способ открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта

Формула изобретения

Способ открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта, включающий сооружение горизонтальной рабочей площадки на уступе рабочего борта разреза, связанного с выходом угольного пласта, по линии простирания, монтаж на ней средств механизации, выемку угля этими средствами механизации в стороне от рабочей площадки путем проведения выемочных камер с оставлением соразмерных междукамерных целиков, как в слое, так и между слоями, и выдачу отбитого угля по этим камерам на временный склад, формируемый на рабочей площадке, или на погрузку в транспортное средство, отличающийся тем, что в качестве средств механизации используют проходческий комбайн и самоходный вагон, выемку угля осуществляют в горизонтальных слоях, причем в верхнем слое - горизонтальными камерами, ориентированными вкрест простирания пласта, во всех последующих в нисходящем порядке - горизонтальными камерами, ориентированными по простиранию пласта, с диагональными заходками, ориентированными под углом 120 135° к оси камеры, переход со слоя на слой осуществляют на рабочей площадке путем проведения наклонной выработки и формирования в ней камеры-разминовки на уровне каждого из последующих слоев, отбитую при проведении наклонной выработки и камеры-разминовки породу размещают в выработанном пространстве отработанных слоев, причем длину диагональной заходки принимают не более длины комбайна, наклонную выработку и камеру-разминовку первого после рабочей площадки нижележащего слоя проводят открытыми, а последующие - подземными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к открыто-подземной разработке мощных крутонаклонных угольных пластов горизонтальными слоями с уступа борта угольного разреза мобильными средствами механизации, обычно использующимися при ведении подземных горных работ.

Известен открытый способ разработки угольных пластов, включающий вскрытие пласта удалением пустых пород, залегающих над угольным пластом, сооружение рабочей площадки, монтаж добычного оборудования, взрыхление и последующую добычу угля, его погрузку в транспортное средство и вывоз за пределы разреза [1]. Недостатком способа является то, что при достижении угольным разрезом предельной глубины, запасы угля, сосредоточенные в границах горного отвода разреза, но за его контуром (в приконтурной зоне разреза) в виде вскрытого мощного крутонаклонного пласта, уходящего в борт разреза, не могут быть вынуты средствами механизации открытых горных работ.

Известен также способ открыто-подземной разработки мощных крутопадающих угольных пластов, принятый в качестве прототипа, включающий предварительную подготовку фронта очистных работ, путем сооружения рабочей площадки по линии простирания пласта на уступе борта разреза, связанном с выходом пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта (КГРП), выемку угля в слоях этим комплексом в стороне от рабочей площадки путем проведения диагональных параллельных выработок прямоугольного сечения с оставлением соразмерных целиков, как между соседними выработками слоя, так и между слоями, выдачу отбитого угля по выработке на рабочую площадку и погрузку его в транспортное средство или на временный склад [2].

Недостатками способа являются:

- повышенные потери угля в недрах из-за повышенной сложности вписывания выемочного оборудования КГРП в изменяющиеся параметру угольного пласта, необходимости оставления нижней или верхней (в зависимости от физических свойств угля и пород кровли и почвы пласта) пачки вследствие ограниченности вынимаемой мощности выемочной машиной КГРП;

- высокая вероятность возникновения аварий очистного забоя из-за значительного по площади обнажения пород кровли и отсутствия крепления кровли в выработках.

Перечисленные недостатки снижают безопасность и эффективность разработки мощных крутонаклонных угольных пластов способом открыто-подземной разработки.

Цель изобретения - повышение безопасности и эффективности разработки мощного крутонаклонного угольного пласта способом открыто-подземной разработки за счет увеличения полноты извлечения запасов путем послойной выемки угля мобильными средствами механизации подземных очистных работ и крепления кровли крепью подготовительных выработок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки мощного крутонаклонного угольного пласта, включающем сооружение горизонтальной рабочей площадки по линии простирания на уступе рабочего борта разреза, связанном с выходом угольного пласта, монтаж на ней средств механизации, выемку угля этими средствами механизации в стороне от рабочей площадки путем проведения выемочных камер с оставлением соразмерных междукамерных целиков, как в слое, так и между слоями, и выдачу отбитого угля по этим камерам на временный склад, формируемый на рабочей площадке, или на погрузку в транспортное средство, в качестве средств механизации используют проходческий комбайн и самоходный вагон, выемку угля осуществляют в горизонтальных слоях, причем в верхнем слое - горизонтальными камерами, ориентированными вкрест простирания пласта, во всех последующих в нисходящем порядке - горизонтальными камерами, ориентированными по простиранию пласта, с диагональными заходками, ориентированными под углом 120 135 градусов к оси камеры, переход со слоя на слой осуществляют на рабочей площадке путем проведения наклонной выработки и формирования в ней камеры-разминовки на уровне каждого из последующих слоев, отбитую при проведении наклонной выработки и камеры-разминовки породу размещают в выработанном пространстве отработанных слоев, причем длину диагональной заходки принимают не более длины комбайна, наклонную выработку и камеру-разминовку первого после рабочей площадки нижележащего слоя проводят открытыми, а все последующие - подземными.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами. На фиг.1 показана схема выемки угля в горизонтальных камерах на уровне рабочей площадки и подготовки первого нижележащего слоя; на фиг.2 - схема размещения оборудования на рабочей площадке (вид в плане); на фиг.3 схема подготовки и отработки первого нижележащего после рабочей площадки слоя и подготовки следующего нижележащего слоя.

