Спосіб розробки вугільних пологих пластів малої та середньої потужності суцільною системою розробки

Спосіб розробки вугільних пологих пластів малої й середньої потужності суцільною системою розробки, що включає проведення підготовчих виробок з випередженням очисного вибою, вугільним і породним вибоями з їхнім відносним зміщенням уздовж осі виробки й роздільним вийманням вугілля й породи, виймання вугілля в очисному вибої західками прямим ходом, розміщення породи у виробленому просторі, який відрізняється тим, що попередньо на основі даних геологічної C2 2 (19) 1 3 85350 вугілля й породи, виймання вугілля в очисному вибої західками прямим ходом, розміщення одержуваної породи в виробленому просторі в бутову смугу з боку бічних стінок підготовчої виробки [Килячков А.П. Технология горного производства: М.: Недра, 1992, с 174-188]. Ознаки найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками пропонованого винаходу: проведення підготовчих виробок з випередженням очисного вибою, вугільним і породним вибоями з їхнім відносним зсувом уздовж осі виробки; роздільне виймання вугілля й породи при проведенні підготовчих виробок; виймання вугілля в очисному вибої західками прямим ходом; розміщення породи у виробленому просторі. Відомий спосіб не забезпечує досягнення необхідного технічного результату по наступних причинах. У процесі здійснення способу не представляється можливим зберігати проектні розміри перерізу підготовчої виробки через те, що не регламентовані умови її проведення, а саме, не враховані міцнісні характеристики вугільного пласта, що визначають величину його віджимання зі стінок підготовчої виробки. Це обумовлено тим, що випереджальна ділянка підготовчої виробки перебуває в зоні динамічного опорного тиску. При вміщуючих породах покрівлі й ґрунту середньої стійкості й вище, критичним елементом є стінки підготовчої виробки. У цьому випадку відбувається інтенсивне віджимання вугільного пласта і руйнування стінок підготовчої виробки. У результаті покрівля осідає у виробку, а перетин стає менше проектного, що ускладнює виймання вугілля в очисному вибої. Через порушення стійкості покрівлі потрібні додаткові витрати праці для збереження проектних розмірів виробки. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу розробки вугільних пологих пластів малої й середньої потужності суцільною системою розробки, у якому за рахунок регламентації проведення підготовчих виробок з урахуванням міцніших характеристик вугільного пласта знижується віджимання вугільного пласта в стінках підготовчої виробки, що забезпечує збереження проектних розмірів її перетину. Поставлена задача вирішується тим, що в способі розробки вугільних пологих пластів малої й середньої потужності суцільною системою розробки, що включає проведення підготовчих виробок з випередженням очисного вибою, вугільним і породним вибоями з їхнім відносним зміщенням уздовж осі виробки й роздільним вийманням вугілля й породи, виймання вугілля в очисному вибої західками прямим ходом, розміщення породи у виробленому просторі, згідно корисної моделі попередньо на основі даних геологічної розвідки визначають критерій стійкості стінок підготовчої виробки за залежністю: K = H × m/R, де К- критерій стійкості стінок підготовчої виробки, МН м 4; Н- глибина залягання вугільного пласта, м; m - потужність вугільного пласта, що виймається, м; 4 R - межа міцності вугілля при одноосьовому стиску, МH/м 2 (МПа) виймання вугілля й породи при проведенні підготовчої виробки на ділянках, де K£50МH×м 4, здійснюють із величиною зміщення вугільного й породного вибоїв не більше глибини західки, а на ділянках, де K£50МH×м 4 виймання вугілля й породи здійснюють із величиною зміщення вугільного й породного вибоїв не менш величини випередження підготовчою виробкою очисного вибою, причому виймання вугілля в очисному вибої ведуть синхронно із проведенням підготовчої виробки із циклічним посуванням очисного й підготовчого вибоїв. Поперед лави формується зона опорного тиску, що може привести до руйнування випереджальної підготовчої виробки. При проведенні підготовчи х виробок у міцних вміщуючих породах (R³50МПа) стійкість виробки визначається найбільш слабким елементом - вугільним пластом. При розробці вугілля марок Д - К (R£1018МПа) з низькою міцністю й схильних до руйнування в місцях, що прилягають до стінок виробки за рахунок віджимання. В результаті віджимання стінок виробки відбувається деформація її покрівлі. Чим більше потужність вугільного пласта, тим значніше масштаби віджимання й, відповідно, величина деформації покрівлі. Тому при малій величині К (К50 (при великій потужності вугільного пласта або низькій міцності вугілля) у процесі проведення підготовчої виробки утворюються великі порожнини від віджимання й вивалу стінок, у результаті чого відбувається обвалення її покрівлі. Тому на цих ділянках проведення підготовчої виробки ведуть із величиною зміщення вугільного й породного вибоїв не менш величини випередження підготовчою виробкою очисного вибою, наприклад, напроти лави або за нею. У результаті зміщення вугільного й