SU1700238A1 - Способ разработки угольных пластов и выемочный агрегат дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и позвол ет повысить эффективность безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов за счет механизированной выемки , проведени  и креплени  подготовительно-нарезных выработок. Весьма тонкий угольный пласт подготавливают вентил ционным и откаточным штреками 1 и 2. Затем между ними провод т первоначальную разрезную подготовительную выработку (ПВ). На откаточном штреке монтируют выемочный агрегат. По мере очистной выемки вслед за лавой в выработанном пространстве со стороны пласта провод т дополнительную нарезную ПВ буровым органом 9. При этом ее креп т передвижными секци ми 3 обсадной крепи, Уголь из лавы выдают на откаточный штрек по дополни5Ь у Ј 3 О ю со 00 I 54 WSWft/ptWt. 13 13 Фиг 2

Description

тельной ПВ. По мере проведени  дополнительной ПВ по обеим сторонам от нее возвод т длинномерные оградительно поддерживающие элементы (ПЭ) 10 и 11. Выемочный агрегат состоит из исполнительного шнекового органа 6 и линейных секций 7 призабойной механизированной крепи. Крепь 4 сопр жений содержит при- емно-кусковые платформы 5, на которых закреплены ПЭ 10 и 11. Передвижные секции 3 крепи выполнены в виде отрезков несущих стальных труб. На них закреплены распорные пневматические баллоны и гидродомкраты передвижени . Концева  секци  8

призабойной механизированной крепи снабжена исполнительным буровым органом 9, выполненным в виде полого конического барабана, имеющего корпус и винтовые лопасти с установленным на них режущим инструментом. К секции 8 закреплены также ргибающе-герметизирующие устройства 12, которые размещены по обе стороны от исполнительного бурового органа 9. С устройством 12 св заны ПЭ 10 и 11 дл  возможности перекатывани  по нему. Исполнительный орган б выполнен с противоположным направлением винтовой линии лопастей шнека. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относитс  к горной промышленности и предназначено дл  безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов в разнообразных горногеологических услови х .

Цель изобретени  - повышение эффективности безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов за счет механизированной выемки, проведени  и креплени  подготовительно-нарезных выработок.

На фиг.1 изображен начальный этап выемки весьма тонкого угольного пласта (1, 2

-участковые подготовительные выработки); 3 - передвижные секции обсадной крепи; 4

-крепи сопр жени  устьев скважин с участковыми подготовительными выработками; 5

-приемно-пусковые платформы; 6 - исполнительный орган выемочного агрегата; 7, 8 -линейныеи концева  секции призабойной механизированной крепи; 9 - исполнительный орган бурового типа дл  проведени  вновь нарезаемой подготовительной скважины ); на фиг.2 - положение очистного забо  и выемочного агрегата в конце отработки перёой выемочной полосы (10,11

-длинномерные оградительно-поддерживающие элементы и их активные и пассив- ные ветви соответственно; 12 - обвод ще-герметизирующие устройства; 13

-аккумулирующие барабаны); на фиг.З и 4

-положени  выемочного агрегата и состо ние добычного участка при выемке вертикальными и диагональными полосами соответственно в процессе отработки угольного пласта обратным ходом; на фиг.5 и 6 - положени  добычного участка с проведением одной из участковых подготовительных выработок после очистных работ; на фиг.7

-технологическа  схема выемки весьма тонкого полого пласта, при которой проведение обеих участковых подготовительных

выработок осуществл етс  после выполнени  очистных работ; на фиг.8 - секци  передвижной крепи обсадного типа дл  креплени  подготовительных скважин (где

13 - аккумулирующие барабаны как несуща  стальна  труба большого (300-500 мм) диаметра; 14 - пневматические распорные баллоны; 15 - зажимные и герметизирующие кольца; 16 - направл ющие стержни и

17 - гидродомкраты передвижени ); на фиг.9 - исполнительный орган бурового типа в виде полого конического барабана (где 18 - корпус барабана; 19 - винтовые лопасти с установленным на них режущим инструментом; 20 - приводна  звездочка и 21 - опорные подшипники).

Способ безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов реализуетс  следующим образом.

