RU2200840C2

RU2200840C2 - Process of development of gently dipping and inclined coal formations with use of cleaning powered complexes

Info

Publication number: RU2200840C2
Application number: RU2001105215A
Authority: RU
Inventors: К.В. Раскин; А.И. Жаров; В.Л. Кшуманев; А.П. Егоров; А.А. Дрейлинг; И.И. Шемякин; С.Н. Суховольский; В.А. Хриенко; Е.В. Фомин; Е.А. Рогашевский
Original assignee: ОАО "Кузнецкий научно-исследовательский угольный институт"
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: process of development of gently dipping and inclined coal formations with use of cleaning powered complexes includes excavation of coal in longwall face, keeping of support across junction between development working and breakage face by means of frame support and cross supports with reinforcement of support in zone of bearing pressure and control over formation roof by way of complete collapse of rocks of roof behind powered support. Support of excavation gallery across its matching with breakage face in zone of bearing pressure is reinforced by increase of bearing capability of pliable props of frame support due to installation of brake devices in front of ends of joints in connecting pliable units. Development workings fixed by means of anchors are reinforced by installation of additional stronger and longer anchors between anchors erected before and by their fixing in zone of rocks not subject to intensive displacement. Cross supports of beam structure are attached to formation roof with the aid of anchors of enhanced bearing capability with their fixing in zone of rock mass not subjected to deformation displacement. Monolithic difficult-to-fall roof is loosened by method of hydraulic stratification by injection of fluid or water into wells drilled into formation roof from under powered support. Wells for injection of fluid or water can be drilled along line of matching of breakage face with development working with inclination towards breakage face. Distance between adjacent wells is supposed to be sufficient to secure hydraulic coupling in rock mass after injection of fluid or water into wells. Brake device can come in the form either binding clamps or plates with edges adjustable by depth of cutting. EFFECT: expanded technological capabilities of clearing operations with use of complex mechanization. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а конкретно к технологии разработки угольных пластов с применением механизированных комплексов. The invention relates to mining, and specifically to technology for the development of coal seams using mechanized complexes.

При механизированной выемке угля на пологих и наклонных пластах наиболее сложным участком горных работ является сопряжение очистного механизированного забоя с выемочными штреками. In mechanized coal mining in shallow and inclined seams, the most difficult part of mining is the conjugation of a mechanized working face with dredging drifts.

Известен способ крепления сопряжения лавы и прилегающих участков выемочных выработок, включающий размещение вдоль выработки составной балки, которую устанавливают на переднюю и заднюю секции и по мере передвижения очистного забоя и секций крепи элементы составной балки в задней части демонтируют, а в передней - наращивают (а.с. СССР 1679036, МКИ 5 Е 21 D 11/36, 1991). There is a method of fastening the interface between the lava and adjacent sections of the excavation workings, including the placement along the excavation of the composite beam, which is installed on the front and rear sections and as the working face and support sections move, the elements of the composite beam in the rear part are dismantled, and in the front part they are increased (a. S. USSR 1679036, MKI 5 E 21 D 11/36, 1991).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по своей сути и достигаемым результатам является способ крепления горной выработки при отработке пологих и наклонных угольных пластов очистными механизированными комплексами, включающий выемку угля в лаве, поддержания крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пласта путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью (а.с. СССР 1553100, МКИ Е 21 D 11/36, 1990). The closest technical solution to the proposed inherently and achievable results is a method of securing a mine while mining flat and inclined coal seams with mechanized mining complexes, including coal mining in the lava, maintaining the fastening at the interface of the preparatory mine with the working face through the frame lining and pickups with reinforcement support in the pressure support zone and control the formation roof by completely collapsing the roof rocks behind the mechanized support (USSR AS 1553100, MKI E 21 D 11/36, 1990).

К недостаткам протипа можно отнести то, что известная технология предназначена (включает) для отработки угольных пластов по схеме парных лав, что не всегда эффективно. The disadvantages of the prototype include the fact that the known technology is intended (includes) for mining coal seams according to the scheme of paired lavas, which is not always effective.

Целью изобретения является устранение этого недостатка и расширение технологических возможностей очистных работ с применением комплексной механизации. The aim of the invention is to eliminate this drawback and expand the technological capabilities of treatment works using complex mechanization.

