способ открытой добычи угля с использованием инфраструктуры смежной шахты

Формула изобретения

Способ открытой добычи угля с использованием инфраструктуры смежной шахты, включающий подготовку угольных пластов к выемке, отделение угля от массива, его погрузку в транспортное средство и транспортирование на поверхность, соединение горных работ угольного разреза в границах его горного отвода с горными работами смежной шахты в границах ее горного отвода, проветривание выработанного пространства угольного разреза и отведение воды из угольного разреза в шахту, отличающийся тем, что дно угольного разреза профилируют до образования пониженной зоны, соединение горных работ угольного разреза и шахты осуществляют наклонной пластовой горной выработкой, по которой транспортируют отбитый уголь в шахту и по ней же из угольного разреза в шахту направляют выхлопные газы, причем выхлопные газы в дальнейшем могут быть утилизированы, последующий транспорт угля на поверхность осуществляют по транспортной цепочке шахты, а устье наклонной выработки на дне угольного разреза сооружают в пониженной зоне.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к разработке угольных пластов открытым способом, и может быть использовано при добыче угля на больших глубинах.

Известен способ открытой добычи угля, включающий подготовку земной поверхности в пределах месторождения или его участка, намеченного к разработке; осушение поля угольного разреза и ограждение его от поступления воды; вскрытие поля угольного разреза; вскрышные и добычные работы [1]. Недостатком способа является то, что эффективная разработка угольного месторождения возможна только на относительно небольшой глубине. С погружением горных работ усложняется схема организации транспорта угля и вскрыши; возрастают энергетические и трудовые затраты на водоотведение; появляется настоятельная необходимость проветривания горных выработок, особенно на дне угольного разреза, так как тяжелые выхлопные газы от работы оборудования угольного разреза скапливаются именно там.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ открытой добычи полезных ископаемых с использованием инфраструктуры предприятия подземной добычи полезного ископаемого (шахты). Способ включает подготовку полезного ископаемого к выемке, отделение полезного ископаемого от массива, его погрузку в транспортное средство и транспортирование на поверхность, соединение горных работ предприятия открытой добычи с горными работами смежной шахты, проветривание выработанного пространства предприятия открытой добычи и отведение воды из него в шахту [2].

Недостатками прототипа являются:

- два транспортных потока предприятия открытой добычи (вскрыши и полезного ископаемого) осуществляются по одним и тем же уступам, что усложняет схему организации транспорта полезного ископаемого и вскрыши;

- по мере углубления горных работ предприятия открытой добычи все больше и больше образуется выхлопных газов от работы оборудования. Так как выхлопные газы являются более тяжелыми, чем атмосферный воздух, то скапливаются они на дне предприятия открытой добычи, т.е. именно там, где производятся горные работы по добыче полезного ископаемого и вскрыше. При этом принудительное проветривание, т.е. выдача выхлопных газов на поверхность, осуществляется против действия гравитационных сил. В связи с этим разбавление газовоздушной смеси до допустимых концентраций требует повышенных затрат энергии.

Эти недостатки снижают эффективность открытой добычи полезного ископаемого на больших глубинах.

Целью изобретения является повышения эффективности открытой добычи угля за счет использования инфраструктуры смежной шахты.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открытой добычи угля, включающем подготовку угольных пластов к выемке, отделение угля от массива, его погрузку в транспортное средство и транспортирование на поверхность, соединение горных работ угольного разреза в границах его горного отвода с горными работами смежной шахты в границах ее горного отвода горной выработкой и отведение воды по этой выработке из угольного разреза в шахту, дно угольного разреза профилируют до образования пониженной зоны, соединение горных работ угольного разреза и шахты осуществляют наклонной пластовой горной выработкой, по которой транспортируют отбитый уголь в шахту и по ней же из угольного разреза в шахту направляют выхлопные газы, причем выхлопные газы в дальнейшем могут быть утилизированы, последующий транспорт угля на поверхность осуществляют по транспортной цепочке шахты, а устье наклонной выработки на дне угольного разреза сооружают в пониженной зоне.