Весьма тонкий угольный пласт крутого падени  независимо от прин той системы и направлени  его отработки подготавливают вентил ционным и откаточным штреками 1, 2. Затем между откаточным и вентил ционным штреками провод т первоначальную разрезную подготовительную выработку, имеющую диаметр в 1,5-2 раза больший мощности пласта, в которою с одной из участковых подготовительных выработок подают секции передвижной крепи 3 обсадного типа, осуществл   таким образом надежное крепление первоначальной подготовительной выработки по всей ее длине. На сопр жени х выработок также устанавливают

передвижные крепи 4 сопр жений, имеющие приемно-пусковые платформы 5 дл  механизированной подачи и извлечени  секций 3 крепи подготовительных выработок; а также другие вспомогательные устройства и приспособлени  дл  выполнени  монтажно-демонтажных работ.

Затем внизу на откаточном штреке в угольном пласте монтируют исполнительный орган выемочного агрегата б, линейные и концевую секции призабойной механизированной крепи 7 и 8. На концевой секции 8 в нижней ее части, т.е. со стороны откаточного штрека, устанавливают исполнительный орган бурового типа 9. На крепи 4 сопр жени  откаточного штрека закрепл ют неподвижно два оградительно-поддер- живающих элемента 10 по обе стороны от оси вновь нарезаемой подготовительной выработки. Пассивные ветви 11 этих элементов огибают обвод ще-герметизирую- щие устройства 12, установленные на концевой секции крепи 8 лавы. Другие концы пассивных ветвей 11 закреплены на аккумулирующих барабанах 13, имеющих на пусковой платформе 5 крепи сопр жени  откаточного штрека. После этого включают в работу.выемочный агрегат и осуществл ют добычу угл . По мере подвигани  лавы из первоначальной подготовительной выработки передвижные секции 3 крепи выдаютс  с помощью приемно-пусковой платформы 5 крепи 4 сопр жени  вентил ционного штрека 1, а сама подготовительна  выработка погашаетс . Одновременно вслед за перемещением призабойной механизированной крепи лавы исполнительный орган 9 разбуривает боковые породы и осуществл ет тем самым проведение вновь нарезаемой подготовительной выработки, в которую с приемно-пусковой платформы откаточного штрека подаютс  секции обсадной кре- пи, а по обеим сторонам от подготовительной выработки устанавливаютс  дистанционно-возводимые оградительно-поддерживающие элементы. При выходе оборудовани  лавы на вентил цион- ный штрек его демонтируют и выемочный цикл на этом заканчиваетс , а само оборудование лавы доставл ют вниз на откаточный штрек дл  подготовки и осуществлени  нового выемочного цикла. Таким образом, в результате выполнени  первого выемочного цикла первоначальна  подготовительна  выработка оказываетс  полностью погашенной , но при этом одновременно и получена вновь нарезанна  подготовительна  5 выработка на всю высоту этажа, надежно закрепленна  секци ми передвижной крепи . Длинномерные оградительно-поддерживающие элементы при этом могут быть сн ты1 сразу же либо в другой подход щий 5 момент времени.

- При работе в услови х крутых пластов со слабыми и склонными к высыпанию угл ми выемку ведут не вертикальными, а диагональными полосами. Дл  реализации

этой технологической схемы достаточно первоначальную подготовительную выработку провести не перпендикул рно, а под некоторым, диктуемым конкретными горногеологическими услови ми, углом.

При отработке весьма тонкого крутого угольного пласта, вскрытого и подготовленного только одной откаточной выработкой , например, откаточным штреком, штреком 2 провод т первоначальную подготовительную выработку и закрепл ют ее секци ми обсадной крепи. Далее осуществ- л ют на нижнем, откаточном штреке монтаж в угольном пласте оборудовани  лавы и ведут выемку полосы угл  в первом выемочном цикле до тех пор, пока выемочный агрегат не выйдет на уровень верхнего - вентил ционного штрека. После этого начинают демонтировать оборудование лавы и одновременно вслед за демонтируемым оборудованием осуществл ют проведение (наращивание) вентил ционного штрека. В результате полного демонтажа оборудовани  лавы и перехода крепи 4 сопр жени  верхнего штрека на устье вновь нарезанной подготовительной скважины выемочный цикл заканчиваетс  и приступают к осуществлению нового выемочного цикла в описанном выше пор дке.

