Способ разработки мощных угольных пластов крутого залегания и устройство для его осуществления

19) 111) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 114 Е 21 С 41 0 в 1; м.111 дпдй ЕТЕН 2-03 н б Изобретенделу и можетразработке мощпластов под охтакже при выем не их н пластов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт угля СО АН СССР и Производственное объединение "Узбекрезинотехника"(56) Авторское свидетельство СССР 9 748005, кл. Е 21 С 4104, 1978Авторское свидетельство СССР Р 840387, кл. Е 21 0 23/00, 1979. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ КРУТОГО ЗАЛЕГАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность разработки, производительность труда и снизить себестоимость добычи. После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков угля и заменой их на искусственные по контуру выемочного поля с формированием в них вентиляционного и конвейерного штреков, Выемку первичных камер (ЦК) осуществляют в нисходящем порядке с временным креплением стенок ПК пневе относится в горномуыть использовано приных и наклонных угольных раняемыми объектами, а ке целиков угля и заме мооболочками (ПО). Затем по мере демонтажа временной крепи ведут закладку ПК. В закладке формируют выработки на границе со смежными вторичными камерами (ВК), которые вынимают в восходящем порядке. По укаэанным выработкам ПК производят транспортирование угля и закладки, При выемке ВК уголь отбивают подсечкой пласта с последующим виброимпульсным воздействием на подсечную его часть, Для выемки ПК и ВК используют различные устройства. В первом устройстве рабочий полок содержит соединенные между собой шарнирно рычагами и гидростройками верхнюю и нижнюю площадки. На нижней площадке размещена лебедка, на барабане которой закреплен один конец ПО, Верхняя площадка выполнена с окном, по периметру которого закреплены ролики. Иарнирно на верхней площадке посредством домкратов закреплены захваты для фиксации ПО. Во втором устройстве полок снабжен лотками и размещенным на них базовыми балками чеехэвенником. Дополнительные егоалки шарнирно соединены между собой. С базовыми балками закреплено перфорированное основание с вибратором. . 2 с и 2 з,п.ф-пы, 8 ил,скусственные при разработкеобрушением. Целью изобретения является повышеие безопасности разработки, произво-3 15149 дительности труда и снижение себестоимости добычи.На фиг.1 изображе план горных ра" бот на вертикальной,проекции мощного крутого пласта; на фиг,2 - разрез Л-Л5 на фиг.1 в период подготовки к выемке первичной камеры па фиг.3 - то же, в период возведения закладки; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг,5-0 разрез В-В на фиг.3", на фиг.6 - устройство для осуществления способа выемки первичных камер; на фиг.7 - раз рез Г-Г на фиг.1 на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7.Способ осуществляют следующим образом.После вскрытия выемочное поле подготавливают извлечением целиков 1 угля и заменой их на искусственные по кон- сО туру выемочного поля с формированием в пих вентиляционпого 2 и конвейерного 3 пггрекозз. Из конвейерного штрека до вентиляционного проводят углеспускные печи 4, предназначенные для транспорта угля и проветривания при выемке первичных камер 5. Затем в почве вен" тиляционного штрека проводят проход" ческую канаву 6. Б проходческой канаве и вентиляционном штреке монтируют 30 пневмооболочку 7 закреплением ее ерхнего конца на крепи 8 штрека 2, а остальной части оболочки на барабане лебедки 9, которую размещают в канаве на площадке устройства 10 управ ленин оболочкой. Затем в оболочку 7 подают избыточное давление воздуха.