RU2069751C1

RU2069751C1 - Method for mining of thick coal seams

Info

Publication number: RU2069751C1
Application number: RU93020081A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Торф; Г.Е. Лукашев; В.В. Хан; И.А. Файнер; Ю.Н. Кулаков
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method for mining of thick coal seams includes preparation of sublevels by driving subdrifts and subsidiary workings, working of mounting at the roof through the entire height of the level by sublevels, with laying in them of flexible roofing on the floor, winning of the residual thickness of coal by sublevels under flexible roofing. Mounting layer is worked through the whole length of extraction field by sections equalling the filling spacing. In so doing, after working the mounting layer through the entire height of the level, ventilation holes are drilled between subdrifts, and filling connections are installed in subdrifts. Then, self-cementing fill is supplied to worked-out district and after setting of fill, coal is extracted of the next district of sublevel. Ends of flexible roofing are freed from fill and connected with laid flexible roofing. Lower layer is extracted under the protection of flexible roofing. compound of self-cementing fill is selected with final strength not exceeding 0.3-0.5 MPa. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке мощных крутых пластов с углом падения до 65^o длинными столбами по простиранию под гибким металлическим перекрытием.The invention relates to the mining industry and can be used in the development of powerful steep formations with an angle of incidence up to 65 ^o long columns along the strike under a flexible metal floor.

Известен способ разработки мощных крутых пластов с гибким перекрытием, включающий разделение пласта на два слоя, проведение подготовительных подэтажных выработок в верхнем монтажном слое по висячему боку пласта, в поперечно-наклонном слое и в нижнем слое по лежачему боку пласта и обработку вначале верхнего слоя у висячего бока пласта двумя или тремя подэтажами с обрушением кровли, поперечно-наклонного слоя на горизонте вентиляционного штрека и на полную мощность пласта торцевой щели (лавы) с монтажом в них гибкого металлического перекрытия и закрепление его металлическими анкерами к угольному массиву лежачего бока пласта в торцевой щели и поперечно-наклонном слое, а затем после опережения очистного забоя верхнего слоя не менее чем на 50 м выемку нижнего слоя под гибким перекрытием с применением буровзрывных работ на полную мощность из подэтажных штреков без крепления очистного пространства [1]
Недостатками данного способа являются большой расход леса из-за возведения деревянных костров или двухрядной органной деревянной крепи через 6-8 м по простиранию (шаг обрушения) и принудительная посадка кровли, осуществляемая буровзрывным способом, при отработке монтажного слоя на шаг обрушения приводит к образованию куполов (вывалов) в кровле, заполняемых метаном, а принудительная посадка кровли в поперечно-наклонном слое приводит к растрескиванию межгоризонтного угольного целика, что увеличивает опасность распространения очага эндогенного пожара, и происходит неполное заполнение выработанного пространства обрушенными породами при отработке нижнего слоя у почвы пласта. Возведение деревянных костров и принудительная посадка приводят к увеличению трудоемкости работ.There is a method of developing powerful steep formations with flexible overlapping, including dividing the formation into two layers, conducting preparatory workings in the upper mounting layer along the hanging side of the formation, in a transversely inclined layer and in the lower layer along the lying side of the formation, and first processing the upper layer of the hanging the side of the formation by two or three sub-floors with the collapse of the roof, the transverse-inclined layer on the horizon of the ventilation drift and the full power of the formation of the end gap (lava) with the installation of a flexible metal cross Existence and fixing it with metal anchors to the coal mass of the lying side of the seam in the end gap and the transverse-inclined layer, and then after advancing the working face of the upper layer by at least 50 m, excavation of the lower layer under a flexible ceiling using drilling and blasting operations at full capacity from sub-floor drifts without mounting the treatment space [1]
The disadvantages of this method are the large consumption of forest due to the construction of wooden fires or double-row organ wooden lining after 6-8 m along the strike (collapse step) and the forced landing of the roof, carried out by a blasting method, when working out the installation layer to the collapse step leads to the formation of domes ( outfalls) in the roof, filled with methane, and forced landing of the roof in the transverse-inclined layer leads to cracking of the horizontal coal pillar, which increases the risk of the spread of the endo focus gene fire, and there is an incomplete filling of the worked-out space with collapsed rocks during mining of the lower layer near the soil of the reservoir. The construction of wooden bonfires and forced landing lead to an increase in the complexity of work.

