Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ОДИНОЧНОГО КРУТОНАКЛОННОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

Изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов горизонтальными слоями мобильными средствами механизации, применяемыми при ведении подземных горных работ.

Известен открытый способ разработки угольных пластов, включающий вскрытие пласта удалением пустых пород, залегающих над угольным пластом, сооружение рабочей площадки, монтаж добычного оборудования и последующую добычу угля, его погрузку в транспортное средство и вывоз за пределы разреза [1]. Недостатком способа является то, что при мощности пласта, близкой к нижней границе диапазона мощных пластов (3,5 м и более), и отсутствии других пластов рабочей мощности запасов угля в таком пласте может быть недостаточно для экономически обоснованной организации открытой разработки пласта, включающей строительство разреза и прочей инфраструктуры.

Известен также способ открыто-подземной разработки мощных крутых и крутонаклонных угольных пластов, принятый в качестве прототипа, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ путем сооружения рабочей площадки на уступе борта уже существующего разреза, связанном с выходом пласта, проведение наклонной выработки с рабочей площадки до уровня нижележащего горизонтального слоя, формирование на нем слоевой камеры и выемку угля в слое мобильными средствами механизации, углубление наклонной выработки до нижележащего слоя с оставлением соразмерных целиков между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад [2].

Недостатками способа являются:

- ось наклонной выработки в плане ориентирована параллельно линии простирания пласта. Это вполне оправдано при разработке пласта, залегающего почти вертикально. При разработке же пластов крутонаклонного залегания каждая последующая слоевая камера по мере углубления горных работ оказывается на большем расстоянии от пласта, чем в предыдущем слое. Из-за этого возрастает объем выработок, проводимых по породе, со всеми вытекающими отсюда последствиями;

- высокая степень неопределенности места заложения устья наклонной выработки на рабочей площадке при ее проведении в случае разработки пласта не с борта или дна разреза, а с дневной поверхности. При известных параметрах пласта: мощность, угол залегания, направление простирания, являющихся результатом геолого-разведочных работ, ни один из них не позволяет определить наиболее благоприятное место расположения устья вскрывающей наклонной выработки на дневной поверхности;

- при изломе оси наклонной выработки на уровне слоевой камеры выдача угля и породы на уровень рабочей площадки возможна только цикличными (емкостными) видами транспорта. Это, в свою очередь, не только усложняет организацию работ по добыче, но и резко снижает производительность очистного забоя.

Перечисленные недостатки снижают эффективность разработки мощных одиночных крутонаклонных угольных пластов способом открыто-подземной разработки.

Цель изобретения - повышение эффективности разработки мощного одиночного крутонаклонного угольного пласта способом открыто-подземной разработки за счет ориентации оси вскрывающей наклонной выработки в зависимости от угла залегания разрабатываемого пласта и продольного угла наклона, допускаемого для применяемых средств механизации ведения горных работ, а места расположения ее устья на дневной поверхности - в зависимости от габаритов применяемых средств механизации ведения очистных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки мощного одиночного крутонаклонного угольного пласта, включающем сооружение горизонтальной рабочей площадки в стороне от выхода угольного пласта, монтаж на ней средств механизации, проведение вскрывающей наклонной выработки до уровня нижележащего слоя и сооружение слоевой камеры в слое мобильными средствами механизации, выемку угля этими средствами механизации в стороне от рабочей площадки путем проведения горизонтальных выемочных камер с обеих сторон от слоевой камеры, углубление вскрывающей наклонной выработки с оставлением соразмерных междукамерных целиков между слоями и выдачу отбитого угля по выемочным камерам и вскрывающей наклонной выработке на временный склад, формируемый на рабочей площадке, рабочую площадку сооружают на дневной поверхности, проекцию оси вскрывающей наклонной выработки ориентируют на плане под острым углом (γ) к линии простирания пласта в зависимости от угла его залегания (α) и допустимого угла (β) продольного наклона применяемых средств механизации, определяемым из соотношения

а устье вскрывающей наклонной выработки располагают на расстоянии, равном от 3 до 5 длин наибольшего из применяемых мобильных средств механизации.

Предлагаемое изобретение поясняется схемой вскрытия, подготовки и отработки одиночного крутонаклонного угольного пласта (вид в плане).

Способ разработки одиночного мощного крутонаклонного угольного пласта, залегающего под углом α=35°, может быть реализован следующим образом. На дневной поверхности производят вскрышные работы, удаляя наносы, покрывающие выход одиночного крутонаклонного угольного пласта и формируя рабочую площадку 1 в стороне от линии 2 выхода пласта на дневную поверхность, соответствующей почве пласта. Породы вскрыши складируют вокруг рабочей площадки.