Способ может быть реализован следующим образом. На уступе борта угольного разреза, связанном с выходом мощного крутонаклонного пласта, сооружают горизонтальную рабочую площадку 1 вдоль линии простирания пласта на длину выемочного блока. Комбайном 2 фронтального действия вкрест линии простирания пласта вынимают уголь в ряде коротких горизонтальных камер (3, 4, 5 и т.д.), нарезаемых по линии простирания пласта на уровне рабочей площадки 1 по всей длине выемочного блока, формируя тем самым выработанное пространство для размещения породы (слой на уровне рабочей площадки). Отбитый уголь самоходным вагоном 6 доставляют к бункеру-перегружателю 7 для погрузки в транспортное средство 8 или на временный склад, сооружаемый на этой же рабочей площадке. Высоту горизонтальной камеры принимают равной допустимой высоте, рекомендуемой для комбайна 2.

По окончании выемки угля во всех камерах, нарезанных в пределах выемочного блока на уровне рабочей площадки, комбайном 2, зарубая его в почву рабочей площадки, вблизи угольного пласта и примерно в середине длины выемочного блока проводят открытую наклонную выработку 9 до уровня почвы первого нижележащего слоя 10, где формируют камеру-разминовку 11. При этом предусматривают оставление соразмерного целика между слоем на уровне рабочей площадки и первым нижележащим слоем. Со дна камеры-разминовки 11 в сторону выработанного пространства разреза бурят наклонную водоотводную скважину 12. Отбитую при проведении выработки 9 и камеры-разминовки 11 породу самоходным вагоном 6 доставляют на рабочую площадку и выгружают в выработанное пространство одной из горизонтальных камер (3, 4, 5 и т.д.). Затем комбайн 2 под углом к линии простирания пласта зарубают в рабочий борт до угольного пласта и далее, плавно поворачивая его в горизонтальной плоскости, проводят горизонтальную выемочную камеру 13 у висячего бока пласта до границы выемочного блока. При этом обнажаемую кровлю пласта крепят анкерной крепью 14, отбитый уголь самоходным вагоном 6 доставляют по выемочной камере 13 до камеры-разминовки 11, где выгружают его в бункер-перегружатель 7 для последующей погрузки в транспортное средство 8; проветривание выемочной камеры 13 осуществляют вентилятором местного проветривания 15 с использованием става вентиляционных труб 16.

У границы выемочного блока проведение выемочной камеры 13 останавливают и начинают выемку угля в диагональных заходках 17, 18, 19 и т.д., нарезаемых комбайном 2 из выемочной камеры 13 со стороны лежачего бока пласта. При этом длину диагональной заходки принимают не более длины комбайна, ориентируют заходки под углом 120 135 градусов к оси выемочной камеры 13, а между соседними заходками оставляют охранные целики 20, 21 и т.д.

После выемки угля во всех возможных заходках из выемочной камеры 13 комбайн 2 возвращают в камеру-разминовку 11, из которой проводят выемочную камеру 22 аналогично камере 13, но в другую сторону. Затем из выемочной камеры 22 нарезают диагональные заходки для выемки угля, оставшегося в слое 10.

После отработки всех возможных диагональных заходок в слое 10 от камеры-разминовки 11 проводят подземную горную выработку 23, продлевая выработку 9 до уровня почвы следующего нижележащего слоя 24, где сооружают очередную камеру-разминовку 25. Отбитую породу складируют в выработанном пространстве слоя 10 или транспортируют по выработке 9 до рабочей площадки 1, где размещают ее в выработанном пространстве горизонтальных камер 3, 4, 5 и т.д. Выработку 23 и камеру-разминовку 25 крепят крепью подземных горных выработок. Затем приступают к проведению выемочной камеры 26, а потом и к выемке угля в диагональных заходках, аналогично тому, как это описано выше. Потом проводят выемочную камеру 27 и повторяют операции выемочного цикла до границы выемочного блока. И так далее до границы горного отвода разреза по падению пласта или до предела экономической целесообразности дальнейшей разработки данного пласта.

За счет использования мобильных средств механизации снижаются затраты времени и трудовых ресурсов на выполнение монтажно-демонтажных работ, повышается интенсивность отработки угольного пласта и производительность труда, снижаются потери угля в недрах. За счет крепления кровли слоевого штрека анкерной крепью повышается безопасность добычи угля. Все перечисленное свидетельствует о повышении эффективности и безопасности разработки мощного крутонаклонного угольного пласта открыто-подземным способом, т.е. о достижении цели изобретения.

Источники информации

1. Бокий Б.В. Горное дело, Москва, Углетехиздат, 1953, с.516-522 (аналог).

2. Нецветаев А.Г., Репин Л.Н., Соколовский А.В. Технология добычи угля с применением комплексов глубокой разработки пластов / Уголь, ноябрь, 2004, с.41-43 (прототип).