Способ поясняется схемами открытой разработки угольных пластов с использованием инфраструктуры смежной шахты. На фиг.1 показана схема вскрытия свиты угольных пластов для открытой добычи угля; на фиг.2 - то же, вид в плане.

Способ может быть реализован следующим образом. Свиту угольных пластов в границах горного отвода угольного разреза подготавливают к выемке удалением пород вскрыши с образованием уступов для организации транспорта угля и вскрыши. После достижения горными работами угольного разреза глубины, при которой узким местом горного производства становится организация транспортных потоков вскрыши и угля по одним и тем же уступам, проветривание горных выработок и водоотведение со дна угольного разреза, используют существующую инфраструктуру смежной шахты, т.е. шахты, с которой у угольного разреза есть общая граница горного отвода. Для этого дно угольного разреза 1 профилируют таким образом, чтобы на нем образовалась явно выраженная пониженная зона 2, в которой могла бы скапливаться не только вода, но и выхлопные газы, образующиеся при работе очистного и транспортного оборудования угольного разреза. Зону 2 на дне угольного разреза 1 соединяют с сетью горных выработок шахты путем проведения наклонной выработки 3 по одному из пластов разрабатываемой свиты. Выработку 3 проводят до сопряжения с капитальной горной выработкой 4 одного из отработанных горизонтов или крыльев шахты. В устье наклонной выработки устанавливают бункер-перегружатель, в самой выработке - ленточный конвейер и вентилятор.

Добычу угля ведут на дне угольного разреза, осуществляя отделение угля от угольного массива, погрузку отбитого угля в транспортное средство, например автотранспорт, и его транспортировку. Но теперь отбитый уголь транспортируют к устью наклонной выработки 3, где его выгружают в бункер-перегружатель, который обеспечивает непрерывную его подачу на ленточный конвейер. Ленточный конвейер транспортирует отбитый уголь в шахту. Средствами магистрального транспорта шахты уголь доставляется к стволу и далее выдается на поверхность.

Вода, скапливающаяся в выработках карьера, стекает естественным образом в пониженную зону 2, откуда самотеком по наклонной выработке 3 направляется в систему водоотлива шахты.

Вентилятор, установленный в наклонной выработке 3, обеспечивает удаление выхлопных газов со дна угольного разреза и направляет их в шахту, где они могут быть утилизированы.

Углубление горных работ в угольном разрезе начинают с соответствующего углубления пониженной зоны.

За счет профилирования дна угольного разреза с образованием пониженной зоны обеспечивается самотечное отведение воды и концентрация выхлопных газов в устье наклонной горной выработки, т.е. в стороне от зоны ведения добычных работ.

За счет соединения горных работ угольного разреза и смежной шахты проведением наклонной пластовой выработки именно в пониженную зону дна угольного разреза достигается не только эффект дренажа горных работ угольного разреза, но и резко повышается эффективность его проветривания. Выхлопные газы в концентрированном состоянии отводятся в шахту, а свежий воздух занимает место выхлопных газов естественным образом. При этом удаление части газовой среды со дна угольного разреза требует меньших затрат электроэнергии, чем для замены всего объема.

За счет использования транспортной цепочки смежной шахты обеспечивается не только разделение транспортных потоков угля и вскрыши, что упрощает схему организации транспорта, но и непрерывный транспорт угля из угольного разреза.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют о повышении эффективности открытой добычи угля на больших глубинах, а это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Бокий Б.В. Горное дело. М.-Л.: Углетехиздат, 1953, рис.359, с. 516-518 (аналог).

2. Тамаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ: Учеб. для вузов.- 3-е изд., перераб. - М.: Изд-во Моск. горного ин-та, 1992, с. 310, рис.6.12 (б) (прототип).