Мобильными средствами механизации, обычно использующимися для подземных работ, например проходческим комбайном 3 типа ГПКС, работающим в паре с самоходным вагоном 4, например типа В15К, с рабочей площадки 1 начинают проводить вскрывающую наклонную выработку 5 - уклон. При этом устье 6 уклона на рабочей площадке располагают на расстоянии, равном 3…5 длинам наибольшего из мобильных средств механизации (в данном случае - комбайна) от линии 2 выхода пласта. Уклон 5 проводят в породах почвы пласта под углом к горизонту, например, β=10°, не превышающим допустимого угла продольного наклона применяемых мобильных средств механизации (комбайна, самоходного вагона или ленточного конвейера); а в плане - под острым углом γ к линии 2 выхода пласта на дневную поверхность, определяемым из соотношения

При подстановке числовых значений получим - γ=14,58°.

Уклон 5 проводят с креплением бортов и кровли выработки до глубины ниже зоны выветренного угля примерно на мощность планируемого первого слоя. На этой глубине в породах почвы формируют слоевую камеру I с горизонтальным дном сбоку от уклона 5 со стороны пласта. При этом отбитую породу комбайном 3 грузят в самоходный вагон 4 и по уклону 5 вывозят на рабочую площадку 1 и далее в отвал. Камеру I также крепят. Из этой камеры тем же комбайном проводят горизонтальную выработку 7 - выемочную камеру, сначала в породах почвы в сторону угольного пласта, а затем по пласту по линии простирания. Тем самым начинают ведение очистных работ тупиковым забоем. Поскольку глубина ведения очистных работ от дневной поверхности незначительная - горное давление также незначительное, то при устойчивых породах кровли крепления обнажений в выемочной камере не требуется.

Перед началом ведения очистных работ, т.е. добычи угля, в уклоне монтируют став телескопического ленточного конвейера 8 с приводом, размещаемым на рабочей площадке, и транспорт угля по уклону осуществляют ленточным конвейером 8, например ЛТП-80. При этом перегруз угля из самоходного вагона 4 на ленточный конвейер 8 осуществляют посредством бункера-перегружателя 9, например БП-15, размещаемого в слоевой камере I.

После выемки угля в слое с одной стороны от слоевой камеры I (в одном крыле) аналогичным образом приступают к выемке угля с другой ее стороны (в другом крыле). При этом длину выемочной камеры принимают из условий безопасности, определяемых в данном случае устойчивостью пород кровли пласта.

По окончании выемки угля в обоих крыльях от слоевой камеры I приступают к удлинению уклона 5. Для этого сокращают став ленточного конвейера 8 на длину, равную суммарной длине бункера-перегружателя 9, самоходного вагона 4 и комбайна 3; бункер-перегружатель устанавливают впритык к хвостовому барабану конвейера. Затем комбайном 3, начиная от бункера-перегружателя, продолжают проведение уклона 5 до следующего слоя, уровень которого принимают ниже уровня отработанного слоя на мощность слоя, обусловленную возможностями комбайна 3, и толщину междукамерного целика. На этом уровне формируют слоевую камеру II аналогично формированию слоевой камеры I. Далее наращивают став конвейера 8 и приступают к проведению выемочной камеры 10 сначала в одном крыле, затем в другом. Потом опять удлиняют уклон, формируют слоевую камеру III, вынимают уголь в выемочной камере 11 с обеих сторон от слоевой камеры и т.д.

Описанная технологическая схема открыто-подземной разработки мощного одиночного крутонаклонного угольного пласта позволяет:

- снизить объемы вскрышных и подготовительных работ при проведении горных выработок по вмещающим породам;

- минимизировать отрицательное воздействие на окружающую природную среду за счет снижения землеемкости разработки и затраты (трудовые, временные, материальные) на последующее восстановление (рекультивацию) нарушенных земель и природного ландшафта;

- вовлечь в разработку фактически бросовые запасы, по тем или иным причинам не пригодные к освоению ни открытым, ни подземным способом.

Кроме того, предложенный способ разработки не требует больших капитальных затрат на строительство угледобывающего предприятия, создания сложной инфраструктуры, большой численности трудящихся, а использование мобильных средств механизации, обычно применяемых в подземных условиях разработки, позволяет значительно повысить производительность труда рабочего по добыче.

Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности разработки мощного одиночного крутонаклонного угольного пласта открыто-подземным способом, т.е. о достижении цели изобретения.

Источники информации

1. Бокий Б.В. Горное дело. М., Углетехиздат, 1953, с. 516-522 (аналог).

2. Способ открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта. / Патент 2490454 Российской Федерации. Заявка №2012109088 от 11.03.2012, опубл. 20.08.2013, бюл. №23 (прототип).