RU2122634C1 - Method of mining thick steeply dipping coal seam by horizontal layers - Google Patents

Abstract

FIELD: mining; mining of coal and other minerals with filling of worked out spaces. SUBSTANCE: mining field is worked by horizontal layers in upward direction. In so doing, layer is extracted in lower part of mining field on boundary with belt heading. Layers are extracted by tunneling machine with working member of selected action with ceiling layers forming arch dome. Drilled in middle part of seam, uniformly over the length of mining field are holes which are cased by sections. These holes are used for ventilation of layer during its extraction and supply of hydraulic fill after mining out. Broken coal is transported over telescopic troughs and coal chutes made in spaces between holes. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 10 dwg

Description

Translated fromRussian

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и предназначено для разработки мощных крутых угольных пластов горизонтальными слоями в восходящем порядке с закладкой выработанного пространства. The present invention relates to mining and is intended for the development of powerful steep coal seams in horizontal layers in an ascending order with the laying of the worked out space.

Известен способ разработки мощных крутых пластов, включающий отработку горизонтальных слоев проходческим комбайном с исполнительным органом избирательного действия и гидрозакладку выработанного пространства слоя [1]. A known method for the development of powerful steep formations, including the development of horizontal layers by a tunneling machine with an executive body of selective action and hydroplating the developed space of the layer [1].

Однако этот способ может быть применен для разработки очень мощных пластов, т.к. предполагает выемку слоя двумя полосами, и является не очень эффективным, т. к. предусматривает создание и поддержание в каждом слое смежной выработки, а это повышает трудоемкость ведения работ и требует повышенного расхода материалов. However, this method can be used to develop very powerful formations, because It involves the extraction of the layer in two strips, and is not very effective, because it provides for the creation and maintenance of adjacent workings in each layer, and this increases the complexity of the work and requires an increased consumption of materials.

Известен также способ разработки мощных крутых угольных пластов, включающий выемку горизонтального слоя проходческим комбайном с исполнительным органом избирательного действия, бурение скважин по восстанию в средней части пласта и самотечный транспорт отбитого угля по углеспускным скважинам [2]. There is also known a method of developing powerful steep coal seams, including excavation of the horizontal layer by a roadheader with an executive body of selective action, drilling wells to rebel in the middle part of the formation and gravity transport of beaten coal through coal drain wells [2].

Недостатками этого способа являются:
- необходимость деления слоя на две полосы;
- использование дорогостоящей твердеющей закладки.The disadvantages of this method are:
- the need to divide the layer into two strips;
- the use of expensive hardening bookmarks.

Эти недостатки резко снижают эффективность разработки мощных крутых угольных пластов этим способом. These shortcomings dramatically reduce the efficiency of developing powerful steep coal seams in this way.

Известен комбайновый способ проведения подготовительных выработок, включающий отбойку горной массы комбайном, крепление выработки, обменно-транспортные операции, доставку материалов, устройство водоотводной канавки и вспомогательные операции [3]. A known harvester method for conducting preparatory workings, including breaking the rock mass with a combine, securing the workings, exchange and transport operations, the delivery of materials, the device of the drainage grooves and auxiliary operations [3].

Недостатком данного способа является его непригодность для осуществления предлагаемого способа разработки. The disadvantage of this method is its unsuitability for the implementation of the proposed development method.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности разработки мощных крутых угольных пластов за счет использования более дешевой гидрозакладки и совмещения во времени некоторых операций технологического цикла. The aim of the invention is to increase the efficiency of developing powerful steep coal seams through the use of cheaper hydraulic filling and combining in time some operations of the technological cycle.

Технический результат достигается тем, что в известном способе проведения слоевой выработки комбайном по мере подвигания последнего в верхней части выработки бурят неглубокие скважины в боковые породы попарно, одна в кровлю, другая - в почву пласта, ориентируя их по горизонтальной оси, перпендикуляной оси проводимой выработки, в каждую скважину вставляют одним концом балку, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в противоположную скважину, под скрепленные концы балок устанавливают опору. The technical result is achieved by the fact that in the known method for conducting layer production by a combine, as the latter moves in the upper part of the development, shallow wells are drilled into the side rocks in pairs, one into the roof, the other into the soil of the formation, orienting them along the horizontal axis perpendicular to the axis of the production a beam is inserted at each well with one end, the other end of which is fastened with the same end of the beam inserted in the opposite well, a support is placed under the fastened ends of the beams.