При отработке весьма тонкого полого угольного пласта способ применим, когда обе участковые подготовительные выработки провод т одновременно с очистными работами и при этом сведены к минимуму другие подготовительно-заключительные операции между выемочными циклами. Дл  этого после вскрыти  пласта подготовительными выработками и проведени  первоначальной подготовительно-нарезной вьфаботки один из штреков, например откаточный , удлин ют на величину, равную длине лавы, после чего монтируют в пласте оборудование лавы и производ т добычу угл  в первом выемочном цикле. При выходе лавы на линию вентил ционного штрека осуществл ют демонтаж оборудовани  лавы и проведение вслед за ним самого вентил ционного штрека. Когда крепь 4 сопр жени  вентил ционного штрека достигает усть  вновь нарезанной подготовительной выработки, полностью закрепленной секци ми передвижной крепи 3 со встроенными в них участками шне- кового става дл  выдачи угл  от лавы на откаточный штрек, проведение вентил ционного штрека продолжают еще на величину , равную длине лавы. Далее производ т монтаж оборудовани  выемочного агрегата дл  движени  лавы в обратном направлении , т.е. от вентил ционного штрека к откаточному . При этом выдачу угл  из лаву осуществл ют на откаточный штрек по предшествующей подготовительно-нарезной выработке. В конце второго выемочного цикла, т.е. при выходе лавы на линию откаточного штрека, демонтируют оборудовани  лавы и провод т вслед за этим откаточный штрек.

После достижени  крепью 4 сопр жени  откаточного штрека усть  вновь нарезанной подготовительной выработки, откаточный штрек вновь удлин ют на величину , равную длине лавы, и приступают к осуществлению третьего выемочного цикла. Осуществл   выемочные циклы в описанной последовательности, отрабатывают угольный пласт на необходимую длину выемочного столба.

Выемочный агрегат дл  реализации способа включает в себ  передвижные секции обсадной крепи 3 подготовительных скважин, крепи 4 сопр жений устьев скважин со штреками, на которых установлены приемно-пусковые платформы 5, исполнительный орган 6, линейные секции приза- бойной механизированной крепи 7 и концевую секцию 8; исполнительный орган 9 бурового типа дл  проведени  вновь нарезаемой подготовительной скважины, 10 и 11 - длинномерные оградительно-поддерживающие элементы, выполненные в виде длинномерной пневматической оболочки и имеющие диаметр, превышающий мощность вынимаемого угольного пласта, с активной и пассивной ветв ми соответственно; обвод ще-герметизирую- щие устройства 12, установленные на концевой секции 8 призабойной механизированной крепи в лаве; аккумулирующие барабаны 13, установленные на приемно-пусковой платформе 5 крепи 4 сопр жени  откаточного штрека, а также набор типового энерго-механического оборудовани , систем и средств управлени .

Передвижные секции обсадной крепи 3 скважин выполнены в виде отрезков, несущих стальных труб большого (пор дка 300- 500 мм) диаметра, на которых установлены пневматические баллоны 14, представл ющие собой, например, примерно такой же длины отрезки шахтной вентил ционной трубы, закрепленной жестко по концам несущей стальной трубы зажимными и герметизирующими полукольцами (кольцами) 15. Дл  придани  пневматическим баллонам 14 формы, обеспечивающей рациональное их взаимодействие как со стальной несущей трубой, так и с боковыми породами скважины , внутрь пневмобаллонов перед их сборкой заведены направл ющие стержни 16, фиксируемые, например, теми же зажимными и герметизирующими кольцами 15. Механизированное передвижение секций по

скважинам осуществл етс  гидродомкратами 17, располагаемыми снаружи стальной несущей трубы 13 между пневматическими баллонами 14.

Буровой орган 9 дл  проведени  вновь

0 нарезаемой подготовительной скважины выполнен в виде полого конического барабана , имеющего корпус 18, винтовые лопасти 19 с установленным на них режущим инструментом и имеет приводную звездоч5 ку 20, а также опорные подшипники 21.

Выемочный агрегат работает следующим образом.

