способ отработки сближенных пологих пластов

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТРАБОТКИ СБЛИЖЕННЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ, включающий предварительное проведение подготовительных вентиляционных, конвейерных выработок и нарезку лав на обоих пластах, расположение выработок нижнего пласта, включая гезенки и групповые штреки при полевой подготовке, в зоне разгрузки и последующую одновременную выемку столбов с опережением очистных работ на верхнем пласте на двойное расстояние между ними, отличающийся тем, что, с целью безопасности и надежности отработки пластов, повышения устойчивости выработок, их повторного использования, вентиляционные выработки за лавами на каждом пласте поддерживают созданием насыщенных пространств в почве и боках, при этом сзади лавы верхнего пласта в вентиляционной выработке герметизируют почву на глубину, равную 0,02 мощности междупластья, поделенную на коэффициент отклонения мощности пород между пластами от уровня 20 м, а впереди лавы нижнего пласта в конвейерной выработке укрепляют боковой массив со стороны падения на ширину, равную 0,3 0,4 мощности междупластья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что боковой массив угла в конвейерной выработке укрепляют подачей раствора без выемки угля и обнажения в этом месте кровли.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что групповой штрек при полевой подготовке соединяют с продолжением гезенка между пластами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной разработке свиты, состоящей из двух пологих пластов средней мощности, которые вынимают одновременно с прямоточным проветриванием и повторным использованием выработок.

Известен способ одновременной отработки двух слоев мощного полого пласта, длинными столбами по простиранию. Способ заключается в следующем: слоевые выработки проходятся пластовыми, групповые выработки могут быть полевыми, слоевые выработки за лавой не оставляются, проветривание осуществляется по возвратно-точной схеме. Недостатком способа является не эффективность проветривания, трудности в обеспечении воздухом на высокогазоносных пластах, а также отсутствие повторного использования слоевых выработок.

Известен способ повышения устойчивости подготовительных выработок, закреплением одного бока с помощью возведения полосы из твердеющих материалов. Она возводится после выемки угля на этом месте. Недостатками способа являются ослабление кровли у боковой поверхности выработки и ненадежность охраны.

Наиболее близким техническим решением способа отработки сближенных пологих пластов является двухслоевая одновременная выемка с оставлением выработки сзади лавы только в нижнем слое. При этом способе столбы нарезаются при подготовке, затем при выемке штреки верхнего слоя погашаются, а в нижнем слое один штрек оставляется и повторно используется [1] Недостатками способа являются неполное использование всех слоевых выработок и трудности с проветриванием в верхнем слое.

Целью изобретения является повышение устойчивости выработок, их повторное использование, безопасность и надежность отработки пластов.

Достигается это тем, что вентиляционные выработки за лавой оставляют на каждом пласте, при этом сзади лавы верхнего пласта в вентиляционной выработке герметизируют почву на глубину равную 0,02 мощности междупластья, поделенную на коэффициент отклонения мощности пород между пластами от уровня 20 м, а впереди лавы нижнего пласта, в конвейерной выработке укрепляют боковой массив со стороны падения на ширину, равную 0,3-0,4 мощности междупластья.

На фиг. 1 показаны совмещенные планы участков на нижнем (m₁) и верхнем (m₂) пластах; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1 (участков по простиранию); на фиг. 3 разрез по падению Б-Б на фиг. 1 (на уровне лавы нижнего пласта); на фиг. 4 разрез по В-В на фиг. 1 (по падению впереди лавы нижнего пласта); на фиг. 5 разрез по Г-Г на фиг. 1 (вентиляционной выработки верхнего пласта), оставляемой за лавой; на фиг. 6 разрез по Б"-Б" (на уровне лавы нижнего пласта при использовании группового транспортного полевого штрека); на фиг. 7 разрез по В"-В" (впереди лавы нижнего пласта при использовании группового штрека).

Достигается это тем, что боковой массив угля в конвейерной выработке впереди лавы нижнего пласта укреплен подачей раствора без выемки угля и обнажения в этом месте кровли.

Способ осуществляется следующим образом. Выемка угля в очистных забоях 1 и 2 ведется с отставанием нижнего пласта m₁ на 2f, где f расстояние между пластами. Воздух на участок верхнего пласта m₂ поступает по двум выработкам: подающей (повторно-используемой) 3 и конвейерной 4, нижнего пласта соответственно 5 и 6. Исходящие струи из лав поступают в вентиляционные, оставляемые за лавами выработки 7 и 8 соответственно для верхнего и нижнего пласта. Повторно используемые выработки за лавами погашаются, а оставляемые выработки 7 и 8 со стороны выработанного пространства ограждаются стенками 9 и 10. В вентиляционной выработке верхнего пласта сразу за лавой на длине N герметизируется раствором почва 11. В конвейерной выработке нижнего пласта впереди лавы на длине M укрепляется раствором боковой массив 12. Глубина герметизации по данным проведенных исследований составляет 0,02 мощности междупластья, поделенную на коэффициент отклонения мощности пород между пластами от уровня 20 м. Ширина укрепления бокового массива составляет 0,3-0,4 мощности междупластья. При полевой подготовке выработки пластов сбиваются между собой гезенками 13 и 14. Групповые штреки 15 и 16 соединены с продолжениями 17 и 18 гезенков. Гезенки находятся друг от друга на расстоянии, равном 1/3-1/4 выемочного поля.

