способ разработки крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства

Формула изобретения

Способ разработки крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства, включающий деление этажа на подэтажи, выемку угля в подэтажах с подвиганием линии забоя по простиранию пласта, возведение закладочного массива чередующимися полосами из твердеющего материала вслед за подвиганием очистного забоя, отличающийся тем, что полосы закладочного массива возводят вслед за подвиганием очистного забоя на шаг закладки, чередуя полосы из твердеющей закладки с полосами из гидравлической закладки, при этом полосу из гидравлической закладки намывают между ранее возведенной полосой из твердеющей закладки и барьерной полосой из твердеющего материала, возведенной предварительно в угольном массиве на заранее определенном месте, граничащем с гидравлически намываемой полосой из гидравлической закладки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а конкретно к технологии отработки крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства.

Известен способ разработки крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства, включающий деление этажа на подэтажи, отработку подэтажей полосами и возведение в выработанном пространстве полос твердеющего закладочного массива (бетонной закладки) /1/.

Недостатком данной технологии является большой расход бетонной закладки, что и дорого, и дефицитно, и сопровождается высокой трудоемкостью работ по приготовлению и доставке твердеющих смесей.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ разработки крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства, включающий деление этажа на подэтажи, отработку подэтажей чередующимися полосами (первичными в целиках угля и вторичными между искусственными целиками первичных полос из твердеющей закладки /2/.

Недостатки прототипа те же, что и у первого аналога.

Целью изобретения является устранение недостатка прототипа путем снижения расхода бетонной (твердеющей) закладки.

Цель достигается тем, что при разработке крутых угольных пластов с закладкой выработанного пространства, включающей деление этажа на подэтажи, выемку угля в подэтажах с подвиганием линии очистного забоя по простиранию пласта, возведение закладочного массива чередующимися полосами из твердеющего материала вслед за подвиганием очистного забоя, полосы закладочного массива возводят вслед за подвиганием линии очистного забоя на шаг закладки (ширину полосы), чередуя полосы из твердеющей закладки с полосами закладки, намываемой гидравлическим способом, при этом сначала возводят полосу из твердеющего материала, затем после набора необходимой прочности вынимают полосу угля и в образовавшуюся полость намывают закладочный массив гидравлическим способом, причем полосу для гидравлической закладки вынимают между ранее возведенной полосой из твердеющей закладки и барьерной полосой из твердеющего материала, возведенной предварительно в угольном массиве на заранее определенном расчетным путем месте, граничащем с гидравлически намываемой полосой.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о технологии отработки крутых угольных пластов, характеризующейся той же совокупностью существенных признаков, что и патентуемая технология, т.е. она отвечает критерию патентоспособности "Новизна".

Сопоставительный анализ патентуемой технологии с известными аналогичными технологическими решениями, в том числе и с прототипом, показывает, что предлагаемая технология имеет существенные преимущества, которые достигаются за счет ее отличительных особенностей, которые явным образом не вытекают из уровня техники.

Отличительной особенностью предлагаемой технологии является то, что она позволяет обеспечить разумную комбинацию применения твердеющей и гидравлической закладки в конкретных горно-геологических и горно-технических условиях в зависимости от глубины горных работ, степени усадки закладочных массивов из твердеющих материалов и намытых (уложенных) гидравлическим способом и в зависимости от категории охраненного объекта на поверхности.

Причем при данной технологии ведения горных работ, при той последовательности выполняемых процессов и операций, которые отличают предлагаемую технологию от ранее известных, достигается минимальное количество проходимых в угольном массиве и формируемых в закладочном массиве горных выработок на удельную добычу угля.

Предлагаемая технология позволяет обеспечивать

необходимые (расчетные) компрессионные свойства закладочного массива в искусственном охранном целике;

прямой порядок отработки угля в подэтажах сверху вниз, снижая отрицательные явления в очистном забое, связанные с напряженность горного массива вследствие наложения зон опорного давления и сдвижения горного массива;

ненужность крепления очистного забоя, что резко приводит к снижению затрат труда на очистные работы (возведение и доставку крепежных материалов) и средств на приобретение крепежных материалов;

сочетание подвигания общей линии очистного забоя при выемке угля по простиранию пласта с возведением закладочных полос по восстановлению, которое в свою очередь приводит:

к независимости во времени очистных и подготовительных работ;

к минимальному удельному объему восстающих выработок;

к минимальному объему подготовительных работ (перемычек) по возведению закладочного массива;

к повышению безопасности и удобству буровзрывных работ, так как последние ведутся из горизонтальных выработок;

к широкому варьированию параметрами закладочных полос из твердеющих материалов, полос, возводимых гидравлическим способом, и барьерных полос;

к обеспечению надежного прямоточного проветривания очистного забоя.