Известен также способ разработки мощных пластов угля, включающий отработку монтажного слоя у кровли пласта, проходку монтажной камеры, настилку гибкого перекрытия на почву монтажного слоя, отработку оставшейся толщи угля подэтажами под гибким перекрытием одновременно в смежных подэтажах, выемку угля в подэтажах наклонными стружками и обрушение пород висячего, при этом выемку монтажной камеры осуществляют под межгоризонтным целиком, из которой производят закрепление межгоризонтного целика совместно с породами лежачего бока нагнетанием вяжущих материалов, затем после монтажа гибкого перекрытия обрушают породы висячего бока и перепускают их в монтажную камеру, после чего при отработке оставшейся толщи угля формируют подпорную подушку из обрушенных пород под межгоризонтным целиком [2]
Основным недостатком этого способа является то, что не обеспечивается безопасность ведения горных работ путем повышения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами. Кроме того, небезопасно вести горные работы в монтажном слое и монтажной камере из-за необходимости возведения деревянных костров или двухрядной органной деревянной крепи при принудительной посадке кровли, осуществляемой буровзрывным способом, что приводит к образованию куполов в кровле пласта. Последние операции трудоемки и небезопасны, так как их производство возможно при нахождении людей в выработанном пространстве. Принудительная посадка кровли в монтажной камере приводит к растрескиванию межгоризонтного угольного целика, что создает опасность распространения очага эндогенного пожара. Отметим, что не обеспечивается полное заполнение обрушенными породами выработанного пространства при принудительной посадке как в монтажном слое и монтажной камере, так и тем более при отработке нижнего слоя пласта в верхнем подэтаже, то есть создается малая плотность заполнения обрушенными породами выработанного пространства, что приводит к снижению усилий принудительного подпора со стороны обрушенных пород на скошенную, обнажаемую и формируемую плоскость межгоризонтного угольного целика, что способствует его растрескиванию и снижению надежности межгоризонтного угольного целика проникновению через него очага эндогенного пожара.There is also known a method of developing powerful coal seams, including working out the installation layer at the roof of the formation, sinking the installation chamber, laying the flexible overlap on the soil of the installation layer, working out the remaining thickness of the coal by floors under the flexible overlap simultaneously in adjacent floors, excavating coal in the floors with inclined shavings and caving hanging, while the recess of the mounting chamber is carried out under the horizontal horizon entirely, from which the horizontal horizon is fixed together with the rocks of the lying side it cementitious materials, then, after mounting the flexible covering the breaking rock hanging wall and in the mounting their recirculation chamber, after which form retaining pillow when mining coal remaining thickness of caving under entirely mezhgorizontnym [2]
The main disadvantage of this method is that it is not ensured the safety of mining operations by increasing the stability and management efficiency of the host rocks. In addition, it is unsafe to conduct mining operations in the assembly layer and the assembly chamber due to the need to build wooden bonfires or two-row organ wooden lining during forced roofing carried out by a blasting method, which leads to the formation of domes in the formation roof. Recent operations are laborious and unsafe, since their production is possible when people are in the worked out space. Forced landing of the roof in the mounting chamber leads to cracking of the horizontal coal pillar, which creates the danger of the spread of the source of endogenous fire. It should be noted that the collapsed rocks are not completely filled with the worked-out space during forced landing both in the assembly layer and in the mounting chamber, and even more so when working out the lower layer of the formation in the upper sub-floor, that is, a low filling density is created for the collapsed rocks of the worked-out space, which leads to a decrease efforts of forced backing from the side of collapsed rocks to the beveled, exposed and formed plane of the horizontal horizon of the coal pillar, which contributes to its cracking and lower eniyu reliability mezhgorizontnogo coal pillar penetrating therethrough endogenous fire hearth.