Оболочка под дейстззием избыточного давления воздуха распирается о боковые стенки выработки и кана)зы 6, Ле", 4 О бедка 9 оказывается в подвешенном к оболочке состоянии, После этого начинают очистную выемку первичной камеры на всю мощность пласта. Отбойку угля осуществляют специальной машиной или гидромонитором 11, который монтируют па площадке устройства управления. Отбитый угопь через углеспускную печь транспортируют на транспортный штрек. По мере подвигапия забоя по падению пласта оболочку сматывают с барабана лебедки и в оболочку подают избыточное давление воздуха, посредством которого и осуществ-ляется реакция отпора оболочки между стенками камеры. Вместе с временным креплением стенок камеры оболочкой у стенки камеры наращивают жесткие перфорированные трубы 12, которые выпол 32няют функцию запасных выходов и вентиляционных каналов. После выемки камеры до нижней границы подэтажа оболочки наматывают на барабан лебедки, редуцируя иэ них воздух, поддерживая давление постояннным. Одновременно по одной из труб 12 подают литую или твердеющую закладку 13.В период ведения закладочных работ у боковых стенок камер устанавливают цилиндрические оболочки 14 и последовательно по восстанию наполняют их водой. Оболочки необходимы для формирования восстающих выработок 15 и 16. Оболочки 14 размещены в трубах 12 и в закладочном массиве, По мере подачи закладки трубы демонтируют. Выработки 15 и 16 предназначены для проветривания, транспорта угля и закладки, для размещения оборудования и использования их в качестве запасных выходов при выемке вторичных камер 17.При выемке камер 5 на пластах большой мощности 8 - 12 м для временного крепления камер используюг две оболочки. В этом случае вначале под штреком 2 проходят рассечку и крепят ее деревянными стойками. В рассечке устанавливают устройства 10 с оболочками 7. Концы оболочек подвешивают к искусст-. венному целику 1. Устройства 10 соединяют между собой балкой на которой смонтирована дополнительно лебедка с тросом. Конец троса закрепляют в выра- бочке 2. После этого начинают очистную выемку угля в нисходящем порядке, Вслед за забоем оболочки сматываются с барабанов лебедок 9. Оболочки 7, устройства 10 с балкой в начальный период удерживаютея тросом. В дальнейшем оболочки 7 распираются о стенки камер и между собой избыточным давлением воздуха и за счет трения удерживают на весу без помощи каната. После заполнения камерьз 5 закладкой и ее затвердевания из оболочек 14 сливают воду и их извлекают из выработок 15 и 16 для повторного использования. Выработки 15 и 16 оборудуютдля выемки вторичных камер. Оболочки7 и устройства 10 демонтируют и лере- носят на место выемки следующей первичной камеры. Одновременно с выем" кой первичных камер 5 ведут выемку вторичных камер 17 с отставанием от первичных камер на 3, 4 столба, Выемку вторичных камер 17 ведут в восходящем5 1514932 6порядке с рядовой закладкой 18 выра- вентиляционнной выработки. Окно плоботанного пространства и отбойкой щадки 28 через которое проходитугля на полок 19. Разупрочнение угля пневмооболочка, с целью снижения треведут путем подсечки пласта у его ния скольжения оболочек о стенки окпочвы канатной пилой 20, концы кото- на оборудовано роликами 31. Площадкарой размещены в скважинах 21, пройден посредством гидродомкратов 32 соеных у почвы пласта, и виброимпульсно- динена с захватами 33. Последние него воздействия на пласт устройством обходнмы для захвата поверхности пнев 22 размещенным в скважине 23. Скважи.10 мооболочек и удержания ее в фиксиро"ны 21 и 23 проводят в период подГо- ванном положении относительно плотовки камер 17 к выемке. Отбитый уголь щадки 28 в период намотки пневмообопадает на подвесной полок, далее само- лочки на барабан лебедки. В этот петеком по полку, лоткам 24 транспорти- риод нижняя площадка подтягивается круется к выработкам 15 и 16 и по ним 15 площадке 28 гндростройами. Рычаги 30 .Фна транспортный штрек 3. Подачу зак- поворачиваясь вокруг осей шарнирноголадки в камеру под полок осуществля- закрепления, смещают нижнюю площадкуют по трубам 25, размещенным в выра- относительно верхней в направленииботках 15 и 16. Виброимпульсное воэ- оси вала барабана лебедки. Лебедкадействие на подсеченную часть пласта 20 при этом перемещается также в сторонуосуществляют из скважин 23 специаль- от окна верхней площадки 28 вместе сным устройством 22, выполненным в ви- площадкой 27 и пневмооболочка равноде замкнутой оболочки, наполненной мерно наматывается на барабан лебе киедкижидкостью. Для осуществления виброим- по аналогии намотки каната на барабан.