Способ отработки угольных пластов с бортов угольных разрезов с использованием подземных технологий добычи угля
METHOD FOR MINING COAL SEAMS FROM THE SIDES OF COAL MINES USING UNDERGROUND COAL MINING TECHNOLOGIES

Изобретение относится к горному делу, а именно к технологии отработки угольных пластов на угольных разрезах с использованием технологий и технических средств, используемых в угольных шахтах при подземной добыче угля.
Известен способ механизированной разработки крутого угольного пласта средней мощности полосами по падению (патент RU 2532929 С1, 20.11.2014, класс МПК Е21С 41/18, бюл. №32).
Способ включает подготовку выемочного столба и выемочной полосы проведением выработок. На сопряжении монтажной камеры с углеспускным скатом проводят вторую монтажную камеру, рабочее пространство которой поддерживают крепью сопряжения, распертой между кровлей и почвой пласта. Почве каждого слоя придают уклон к горизонту не менее угла, обеспечивающего самотечный транспорт отбитого угля по желобам. Слоевую выемку угля осуществляют стреловидным режущим органом, выполненным в виде горизонтально ориентированного барабана с резцами, установленного на боковинах передовой секции желоба. Подачу режущего органа осуществляют передвижкой передовой секции желоба на забой, перемещение его в обратном направлении обеспечивают передвижкой передовой секции желоба в сторону углеспускного ската. Направление вращения барабана режущего органа обеспечивает резание угля снизу вверх. Став желоба наращивают запасными желобами, а вторую монтажную камеру продлевают по мере отработки слоев в полосе. Выемку опорных целиков осуществляют режущими исполнительными органами секций раздвижного щитового перекрытия. Изобретение позволяет повысить эффективность и безопасность разработки за счет организации самотечного транспорта отбитого угля.
Недостатком известного способа и других аналогичных способов в том, что имеют место значительные потери угля.
Техническим результатом изобретения является снижение потерь при разработке угольных разрезов за счет отработки не вынимаемых запасов угля (целиков), которые формируются в результате применяемой уступной технологии отработки угольных пластов открытым способом.
Предлагается способ отработки угольных пластов с бортов угольных разрезов с использованием подземных технологий добычи угля, включающий подготовку и отработку угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы отработки.
Отличием является то, что отработку производят непосредственно с борта разреза, без проведения дополнительных вскрывающих выработок, проходческим комбайном фронтального или избирательного действия проводится выемочная камера до границ, предусмотренных к отработке запасов угля, отработка угольного пласта производится при движении комбайна обратным ходом от границы выемочной камеры горизонтальными заходками или вертикальными заходками при движении комбайна от борта разреза к границе выемочной камеры, транспортировка угля из выемочной камеры производят на уступ разреза в штабель.
Предлагается и способ отработки угольных пластов с бортов угольных разрезов с использованием подземных технологий добычи угля включающий подготовку и отработку угольного пласта длинными столбами по простиранию или падению (восстанию).
Отличием является то, что с борта разреза без проведения дополнительных вскрывающих выработок, проходческим комбайном фронтального или избирательного действия проводится подготовка выемочного столба до границ предусмотренных к отработке запасов угля, отработка угольного пласта производится очистным забоем от границы участка к борту разреза при подготовке выемочного столба по падению (восстанию) или вдоль границы участка при подготовке выемочного столба по простиранию, отработка угольных пластов производится с полным обрушением кровли, транспортировку угля из выемочного столба производят на уступ разреза в штабель.
Сущность изобретения показана на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5.
Поставленная цель достигается тем, что подготовка к выемке угольных пластов подземным способом с бортов действующих угольных разрезов производится без проведения вскрывающих горных выработок (стволов, квершлагов, бремсбергов и т.д.) и строительства стационарных установок для жизнеобеспечения предприятия. Для добычи угля подземным способом с бортов угольных разрезов используется существующая инфраструктура угольного разреза (очистные сооружения, транспорт, угольные склады и др.).