Цель изобретения повышение безопасности ведения горных работ путем достижения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами под защитой искусственной кровли (снижение расхода леса на выкладку деревянных костров, исключение образования куполов в кровле и растрескивания межгоризонтного угольного целика). The purpose of the invention is to increase the safety of mining operations by achieving stability and efficiency of managing host rocks under the protection of artificial roofs (reducing the consumption of forests for laying wooden fires, eliminating the formation of domes in the roof and cracking the horizontal coal pillar).

Цель достигается тем, что в известном способе разработки мощных пластов угля, включающем подготовку подэтажей проведением промежуточных штреков и нарезных выработок, отработку монтажного слоя у кровли на всю высоту этажа подэтажами с укладкой в них гибкого перекрытия на почву, отработку оставшейся толщи угля подэтажами под гибким перекрытием, монтажный слой отрабатывают на всю длину выемочного поля участками, равными шагу закладки, при этом после отработки монтажного слоя на всю высоту этажа между промежуточными штреками бурят вентиляционные скважины, а в промежуточных штреках устанавливают закладочные перемычки, после чего в отработанный участок подают твердеющую закладку, после набора прочности которой производят выемку угля очередного участка подэтажа, затем освобождают у почвы предыдущего участка концы гибкого перекрытия от закладки и соединяют их с укладываемым гибким перекрытием, а выемку нижнего слоя производят под защитой гибкого перекрытия, при этом состав твердеющей закладки выбирают с конечной прочностью, не превышающей 0,3-0,5 МПа. The goal is achieved by the fact that in the known method of developing powerful coal seams, including preparing sub-floors by conducting intermediate drifts and grooves, working out the installation layer at the roof to the full height of the floor with sub-floors with laying a flexible ceiling on the soil, working out the remaining thickness of coal under-floors under a flexible ceiling , the assembly layer is worked out for the entire length of the excavation field with sections equal to the laying pitch, and after working out the installation layer the valve is drilled to the entire floor height between intermediate drifts production wells, and in the intermediate drifts, stowing bridges are installed, after which a hardening bookmark is fed to the worked out section, after which strength has been set up, coal is extracted from the next section of the sub-floor, then the ends of the flexible floor from the bookmark are freed from the soil of the previous section and connected to the laid flexible floor, and the extraction of the lower layer is carried out under the protection of flexible overlap, while the composition of the hardening bookmarks is selected with a final strength not exceeding 0.3-0.5 MPa.

Совокупность указанных отличительных признаков в ряду существенных аналогичных решений неизвестна. Эти признаки обуславливают новые положительные свойства предложенного способа, заключающиеся в том, что при его использовании достигается возможность большего повышения безопасного ведения горных работ путем достижения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами посредством создания искусственной кровли, обеспечивающей уравновешенное состояние вмещающих пород, или в случае принудительного обрушения пород висячего бока пласта, повышения усилий подпора со стороны обрушенных пород сформированной плоскости межгоризонтного целика и предотвращения распространения очага эндогенного пожара. The totality of these distinguishing features in a number of significant similar solutions is unknown. These signs lead to new positive properties of the proposed method, which consists in the fact that when it is used, it is possible to increase the safe conduct of mining operations by achieving stability and effectiveness of managing host rocks by creating an artificial roof that provides a balanced state of host rocks, or in the case of forced rock collapse hanging side of the reservoir, increasing backwater forces from the side of collapsed rocks to the formed intermountain plane ontnogo pillar and prevent the spread of fire hearth endogenous.

На фиг. 1 показана технологическая схема подготовки и выемки крутого пласта; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 схема подготовки верхнего подэтажа к принудительному разрушению кровли; на фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.6. In FIG. 1 shows a flow chart of the preparation and excavation of a steep formation; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1; figure 4 section BB in figure 1; in Fig.5 section GG in Fig.1; figure 6 is a diagram of the preparation of the upper sub-floor for the forced destruction of the roof; Fig.7 is a section DD in Fig.6.

