RU2540722C1

RU2540722C1 - Development method of steep coal beds

Info

Publication number: RU2540722C1
Application number: RU2013153576/03A
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Анферов; Людмила Васильевна Кузнецова
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: as per a shield mining system, the method involves field preparation of a mine section of a bed developed by transport and ventilation crossways, division of the mine section as to spread of the bed into extraction strips restricted as to width by performance of two inclined workings, provision of an installation chamber on the level of the ventilating entry, installation in it of sectional shield roofing, development of coal wells, extraction of coal under the shield roofing and gravity handling of broken-down coal via coal wells to the transport entry. Before the beginning of coal extraction, the first inclined working is performed so that it restricts the extraction strip on one side. On the other side, the extraction strip is restricted with the number of sections of the shield roofing. Extraction and cutting of coal under the shield roofing is performed in a mechanised manner in beds that are provided with an inclination towards the first inclined working, and gravity handling of broken-down coal is arranged via chutes along a working face. As far as inclined beds are being developed, on the other side of the extraction strip, in the worked-out area there erected is the second inclined working providing a spare exit of the working face and its ventilation. As far as the working face approaches the lower boundary of the extraction strip, execution of the transport entry is performed in the direction from the second inclined working to the first one. From the same entry, wells are drilled in line with each section of the shield roofing, via which gravity handling of coal broken down under the shield roofing is performed.

EFFECT: invention allows improving efficiency and safety of development.

8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к механизированной разработке крутопадающих угольных пластов средней мощности длинными столбами по простиранию, вынимаемых полосами по падению, т.е. по щитовой системе разработки, содержащих угли, склонные к самовозгоранию.The present invention relates to mining, in particular to the mechanized development of steeply falling coal seams of medium power with long columns along strike, taken out by strips along the dip, i.e. on a shield development system containing coals prone to spontaneous combustion.

Известен способ разработки крутых угольных пластов, включающий подготовку выемочного поля проведением полевых и пластовых выработок, в частности полевых транспортного и вентиляционного штреков, транспортных и вентиляционных квершлагов, пластовых транспортных, промежуточных и вентиляционных штреков, оконтуривающих выемочные столбы, сбиваемых скатами [Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых / Под общ. ред. А.С. Бурчакова, 3-е изд. перераб. и доп. М.: Недра. - 1983. - с.273-274, рис.4.19, в (аналог)].A known method for the development of steep coal seams, including the preparation of a mining field by conducting field and formation workings, in particular field transport and ventilation drifts, transport and ventilation drifts, formation transport, intermediate and ventilation drifts, contouring the excavation columns knocked down by slopes [Technology of underground mining of useful deposits Fossils / Under the general. ed. A.S. Burchakova, 3rd ed. reslave. and add. M .: Subsoil. - 1983. - S. 273-274, Fig. 4.19, in (analog)].

Недостатками данного способа разработки крутых пластов являются:The disadvantages of this method of developing steep formations are:

- низкая эффективность разработки из-за отсутствия работоспособных средств механизации очистных работ на крутых пластах;- low development efficiency due to the lack of efficient means of mechanization of treatment works on steep seams;

- повышенная пожароопасность при разработке самовозгорающихся углей, так как требует достаточно большого объема пластовых выработок проводимых до начала очистных работ.- increased fire hazard in the development of spontaneous ignition coals, as it requires a sufficiently large volume of reservoir workings carried out before the start of treatment work.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ разработки крутых пластов по щитовой системе разработки, включающий вскрытие пласта проведением квершлагов, подготовку выемочного поля проведением транспортного и вентиляционного штреков, деление выемочного поля по простиранию пласта на щитовые столбы (полосы) проведением ходовых печей, проведение монтажной камеры путем расширения вентиляционного штрека, монтаж в ней щита, бурение углеспускных скважин, выемку угля под щитом и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам до транспортного штрека [Технология подземной разработки месторождений полезных ископаемых / Под общ. ред. А.С. Бурчакова, 3-е изд. перераб. и доп. М.: Недра. - 1983. - с.280-282, рис.4.19 (прототип)]. Недостатками прототипа являются:The closest analogue, selected as a prototype, is a method of developing steep formations in a shield development system, including opening a formation by conducting crosshairs, preparing a excavation field by transport and ventilation drifts, dividing the excavation field along the strike of the formation into shield pillars (strips) by running furnaces, holding a mounting chamber by expanding the ventilation drift, installing a shield in it, drilling coal-run wells, excavating coal under the shield and gravity transport of broken off coal I uglespusknym of wells to transport roadway [Technology of underground mining of mineral deposits / Pod Society. ed. A.S. Burchakova, 3rd ed. reslave. and add. M .: Subsoil. - 1983. - p.280-282, Fig.4.19 (prototype)]. The disadvantages of the prototype are:

- высокая доля ручного труда при выполнении технологических операций под щитом (бурение шпуров, оборка забоя и т.д.);- a high proportion of manual labor when performing technological operations under the shield (drilling holes, frill face, etc.);

- повышенная опасность самовозгорания угля, связанная с тем, что большой объем проводимых пластовых выработок, с одной стороны, требует длительного времени на подготовку столба, с другой - многократно увеличивает площадь контакта угольного массива с воздухом еще до начала очистных работ, и то и другое повышает вероятность самовозгорания угля;- an increased danger of spontaneous combustion of coal, due to the fact that a large amount of conducted mine workings, on the one hand, requires a long time to prepare the column, on the other hand, it increases the contact area of the coal mass with air many times before the start of treatment work, and both increase the probability of spontaneous combustion of coal;

- повышенная аварийность, обусловленная тем, что с увеличением горного давления, связанного с погружением очистных работ, резко снижается устойчивость углеспускных скважин.- increased accident rate, due to the fact that with an increase in rock pressure associated with the immersion of treatment works, the stability of coal-run wells decreases sharply.

Перечисленные недостатки снижают эффективность и безопасность разработки крутых пластов с углями, склонными к самовозгоранию.These disadvantages reduce the efficiency and safety of developing steep seams with coals prone to spontaneous combustion.

Цель изобретения - повышение эффективности и безопасности разработки пластов углей, склонных к самовозгоранию, за счет снижения объема подготовительных выработок, проводимых до начала выемки угля.The purpose of the invention is to increase the efficiency and safety of the development of coal seams, prone to spontaneous combustion, by reducing the volume of preparatory workings carried out before the extraction of coal.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки крутых угольных пластов, включающем вскрытие пласта проведением транспортного и вентиляционного квершлагов, подготовку выемочного поля проведением транспортного и вентиляционного штреков, деление выемочного поля по простиранию пласта на ограниченные по ширине выемочные полосы проведением двух наклонных выработок, проведение монтажной камеры на уровне вентиляционного штрека, монтаж в ней секционного щитового перекрытия, проведение углеспускных скважин, выемку угля под щитовым перекрытием и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам до транспортного штрека, согласно техническому решению, транспортный и вентиляционный штреки проводят по породе почвы пласта, до начала выемки угля проводят первую наклонную выработку, ограничивая ею выемочную полосу с одной стороны, с другой стороны выемочную полосу ограничивают количеством секций щитового перекрытия, выемку (отбойку) угля под щитовым перекрытием осуществляют механизированно в слоях, которым придают наклон в сторону первой наклонной выработки, и организуют самотечный транспорт отбитого угля по желобам вдоль очистного забоя, по мере отработки наклонных слоев с другой стороны выемочной полосы в выработанном пространстве возводят вторую наклонную выработку, организуя тем самым запасной выход из очистного забоя и его проветривание, по мере приближения очистного забоя к нижней границе выемочной полосы осуществляют проведение транспортного штрека в направлении от второй наклонной выработки до первой, с этого штрека бурят скважины в створе с каждой секцией щитового перекрытия, по которым осуществляют самотечный транспорт отбитого под щитовым перекрытием угля.This goal is achieved by the fact that in the method of developing steep coal seams, including opening the formation by carrying out transport and ventilation ditches, preparing a excavation field by conducting transport and ventilation drifts, dividing the excavation field along the strike of the formation into limited-width excavation strips by conducting two inclined workings, conducting an assembly chambers at the level of a ventilation drift, installation of a sectional shield overhead in it, carrying out coal drainage wells, mining coal under a shield According to the technical solution, the transport and ventilation drifts are carried out along the rock of the formation bed, before the start of coal extraction, the first inclined excavation is carried out, restricting it to the excavation strip on one side, and on the other hand, the excavation strip limit the number of sections of the shield slab, the extraction (breaking) of coal under the shield slab is carried out mechanically in the layers, which give an inclination towards the first inclined hole work, and organize gravity transport of chipped coal along the gutters along the working face, as the inclined layers are worked out on the other side of the excavation strip in the worked out space, a second inclined working is erected, thereby organizing an emergency exit from the working face and its ventilation, as the working face approaches the lower boundary of the excavation strip carries out a transport drift in the direction from the second inclined mine to the first; from this drift, wells are drilled in the alignment with each section of the shield cross Life, by which gravity transport of coal beaten off under shield paneling is carried out.