пульсного разрушения угля в оболочке 25 На площадке 27 на направляющих мосоздают давление жидкости, в которой жет быть установлен гидромонитор 11,периодически возбуждают импульсы дав- с помощью которого может вестис"Вьления длительностью порядка 3 10 " отбойка угля при выемке первичных кас и силой 85 МПа. Под влиянием этих . мер в случае гидравлического способаимпульсов получают разрыхление Угля 30 разработки пластов.на уровне дефектов в виде микропор, Устройства для выемки вторичныхмикротрещин, Затем для приведения камер включают полок 19 с лотками 24трещин к условиям их развития создают для сбора отбитого угля и транспортазимпульсы давления 85 10 Па с дли- его к углеспускным печам 15 и 16 каЭтельностью 0,33 с. Разрушение угля в натную пилу 20 для подсечки угольноговиде развития спектра дефектов трещин пласта, устройство 22 для виброимпу" .35достигают серией импульсов с гранич- льсного воздействия (отбойки) на подэнои частотои порядка 150 с. Таким сеченную часть пласта трубу 25 дляо разом, уголь переходит в подвижное подачи закладки под полок 19, затяжбсостояние, обрушается на полок и да- ку 26 для ограждения углеспускныхлее самотеком по лоткам и восстающим печей 15 и 16 от закладочного мате 40выработкам попадает на конвейерный риала 18.Полок выполнен в виде гофриштрек 3, Выработки 15 и 16 для пред- рованного основания, размещенного поотвращения просыпания в них закладоч- обе стороны от лотков.ного материала 18 отгораживаются за" Гофрированное основание смонтирон41вано на шарнирно соединенных междуУстройство для выемки первичных собой базовых балках 34 с зазором камер включает пневмооболочку 7, ле- под лотками. Противоположные концы бедку 9, размещенную на нижнем оснд- базовых балок (у почвы и кровли кавании 27 устройства 10 управления 50 меры 17) соединены дополнительными пневмооболочками, Устройство управле- балками 35 таким образом, что пара ния пневмооболочками состоит иэ двух базовых балок, на которых уложено площадок 27 и 28, соединенных между гофрированное основание, и пара дособой шарнирно гндростойками 29 и ры- полнительных балок 35 образуют четы" чагами 30. Лебедка размещена на пло- Рехзвенник. Такая конструкция необщадке 27, На барабане лебедки намотан ходима для адаптации полка к измене 55конец пневмооболочки. Пневмооболочка нию мощности слоя (пласта). Полок и проходит через окна площадки. 28 и лотки снабжены вибраторами 36. Горфи закреплена другим концом на крепи 8 Рованная форма основания и вибраторы36 необходимы для предотвращения забучивания полка негабаритами и разрушения негабаритов, а также для обеспечения равномерности подачи углепотокав углеспускные печи, Полок подвешен5на канатах 37, размещенных в скваи- нах 21, на канатах 38 и 39, раэме"щенных в скважине 23, и на канатах40 и 41, размещенных в углеспуск-,1ных выработках 15 и 16. Канаты 38 и40 присоединены к балкам 35 а канаФ; ты 39 и 41 - к балкам 34. Подвеска.четырехэвенника с помощью парных ка натов необходима для управления наклоном смежных шарнирно соединенныхполовин полка, а также для настройки полка на мощность пласта. Управление осуществляется изменением длины концов канатов 38 и 40 относитесьно длины концов канатов 39 и 41.; Устройство 22 виброимпульсного воэ, действия на подсеченную часть пластавыполнено в виде замкнутой оболочки,заполненной жидкостью, в которой периодически возбуждаются импульсы давления. Оболочка 22 подвешена на канате 42 и соединена с напорной магистралью шлангом 43,Устройство для осуществления предлагаемого способа разработки работает следующим образом,Выемку первичных камер осуществляют в нисходящем порядке с временнымкреплением стенок камер пневмооболоч ками 7. Пневмооболочку вслед за псдвиганием забоя сматывают с барабаналебедки, поддерживая (путем подкачкивоздуха) внутри пневмооболочки избыточное давление воздуха. Верхний коЖец пневмооболочки закреплен на крепивентиляционного штрека. Противоположный конец иневмооболочки намотан набарабане лебедки, смонтированной нанижнем основании устройства управления