Технический результат достигается также тем, что в известном способе разработки мощного крутого угольного пласта слои отрабатывают в восходящем порядке, потолочине слоя придают форму арочного свода, первый слой отрабатывают в нижней части выемочного поля по границе с конвейерным штреком, в его выработанном пространстве у почвы пласта сооружают дрену, а в промежутках между скважинами - углеспуски, скважины обсаживают участками труб, длина которых равна наклонной высоте слоя, по ним осуществляют проветривание слоя во время выемки угля и подачу гидрозакладки после выемки слоя, по мере выемки слоя участки труб скважин демонтируют и ими наращивают углеспуски, поддержание выработанного пространства слоя осуществляют анкерами с большим сопротивлением на растяжение и малым на срез, а транспорт отбитого угля до углеспусков осуществляют по телескопическим желобам. The technical result is also achieved by the fact that in the known method of developing a powerful steep coal seam, the layers are worked out in an ascending order, the top of the layer is shaped like an arch vault, the first layer is worked out in the lower part of the excavation field at the border with the conveyor drift, in its developed space near the formation soil drain, and in the intervals between the wells - coal slopes, the wells are planted with pipe sections whose length is equal to the inclined height of the layer, they are used to ventilate the layer during coal extraction and odachu hydraulic filling layer after excavation, as recesses layer pipe sections wells disassemble them and increasing uglespuski maintaining gob anchoring layer is performed with high resistance to tensile and low shear and transport coal to the chipped uglespuskov carried by a telescopic chute.

Именно заявляемый способ проведения слоевой выработки обеспечивает осуществимость заявляемого способа разработки, позволяет использовать крепь подготовительной выработки в качестве опоры при выемке первого слоя угля, за счет этого резко снизить потери полезного ископаемого в целиках, а следовательно, и вероятность самовозгорания угля. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые способ разработки мощного крутого угольного пласта и способ проведения слоевой выработки связаны единым изобретательским замыслом. It is the inventive method for carrying out layer mining that ensures the feasibility of the inventive development method, makes it possible to use the lining of the preparatory mine as a support when excavating the first layer of coal, thereby dramatically reducing the loss of minerals in the pillars, and therefore the probability of spontaneous combustion of coal. This allows us to conclude that the inventive method for developing a powerful steep coal seam and the method for conducting layer production are connected by a single inventive concept.

На фиг. 1 показана схема вскрытия и подготовки выемочного поля; на фиг. 2 - разрез выемочного поля вкрест простирания пласта; на фиг. 3 - схема отработки первого слоя; на фиг. 4 - схема сооружения подмостей; на фиг. 5 - схема подрубки боковых пород; на фиг. 6 - положение комбайна на подмостях перед разворотом; на фиг. 7 - положение в слое перед подачей гидрозакладки; на фиг. 8 - схема отработки слоя с оставлением целика; на фиг. 9 - схема разработки (текущее положение); на фиг. 10 - поперечное сечение конвейерного штрека. In FIG. 1 shows a scheme for opening and preparing a mining field; in FIG. 2 - section of the excavation field across the strike of the formation; in FIG. 3 - scheme of working out the first layer; in FIG. 4 is a diagram of the construction of scaffolding; in FIG. 5 is a schematic diagram of the sidecut formation; in FIG. 6 - position of the harvester on the scaffolds before a turn; in FIG. 7 - position in the layer before applying the hydraulic filling; in FIG. 8 is a diagram of working out a layer with leaving a pillar; in FIG. 9 - development scheme (current position); in FIG. 10 is a cross section of a conveyor drift.

