способ выемки угля

Формула изобретения

Способ выемки угля, включающий проходку нарезных выработок и отработку забоя по падению с применением секций механизированной крепи, отличающийся тем, что нарезные выработки проходятся наклонными по падению с образованием выемочных столбов, а наклонный забой отрабатывают трехшнековым комбайном с гидротранспортом угля из забоя, при этом секции механизированной крепи располагают ступенчато с опорой каждой последующей секции на предыдущую.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано в шахтах с крутым залеганием угольных пластов.

Известны способы выемки крутопадающих пластов с использованием различных систем разработки: длинными столбами по простиранию, вертикальными столбами по падению или вертикальными столбами по восстанию с закладкой выработанного пространства. Перечисленные схемы выемки предполагают применение механизированных крепей, узкозахватных угольных комбайнов или щитовых агрегатов с конвейеростругами /"Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах", Б.Ф. Братченко, 1977 Москва, "Недра", стр. 138-158/.

Большое распространение и преимущества над другими имеет щитовая система разработки вертикальными столбами по падению пласта. Данный способ характеризуется простотой и низкими капитальными затратами, но очень трудоемок и малопроизводителен, так как не предполагает никакой механизации при очистных и подготовительных работах и монтаже щитового перекрытия. А выемка угля по падению с использованием щитовых агрегатов с конвейеростругами ограничивается пластами малой и средней мощности, низкой надежностью и значительными сроками монтажно-демонтажных работ /журнал "Уголь", октябрь 1990 ), стр.10-11/.

Наиболее близкий по внешнему сходству способ выемки угля описан в авторском свидетельстве СССР 1361329, кл. E 21 /C 41/04 от 23.12.87 г., который предполагает отработку наклонным забоем по простиранию пласта, а в зоне горно-геологических нарушений переориентацию модульных секций в забое по падению пласта в месте стыковки с модульными секциями, расположенными в нишах, перекрывающих аномальные зоны. Недостатком данного способа является невозможность применения мощного высокопроизводительного угольного комбайна из-за большой крутизны диагонального забоя.

Целью изобретения является полная механизация по выемке и транспортировке угля и управлению забоем в крутопадающих пластах различной мощности. Применение угольного комбайна при отработке пласта по падению, способного за один проход снимать стружку угля, обеспечит значительное преимущество и над щитовыми агрегатами конвейеростругами. Данный способ позволит резко повысить объем добычи угля, улучшить условия труда и будет лучше адаптирован к сложным горно-геологическим условиям /нарушения, обводненность забоя, твердые включения/.

Это достигается отличной от других системой разработки крутопадающего пласта. Схема предусматривает наклонные по падению выемочные столбы, где очистной забой в плоскости каждого столба проводится с наклоном, достаточным для транспортировки угля самотеком с помощью воды. Отклонение от строго вертикальных или горизонтальных схем позволяет применить ступенчатую механизированную крепь. Ступенчатое смещение относительно друг друга позволяет выдержать линию забоя более пологой, чем при установке секций в линию, а это облегчает использование мощного угольного комбайна. При этом секции крепи взаимосвязаны друг с другом домкратами передвижки и шпунтовыми соединениями, а каждая последующая имеет опору на предыдущую. Таким образом, они не зависают над забоем вертикально и имеют надежную общую базу, что очень важно при отработке пласта по падению. Стружка угля разрушается тремя шнеками комбайна при движении в верхнюю часть забоя, при этом смывание угля производится водой, непосредственно из-под комбайна по груди забоя, далее по наклонной углеспускной печи на транспортный штрек к угленасосам. Передвижка секций крепи осуществляется снизу вверх, после холостого перегона комбайна в нижнюю часть забоя.

На фигурах графического изображения представлены: фиг.1 - схема разработки угольного пласта; фиг.2 - общий вид механизированной крепи; фиг.3 - вид сверху секций крепи; фиг.4 - вид спереди секций крепи; фиг.5 - вид сверху угольного комбайна.