Поставленная цель достигается тем, что при разработке пологих и наклонных угольных пластов с применением очистных механизированных комплексов, включающей выемку угля в лаве, поддержание крепления на сопряжении подготовительной выработки с очистным забоем посредством рамной крепи и подхватов с усилением крепи в зоне опорного давления и управление кровлей пласта путем полного обрушения пород кровли за механизированной крепью, усилие крепления подготовительной выработки на сопряжении ее с очистным забоем в зоне опорного давления ведут с повышением несущей способности податливых стоек рамной крепи за счет установки тормозных устройств перед концами стыков в соединительных податливых узлах, подготовительные выработки, закрепление анкерами, усиливают путем установки между первоначально возведенными анкерами дополнительных более прочных и удлиненных анкеров, закрепляемых в зоне горных пород, не подверженных интенсивному сдвижению, подхваты балочной конструкции прикрепляют к кровле пласта анкерами повышенной несущей способности, закрепляя их в зоне горного массива, но подвергнутого деформационным сдвижениям, а монолитную труднообрушаемую кровлю разупрочняют методом гидродинамической стратификации, нагнетая флюид или воду в скважины, пробуренные в кровлю пласта из-под механизированной крепи; эффективность работ повышается, если при разупрочнении пород кровли в краевой части лавы скважины для нагнетания флюида или воды бурят вдоль линии сопряжения очистного забоя с подготовительной выработкой с наклоном в сторону очистного забоя, при этом расстояние между смежными скважинами принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве после нагнетания в скважины флюида или воды, конструктивно тормозные устройства выполняют в виде стяжных хомутов с пластинами с кромками, регулируемыми по глубине резания при взаимодействии со стойками крепи. This goal is achieved by the fact that in the development of flat and inclined coal seams with the use of mechanized treatment complexes, including coal mining in the lava, maintaining the fastening at the interface of the preparatory mine with the working face through the frame support and grips with reinforcement in the support pressure zone and managing the formation roof by the complete collapse of the roof rocks behind the mechanized support, the fastening force of the preparatory workings by pairing it with the working face in the area of the reference pressure with an increase in the load-bearing capacity of the flexible struts of the frame lining due to the installation of braking devices in front of the ends of the joints in the flexible mating nodes, the preparatory workings, fixing with anchors, are strengthened by installing additional stronger and elongated anchors fixed in the rock zone between the originally raised anchors, which are not subject to intense shear, girders of the beam structure are attached to the roof of the formation with anchors of increased bearing capacity, fixing them in the zone of the massif But subjected to displacement deformation and softening monolithic trudnoobrushaemuyu roofing method hydrodynamic stratification pumping fluid or water into wells drilled in the roof of the reservoir from the support frame; the work efficiency is increased if during softening of the roof rocks in the edge of the lava of the well, for drilling fluid or water, they drill along the interface line of the working face with the preparatory mine with a slope towards the working face, while the distance between adjacent wells is taken so as to provide hydraulic communication in the array after injection of fluid or water into the wells, the braking devices are structurally made in the form of coupling clamps with plates with edges adjustable in depth of cut during interaction Twi with racks support.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема очистного забоя с прилегающими выемочными штреками и зонами нагнетания флюида в породы кровли пласта; на фиг.2 изображено поперечное сечение выемочного штрека в зоне его сопряжения с очистным забоем; на фиг.3 приведен разрез А-А на фиг. 2;, на фиг.4 и 5 приведены схемные решения тормозных устройств. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of the face with adjacent excavation drifts and zones of fluid injection into the rocks of the formation roof; figure 2 shows a cross-section of a recessed drift in the area of its interface with the working face; figure 3 shows a section aa in fig. 2;, Figures 4 and 5 show circuit diagrams of braking devices.

Согласно изобретению угольный пласт пологого или наклонного залегания отрабатывается очистным механизированным комплексом с секционной гидрофицированной крепью по системе длинных столбов по простиранию пласта. Технология угольного пласта включает выемку угля в очистном забое (лаве) 1, крепление кровли забоя пласта механизированной секционной крепью, поддержание крепления подготовительных выработок - выемочных штреков: конвейерного 2 и вентиляционного 3, на сопряжениях выработок 2 и 3 с очистным забоем и усилением крепи в зоне опорного давления, управление кровлей пласта путем ее полного обрушения вслед за выемкой угля в механизированном очистном забое. According to the invention, the coal seam of a gentle or inclined bed is worked out by a treatment mechanized complex with a section hydroficated support using a system of long posts along the strike of the seam. The technology of the coal seam includes the extraction of coal in the working face (lava) 1, fixing the roof of the bottom of the face with a mechanized sectional support, maintaining the fastening of the preparatory workings - excavating drifts: conveyor 2 and ventilation 3, at the junctions of the workings 2 and 3 with the working face and strengthening the support in the zone reference pressure, the management of the formation roof by its complete collapse after the extraction of coal in a mechanized working face.

На сопряжении очистного забоя 1 с выемочным (конвейерным) штреком 2 устанавливается балка-подхват 4, которая прикрепляется к кровле пласта анкерами 5 повышенной несущей способности с закреплением их в горном массиве, но подвергнутом деформационным смещениям. Балка 4 подхватывает верхняки 7 анкерной крепи, возведенной в нише при установке балки 4. At the interface of the face 1 with a recess (conveyor) drift 2, a grab beam 4 is installed, which is attached to the roof of the formation with anchors 5 of increased bearing capacity with their fixing in the rock mass, but subjected to deformation displacements. The beam 4 picks up the tops 7 of the anchor support erected in a niche when installing the beam 4.