Сущность изобретения поясняется схемами: на фиг.1 показана схема вскрытия и подготовки выемочного столба и полосы (вид вкрест простирания пласта); на фиг.2 - подготовки выемочной полосы (вид в плоскости пласта); на фиг.3 - расстановки оборудования на сопряжении слоя с наклонной выработкой; на фиг.4 - то же (сечение вкрест простирания пласта); на фиг.5 - промежуточного положения: возведения второй наклонной выработки и начала проведения штрека по нижней границе выемочной полосы; на фиг.6 - нарезки углеспускных скважин; на фиг.7 - выравнивания линии очистного забоя; на фиг.8 - начала демонтажа секций щитового раздвижного перекрытия.The invention is illustrated by diagrams: figure 1 shows a diagram of the opening and preparation of the extraction column and strip (cross-sectional view of the formation); figure 2 - preparation of the excavation strip (view in the plane of the reservoir); figure 3 - arrangement of equipment for pairing a layer with an inclined output; figure 4 is the same (cross section across the strike of the formation); figure 5 - intermediate position: the construction of the second inclined workings and the beginning of the drift along the lower boundary of the excavation strip; figure 6 - slicing coal wells; figure 7 - alignment of the line of the face; in Fig.8 - the beginning of the dismantling of sections of the shield sliding floor.

Крутой угольный пласт, содержащий уголь склонный к самовозгоранию, подготавливают проведением в породах почвы полевых транспортного 1 и вентиляционного 2 штреков. С транспортного штрека 1 и вентиляционного штрека 2 квершлагами 3, 4 и 5, 6 (соответственно) вскрывают угольный пласт. Между квершлагами 4 и 6 проводят монтажную камеру 7. На сопряжении квершлага 3 с угольным пластом сооружают камеру 8, из которой по восстанию пласта проводят первую наклонную пластовую выработку 9 до монтажной камеры 7. В первой наклонной выработке 9 сооружают ходовое и углеспускное отделения; в ходовом отделении устанавливают лестницы для передвижения людей. На сопряжении монтажной камеры 7 с выработкой 9 разделывают камеру 10, в которой монтируют крепь сопряжения 11.A steep coal seam containing coal prone to spontaneous combustion is prepared by conducting field transport 1 and ventilation 2 drifts in soil rocks. From the transport drift 1 and the ventilation drift 2, the coal seam is opened with cross-bars 3, 4 and 5, 6 (respectively). A mounting chamber 7 is carried out between the cross-sections 4 and 6. A chamber 8 is constructed at the interface between the cross-section 3 and the coal seam, from which, according to the insurrection of the formation, the first inclined reservoir working 9 is made up to the mounting chamber 7. In the first inclined working 9, a running and coal-letting compartment are constructed; ladders are installed in the undercarriage for the movement of people. At the interface of the mounting chamber 7 with the working 9, they cut the chamber 10, in which the mount of the interface 11 is mounted.