Способ разработки мощных пластов угля осуществляют следующим образом. Вскрытие и подготовка двухкрылого выемочного поля длиной 200-300 м и мощного крутого угольного пласта осуществляется квершлагами 1, 2 и 3 с полевых штреков 4 и 5 соответственно на вентиляционном и откаточном горизонтах. С квершлагов 1, 2 и 3 по почве пласта проходят центральный 6 и фланговые скаты 7 и 8. The method of developing powerful coal seams is as follows. Opening and preparation of a double-wing excavation field 200-300 m long and a powerful steep coal seam is carried out by cross-sleeves 1, 2 and 3 from field drifts 4 and 5, respectively, on the ventilation and discharge horizons. Central crosses 6 and flank slopes 7 and 8 pass from cross-sections 1, 2, and 3 along the soil of the formation.

До начала очистных работ этаж делится на 2-3 подэтажа высотой 25-35 м путем проведения промежуточных штреков 9 у висячего бока пласта, промежуточного штрека 10 в поперечно-наклонном слое 11 и в нижнем слое по лежачему боку пласта (на чертежах не показано). Before the start of the cleaning work, the floor is divided into 2-3 sub-floors with a height of 25-35 m by means of intermediate drifts 9 at the hanging side of the formation, intermediate drifts 10 in the transversely inclined layer 11 and in the lower layer along the lying side of the formation (not shown in the drawings).

Отметим, что выемка может производиться как от центрального ската к фланговым, так и от фланговых скатов к центральному. Note that the recess can be made both from the central slope to the flank, and from the flank slopes to the central.

Мощный крутой пласт делится по мощности на два слоя. Вначале отрабатывается лавами в подэтажах верхний монтажный слой 12 на всю длину выемочного поля участками 13, равными шагу закладки h_з. Отработка верхнего монтажного слоя 12 у кровли ведется на всю высоту этажа подэтажами совместно с поперечно-наклонным слоем 11 на вентиляционном горизонте, с укладкой в них гибкого перекрытия 14 на почву. При выемке верхнего слоя 12 отработка поперечно-наклонного слоя 11 и верхнего подэтажа ведется с опережением на 10-15 м относительно нижнего. По мере выемки угля в очистных забоях при отработке подэтажей верхнего слоя 12 и поперечно-наклонного слоя 11 в каждом крыле выемочного поля производится монтаж гибкого перекрытия 14. После подвигания поперечно-наклонного слоя 11 совместно с забоем верхнего подэтажа на шаг монтажа гибкого перекрытия (шаг закладки), равный 20-40 м, очистные работы в них прекращаются, но продолжается выемка и монтаж гибкого перекрытия в очистных забоях нижележащих подэтажей верхнего монтажного слоя 12 до выравнивания с линией забоя верхнего подэтажа и поперечно-наклонного слоя. После выравнивания линии забоев всех подэтажей верхнего слоя 12 и поперечно-наклонного слоя 11 между промежуточными штреками 9 бурятся вентиляционные скважины 15 для проветривания. Затем устанавливаются закладочные перемычки 16 в промежуточных штреках 9 и промежуточном штреке 10 поперечно-наклонного слоя 11. Через верхнюю закладочную перемычку на промежуточном штреке у висячего бока пласта подается в отработанный участок 13 выработанного пространства, равный шагу закладки, литая твердеющая закладка (смесь) по трубопроводу 17. Скважины 15 служат для проветривания во время подачи и схватывания (твердения) закладки и для последующего нарезания по ним лав в подэтажах.A powerful steep layer is divided in power into two layers. First, the upper assembly layer 12 is worked out by lavas in the subfloors for the entire length of the excavation field with sections 13 equal to the laying pitch h _h . The development of the upper mounting layer 12 at the roof is carried out to the entire floor height by floors together with the transverse-inclined layer 11 on the ventilation horizon, with flexible flooring 14 laid on them in the soil. When excavating the upper layer 12, the development of the transverse-inclined layer 11 and the upper sub-floor is carried out ahead of 10-15 m relative to the lower. As coal is mined in the working faces during the mining of the upper floors of the upper layer 12 and the transverse-inclined layer 11, a flexible ceiling is installed in each wing of the excavation field 14. After the transverse-inclined layer 11 is moved together with the bottom of the upper sub-floor to the installation step of the flexible ceiling (laying step ), equal to 20-40 m, the treatment works in them stop, but the excavation and installation of flexible overlap in the treatment faces of the underlying floors of the upper mounting layer 12 continues until they align with the bottom line of the upper floor and transverse Aklon layer. After leveling the bottom line of all the subfloors of the upper layer 12 and the transversely inclined layer 11 between the intermediate drifts 9, ventilation wells 15 are drilled for ventilation. Then, filling lintels 16 are installed in the intermediate drifts 9 and the intermediate drift 10 of the transversely inclined layer 11. Through the upper filling jumper on the intermediate drift at the hanging side of the formation, the worked-out section 13 of the worked out space is equal to the laying pitch, the cast hardening tab (mixture) is piped 17. Wells 15 are used for ventilation during filing and setting (hardening) of the bookmark and for subsequent cutting them lava in the floors.