Предложенный способ отработки угольных пластов с бортов угольных разрезов реализуется использованием существующих технологий подземной добычи угля, а именно, камерно-столбовой системой отработки по падению (восстанию) угольных пластов с полным обрушением пород кровли или длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) угольных пластов с полным обрушением кровли.
Камерно-столбовая система отработки и система отработки длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) две принципиально разные системы отработки.
Технологически данные системы при применении в угольных шахтах или с бортов разрезов не имеют принципиальных отличий.
Основное отличие применения данных систем отработки с борта разреза от применения их в угольных шахтах заключается в исключении необходимости проведения целой системы вскрывающих горных выработок, обеспечивающих доступ к угольному пласту, поскольку в отличие от шахты угольный пласт разрезом уже вскрыт. Т.е. вся суть заключается в том, что подземные технологии извлечения запасов, используемые в шахтах, с борта разреза могут применяться без строительства шахты.
Второстепенными отличительными (положительными) признаками отработки угольных пластов с бортов разрезов являются:
- отсутствие необходимости сооружения разветвленной транспортной цепочки для выдачи угля на поверхность;
- отсутствие необходимости строительства стационарных установок для проветривания горных выработок (вентиляторов главного проветривания ВГП), водоотлива, погрузочных пунктов и др.;
- обеспечение повышенной безопасности работников, учитывая возможность непосредственного выхода на поверхность в короткий промежуток времени.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой показано, что в результате применяемой уступной технологии отработки угольных пластов в границах горного отвода угольных разрезов между техническими границами 1 угольного разреза и границами лицензионного участка недр 2 остаются непредусмотренные к отработке участки угольных пластов (целики) 3, относящиеся к категории «потери».
Предлагается угольные целики и неэффективные для отработки угольными разрезами запасы угля добывать с борта разреза с использованием подземных технологий добычи угля, а именно камерно-столбовой системой отработки по падению (восстанию) угольных пластов с полным обрушением пород кровли или длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) угольных пластов с полным обрушением кровли.
Камерно-столбовую систему отработки угольных пластов предлагается использовать в условиях высокой нарушенности угольных пластов или при незначительных размерах, не вынимаемых угольными разрезами запасов угля (целиков) нецелесообразных к отработке длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) угольных пластов.
Способ отработки угольных пластов длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) предлагается использовать при выдержанном залегании, не вынимаемых угольными разрезами запасов угля (целиков), размеры которых позволяют обеспечивать подготовку выемочных столбов с параметрами, обеспечивающими экономическую целесообразность их отработки.
На фиг. 2 показан способ подготовки и отработки угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы отработки «горизонтальными заходками», который производится в следующей последовательности. С борта разреза проходческим комбайном фронтального или избирательного действия 4 проводится выемочная камера 5 до границ, предусмотренных к отработке запасов угля. Отработка угольного пласта производится горизонтальными заходками 6 от границы выемочного участка при движении комбайна обратным ходом. Транспортировка угля из выемочной камеры на уступ разреза производится самоходными вагонами, где формируется штабель угля 7. Подготовка и отработка угольного пласта может осуществляется одним проходческим комбайном, а для обеспечения непрерывности процесса добычи угля - двумя проходческими комбайнами.
На фиг. 3 показан способ подготовки и отработки угольного пласта с использованием камерно-столбовой системы отработки. Данный вариант отработки угольного пласта применяется в тех случаях, когда техническая характеристика проходческого комбайна позволяет производить выемку угля на полную мощность отрабатываемого угольного пласта.
Когда мощность угольного пласта значительно превосходит технические характеристики проходческого комбайна по вынимаемой мощности, подготовка и отработка угольного пласта производится «вертикальными заходками». На первом этапе с борта разреза проходческим комбайном фронтального или избирательного действия по верхнему слою угольного пласта проводится выемочная камера до границ, предусмотренных к отработке запасов угля. На втором этапе, в зависимости от мощности пласта, производится выемка второго и третьего слоев угольного пласта.
Параметры проведения и крепления выемочных камер, размеры заходок и целиков угля между выемочными камерами, мероприятия по обеспечению безопасности при ведении горных работ определяются проектной документацией с учетом горно-геологических особенностей угольного месторождения и применяемого горно-шахтного оборудования.