В монтажной камере 7, начиная от крепи сопряжения 11 прорезают опережающую канаву 12, оставляя опорные целики 13 и 14. На опорных целиках 13 и 14 монтируют секции щитового раздвижного перекрытия 15 [Щитовое раздвижное перекрытие / Патент РФ №2134790, опубл. 20.08.1999, бюл. №23], каждая из которых снабжена стреловидным телескопическим режущим органом 16. Количеством смонтированных секций щитового раздвижного перекрытия ограничивают ширину выемочной полосы. При установке последней секции щитового перекрытия оставляют место для камеры 17 и установки в ней крепи сопряжения 18, аналогичной крепи 11.In the mounting chamber 7, starting from the lining of the interface 11, the leading ditch 12 is cut, leaving the supporting pillars 13 and 14. On the supporting pillars 13 and 14, sections of the shield sliding floor 15 are mounted [Panel shield sliding overlap / RF Patent No. 2134790, publ. 08/20/1999, bull. No. 23], each of which is equipped with an arrow-shaped telescopic cutting body 16. The width of the excavation strip is limited by the number of mounted sections of the shield sliding floor. When installing the last section of the panel cover, leave room for the camera 17 and install in it the support lining 18, similar to the support 11.

Во внутреннем пространстве крепи сопряжения 11 укладывают комплект секций желобов 19. На верхней (передовой) секции желобов закрепляют привод 20 режущего органа 21, выполненного в виде горизонтально ориентированного барабана с резцами и установленного на телескопической стреле 22.In the inner space of the lining of the interface 11, a set of sections of the troughs 19 is laid. On the upper (forward) section of the troughs, the drive 20 of the cutting body 21 is fixed, made in the form of a horizontally oriented drum with cutters and mounted on a telescopic boom 22.

Отбойку угля в опережающей (передовой) канаве 12 осуществляют режущим органом 21. Захватами 23 гидравлического толкателя 24, установленного под углом к горизонту, при включенном приводе режущего органа подают на забой верхнюю секцию желоба 19. Отбитый уголь, приподнятый вращением режущего органа 21, попадает в желоб 19 и далее самотеком транспортируется к первой наклонной выработке 9, в ее углеспускное отделение. По мере подвигания желоба на величину хода толкателя 24 осуществляют освобождение бортов желоба от захватов 23, возвращение толкателя в исходное положение, повторное закрепление захватов 23 на бортах желоба 19 и повторение цикла подачи режущего органа на забой.The breakdown of coal in the leading (advanced) ditch 12 is carried out by the cutting body 21. The grippers 23 of the hydraulic pusher 24, installed at an angle to the horizontal, with the drive of the cutting body turned on, feed the upper section of the groove 19. The beaten coal raised by the rotation of the cutting body 21 falls into the gutter 19 and then by gravity is transported to the first inclined working 9, in its coal discharge compartment. As the gutter moves by the stroke of the pusher 24, the sides of the gutter are released from the grippers 23, the pusher is returned to its original position, the grippers 23 are re-secured to the sides of the gutter 19, and the cycle of feeding the cutting organ to the face is repeated.

После подвигания забоя на длину секции желоба к первой секции пристыковывают следующую секцию желоба, соединяя их быстроразъемным соединением, и продолжают работы по выемке угля в наклонном слое.After moving the face to the length of the gutter section, the next gutter section is docked to the first section, connecting them with a quick disconnect connection, and coal extraction in the inclined layer is continued.

По окончании выемки слоя режущий орган выходит в монтажную камеру (при выемке первых слоев) или в камеру 17; его привод выключают, а толкателем 24 возвращают режущий орган в камеру 10 путем сокращения става желобов 19 и складирования секций во внутреннем пространстве крепи сопряжения 11.At the end of the extraction of the layer, the cutting body goes into the mounting chamber (when removing the first layers) or into the chamber 17; its drive is turned off, and the pusher 24 returns the cutting body to the chamber 10 by reducing the stavage of the grooves 19 and storing the sections in the inner space of the support lining 11.

