способ отработки мощных крутых и наклонных пластов угля

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТЫХ И НАКЛОННЫХ ПЛАСТОВ УГЛЯ, включающий выемку угля в опережающем забое пласта или слоя очистным агрегатом по падению, отбойку и выпуск угля подкровельной пачки в опережающие выработки, обрушение кровли или закладку выработанного пространства на установленное за опережающим забоем на почве и связанное с агрегатом разделяющее перекрытие между угольным массивом и обрушенными породами или закладкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки мощных пластов путем снижения трудоемкости подготовительных и очистных работ и повышения управляемости движения разделяющего перекрытия, разделяющим перекрытием накрывают призабойное пространство высотой более мощности опережающего забоя, одним краем опирая его на подкровельную пачку, а другим на очистной агрегат, край по кровле перекрытия перемещают по падению с отставанием от опережающего забоя с шагом, кратным шагу передвижения очистного агрегата, при этом перемещение разделяющего перекрытия по падению производят последовательно сначала у почвы после опускания агрегата, затем у кровли после выемки угля в подкровельной пачке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделяющее перекрытие и опережающий забой перемещают по падению в пласте со смещением забоя от почвы по мощности пласта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке мощных крутых и наклонных пластов полезного ископаемого, особенно угля.

Известен способ и комбинированное перекрытие для выемки мощных наклонных пластов (1), в котором увеличение мощности отрабатываемого пласта достигается увеличением высоты щитового забоя путем наращивания высоты щита по мощности пласта за счет установки на него надставки из комбинированного перекрытия с ребрами жесткости, шарнирно закрепленными на щите. Гибкое перекрытие подтягивается к угольному массиву подкровельной пачки с помощью канатов из пробуренных заранее опережающих скважин лебедкой на откаточном горизонте. Недостатком известной технологии является высокая трудоемкость подготовки столба, настила гибкого перекрытия и управления щитом с дополнительной надставкой из перекрытия. Трудоемкость подготовки связана с большим количеством углеспускных печей по пласту, необходимых для спуcка отбитого угля при отсутствии в забое транспортного средства, способного транспортировать уголь на большое расстояние с высокой производительностью.

При опережении выемки верхней пачки и верхнего конца перекрытия (при слабом угле) забоя под щитом щит может потерять устойчивость (в профильной плоскости), наклонен и оторваться от почвы давлением обрушенных пород. Управлять щитом с высокой надстройкой под горным давлением очень сложно и опасно.

Отработка пачек угля под таким двухэтажным щитом возможна только в жесткой последовательности, нижняя, а потом верхняя, что снижает эффективность работы на мощных пластах.

Известен способ и очистное оборудование (2) для отработки по падению мощных крутых пластов с двумя опережающими забоями с очистными агрегатами под распорным в боковые породы секционным щитом, связанным с крепями агрегатов двух опережающих забоев (прототип).

Недостатками известного способа с двумя опережающими забоями являются высокая трудоемкость подготовки столба, монтажно-демонтажных работ и сложность согласования при управлении движением всего очистного оборудования с двумя агрегатами в опережающих забоях. Кроме того устойчивость средней пачки, которую "топчут" два агрегата, определяется ее мощностью, и при значительном ее уменьшении (при изменении мощности пласта) может возникнуть аварийное состояние забоя, которое уже не исправить.

Целью изобретения является повышение эффективности отработки мощных крутых пластов путем снижения трудоемкости работ при подготовке эксплуатации и повышение управляемости движения разделяющего перекрытия.

Цель достигается тем, что отработку мощных крутых и наклонных пластов угля производят, включая выемку в опережающем забое пласта (слоя) очистным агрегатом по падению, отбойку и выпуск угля подкровельной пачки в опережающие выработки с обрушением кровли (закладкой выработанного пространства) на установленное за опережающим забоем на почве, связанное с агрегатом разделяющее перекрытие между угольным массивом и обрушенными породами (закладкой), причем для повышения эффективности отработки разделяющим перекрытием накрывают призабойное пространство высотой более мощности опережающего забоя, одним краем опирая его на подкровельную пачку, а другим на очистной агрегат, край по кровле перекрытия перемещают по падению с отставанием от опережающего забоя с шагом, кратным шагу передвижения очистного агрегата, перемещение разделяющего перекрытия по падению производят последовательно, сначала у почвы после посадки агрегата потом у кровли после выемки угля подкровельной пачки, а разделяющее перекрытие и опережающий забой перемещают по падению в пласте со смещением забоя от почвы по мощности пласта.

Предлагаемый способ позволит повысить эффективность отработки мощных крутых пластов угля за счет снижения трудоемкости подготовительных и монтажно-демонтажных работ по сравнению с прототипом, исключения аварийных ситуаций от разрушения средней пачки при местном сокращении мощности пласта, особенно в зонах нарушений. Эффективность отработки повысится из-за снижения трудоемкости и упрощения управления движением разделяющего перекрытия по падению, так как исключается жесткая синхронизация работы двух агрегатов и разделяющего перекрытия (щита) при его передвижении с отставанием от опережающего забоя с шагом, кратным шагу перемещения агрегата и особенно при смещении опережающего забоя по мощности пласта от почвы.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отработки мощных крутых и наклонных пластов угля отличается тем, что разделяющим перекрытием накрывают призабойное пространство высотой более мощности опережающего забоя, одним краем опирая его на подкровельную пачку, а другим на очистной агрегат, край по кровле перекрытия перемещают по падению с отставанием от опережающего забоя с шагом, кратным шагу передвижения очистного агрегата, а перемещение разделяющего перекрытия по падению производят последовательно сначала у почвы после посадки агрегата, потом у кровли после выемки угля подкровельной пачки. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