Изобретение возникло в связи с тем, что оба пласта являются газоносными и требуют эффективного проветривания. Кроме этого, газообильность выработок верхнего пласта увеличивается в результате надработки нижнего пласта. Эффективность вентиляции решается оставлением вентиляционных выработок за лавой и применением прямоточного проветривания. Выработки 8 и 9 могут быть использованы повторно, для этого должны быть решены вопросы повышения их устойчивости.

Однако при совместной разработке сближенных пластов на устойчивость указанных выработок оказывает большое влияние опорное давление, моментами которого являются I и I" соответственно в верхней и нижней частях выемочного поля. Уменьшение действия опорного давления и повышение устойчивости выработок достигается в изобретении укреплением бокового массива М, в выработке впереди лавы нижнего пласта.

Результаты укрепления следующие:

повышается устойчивость выработок 8 и 7 (фиг. 3), так как момент I" нейтрализуется укреплением 12, одновременно здесь повышается устойчивость сопряжения лавы нижнего пласта;

повышается устойчивость повторно используемых выработок 5 и 3 (до их погашения 19 и 20) из-за нейтрализации момента опорного давления укреплением 21 массива, произведенное при первичном использовании выработки; одновременно повышается здесь устойчивость сопряжения лав.

Аналогичные выводы могут быть сделаны по устойчивости выработок, включая гезенки и групповые штреки, при полевой подготовке.

Результаты герметизации почвы выработки 7 следующие:

уменьшается подсос воздуха с метаном в выработке 7 из выработанного пространства нижнего пласта за счет уменьшения количества трещин; повышается ее устойчивость из-за уменьшения действия опорного давления I" и I через почву выработок.

Предлагаемый способ предназначен и для одновременной отработки большего количества пластов в свите. Для этого возможно увеличение числа выработок, в которых будет производиться укрепление и герметизация.

Исследования и испытания способа проведены на кафедре горного дела РУДН. Они подтвердили выводы изобретения по устойчивости выработок и позволили окончательно сформулировать его преимущества:

предлагаемый способ обладает технико-экономической эффективностью как социальной, так и экономической, однако расчет экономического эффекта в заявке не производится согласно п.130 "Инструкции" в связи с подачей заявки от организации;

при предлагаемом способе отработки сближенных пологих пластов значительно сокращаются расходы на проведение и поддержание выработок и сопряжений лав;

уменьшаются динамические нагрузки на выработки;

значительно улучшается проветривание, повышается безопасность работ;

в целом себестоимость угля уменьшается в 1,9 раза.

Примеры осуществления способа на граничные условия, данные в формуле изобретения, построены на основе указанных выше исследований способа в лаборатории горного давления кафедры.

При глубине герметизации почвы в вентиляционной выработке верхнего пласта на глубину большую указанной в изобретении, эффект от герметизации не увеличивается, а расходы на герметизацию значительно возрастут;

при глубине герметизации почвы в вентиляционной выработке верхнего пласта на глубину меньшую, указанной в изобретении, герметизация ухудшается, количество трещин не уменьшается и подсос воздуха с газом из выработанного пространства нижнего пласта в вентиляционную выработку верхнего пласта увеличивается;

при ширине укрепления бокового массива конвейерной выработки нижнего пласта впереди лавы больше 0,3-0,4 мощности междупластья, эффективность снижения опорного давления не возрастет, однако расходы на укрепление значительно увеличатся;

при ширине укрепления бокового массива конвейерной выработки нижнего пласта впереди лавы меньше 0,3-0,4 мощности междупластья, устойчивость вентиляционной выработки нижнего пласта уменьшается, что недопустимо по условиям изобретения.

При подготовке изобретения к внедрению проделана следующая работа: раскрыты закономерности проявлений горного давления при одновременной отработке сближенных пластов на объемном стенде, определены параметры технологии, составлены требования и разработаны рабочие чертежи совместно с шахтой им. Костенко Карагандинского бассейна.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А. П.Килячков. Вскрытие и системы разработки угольных месторождений. М. Госуд. научн. тех. изд. лит. по гор.делу. 1960. 354-365 с.

2. И. Л. Машковцев. Технология подземной добычи угля. Учебное пособие. Часть I. Вскрытие, подготовка и системы разработки угольных месторождений. М. Изд.УДН. 1982. 76 с.

3. Временные технологические схемы охраны подготовительных выработок полосами из твердеющих смесей для бесцеликовой отработки угольных пластов. М. ИГД им. А.А.Скочинского. 1987. 17 с.

4. Временные технологические схемы бесцеликовой выемки угольных пластов, склонных к самовозгоранию с подвиганием очистных забоев по падению, простиранию на шахтах Карагандинского бассейна. Караганда КНИУИ. 1982. 29 с.