Во время выполнения работ по сокращению става желобов 19 в пространство под щитовым раздвижным перекрытием заходят горнорабочие очистного забоя и приступают к подрубке опорных целиков 13 у кровли и 14 у почвы пласта и управлению щитовым раздвижным перекрытием. Для этого используют стреловидный режущий орган 16, подвешенный к днищу каждой секции щитового перекрытия 15. Сначала подрубают опорный целик с одной стороны секции на величину не более мощности слоя и опускают эту сторону секции; затем другую и т.д. Отбитый уголь целиков самотеком поступает в опережающую канаву.During the work to reduce the gutter stavage 19, miners of the working face enter the space under the shield sliding overlap and start cutting the pillars 13 at the roof and 14 at the formation soil and control the sliding shield. To do this, use an arrow-shaped cutting body 16, suspended from the bottom of each section of the shield floor 15. First, the support pillar is cut from one side of the section by no more than the thickness of the layer and this side of the section is lowered; then another, etc. The chipped off rear pillar flows by gravity into the leading ditch.

Перед началом выемки следующего слоя желоб с приводом режущего органа опускают ниже уровня отработанного слоя на мощность вынимаемого слоя и далее повторяют цикл операций в слое.Before starting the extraction of the next layer, the chute with the drive of the cutting body is lowered below the level of the spent layer by the power of the layer to be removed and then the cycle of operations in the layer is repeated.

По мере выемки слоев камеру 10 углубляют, придавая ее почве уклон в сторону первой наклонной выработки 9 более угла естественного откоса дробленого угля для обеспечения самотечного транспорта. Для углубки камеры 10 используют стреловидный телескопический режущий орган 25, подвешенный к нижней части крепи 11.As the layers are removed, the chamber 10 is deepened, giving the soil a slope towards the first inclined working 9 more than the angle of repose of crushed coal to ensure gravity transport. For the depths of the chamber 10, a telescopic telescopic cutting organ 25 is used, suspended from the bottom of the lining 11.

Камеру 17 по мере выемки слоев также углубляют, но только в части подрубки целиков 13 и 14 под крепью 18; для этого используют стреловидный режущий орган 26, подвешенный к нижней части крепи 18. По мере углубления камеры 17 в ее части, примыкающей к угольному массиву, возводят крепь второй наклонной выработки 27, предназначенной для проветривания очистного забоя после его отхода от монтажной камеры 7, а также для обеспечения запасного выхода из очистного забоя; в ней устанавливают лестницы.The chamber 17 is also deepened as the layers are removed, but only in the part of the notch of the pillars 13 and 14 under the support 18; to do this, use a sagittal cutting body 26, suspended from the lower part of the lining 18. As the chamber 17 deepens in its part adjacent to the coal mass, the second inclined workout 27 is erected, which is intended to ventilate the working face after it leaves the mounting chamber 7, and also to provide an emergency exit from the face; stairs are installed in it.

По мере подхода очистного забоя к нижней границе выемочной полосы, заблаговременно, до выхода крепи 11 в камеру 8, из квершлага 5 проводят штрек 28 до сопряжения с квершлагом 3. Из штрека 28 по восстанию пласта бурят короткие углеспускные скважины 29 в створе с каждой секцией щитового раздвижного перекрытия 15.As the working face approaches the lower boundary of the excavation strip, in advance, before the lining 11 enters the chamber 8, the drift 28 is drilled from the pit 5 to mate with the pit 3. Short drift holes 29 are drilled from the drift 28 to rebound the formation in alignment with each section of the shield sliding floor 15.

При сбойке камеры 10 с камерой 8 выемку угля режущим органом 21 с транспортом отбитого угля самотеком по желобам прекращают. Оставшуюся часть угольного массива выемочной полосы разрушают стреловидными режущими органами 16, установленными снизу каждой секции щитового перекрытия, а транспорт отбитого угля осуществляют по углеспускным скважинам 29 на транспортный штрек 28. При этом линию очистного забоя при его подходе к штреку 28 ориентируют горизонтально, т.е. ликвидируют наклон очистного забоя в сторону первой наклонной выработки 9.If the chamber 10 with the chamber 8 fails, the coal extraction by the cutting body 21 with the transport of the beaten-off coal by gravity through the gutters is stopped. The remainder of the coal mass of the excavation strip is destroyed by arrow-shaped cutting bodies 16 installed at the bottom of each section of the shield overlap, and the transport of broken coal is carried out through coal drain wells 29 to the transport drift 28. In this case, the face line when it approaches the drift 28 is oriented horizontally, i.e. . eliminate the slope of the face towards the first inclined working 9.

