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

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных пологих угольных пластов наклонными слоями с уступа борта или со дна угольного разреза, и касается разработки пластов, залегающих под углом первой половины диапазона пологих пластов, т.е. от 0 до 9 градусов к горизонту.

Известен открытый способ разработки угольных пластов, включающий вскрытие пласта удалением пустых пород, залегающих над угольным пластом, планирование рабочей площадки, монтаж добычного оборудования, взрыхление и последующую добычу угля, его погрузку в транспортное средство и вывоз за пределы разреза [1]. Недостатком способа является то, что при достижении угольным разрезом предельной глубины, запасы угля, сосредоточенные в границах горного отвода разреза, но за его контуром (в приконтурной зоне разреза) в виде вскрытого мощного пологого пласта, уходящего в борт разреза, не могут быть вынутыми средствами механизации открытых горных работ.

В качестве прототипа принят способ разработки мощного пологого угольного пласта, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ, путем сооружения рабочей площадки на уступе борта разреза по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта, выемку угля этим комплексом в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выработок прямоугольного сечения с оставлением соразмерных целиков, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад [2].

Недостатками способа являются:

- повышенные потери угля в недрах из-за необходимости оставления нижней или верхней (в зависимости от физических свойств угля и пород кровли и почвы пласта) пачки вследствие ограниченности вынимаемой мощности выемочной машиной КГРП;

- высокая вероятность возникновения аварий очистного забоя из-за значительного по площади обнажения пород кровли и отсутствия крепления кровли в выработках.

Перечисленные недостатки снижают безопасность и эффективность разработки мощных пологих угольных пластов способом открыто-подземной разработки.

Цель изобретения - повышение безопасности и эффективности разработки мощного пологого угольного пласта способом открыто-подземной разработки за счет увеличения полноты извлечения запасов путем послойной выемки угля мобильными средствами механизации подземных очистных работ и крепления кровли крепью подготовительных выработках.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто подземной разработки мощного пологого угольного пласта, включающем предварительную подготовку фронта очистных работ, путем сооружения рабочей площадки на уступе рабочего борта разреза по линии простирания на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке средств механизации очистных работ, выемку угля этими средствами механизации в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных выемочных камер прямоугольного сечения по линии падения пласта с оставлением междукамерных целиков, выдачу отбитого угля по камере на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад, выемочную камеру проводят проходческо-очистным комбайном сначала под допустимым углом вверх до кровли пласта, затем - вниз в слое у кровли пласта и закрепляют крепью подготовительных выработок, ширину междукамерного целика принимают равной 3-4-кратной ширине выемочной камеры, уголь междукамерного целика вынимают в диагональных заходках, нарезаемых в слое у кровли пласта комбайном из выемочной камеры по обеим ее сторонам с оставлением охранных целиков в шахматном порядке, длину заходки принимают не более длины комбайна, выдачу отбитого угля по камере осуществляют самоходным вагоном, затем выемочную камеру углубляют до почвы пласта и вынимают уголь междукамерного целика в слое у почвы пласта под отработанными заходками в слое у его кровли, проветривание камеры во время выемки угля в междукамерном целике осуществляют путем нагнетания воздуха по параллельной выработке.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг. 1 показана схема проведения выемочной камеры по линии падения пласта, на фиг. 2 - схема отработки мощного пласта, залегающего под углом не более допустимого для применяемых мобильных средств механизации, т.е. первой половины диапазона пологих пластов (0…9 градусов к горизонту).

