способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких

Формула изобретения

Способ разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, включающий подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, монтажной камеры с образованием линии забоя пласта - под углом к транспортному и вентиляционному штрекам - и монтажом в ней секций механизированной крепи под углом к линиям забоя и простирания пласта, выемку угля очистным комбайном и поддержание кровли очистного забоя секциями передвижной механизированной крепи, передвигаемыми вслед за подвиганием линии очистного забоя на забой и в сторону одного из штреков, отличающийся тем, что линии очистного забоя придают наклон в сторону отрабатываемого массива примерно равный, но не менее, углу залегания пласта, секции передвижной механизированной крепи передвигают в сторону транспортного штрека, вышедшие на транспортный штрек секции крепи после технического обслуживания устанавливают в верхней части очистного забоя на сопряжении его с вентиляционным штреком, а угол, под которым секции механизированной крепи монтируют относительно линии простирания пласта, принимают прямым.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к способам разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, залегающих под углом 40-50 градусов к горизонту.

Известен способ разработки крутонаклонных угольных пластов по системе разработки «Длинные столбы по простиранию», включающий проведение транспортного и вентиляционного штреков, монтажной камеры под углом к простиранию пласта, монтаж в ней секций крепи под углом к линии очистного забоя и перпендикулярно линии падения пласта, выемку угля очистным комбайном, подвешенным на тяговом и предохранительном канатах, и самотечный транспорт угля вдоль забоя [1]. Недостатком этого способа является то, что при разработке крутонаклонных пластов секции крепи во время их передвижки сползают по линии падения пласта. Из-за этого их приходится править в каждом цикле передвижки, компенсируя тем самым величину сползания, а это требует значительных затрат времени. В связи с этим резко снижается эффективность разработки крутонаклонных пластов этим способом.

За прототип принят способ разработки крутонаклонных пластов средней мощности и тонких, включающий подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, монтажной камеры с образованием линии забоя пласта - под углом к транспортному и вентиляционному штрекам - и монтажом в ней секций механизированной крепи под углом к линиям забоя и простирания пласта, выемку угля очистным комбайном и поддержание кровли очистного забоя секциями передвижной механизированной крепи, передвигаемыми вслед за подвиганием линии очистного забоя на забой и в сторону вентиляционного штрека, и управление горным давление полным обрушением кровли [2].

Недостатками прототипа являются:

- узкая область применения способа, ограниченная пластами с устойчивой кровлей, так как применяемая механизированная крепь в силу своих конструктивных особенностей не может обеспечить более полную затяжку кровли; это влечет за собой возникновение аварийных ситуаций при прорыве пород кровли в рабочее пространство очистного забоя;

- в пространстве между механизированными крепями находятся электрический кабель и гидравлические рукава высокого и низкого давления; даже при разработке пластов с устойчивой кровлей весьма вероятны отдельные вывалы породы, способные повредить кабель или рукав в пространстве между крепями, а это также аварийная ситуация;

- низкая маневренность секции крепи, обусловленная конструктивными особенностями устройства передвижки стоек каждой секции.

Перечисленные недостатки снижают эффективность разработки крутонаклонных угольных пластов средствами комплексной механизации.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких за счет использования силы гравитации для повышения маневренности крепи и уменьшения угла наклона линии очистного забоя в сторону отрабатываемого массива.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, включающем подготовку выемочного столба проведением транспортного и вентиляционного штреков по простиранию пласта, монтажной камеры с образованием линии забоя пласта - под углом к транспортному и вентиляционному штрекам - и монтажом в ней секций механизированной крепи под углом к линиям забоя и простирания пласта, выемку угля очистным комбайном и поддержание кровли очистного забоя секциями передвижной механизированной крепи, передвигаемыми вслед за подвиганием линии очистного забоя на забой и в сторону одного из штреков, линии очистного забоя придают наклон в сторону отрабатываемого массива примерно равный, но не менее углу залегания пласта, секции передвижной механизированной крепи передвигают в сторону транспортного штрека, вышедшие на транспортный штрек секции крепи после технического обслуживания устанавливают в верхней части очистного забоя на сопряжении его с вентиляционным штреком, а угол, под которым секции механизированной крепи монтируют относительно линии простирания пласта, принимают прямым.

Сущность способа поясняется схемой расстановки оборудования в очистном забое и прилегающих выработках, показанной на чертеже.