Поскольку все секции щитового перекрытия движутся по линии падения пласта вперед стреловидными режущими органами, то при подходе перекрытия к штреку 28 они (стреловидные органы) станут видны в углеспускных скважинах 29. В этот момент очистные работы прекращают и приступают к демонтажу оборудования.Since all sections of the shield cover move along the line of formation fall forward with arrow-shaped cutting organs, then when the overlap approaches the drift 28, they (arrow-shaped organs) will become visible in coal-discharge wells 29. At this point, the cleaning operations stop and begin to dismantle the equipment.

Сначала удаляют часть верхней затяжки крепи штрека 28, расширяют скважины 29 и демонтируют стреловидные режущие органы секций перекрытия. Затем разрушают гибкие связи между секциями перекрытия и, начиная примерно от средины выемочной полосы, выводят по одной секции перекрытия на штрек 28, по которому транспортируют их по квершлагам 3 или 5 на полевой штрек 1. В последнюю очередь демонтируют крепи 11 и 18, установленные в камерах 10 и 17.First, remove part of the upper tightening of the roof support of the drift 28, expand the wells 29 and dismantle the swept cutting organs of the overlap sections. Then the flexible connections between the overlap sections are destroyed and, starting approximately from the middle of the excavation strip, one overlap section is brought to the drift 28, along which they are transported along piles 3 or 5 to the field drift 1. Lastly, the supports 11 and 18 installed in chambers 10 and 17.

При добыче углей, склонных к самовозгоранию, после вскрытия пласта вскрывающими выработками необходимо в течение инкубационного периода осуществить подготовку выемочной полосы, добычу угля и демонтаж оборудования, после чего возвести изолирующие перемычки. Предложенный способ предусматривает, во-первых, снижение объема проведения до начала очистных работ пластовых подготавливающих выработок, что позволяет сократить время на подготовку выемочной полосы, во-вторых, механизацию ведения очистных работ, снижающую время на отработку выемочной полосы. В совокупности данный способ позволяет эффективно и безопасно разрабатывать крутые пласты с углями, склонными к самовозгоранию, а это и есть цель изобретения.When mining coal, which is prone to spontaneous combustion, after opening the formation with openings, it is necessary to prepare a dredging strip, produce coal and dismantle the equipment during the incubation period, and then build insulating jumpers. The proposed method provides, firstly, a reduction in the volume of pretreatment workings before commencement of the clean-up operations, which reduces the time for preparing the excavation strip, and secondly, mechanization of the treatment works, which reduces the time for mining the excavation strip. Together, this method allows you to effectively and safely develop steep seams with coals prone to spontaneous combustion, and this is the purpose of the invention.

Claims

A method of developing steep coal seams, including opening the formation by transport and ventilation crosshairs, preparing a excavation field by conducting transport and ventilation drifts, dividing the excavation field along the strike of the formation into limited excavation strips by two inclined workings, holding the mounting chamber at the level of the ventilation drift, installing sectional shield cover in it, carrying out coal-hole wells, coal excavation under shield cover and gravity transport about beaten coal through coal drain holes to the transport drift, characterized in that the transport and ventilation drifts are carried out along the soil of the formation, before the coal is excavated, the first inclined mine is produced, restricting the excavation strip to it on one side, and on the other hand, the excavation strip is limited by the number of sections of the shield floor , the extraction-breaking of coal under the shield overlap is carried out mechanically in the layers, which give a slope towards the first inclined mine, and organize gravity transport beaten off looking along the trenches along the working face, as the inclined layers are worked out on the other side of the excavation strip in the worked out space, a second oblique excavation is erected, thereby organizing an emergency exit from the working face and ventilating it, as the working face approaches the lower boundary of the excavation strip, transport drift in the direction from the second inclined workout to the first, from this drift, wells are drilled in the alignment with each section of the shield floor, along which gravity transport coal smashed under the shield.