оболочками,Пневмооболочка под действием избыточного давления воздуха осуществляет распор стенок камеры. Устройствонаходится в подвешенном к пневмооболочке состоянии. Сматывание пневмооболочки с барабана лебедки осуществляется следующим образом. Захваты 32посредством гидродомкратов 31 сжимают между собой поверхность пневмооболочки. Посредством гидростоек нижнюю55площадку раздвигают на шаг передвижки относительно верхней площадки.,ебедка в этот момент расторможена и с ее барабана сматывается пневмооболочка. Затем лебедку затормаживают, гид,родомкратами 32 захваты 33 отсоединяютот поверхности пневмооболочки, а гидростойками подтягивают верхнюю площадку к нижней. Пневмооболочка под действием натяжений, возникающих в тканипо контуру окна от избыточного давления, перепускается через ролики 31 горлового окна верхней площадки.Верхняя площадка с захватами 33 поддействием веса и распора жидкости вштоковой полости гидростоек опускаются на шаг передвижки вслед за забоем камеры. По мере подвигания забоя наращивают инвентарные трубы 12, предназначенные для проветривания, транспорта закгадочного материала, людей и другого оборудования. Отбойку угля осуществляют установками типа ККД 72 или гидромонитором при гидравлическом способе разработки пластов. ГидромонитОр в таком случае монтируется на нижней площадке устройства. После выемки первичной камеры до целика ее стенки поддерживаются избыточным давлением воздуха в пневмооболочках. Затем начинают вести закладку камеры твердеющими смесями или литой зак" ладкой в восходящем порядке.Закладку подают иэ вентиляционного штрека 2 через одну из труб 12, Через другие трубы 12 подают цилиндрические резино-тканевые оболочки 14, которымипосредством анкеров Фиксируют по бокам первичной камеры на ее границе с вторичными полосами. В оболочки подают воду. Под действием давления столба воды оболочки сохраняют цйлиндрическую Форму, образуя в закладочном материале восстающие выработки 15 и 16. Одновременно со скоростью возведения закладки сокращают пневмооболочки путем наматывания их на барабан лебедки, Воздух в пневмооболочках редуцируют, поддерживая избыточное давление постоянным.Намотку пневмооболочек на барабан лебедки осуществляют следующим образом. Гидродомкратами 29 разжимают захваты ЗЗ. Барабан лебедки при этом заторможен, Вся установка 10 находится в подвешенном к пневмооболочке состоянии через барабан. лебедки. Гидро- стойками отодвигают верхнюю площадку относительно нижней. При этом пневмооболочка перепасовывается через ролики 31 окна верхнейплощадки, После раздвижки гидростоек сжимают поверхность пневмооболочек захватами 33 посредством гидродомкратов 31. Таким образом, верхняя площадка закреп ляется на поверхности пневмооболочки. Затем гидростойками подтягивается нижняя площадка к верхней, Излишки длины пневмооболочек наматывают при этом на барабан лебедки, Одновременно со 10 сближением площадок рычаги поворачи" ваются вокруг шарниров и сдвигают площадки относительно друг друга в направлении оси лебедок. Таким образом, осуществляется равномерная на мотка поверхности пневмооболочки на барабан лебедки. Далее цикл сокращения оболочки по длине, т.е, снятие временного крепления со стенок камеры, повторяется со скоростью возведе ния закладки.На последних этапах извлечения временного крепления камер в случае применения двух пневмооболочек и устройства их удерживают на весу посред ством каната и лебедки, В дальнейшем пневмооболочки и устройства управления ими полностью извлекаются из камеры и переносятся на новое место, После полного заполнения первичной 30 камеры закладкой и ее эатвердевания иэ оболочек 14 сливают воду и их извлекают. На их месте остаются восстающие выработки 15 и 16, сформированные в закладочном массиве первичных камер, Выработки 12 могут быть сформированы также путем оставления в закладке става труб 12,которые .впоследствии извлекают из выработок 15 и 16 после того, как будет извлечен уголь смежных столбов, Для удобства сборки и разборки стан труб выполнен инвентарным и собирается из трех сегментов. Став труб 12 оборудуется лестницей, полками, . 