Способ может быть реализован следующим образом. В шахтном поле крутонаклонного угольного пласта средней мощности или тонкого подготавливают выемочный столб по простиранию пласта проведением транспортного 1 и вентиляционного 2 штреков и монтажной камеры 3 под углом к простиранию в сторону последующей отработки массива примерно равным, но не менее углу залегания пласта. В монтажной камере вдоль линии очистного забоя монтируют секции механизированной крепи 4, ориентируя их по линии падения пласта (перпендикулярно линии простирания) с возможностью предполагаемой передвижки в сторону транспортного штрека, и очистной комбайн 5, способный отбивать уголь по двусторонней (челноковой) схеме и связанный канатом через блок 6 с лебедкой 7, установленной на вентиляционном штреке 2. В транспортном штреке 1 монтируют транспортное средство, например ленточный конвейер 8, и передвижной бункер-перегружатель 9 - на сопряжении штрека 1 с очистным забоем.

Выемка угля осуществляется в следующем порядке. Очистной комбайн 5, подвешенный на тяговом и предохранительном канатах, при движении от транспортного штрека 1 к вентиляционному 2 осуществляет отбойку полосы угля от массива. Отбитый уголь самотеком поступает на сопряжение очистного забоя с транспортным штреком 1, поступает в бункер-перегружатель 9 и перегружается на ленточный конвейер 8. Вслед за комбайном по мере его продвижения вверх осуществляют передвижку секций крепи 4 в сторону транспортного штрека, т.е. по падению пласта, и на забой. После выхода очистного комбайна 5 на вентиляционный штрек 2 заканчивают передвижку оставшихся секций крепи 4 и начинают выемку следующей полосы угля при движении очистного комбайна 5 от вентиляционного штрека 2 к транспортному 1. При этом передвижку секций крепи 4 осуществляют снизу вверх, начиная с третьей от вентиляционного штрека и т.д.

Естественно, что при движении секций на очистной забой и в сторону транспортного штрека нижняя секция в какой-то момент не сможет быть передвинутой. Ее разгружают и по транспортному штреку 2 и далее выдают на поверхность для профилактического ремонта или технического обслуживания, после выполнения которого данную секцию крепи устанавливают в очистном забое, но уже в верхней его части - на сопряжении с вентиляционным штреком.

Таким образом, за счет уменьшения угла наклона линии очистного забоя к линии простирания пласта появилась возможность ориентации секций крепи по линии падения пласта (перпендикулярно линии простирания пласта). А за счет ориентации секций крепи по линии падения пласта сила гравитации суммируется с усилиями домкратов передвижки и секция крепи передвигается легче и быстрее, т.е. повышается ее маневренность. Это, в свою очередь, позволяет увеличить скорость движения комбайна, т.е. его производительность по отбойке угля. За счет более плотной установки секций крепи вдоль линии очистного забоя увеличивается коэффициент затяжки кровли, что значительно снижает вероятность проникновения пород кровли в рабочее пространство забоя, т.е. повышается надежность работы очистного забоя. Кроме того, данным способом можно отрабатывать запасы, залегающие между тектоническими нарушениями, так как отсутствует регламентированная длина очистного забоя. Поэтому область применения способа может быть расширена. Все это способствует повышению эффективности разработки крутонаклонных угольных пластов средней мощности и тонких, т.е. достижению поставленной цели.

Для реализации данного способа необходим специальный очистной комбайн, способный осуществлять выемку угля по двусторонней (челноковой) схеме. Компоновка такого комбайна приведена в описании к техническому решению [3]. Использование комбайна именно такой компоновки в совокупности с уменьшением угла наклона линии забоя относительно простирания пласта позволяет исключить операции по выемке ниш как в верхней части забоя, так и в нижней. А это также повышает не только надежность работы очистного забоя, но и эффективность разработки.

Источники информации

1. Жигалов М.Л., Ярунин С.А. Технология, механизация и организация подземных горных работ: Учеб. для вузов - М.: Недра, 1990, с.284-285, рис.3.14 (аналог).

2. Способ разработки крутых угольных пластов средней мощности и тонких. Патент РФ №2285122, 7 Е21С 41/18, опубл. 2006, Бюл. №28 (прототип).

3. Узкозахватный комбайн для выемки угля из крутонаклонных пластов. Патент РФ №2235202, 7 Е21С 27/02, Опубл. 2004.08.27, Бюл. №24.