Состав твердеющей закладки выбирают с конечной прочностью, не превышающей 0,3-0,5 МПа. The composition of the hardening bookmarks is selected with a final strength not exceeding 0.3-0.5 MPa.

После набора закладкой прочности в отработанном участке производят выемку угля очередного участка подэтажа путем проведения по скважинам 15 разрезных печей, с которых начинаются очистные работы в лавах подэтажей при выемке очередного участка. При выемке очередного участка подэтажа освобождают у почвы предыдущего участка концы гибкого перекрытия от закладки и соединяют их с укладываемым гибким перекрытием. After gaining strength by laying in the worked out section, coal is mined for the next section of the sub-floor by conducting 15 split furnaces through the wells, from which cleaning work begins in the lavas of the subfloors when excavating the next section. When excavating the next section of the sub-floor, the ends of the flexible floor from the bookmark are released from the soil of the previous site and connected to the stacked flexible floor.

Работы по выемке и закладке совмещены во времени и разделены в пространстве, то есть если в одном крыле выемочного поля в лавах подэтажей ведется выемка угля, то в другом крыле производится одновременно изоляция выработанного пространства участка, которое заполняется закладкой. Excavation and laying operations are combined in time and separated in space, i.e. if coal is mined in one wing of the excavation field in the lavas of the subfloors, then in the other wing, the worked out space of the site is simultaneously filled, which is filled with the bookmark.

После отработки монтажного верхнего слоя и поперечно-наклонного слоя на всю длину выемочного поля выемку нижнего слоя производят под защитой (гибкого перекрытия) искусственной кровли, сформированной закладкой монтажного слоя. After practicing the mounting top layer and the transverse-inclined layer for the entire length of the excavation field, the bottom layer is excavated under the protection (flexible overlap) of the artificial roof formed by the laying of the mounting layer.