Поэтому патентуемая технология отвечает критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена технологическая схема отработки выемочного участка крутого угольного пласта в плане; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Выемочное поле крутого угольного пласта вскрыто квершлагами 1 и 2 и подготовлено этажными откаточным 3 и вентиляционным 4 штреками. Выемочное поле пласта по падению разделяется на два (или более) подэтажей, которые подготавливаются путем выемки горизонтальных полос, располагаемых на границах смежных подэтажей, и возведением твердеющего закладочного массива 5, в котором для верхнего подэтажа формируется конвейерный подэтажный штрек 6, а ниже закладочного массива 5 проходится штрек 7, который усиливается бортовой крепью и анкерами.

Выемка угля в подэтажах ведется по простиранию буровзрывным способом, при этом бурение и заряжение шпуров ведутся из подэтажных буровых штреков 8 и 9, пройденных на расстоянии 7-10 м один от другого по падению пласта. При подвигании линии очистного забоя на расчетную (установленную паспортом) ширину закладочной полосы замагазинированный уголь выгружается, возводятся необходимые перемычки и приступают к возведению закладочного массива в подэтаже.

Закладочный массив в подэтаже возводится чередующими полосами: сначала из твердеющей закладки 10, а затем из гидравлической 11. В этаже закладочные полосы располагают в шахматном порядке: под полосой из твердеющих материалов располагают полосу из гидравлически уложенного закладочного материала, и наоборот.

Закладочной полосе 10 из твердеющих материалов дают несколько суток выстояться для набора необходимой прочности, обеспечивающей восприятие горного давления со стороны кровли пласта и не допускающей высыпание материала из полосы при обнаружении ее боковой поверхности. В это время выемка угля ведется в других подэтажах.

После набора необходимой прочности закладочной полосы 10 в данном подэтаже вновь приступают к выемке угля путем бурения, заряжания и взрывания шпуров из подэтажных буровых штреков 8 и 9. Для разрезки забоя на границе угольного массива и заложенной полосой бурят скважины 500 мм После того, как забой в подэтаже подвинется на заданную величину шаг закладки, последний (забой) останавливается, возводятся необходимые перемычки и приступают к возведению закладочной полосы 11 гидравлическим путем.

При этом закладочную полосу 11 возводят в выработанном пространстве между ранее возведенной полосой 10 из твердеющего материала и барьерной полосой 12 из твердеющей закладки, возведенной предварительно в угольном массиве на заранее определенном расчетным или опытным путем месте, на границе с будущей полосой 11, намываемой гидравлическим путем. Ширина барьерной полосы 12 по простиранию пласта принимается 3-4 м.

После заполнения выработанного пространства закладочной смесью и дренирования основной влаги (воды) из закладочного массива на границе с полосой 12 разрезают новую линию очистного забоя в подэтаже и цикл работ повторяется аналогично описанному.

Возведение барьерной полосы 12 осуществляется из твердеющих закладочных материалов, из которых возводится полоса 10. При этом возможно возведение ускоряющих или повышающих прочность добавок.

Выемка угля для образования полости под барьерную полосу 12 осуществляется либо буровзрывным, либо механизированным способом. Для этого выбуривается скважина 13 диаметром 150 мм, которая посредством буровзрывных работ расширяется до необходимых параметров закладочной полосы: 3-4 м по простиранию пласта и до обнажения пород кровли и почвы вкрест простирания пласта. Работы по расширению скважины 13 ведутся либо с подвесного полка 14, подъемная лебедка которого находится в вентиляционном (подэтажном) штреке 4, либо длинными шпурами, параллельно скважине 13.

Полоса 12 может быть пройдена с применением комбайна "Темп" или проходческого комбайна ВКЖ-4-1 м, послойно (подэтапно).

Нижний подэтаж отрабатывается аналогичным образом: проходятся буровые штреки 15 и 16, из которых ведется отбойка угля, закладываются полосы 17 из твердеющего материала, затем намываются полосы 17 гидравлическим путем между ранее возведенной полосой 17 и предварительно возведенной в угольном массиве полосой 19 из твердеющего материала.

В нижней части подэтажа в период подготовки проходится первый параллельный штрек 20, который с основным штреком 3 сбивается углеспускными сбойками 21. Угольный целик между 1-м параллельным штреком 20 и основным штреком 3 может быть вынут при подготовке подэтажа к очистной выемке и заложен твердеющей закладкой.

Применение предлагаемой технологии позволит значительно повысить технико-экономические показатели при добыче угля из предохранительных целиков при их расконсервации.