдельный инъектор, который подается в скважину после заполнения породой части ее объема, определяемой процессом полного заполнения пустот в закладываемом массиве;
- изготовление внутренней трубы шнека бурозакладочной установки полой для подачи твердеющей смеси с возможностью подсоединения в нижней части быстросъемной перфорированной насадки;
внедрение инъектора в закладываемую породу с просека и транспортного штрека после заполнения определенной части скважины.
Принципиальное отличие предлагаемого способа от известного в части того, что разрезная печь имеет выход на вентиляционный штрек, позволяет снизить время монтажа комплекса (ликвидируется скученность оборудования в монтажной камере, появляется возможность использования оборудования для ведения монтажных работ, установленного в вентиляционном штреке), повысить безопасность работ (в схеме монтажа имеется четко выраженный запасный выход).
Сущность изобретения представлена на фиг. 1 - проекции на горизонтальную плоскость способа разработки пластов малой и средней мощности системой разработки длинными столбами по простиранию с оставлением породы в шахте. Технологически, особенно для пластов мощностью более 1,5 м, он сопоставим с вариантом столбовой системы разработки при подготовке лав спаренными штреками и оставлением породы в выработанном пространстве между ними. Однако принципиальным отличием предлагаемого способа является наличие в технологии закладки полостей - пространств, ограниченных стенками скважин, что позволяет разместить породу в них с достаточно высоким (до 0,7) коэффициентом заполнения и добиться прочности углепородной полосы, под транспортным штреком, сопоставимой с нагрузочными свойствами целика угля.
Из фиг.1 видно, что камера 1 и просек 2 уже пройдены и соединены между собой печами 3, 4, 5, 6. В устье транспортного штрека и на его концевом участке закончены работы по закладке породы в пробуренные скважины 7 и инъектированию в них твердеющей смеси 8. На участках между печами 3 и 4 ; 4 и 5 бурятся скважины. Разрезная печь 9 пройдена и готова к началу монтажа в ней очистного оборудования. Для обеспечения последующего выхода разрезной печи 9 на вентиляционный штрек в углепородной полосе под транспортным штреком оставлен целик угля 10.