Отметим, что в случае необходимости создания обширных областей разгрузки угленосной толщи от горного давления (подработки и надработки), обеспечивающих повышение газопроницаемости массива угля и пород, а также с целью формирования подпорной подушки из более плотных обрушенных пород под межгоризонтным целиком производят разрушение кровли, и выемку нижнего слоя проводят подготовкой подэтажных штреков и скатов у лежачего бока пласта, при этом под гибким перекрытием проходят наклонные борты между подэтажными штреками и опережающими проходами, пройденными под гибким перекрытием по простиранию. Выемку угля под гибким перекрытием ведут наклонными стружками, пройденными под гибким перекрытием по падению и соединяющими опережающие проходы. С подвиганием забоя одновременно по простиранию пласта обрушенные породы направленно прижимают гибкое перекрытие к массиву угля. В этом случае разрушение пород кровли верхнего подэтажа (фиг.6 и 7) производят после набора необходимой прочности (через 3-4 сут) закладки в отработанном слое посредством скважин 18, которые бурятся из ортов 19, проводимых из промежуточного штрека 9 верхнего подэтажа. В скважины 18 помещают заряды взрывчатого вещества и их взрывают. Количество ортов 19 зависит от шага закладки и длины крыла выемочного поля. Шаг закладки, равный 20-40 м, зависит от устойчивости кровли. It should be noted that if it is necessary to create vast areas of unloading the coal-bearing stratum from rock pressure (underworking and underworking), which increase the gas permeability of an array of coal and rocks, and also with the aim of forming a retaining cushion from denser collapsed rocks under the horizontal horizon, the roof is destroyed, and a notch the lower layer is carried out by the preparation of sub-floor drifts and slopes near the lying side of the formation, while under the flexible overlap there are inclined sides between the sub-floor drifts and leading passages odes passed under a flexible overlap along strike. Coal excavation under the flexible overlap is carried out by inclined shavings, passed under the flexible overlap in the fall and connecting the leading passages. With the movement of the face along the strike of the formation, the collapsed rocks directionally press a flexible overlap to the coal mass. In this case, the destruction of the rocks of the roof of the upper sub-floor (Figs. 6 and 7) is carried out after a set of the necessary strength (after 3-4 days) of laying in the worked-out layer by means of wells 18, which are drilled from the unit vectors 19, conducted from the intermediate drift 9 of the upper sub-floor. Explosive charges are placed in wells 18 and they are blown up. The number of unit vectors 19 depends on the pitch of the bookmark and the length of the wing of the excavation field. Bookmark pitch, equal to 20-40 m, depends on the stability of the roof.

В случае необходимости сохранения уравновешенного состояния горного массива вмещающих пород и объектов гражданского и промышленного значения на земной поверхности разрушение пород кровли верхнего подэтажа не производят, и выемку нижнего слоя производят под защитой искусственной кровли, сформированной закладкой верхнего монтажного и поперечно-наклонного слоев, при этом выемка нижнего слоя пласта производится также на всю длину выемочного поля участками, равными шагу закладки, в каждом подэтаже и на всю высоту этажа с подачей литой закладки в отработанный слой. If it is necessary to maintain a balanced state of the rock mass of enclosing rocks and objects of civil and industrial significance on the earth's surface, the roof rocks of the upper sub-floor are not destroyed, and the lower layer is excavated under the protection of an artificial roof formed by laying the upper mounting and transverse-inclined layers, while the excavation the lower layer of the reservoir is also produced for the entire length of the excavation field in sections equal to the laying pitch in each sub-floor and for the entire height of the floor with cast feed per masonry in the waste layer.

Предлагаемый способ разработки мощных пластов угля позволяет обеспечить безопасность ведения горных работ путем повышения устойчивости и эффективности управления вмещающими породами пласта. The proposed method for the development of powerful coal seams allows to ensure the safety of mining operations by increasing the stability and management efficiency of the host rocks of the formation.

Claims

1. A method of developing powerful coal seams, including preparing sub-floors by conducting intermediate drifts and rifling workings, processing the installation layer at the roof to the full height of the floor by sub-floors, using a transverse-inclined layer with laying flexible floor ceilings in them, mining the remaining coal thickness by sub-floors under flexible overlapping, characterized in that the installation layer is fulfilled for the entire length of the excavation field in sections equal to the laying step, and after working off the installation layer of the section for the entire floor height between ventilation drills are drilled with intermediate drifts, and filling lintels are installed in the intermediate drifts, after which a hardening tab is fed into the worked out section, after which strength is set up, coal is extracted from the next section of the installation layer, then the ends of the flexible overlap are removed from the soil of the previous section and connected to stacked flexible overlap, and the notch of the lower layer is produced under the protection of flexible overlap.

2. The method according to claim 1, characterized in that the composition of the hardening bookmarks is selected with a final minimum strength not exceeding 0.3 ^o C 0.5 MPa.