На фиг.1 показана технологическая схема отработки мощных крутых пластов столбами по падению с обрушением кровли; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Выемочное поле разделяют наклонными 1 и горизонтальными 2 выработками на столбы 3, которые отрабатывают по падению с обрушением крови. На вентиляционном горизонте сначала монтируют в монтажной камере 4 очистной агрегат 5, накрывают разделяющим перекрытием 6, опирая его одним краем на агрегат 5, другим на угольный массив, проходя над очистным агрегатом рассечку. Разделяющее перекрытие в процессе движения по падению накрывает по мощности пласта (слоя) весь опережающий забой 8 и большую часть подкровельной пачки 7. Величина неперекрытой части подкровельной пачки 7 у кровли зависит от угла падения пласта (увеличивается при уменьшении наклона пласта) и колебания мощности пласта. Проникновение породы под перекрытие 6 предотвращается установкой на конце перекрытия 6 поворотных щитков 9, скользящих при движении перекрытия по поверхности вновь образуемой кровли. По почве разделяющее перекрытие скользит на лыжах 10. После окончания монтажа оборудования очистного забоя начинают отработку мощного пласта, имея два ската впереди забоя и один скат в соседнем столбе сзади. Отбитый уголь грузят в углеспускной скат 11 на левом фланге забоя 8. Выемку ведут сначала очистным агрегатом 5 в опережающем забое 8, а потом после его посадки (передвижения) с отставанием отбойку и выгрузку угля конвейером 12 из подкровельной пачки 7. Очистной агрегат 5, например 2 АНЩ, отбивает и грузит уголь конвейеростругом 13. Выемочный цикл агрегата 5 включает зарубку конвейероструга 13, выдвижку вспомогательных секций, передвижение (посадку) основных секций 14 с ограждением 15, на котором установлен конвейер 12 для выгрузки отбитого угля подкровельной пачки 7, отбойку и выгрузку оставшейся части ленты конвейеростругом 13. Очистной агрегат 5 соединен с разделяющим ограждением (перекрытием) 6 завальными консолями 16 оснований крепи основных секций 14. Разделяющее перекрытие 6 включает жесткие щиты 17 в виде арок из металлопроката. Щиты 17 соединены между собой гибкими связями и накрыты сверху металлической сеткой и металлическими полосами 18 от просыпания мелкой породы в призабойное пространство. Щиты 17 на почву установлены лыжами 10, шарнирно связаны с консолями 16 оснований крепи очистного агрегата. Верхние края щитов 17 опираются на угольный массив подкровельной пачки 7. Щитки 9 перекрывают оставшуюся часть угольного массива, неперекрытую щитами 17. Отбитый с помощью (БВР) буро-взрывных работ или другим способом уголь подкровельной пачки 7 выгружается конвейером 12, установленным на ограждении 15 крепи очистного агрегата 5. Ограждение 19 щитов 17 способствует полной выгрузке отбитого угля конвейером 12 к скату 11. Конвейер 12 имеет дробилку для разрушения негабаритов угля.

После нескольких выемочных циклов очистного агрегата 5 с отставанием производят выемку подкровельной пачки 7 угля под разделяющим перекрытием 6, то есть с шагом, кратным шагу передвижения очистного агрегата. Выемку подкровельной пачки 7 производят с помощью буровзрывных работ и конвейера 12 или механическим (гидравлическим) разрушением с помощью комбайна, конвейероструга (гидравлического гидромонитора), устанавливаемого на очистном агрегате 5. Отбитый буро-взрывными работами уголь скатывается по откосу на конвейер 12 и транспортируется вдоль забоя к углеспускному скату 11. Негабариты угля дробят или дробилкой на конвейере 12, или отбойным молотком. После окончания выгрузки угля из-под разделяющего перекрытия 6 повторяется выемочный цикл очистного агрегата 5 с его посадкой (передвижением) в опережающем забое 8. Изменение мощности пласта без изменения размеров разделяющего перекрытия 6 компенсируют изменением величины неперекрытой разделяющим перекрытием 6 подкровельной пачки 7.

Демонтаж очистного оборудования после отработки столба 3 производят под защитой разделяющего перекрытия 6, которое крепят анкерами в боковые породы. Отступая, демонтируют на откаточный штрек конвейероструг 13, секции крепи, конвейер 12 и другие узлы, необходимые для отработки следующего столба. Оставшуюся угольную пачку отрабатывают под защитой перекрытия 6. Само перекрытие 6 остается в обрушенных породах, кроме тех узлов, которые возможно будет демонтировать.

Порядок перемещения разделяющего перекрытия 6 за опережающим забоем 8 может быть изменен сначала перемещается вслед за выемкой подкровельной пачки 7 опирающийся на нее край разделяющего перекрытия 6, что целесообразно на наклонных пластах порядка 35-55^о для компенсации давления обрушенных пород на агрегат 5.

Предлагаемый способ отработки мощных крутых пластов может быть использован для послойной выемки особо мощных крутых пластов с обрушением кровли и оставлением между слоями минимальной угольной пачки, а также с закладкой выработанного пространства.

Перемещение разделяющего перекрытия 6 и опережающего забоя 8 по падению для увеличения мощности отрабатываемого пласта производят со смещением опережающего забоя 8 по мощности пласта от почвы. Мощность пачки угля на почве в этом случае по условиям погрузки угля на конвейер очистного агрегата значительно меньше подкровельной пачки, а связь агрегата с перекрытием смещается по мощности пласта на величину пачки и может быть переменной длины (на чертежах не показано).