На фиг. 4 - способ подготовки и отработки угольного пласта длинными столбами по простиранию.
Подготовка и отработка угольного пласта длинными столбами по простиранию производится в следующей последовательности.
С борта разреза до границ, предусмотренных к отработке запасов угля, проводятся ходок и монтажная камера 8, которые соединяются вентиляционным штреком 9. После проведения горных выработок, оконтуривающих выемочный участок, производится монтаж механизированного комплекса 10. Отработка угольного пласта производится с использованием очистного комбайна 11 или проходческого комбайна фронтального или избирательного действия. При использовании очистного комбайна транспортирование отбитого угля из очистного забоя производится по лавному приводу непосредственно на поверхность на рабочую площадку, где с использованием карьерной техники производится формирование штабеля угля 7, его погрузка и транспортировка до угольного склада угольного разреза. При использовании проходческого комбайна фронтального или избирательного действия транспортирование отбитого угля из очистного забоя на поверхность производится самоходным вагоном.
На фиг 5 показан способ подготовки и отработки угольного пласта борта угольного разреза длинными столбами по падению (восстанию).
Подготовка и отработка угольного пласта длинными столбами по падению (восстанию) производится в следующей последовательности.
С борта разреза до границ, предусмотренных к отработке запасов угля, вентиляционный штрек 9 и конвейерный штрек 12, которые соединяются между собой монтажной камерой. После проведения горных выработок, оконтуривающих выемочный участок, производится монтаж механизированного комплекса 10. Отработка угольного пласта производится с использованием очистного комбайна 11 или проходческого комбайна фронтального или избирательного действия. При использовании очистного комбайна транспортирование отбитого угля из очистного забоя производится по лавному приводу на конвейерный штрек и далее на поверхность на рабочую площадку по системе конвейеров, установленных в конвейерном штреке. На рабочей площадке оборудуется погрузочный пункт, где с использованием карьерной техники производится формирование штабеля угля 7, его погрузка и транспортировка до угольного склада угольного разреза. При использовании проходческого комбайна фронтального или избирательного действия транспортирование отбитого угля из очистного забоя на поверхность производится самоходным вагоном.
При подготовке выемочных участков длинными столбами по простиранию или падению (восстанию) проветривание подготовительных выработок осуществляется вентиляторами местного проветривания. При отработке выемочного столба проветривание выработок выемочного участка осуществляется временной вентиляторной установкой 13. В качестве вентиляторной установки может использоваться группа вентиляторов местного проветривания. В зимний период времени вентиляторная установка укомплектовывается воздухонагревательной установкой.
Заявленный технический результат изобретения заключается в снижении потерь при разработке угольных разрезов за счет отработки не вынимаемых запасов угля (целиков), которые формируются в результате применяемой уступной технологии отработки угольных пластов открытым способом, и достигается за счет применения систем отработки с борта разреза и исключения необходимости проведения целой системы вскрывающих горных выработок, обеспечивающих доступ к угольному пласту, поскольку, в отличие от шахты, угольный пласт разрезом уже вскрыт. Это позволяет значительно снизить как потери угля при отработке, так и значительно снизить производственные затраты.
То есть вся суть заключается в том, что подземные технологии извлечения запасов, используемые в шахтах, с борта разреза могут применяться без строительства шахты, снижая при этом потери угля.
Кроме того, отличительными (положительными) признаками отработки угольных пластов с бортов разрезов являются:
- отсутствие необходимости сооружения разветвленной транспортной цепочки для выдачи угля на поверхность;
- отсутствие необходимости строительства стационарных установок для проветривания горных выработок (вентиляторов главного проветривания ВГП), водоотлива, погрузочных пунктов и др.;
- обеспечение повышенной безопасности работников, учитывая возможность непосредственного выхода на поверхность в короткий промежуток времени.
Признаки предложенных способов находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом и позволяют снизить потери при разработке угольных разрезов за счет отработки не вынимаемых запасов угля (целиков), которые формируются в результате применяемой уступной технологии отработки угольных пластов открытым способом.