способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов

Формула изобретения

Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов, включающий разделение пласта на этажи путем проведения этажных штреков, проведение подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами, перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей, отличающийся тем, что производят отработку пласта без оставления целиков угля между выработанными пространствами рядом расположенных этажей, а при отработке нижнего подэтажа, прилегающего к верхней границе нижерасположенного этажа, проводят закладку выработанного пространства в пределах данного подэтажа пустыми породами, при этом наклонную высоту закладочного массива принимают более 0,6 горизонтальной мощности пласта, а наклонную высоту нижнего подэтажа принимают более наклонной высоты закладочного массива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутых пластов полезных ископаемых, главным образом угольных.

Известны способы разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых пластов угля (А.А.Борисов и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений М.: Недра, 1972 г., с.148-176), включающие проведение этажных штреков, разделяющих пласт на этажи. Между этажными штреками через определенное расстояние проходят углеспускные печи. На верхней границе этажа в монтажной камере, расположенной ниже этажного вентиляционного штрека, монтируют щитовую крепь. Для создания амортизирующей подушки над щитовой крепью после окончания ее монтажа взрывают целик угля над монтажной камерой. Отработка подготовленного столба производится под защитой щитовой крепи по падению в направлении от откаточного к вентиляционному штреку. Отбойка угля под щитом производится с использованием буровзрывных работ, отбитый уголь самотеком по углеспускным печам поступает к этажному откаточному штреку. Недостатками данных способов являются большие потери угля в целиках, оставляемых между этажами, и связанная с этим повышенная вероятность самовозгорания угля в выработанном пространстве и возникновения шахтных пожаров.

Известен способ разработки мощных крутых и крутонаклонных пожароопасных угольных пластов (Авторское свидетельство СССР №1682568, МПК Е 21 С 41/18, публ. 1991). При использовании данного способа производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных откаточного и вентиляционного штреков с оставлением между этажами целиков угля. Нижний борт межэтажного целика упрочняется анкерами. Проведением подэтажных штреков разделяют этажи на подэтажи. Производят отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами. В выработанное пространство, образовавшееся при отработке подэтажа, производят перепуск вмещающих пород, обрушившихся ранее при отработке вышерасположенных подэтажей.

Недостатками данного способа, принятого в качестве прототипа, являются: большие потери угля в целиках, оставляемых между этажами, и связанная с этим повышенная вероятность самовозгорания угля в выработанном пространстве и возникновения шахтных пожаров; значительные зависания и опасные динамические обрушения пород кровли, связанные с оставлением в выработанном пространстве целика угля.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков известных способов, а именно снижение потерь угля в целиках, уменьшение пожароопасности и повышение эффективности управления кровлей.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов, включающем разделение пласта на этажи путем проведения этажных штреков, проведение подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами, перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей, согласно изобретению производят отработку пласта без оставления целиков угля между выработанными пространствами рядом расположенных этажей, при отработке нижнего подэтажа, прилегающего к верхней границе нижерасположенного этажа, проводят закладку выработанного пространства в пределах данного подэтажа пустыми породами, при этом наклонную высоту закладочного массива принимают более 0,6 горизонтальной мощности пласта, а наклонную высоту нижнего подэтажа принимают более наклонной высоты закладочного массива.

Сущность заявляемого способа поясняется схемой, представленной на чертеже, и нижеследующим описанием.

На чертеже 1 - этажный вентиляционный квершлаг; 2 - этажный вентиляционный штрек; 3 - подэтажные квершлаги; 4 - этажный откаточный штрек; 5 - этажный откаточный квершлаг; 6 - закладочный массив; h _эо - наклонная высота отработанного этажа; h_эр - наклонная высота отрабатываемого этажа; а_н - наклонная высота нижнего подэтажа; а - наклонная высота подэтажей (кроме нижнего); b - наклонная высота закладочного массива; m - горизонтальная мощность пласта.

Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов осуществляется следующим образом: производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных штреков 4, 2 и квершлагов 1, 5. Проводят подэтажные штреки и подэтажные квершлаги 3, разделяющие этажи на подэтажи. Отбойку полезного ископаемого в подэтажах производят гидромониторами, расположенными в подэтажных штреках, обрушившиеся вмещающие породы перепускают в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей.

Производят полную отработку пласта без оставления целиков угля между выработанными пространствами рядом расположенных этажей, так как одной из основных причин возникновения подземных пожаров является самовозгорание угольной массы, образующейся в выработанном пространстве, при разрушении целиков угля горным давлением. Отработка пласта без оставления между выработанными пространствами рядом расположенных этажей целиков угля исключает возможность возникновения пожаров по данной причине и уменьшает потери угля. Кроме того, отработка пласта без оставления между выработанными пространствами рядом расположенных этажей целиков угля позволяет уменьшить предельные зависания пород в выработанном пространстве, а следовательно, снизить интенсивность динамических обрушений пород кровли. При отработке нижнего подэтажа, прилегающего к верхней границе нижерасположенного этажа, проводят закладку выработанного пространства в пределах данного подэтажа пустыми породами, при этом наклонную высоту b закладочного массива 6 принимают более 0,6m горизонтальной мощности m пласта, а наклонную высоту нижнего подэтажа а _н принимают более наклонной высоты b закладочного массива. Выполнение данного условия позволяет наиболее эффективно осуществить предлагаемый способ.

Закладка выработанного пространства в пределах нижнего подэтажа пустыми породами указанной наклонной высотой закладочного массива обеспечивает возможность более эффективного управления процессом перепуска обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей. Первыми перепускаются породы закладочного массива 6, при этом на почве отрабатываемого подэтажа создается своего рода породная подушка, амортизирующая удары обрушающихся пород кровли. Кроме того, закладочный массив уменьшает утечки воздуха (поступление кислорода) в выработанное пространство, что снижает пожароопасность.

Закладку выработанного пространства нижнего подэтажа, прилегающему к этажному откаточному штреку, производят, например, гидравлическим способом из подэтажных штреков.

Гидравлическая закладка выработанного пространства нижнего подэтажа, прилегающего к верхней границе нижерасположенного этажа, является одним из наиболее простых видов закладки на гидрошахтах, позволяющих создать закладочный массив, отвечающий следующим основным требованиям: управляемость процесса перепуска пород закладочного массива в выработанное пространство нижерасположенного этажа; изоляция выработанного пространства от воздушной струи, предназначенной для проветривания очистного забоя.

По сравнению с известными способами заявляемый способ позволяет снизить потери угля в целиках, уменьшить пожароопасность и повысить эффективность управления кровлей при разработке мощных крутых пластов угля, склонного к самовозгоранию.

Предполагается апробация заявляемого способа при отработке пласта "Мощный" на шахте Тырганская ОАО “Прокопьевскуголь”.

Использование заявляемого способа в рассматриваемых условиях позволяет по сравнению с известным способом-прототипом: уменьшить потери полезного ископаемого на 5-7% и более; снизить интенсивность динамических обрушений пород кровли; уменьшить вероятность самовозгорания угля; исключить потери угля в межэтажных целиках; повысить управляемость процессов перепуска обрушенных пород.