После того, как закончен предыдущий выемочный цикл и вновь нарезанна  подго0 товительна  выработка полностью закреплена передвижными секци ми обсадной крепи 3, а крепи сопр жений 4 штреков . с приемно-пусковыми платформами 5 разместились у соответствующих нарезных выра5 боток начинают монтаж оборудовани  лавы. При этом исполнительный выемочно-доста- вочный орган б, выполненный в виде шнека по всей длине лавы и состо щий из участков, длиной примерно равной ширине секций

0 призабойной механизированной крепи, подвешиваетс  тем или иным образом к базовой конструкции линейных и концевой секции крепи 8. Если оборудование лавы монтируетс  дл  движени  его от откаточно5 го штрека к вентил ционному, то концевой участок исполнительного органа 6 под концевой секцией крепи 8 устанавливаетс  таким образом, что направление винтовой линии его лопастей  вл етс  противополож0 ным по сравнению с остальной частью лавы. Если же комплекс оборудовани  лавы будет двигатьс  от вентил ционного штрека к откаточному , то все участки исполнительного органа 6 монтируютс  в согласном направ5 лении винтовой линии лопастей шнека и притом таком, чтобы транспортировка угл  вдоль лавы осуществл лась к предшествующей подготовительной выработке.

Кроме того, если отрабатываетс  поло0 .гий угольный пласт, то секции передвижной крепи подготовительной выработки 3 дополнительно снабжаютс  встроенными внутрь их секци ми шнекового става дл  транспортировки угл  по выработке на отка5 точный штрек.

Исполнительный орган 6 фронтально подаетс  на забой, в результате чего происходит отбойка угл  и его транспортировка вдоль линейных секций крепи 7 к концевой секции 8 и далее в свободное пространство

в ней и через полый барабан бурового исполнительного органа 9 во вновь нарезаемую подготовительную выработку, закрепленную передвижными секци ми обсадной крепи ЗЛЧоскольку при этом секции крепи 3 выработки  вл ютс  полностью передвинутыми (сомкнутыми), то вновь нарезаема  подготовительна  выработка обеспечивает при крутом залегании пласта практически идеальные услови  дл  выдачи угл  от лавы на откаточный штрек. После фронтальной выдвижки исполнительного органа на необходимый шаг вместе с базой механизированной крепи и обработки им пласта на всю мощность, например, обыч- ным качанием вверх-вниз, производитс  путем дистанционного управлени  передвижение по той или иной схеме линейных 7 и концевой 8 секций призабойной механизированной крепи к базе.

В результате передвижени  (подт гивани ) концевой секции крепи 8 исполнительный орган 9, установленный на ней сзади, т.е. со стороны выработанного пространства , осуществл ет разбуривание боковых по- род и проведение таким образом вновь нарезаемой подготовительной выработки. При этом идет одновременно наращивание длинномерных оградительно-поддерживающих элементов дл  дополнительной охра- ны вновь нарезаемой подготовительной выработки. Так как активные ветви элементов 10 одними концами закреплены неподвижно на крепи 4 сопр жени  откаточного штрека, а с другой стороны, загерметизиро- ваны. например, путем зажати  на обвод - ще-герметизйрующих устройствах 12, установленных на концевой секции крепи 8, то при подт гивании последней с аккумулирующих барабанов 13 в лаву поступают хо- лостые ветви 11 длинномерных оградительно-поддерживающих элементов 10. После полного подт гивани  секции 8 на устройствах 12, например, путем перехвата, происходит герметизаци  подвижного кон- ца активных ветвей 10 в другом месте. Поэтому , за счет того, что активные ветви 10 могут быть посто нно подключены к источнику сжатого воздуха или подключаютс  к нему по мере необходимости, обеспечива- етс  дополнительна  охрана вновь нарезаемой подготовительной выработки и защита от попадани  к ней обрушающихс  боковых пород из выработанного пространства, а также от возможных высыпаний угл  из пла- стач

После окончани  подт гивани  концевой секции 8 производитс  передвижение секций обсадной крепи 3 во вновь нарезаемой подготовительной выработке и подача

в нее последующей секции с пусковой платформы 5 крепи 4 сопр жени  откаточного штрека. Передвижение секций может осуществл тьс , например, простейшим последовательно-групповым способом. Первоначально разгружаютс  все нечетные секции и в их домкраты 17 передвижени  подаетс  давление рабочей жидкости. По окончании передвижени  всех нечетных секций 3 подаетс  давление сжатого воздуха в их пневмобаллоны. Затем аналогичным образом подт гиваютс  все остальные, т.е. .все четные секции 3. Выдача секций обсадной крепи 3 из предшествующей подготовительной выработки может совмещатьс  во времени с выемкой угл  в лаве или выполн тьс  в какие-то другие более подход щие моменты времени.