При разработке мощного угольного пласта, залегающего под углом а средствами механизации, допускающими работу под углом наклона к горизонту β≥α, способ может быть осуществлен следующим образом. После достижения угольным разрезом дна и отработки запасов мощного пологого угольного пласта в границах контура разреза, приступают к открыто-подземной разработке мощного пологого пласта в приконтурной зоне. Проходческо-очистным комбайном фронтального действия 1, например, типа JOY, работающим в паре с самоходным вагоном 2, со дна разреза перпендикулярно линии простирания пласта проводят уклон 3 по мощному пласту в рабочий борт разреза. При этом сначала его проводят под максимально возможным для применяемых средств механизации углом к горизонту β вверх, а после достижения кровли пласта -под углом залегания пласта α - вниз. Высоту уклона 3 принимают примерно равной рекомендуемой высоте проведения выработки используемым оборудованием. Кровлю уклона 3 крепят крепью подготовительных выработок. Для проветривания тупикового забоя уклона используют вентилятор местного проветривания 4 и став вентиляционных труб 5. Отбитый уголь транспортируют по уклону 3 самоходным вагоном 2 до рабочей площадки, устроенной на дне разреза, где в створе с проводимой выработкой формируют временный склад 6.

На границе горного отвода угольного разреза комбайн 1 поворачивают на 90 градусов и начинают проводить выработку 7 по линии простирания пласта штрек. Штрек 7, также как и уклон 3, проводят в слое у кровли пласта и крепят крепью подготовительных выработок. Длину штрека 7 принимают равной примерно десятикратной его ширине, после чего комбайн 1 и самоходный вагон 2 выводят по проведенным выработкам на рабочую площадку.

Сбоку от устья уклона 3 на расстоянии от него равном примерно 5-6-кратной ширине уклона аналогичным образом проводят выемочную камеру 8 до соединения со штреком 7, кровлю камеры 8 крепят, например, анкерной крепью. Проветривание выемочной камеры 8 осуществляется за счет нагнетания воздуха по вентиляционному ставу 5, проложенному по параллельной выработке 3 и далее за счет разницы давления в штреке 7 и на дне разреза. После выхода комбайна 1 на штрек 7 длину последнего увеличивают на расстояние, равное 3-4-кратной его ширине.

По окончании работ по удлинению штрека 7 комбайн 1 и вагон 2 возвращают в пространство выемочной камеры 8 и, начиная от сопряжения камеры 8 со штреком 7, вынимают уголь в диагональных заходках 9, 10, 11, 12 и т.д. по обеим сторонам выемочной камеры. Заходки ориентируют под углом 120…135 градусов к оси камеры, располагают их в шахматном порядке, оставляя между заходками с одной стороны охранные целики 13, 14, 15 и т.д.; длину заходки принимают равной не более длины комбайна.

После выемки угля во всех возможных заходках из выемочной камеры 8 в слое у кровли пласта выемочную камеру 8 углубляют до почвы пласта, начиная от устья выработки до штрека 7, формируя тем самым выемочную камеру 16. Используя пространство камеры 16, далее вынимают уголь в диагональных заходках 17, 18, 19, 20 и т.д., расположенных соответственно под заходками 9, 10, 11,12 и т.д.

По окончании выемки угля в заходках камеры 8(16) комбайн 1 и вагон 2 выводят на рабочую площадку и сбоку от устья камеры 8 на расстоянии от него равном примерно 3-4-кратной ширине камеры проводят выемочную камеру 21 аналогично тому, как была проведена камера 8. Далее работы по выемке угля повторяют, как описано выше, а выработанное пространство камеры 8 (16) изолируют.

За счет крепления кровли выемочных камер и уклона крепью подготовительных выработок и организации принудительного проветривания пространства выемочной камеры повышается не только безопасность ведения горных работ в приконтурной зоне разреза, но и вероятность возникновения аварии при выемке угля.

За счет использования мобильных средств механизации основных операций технологического цикла появилась возможность без значительных затрат времени и трудовых ресурсов организовать выемку угля в заходках нарезаемых как в слое у кровли пласта, так и в слое у его почвы, снижая тем самым потери угля в недрах. Кроме того, применение мобильных средств механизации интенсифицирует процесс добычи угля, повышает производительность труда.

Совокупность достигнутых положительных результатов свидетельствует о повышении безопасности и эффективности разработки мощного пологого угольного пласта открыто-подземным способом, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

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

2. Нецветаев А.Г., Репин Л.Н., Соколовский А.В. Технология добычи угля с применением комплексов глубокой разработки пластов/ Уголь, ноябрь, 2004, с.41-43 (прототип).