породного вибоїв на найнебезпечнішій ділянці виробки динамічний опорний тиск мінімальний, оскільки мінімальна висота виробки (не перевищує потужність вугільного пласта) і тому мінімальне віджимання стінок виробки. Розширення виробки по породному вибої здійснюють уже за межами зони динамічного опорного тиску. Суть заявляемого способу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 наведена суцільна система розробки вугільного пласта на ділянках, де К£50; на Фіг.2 - переріз А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - суцільна система розробки вугільного пласта на ділянках, де К>50. На фігура х представлені: вугільний пласт 1, очисний вибій 2, західка 3 прямим ходом, вугілля 4, порода 5, вугільний вибій 6 і породний вибій 7 підготовчої виробки 8, випередження 9 очисного вибою підготовчою виробкою, зміщення 10 вугільного й породного вибоїв, вироблений простір 11, 5 85350 стінка 12 підготовчої виробки, конвейєр 13 для транспортування вугілля, конвейєр 14 для транспортування породи, дробильно-закладний комплекс 15. Спосіб здійснюють таким чином. Для розробки вугільного пологого пласта 1 малої або середньої потужності суцільною системою розробки підготовку виїмкового поля починають із проведення підготовчої виробки 8 з випередженням очисного вибою 2. Величина випередження підготовчої виробкою очисного вибою визначається виходячи з можливості розміщення прохідницького устатк ування. У випадку якщо вугільний пласт є небезпечним по раптових викидах вугілля й газу, ця величина повинна становити не менш 100м. Попередньо на основі даних геологічної розвідки гірничо-геологічних умов залягання й характеристик вугільного пласта в місцях розвідницьких свердловин визначають критерій стійкості стінок майбутньої підготовчої виробки за залежністю: К= Н×m/R, де К - критерій стійкості стінок 12 підготовчої виробки, МН-1; Н глибина залягання вугільного пласта 1, м; m - потужність вугільного пласта, що виймається; R межа міцності вугілля при одноосьовому стиску, МПа. За визначеною величиною критерію на різних ділянках вибирають режим проведення підготовчої виробки 8 на відповідній ділянці. Потім залежно від отриманої величини критерію на різних ділянках майбутньої виробки приступають до проведення підготовчої виробки з випередженням 9 очисного вибою 2. Спочатку виробку проводять шляхом виймання вугільного пласта вугільним вибоєм 6 з завантаженням вугілля на конвейєр 13. Потім здійснюють виймання породи 5 зі зміщенням 10 породного вибою 7 щодо вугільного вибою 6 на величину, що залежить від величини критерію стійкості стінок підготовчої виробки. Отже, на ділянках, де К£50, виймання вугілля й породи здійснюють із величиною зміщення вугільного й породного вибоїв відповідно, не більше глибини західки 3 (Фіг.1). При цьому вугілля безпосередньо подають па конвейєр 13, а одержувану породу за допомогою конвейєра 14 подають для здрібнювання на дробильно-закладний комплекс 15 з наступним її розміщенням у виробленому просторі 11. На ділянках, де К>50, виймання вугілля й породи ведуть із величиною зміщення вугільного й породного вибоїв не менш величини випередження підготовчою виробкою очисного вибою (Фіг.3). При цьому вугілля безпосередньо подають на транспортний конвейєр 13, а одержувану породу подають для здрібнювання на дробильнозакладний комплекс 15 з наступним її розміщенням у виробленому просторі 11. Після проведення підготовчої виробки 8 на величину випередження 9, починають виїмку вугілля в очисному вибої, яку ведуть синхронно із проведенням підготовчої виробки. Посування очисного й підготовчого вибоїв здійснюють циклічно, вугілля транспортують по конвеєру 13. 6 Приклад 1 Вугільний пласт потужністю m=1,1м і міцністю вугілля на одноосьовий стиск R=20МПа розробляли на глибині залягання Н=600м з випередженням підготовчою виробкою очисного вибою, рівним 40м, що дозволяє розмістити прохідницьке й дробильно-закладне устаткування. Проектна висота перетину підготовчої виробки становить 3,5м. На основі даних геологічної розвідки визначали критерій стійкості стінок підготовчої виробки згідно заявляємої залежності: К=600×1,1/20=33. Оскільки К50МН×м 4 роздільну виїмку вугілля й породи при проведенні підготовчої виробки здійснювали зі зміщенням вугільного й породного вибоїв на величину, не менш випередження підготовчою виробкою очисного вибою, а саме 35м. Таким чином, після виймання породи висота підготовчої виробки збільшилася з 2,2м до 3,4м. Виймання вугілля в очисному вибої здійснювали західками, що дорівнювали 0,8м, прямим ходом синхронно із проведенням підготовчої виробки із циклічним посуванням очисного й підготовчого вибоїв. Вимірювання конвергенції стінок виробки показало, що величина віджимання перебуває в межах 220 - 240мм, що менш 250мм. Отже, віджимання стінок перебуває в припустимих межах. Використання пропонованого способу забезпечує зниження віджимання вугільного пласта в стінках підготовчої виробки, що забезпечує збереження проектних розмірів її перерізу. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85350 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601