Проведение вновь нарезаемой подготовительной выработки обеспечиваетс  исполнительным органом 9, например, бурового типа, выполненного в виде полого конического барабана 8, на винтовых лопаст х 19 которого устанавливаетс  режущий инструмент. Вращение исполнительного органа 9 осуществл етс  через приводную звездочку 20 от основного исполнительного органа 6 или от вспомогательного привода. Конический барабан 18 устанавливаетс  с помощью опорных подшипников 21 на элементах концевой секции крепи 8.

Использование предлагаемых способа разработки и конструкции выемочного агрегата позвол ет осуществить безлюдную выемку весьма тонких пологих и крутых пластов, в которых сосредоточены значительные запасы высококачественных углей и которые в насто щее врем  почти не раз- рабатываютс .

о

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Способ разработки угольных пластов, включающий проведение откаточного и вентил ционного штреков, нарезной подготовительной выработки, выемку угл  лавами от откаточного до вентил ционного штрека, транспортировку угл  по лаве и его выдачу на откаточный штрек, механизированное крепление и управление кровлей в выработанном пространстве, отличающийс  тем, что, целью повышени  эффективности безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов за счет механизированной выемки, проведени  и креплени  подготовительных нарезных выработок, по мере очистной выемки вслед за лавой в выработанном пространстве со стороны пласта провод т дополнительную нарезную подготовительную выработку, которую креп т передвижными секци ми крепи, при этом выдачу угл 

   на откаточный штрек ведут по указанной нарезной подготовительной выработке.
2. 2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что по мере проведени  дополнительной нарезной подготовительной выработки по обеим сторонам от нее возвод т длинномерные оградительно-поддерживающие элементы крепи.
3. 3.Способ по п.1,отличающийс  тем, что откаточный и вентил ционный штреки провод т по мере очистной выемки угольного пласта.
4. 4.Выемочный агрегат дл  разработки угольных пластов, включающий секции при- забойной механизированной крепи и кине- матически св занный с ним шнековый исполнительный орган, приемно-пусковые платформы и длинномерные оградительно- поддерживающие оболочки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности безлюдной выемки весьма тонких угольных пластов за счет механизированной выемки, проведени  и креплени  подготовительных нарезных выработок, он снабжен дополнительными передвижными

   секци ми крепи обсадного типа, которые выполнены в виде отрезков несущих стальных труб, на которых закреплены распорные пневматические баллоны и гидродомкраты передвижени , а концева  секци  призабойной механизированной крепи снабжена исполнительным органом бурового типа, выполненным в виде полого конического барабана с режущим инструментом и огибающе-герметизирующими ус- тройствами, установленными по обе стороны от исполнительного органа бурового типа, при этом длинномерные оградительно-поддерживающие оболочки установлены с возможностью перекатывани  по огибающе-герметизйрующему устройству , а исполнительный орган выемочного агрегата выполнен с противоположным направлением винтовой линии лопастей шнека.
5. 5. Агрегат по п.4, отличающийс  тем, что дополнительные передвижные секции крепи обсадного типа снабжены вращающимс  шнековым ставом, привод которого установлен на пусковых платформах.

   ////;//////-//////г.

   а

   Г

   z-t

   Г

   ss/////////////

   ; дfr/yv

   У-;

   /Ух.

   S/////S/S

   5

   ;//////};/;/у/

   6

   п

   У77

   //л //// Y

   ///j/ /j

   YS/// /// ////// /// /// /SS

   /.

   //

   Фиг. 5

   /X/ W 4S/ }

   5/U/ if/

   /// ss/ /// /// /// /// ///

   Фи&6

   ////////

   7J//f////Г/////////////////

   5 ff Ч

   Физ4

   /У/////Х.

   Фиг.З

   7 7

   т 

   х -t

   х: - i i /-

   /z/. /// //A W/ ///

   /

   д-4Е

   Ч V

   ххх Ххх//УУУУ,

   ,W

   -h

   х -t

   i

   sss//Y//77y/7/7/777X777

   (

   Фиг. 7

   16

   16

   15

   fj

   17

   П

   /J

   W

   ±

   /о

   мшаш

   I

   17

   Фиг.8

   20

   w

   /////Л

   19