Для повышения несущей способности рамной стоечной и арочной крепи за счет повышения ее жесткости замки податливости снабжаются тормозными устройствами 8 и 9, располагаемыми перед концами стыков 10 и 11 по ходу силового перемещения под действием нагрузки Р со стороны горных пород. To increase the bearing capacity of the frame rack and arch supports by increasing its stiffness, the flexibility locks are equipped with braking devices 8 and 9, located in front of the ends of the joints 10 and 11 along the course of the force movement under the influence of the load P from the side of the rocks.

Распорные элементы рам, устанавливаемые по простиранию пласта, снабжаются гибкими связями, соединенными с верхняками рам крепи. The spacer elements of the frames installed along the strike of the formation are provided with flexible connections connected to the tops of the frames of the lining.

Для усиления крепи на сопряжениях выемочных штреков 2 и 3, закрепленными анкерами, между первоначально возведенной анкерной крепью дополнительно устанавливают более прочные анкеры большей длины, закрепляя их в горном массиве, не подверженном интенсивному смещению. To strengthen the lining on the mates of the excavation drifts 2 and 3, fixed with anchors, between the originally erected anchor lining additionally install more durable anchors of greater length, fixing them in a mountain range not subject to intense displacement.

При отработке угольных пластов с монолитной (песчаники) труднообрушаемой кровлей ведут ее разупрочнение методом гидродинамической стратификации, нагнетая воду (флюид) в скважины 12, пробуренные в кровлю из-под механизированной крепи. При этом скважины бурят, располагая их определенными зонами в шахматном порядке, чередующимися во времени. Каждый день (сутки) зоны разупрочнения 13 скважин смещаются по фронту на расстояние одной зоны. Такое размещение скважин с их чередованием позволяет повысить эффективность разупрочнения горных пород, т.к. зоны 13 нагнетания флюида в горный массив, а следовательно, его разупрочнения каждый раз находятся на более удаленном расстоянии от зон разрушения. When mining coal seams with a monolithic (sandstone) hard-to-collapse roof, they are weakened by the method of hydrodynamic stratification, pumping water (fluid) into wells 12 drilled into the roof from under a mechanized roof support. In this case, the wells are drilled, placing them in certain checkerboard zones, alternating in time. Every day (day) softening zones of 13 wells are shifted along the front by the distance of one zone. This arrangement of wells with their alternation can improve the efficiency of softening of rocks, because zones 13 of fluid injection into the rock mass, and consequently, its softening are each time located at a more distant distance from the fracture zones.

Для разупрочнения пород кровли в краевой части лавы скважины 14 для нагнетания воды бурят вдоль линии сопряжения очистного забоя с выемочным штреком с наклоном в сторону очистного пространства (забоя), при этом расстояние между смежными скважинами 14 принимают таким, чтобы обеспечить гидравлическую связь в массиве при нагнетании флюида, т.е. зоны разупрочнения 15 вокруг смежных скважин 14 должны налагаться друг на друга. To soften the roof rocks in the edge part of the lava, the wells 14 for water injection are drilled along the interface line of the working face with the excavation drift with an inclination towards the treatment space (bottom), while the distance between adjacent wells 14 is taken so as to provide hydraulic communication in the array during injection fluid, i.e. softening zones 15 around adjacent wells 14 should overlap.

Claims

1. A method of developing shallow and inclined coal seams using mechanized sewage treatment plants, including coal mining in the lava, maintaining fastening on the interface of the preparatory mine with the working face through the frame support and grabs with reinforcement in the support pressure zone and controlling the roof of the layers by completely collapsing the rocks roofs for mechanized support, characterized in that the reinforcement of the fastening of the excavation drift at its interface with the working face in the area of the reference pressure is increased bearing to her the ability of flexible struts of the frame lining due to the installation of braking devices in front of the ends of the joints in the flexible mating nodes, the preparatory workings secured by anchors are enhanced by installing between the originally raised anchors additional stronger and elongated anchors fixed in the rock zone, not subject to intense displacement, the girders of the beam structure are attached to the roof of the formation with anchors of increased bearing capacity, fixing them in the area of the mountain range, not subjected deformation shifts, and a monolithic hard-to-collapse roof is softened by the method of hydraulic stratification, pumping fluid or water into wells drilled into the roof of the formation from under the mechanized lining.

2. The development method according to claim 1, characterized in that for softening the roofing rocks in the edge of the lava of the well, for injecting fluid or water, they drill along the interface line of the working face with the preparatory mine with a slope towards the working face, while the distance between adjacent wells is so as to provide hydraulic communication in the array after injection of fluid or water into the wells.

3. The development method according to claim 1, characterized in that the braking devices are made in the form of coupling clamps with screw clamps, or they are provided with plates with edges adjustable in cutting depth to obtain a large braking resistance.