45Устройство для выемки вторичных камер, выполненное в виде горфированного полка с вибраторами, работает следующим образом.Угольная пила 20 подсекает пласт у почвы пласта в восходящем порядкеОболочка 22 избыточным давлением жидкости обжимает стенки скважины 23, Полок 19 подвешен на канатах 37 - 41. Вибраторы 36 включены и передают колебательные импульсы полку.При подаче импульсов давления в устройство 22 уголь в окрестности контакта с оболочки в подсеченной части переходит в подвижное состояние, падает на полок. Под влиянием вибра" ции уголь стекает по наклонным площадкам полка к средине камеры и пере" гружается на лоток, далее по лотку транспортируется к углеспускной печи 15 (16) и по ней самотеком доставляется на транспортный штрек. По мере подвигания забоя полок посредством канатов поднимается. Выработанное пространство под полком заполняется закладкой, которая подается по трубе 34. Устройство 22 периодически пере-ставляется на новое место после разрушения угля. Подъем оболочки осуще ствляют канатом 42, Жидкость к оболочке подается по шлангу 43. Настройка полка на изменение мощности пласта осуществляется путем изменения длины концов канатов, При удлинении концов канатов 39 и 41 балки 34 четырехэвенника в средней части полка опускаются, углы четырехзвенника изменяются таким образом, что полок уменьшает свои размеры по мощности пласта, Печи 15 и 16 отгораживают от проникновения закладочного материала в них затяжками 26. Затяжки, выполнены из полимерных материалов в виде пластин с узлами соединения друг с другом. После выемки вторичных камер все оборудование перемонтируют на другой столб. Оборудование и оснастка печей 15 и 16 также демонтируется для повторного использования.Формула изобретения1. Способ разработки мощных угольных пластов крутого залегания, включающий вскрытие и подготовку выемочного поля системой горных выработок, отработку пласта первичными и вторичными камерами с последующим транспортированием угля, закладку выработанного пространства в восходящем порядке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения безопасности разработки, производительности труда и снижения себестоимости добычи, выемку первичных камер осуществляют в нисходящем порядке и возводят временную крепь в выработанном пространстве, а закладку первичных камер ведут по мере демонтажа временной крепи, при этом в закладке формируют выработки на границе со сметными вторичными камерами, которые вынимают в восходящем порядке, причем транспортированиеугля и закладки производят по указанным. выработкам первичных камер.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что отбойку угля при выемке вторичных камер осуществляют подсечкой пласта с последующим виброимпульсцым воздействием ца подсеченную его часть. 3, Устройство для разработки мощ"ных угольных пластов крутого залегания, включающее рабочий полок, пневмооболочку, имеющую свободный конец для закрепления в цыработке и лебедку, о т л и ч а ю щ е е с я тем что рабочий полок содержит верхнюю и цижною площадки, соединенные между собой, шарнирно рычагами и гидростойками при этом лебедка размещена на нижнейплощадке и один конец гневмооболочкизакреплен ца ее барабане, а верхняя 5площадка выполнена с окном и снабженароликами, закрепленными по периметруокна. и захватами для Фиксации пневмо 1оболочки, причем захваты закрепленышарнирно на верхней площадке посредством домкратов.4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю -щ е е с я тем,что для выемки вторичныхкамер полок снабжен лотками и четырехзвенником базовых и дополнительных 15 балок, шарнирно соединенных между собой, причем четырехзвенник размещенбазовыми балками на лотках, основаниевыполнено перфорированным и скрепленос базовыми балками.. 1514932 З 7 г 1 Составитель С.Сопилкоедактор Е.Копча Техред Л.ОлийныкКорректор,В.Ка одписно при ГКНю Ш РЮ ш ш Ю а Ее ш Ю ш ш шЮю ш Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 6206/34 Тираж 449ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени113035, Москва, Ж, Раушская н открытия бе, д. 4/5