Подготовка выемочного поля /фиг.1/ осуществляется главным вентиляционным штреком 1 и главным транспортным штреком 2, пройденными горизонтально в плоскости пласта. Между ними двумя параллельными наклонными выработками 3 и 4 нарезается наклонный выемочный столб. В верхней части столба, под определенным углом к горизонту проходит монтажная камера для ступенчатой механизированной крепи 5 и угольного комбайна 6 с лебедкой 7. Под наклонной выработкой 3 оборудуется приемный зумф с углесосами 8. Секции ступенчатой крепи /фиг.2/ устанавливаются одна над другой с небольшим смещением относительно друг друга, образуя перекрытие над забойным пространством. Между собой секции крепи взаимосвязаны домкратами передвижки 9, у которых в исходном положении штоки выдвинуты. Секция крепи /фиг.3/ состоит из цельнолитой рамы 10 и двух бортовых крыльев 11, соединенных с рамой траверсами 12. С завальной стороны, к бортовым крыльям крепятся шарнирно две глухие ограждающие плоскости 13. На верхней опорной поверхности литой рамы /фиг.4/ имеется кронштейн 14 для крепления домкрата 9, два шпунта 15 и два направляющих ручья 16. В нижней поверхности рамы имеется прямоугольное окно под кронштейн нижележащей секции, а также два шпунтовых ползуна 17 и опорных полоза 18. В двух вертикальных ребрах 19 имеются овальные окна, через которые проходит корпус распорной гидростойки 20. Угольный комбайн /фиг.5/ имеет три рабочих органа на подъемных качалках-два боковых конусообразных шнека 21 и центральный шнек 22 на вертикальной оси, которые будут формировать забой в виде желоба трапециевидной формы. Такая поверхность забоя более приемлема для смывания угля из лавы. Для перемещения комбайна служит колесная пара 23, работающая от гидравлического насоса-мотора 24. Общий привод комбайна осуществляется от двух боковых электродвигателей 25. Суммарная ширина шнеков комбайна должна соответствовать мощности пласта.

Цикл выемки угля производится с нижней части забоя от наклонной углеспускной выработки 3. Угольный комбайн 6 с опущенными на глубину выемки работающими шнеками при помощи колесной пары 23 и лебедки 7 перемещается в верхнюю часть забоя, срубая стружку угля. Разрушенный уголь смывается водой из-под комбайна по груди забоя и наклонной углеспускной выработке 3 на главный транспортный штрек 2 в приемный зумф к углесосам 8. В верхней части лавы шнеки комбайна выключаются и поднимаются качалками в верхнее маневровое положение, а комбайн начинает спуск вниз лавы при помощи колесной пары 23, с подстраховкой лебедкой 7. Остановшийся под комбайном уступ в верхней части забоя разрушается буровзрывным способом. Передвижка секций крепи производится после остановки комбайна в нижней части забоя и зарубки шнеков на новую стружку. Первая секция передвигается от наклонной выработки 3 за счет сокращения домкрата передвижки 9, а каждая последующая секция за счет выдвижки на распор нижнего домкрата передвижки и сокращения верхнего домкрата. Перед передвижкой секции снимается распор с гидростойки 20 между бортовыми крыльями 11, а после передвижки секция распирается гидростойкой между бортами забоя.

Эффективность предлагаемого способа выемки угля обусловлена полной механизацией работ по добыче, транспортировке и управлению забоем при крутом залегании с широким диапазоном мощности пластов. Благодаря этому значительно снижается доля ручного труда, а за счет наклонных выработок облегчается передвижение людей к рабочим местам. Механизированная крепь имеет простую в изготовлении, монтаже и эксплуатации конструкцию секции, обеспечит безопасное ведение работ. Угольный комбайн, хотя и имеет новые конструктивные признаки - колесный ход, также типичен как и серийные образцы, но более технологичен и производителен, чем конвейероструги.