Способ может быть реализован следующим образом. Мощный крутой пласт угля вскрывают вентиляционным 1 и транспортным 2 квершлагами. Выемочное поле подготавливают проведением вентиляционного 3 и конвейерного 4 штреков, которые сбивают двумя скатами 5 и 6, деля таким образом выемочное поле на три зоны: зону 7 - выемки и две монтажно-маневровые зоны 8 и 9. С конвейерного штрека 4 на всю высоту выемочного поля на равном расстоянии друг от друга в средней части пласта бурят скважины 10, которые обсаживают участками труб 11, длина которых принимается равной наклонной высоте горизонтального слоя. The method can be implemented as follows. A powerful steep coal seam is opened with ventilation 1 andtransport 2 cross-valves. The excavation field is prepared by ventilating 3 andconveyor 4 drifts, which are knocked down by twoslopes 5 and 6, thus dividing the excavation field into three zones:zone 7 — excavations and two mounting andshunting zones 8 and 9. Fromconveyor drift 4 to the entire height of the excavation the fields at an equal distance from each other in the middle part of theformation drill wells 10, which are cased with sections ofpipes 11, the length of which is taken to be equal to the inclined height of the horizontal layer.

Первый слой вынимают, например, проходческим комбайном 12 типа 4ПУ, в нижней части выемочного поля, непосредственно примыкающей к конвейерному штреку 4. По мере выемки слоя в промежутках между скважинами 10 сооружают углеспуски 13. Отбитый уголь по телескопическим желобам 14 и углеспускам 13 поступает на конвейерный штрек 4 и конвейером 15 транспортируется за пределы выемочного поля. Потолочине слоя придают форму арочного свода для большей полноты заполнения выработанного пространства гидрозакладкой. Поддержание выработанного пространства осуществляют анкерным креплением 16 потолочины равномерно по всей длине слоя. При этом используется анкер с большим сопротивлением на растяжение и малым - на срез, например, полимерный. The first layer is taken out, for example, by a4PU tunneling machine 12, in the lower part of the excavation field directly adjacent to theconveyor drift 4. As the layer is removed in the spaces between thewells 10,coal gates 13 are constructed. The beaten coal is fed through thetelescopic grooves 14 andcoal gates 13 to theconveyor drift 4 andconveyor 15 is transported outside the excavation field. The top of the layer is shaped into an arched vault for more complete filling of the worked-out space with a water seal. Maintenance of the developed space is carried out by anchoring 16 ceilings evenly along the entire length of the layer. In this case, an anchor is used with high tensile resistance and small - for shear, for example, polymer.

По окончании выемки первого слоя в зоне выемки 7 его выработанное пространство готовят к заполнению закладочным материалом. Для этого часть пространства, прилегающую к почве пласта и конвейерному штреку, заполняют фильтрующим материалом, задерживающим закладочный материал, но хорошо пропускающим воду, сооружая тем самым дрену 17. Почву слоя изолируют от конвейерного штрека 4 герметичным материалом 18, например, отрезками отслужившего вентиляционного рукава. Ко всем углеспускам 13 присоединяют по одному участку труб 11, демонтированным из скважин 10. Выемочную зону изолируют перемычками (не показано) в районе скатов 5 и 6, после чего подают закладочный материал по скважинам 10. При этом через дрену 17 вода уходит на штрек 4 и далее по водоотводной канавке в зумпф, а твердая фракция закладки остается в выработанном пространстве слоя, заполняя его на всю мощность. At the end of the excavation of the first layer in theexcavation zone 7, its worked out space is prepared for filling with filling material. For this, the part of the space adjacent to the formation soil and the conveyor drift is filled with filtering material, which delays the filling material, but allows water to pass through well, thereby constructingdrain 17. The soil of the layer is isolated from theconveyor drift 4 withhermetic material 18, for example, with pieces of an old ventilation sleeve. To allcoal runoffs 13, one section ofpipes 11 connected fromwells 10 is connected. The extraction zone is isolated with jumpers (not shown) in the area ofslopes 5 and 6, after which filling material is supplied throughwells 10. At the same time, water drains throughdrift 17 to drift 4 and further along the drainage groove in the sump, and the solid fraction of the bookmark remains in the worked out space of the layer, filling it with all its power.

В это же время в монтажно-маневровой зоне 9 ведут работы по развороту комбайна 12 и переводу его на следующий (второй) слой. При этом вынимают первый слой как описано выше, но, дойдя до границы выемочного поля, комбайн 12 задним ходом сдают назад к скату 6, перед ним монтируют подмости. Для этого в кровлю и почву пласта на уровне потолочины бурят неглубокие скважины 19 и вставляют в них одним концом балки 20, противоположные концы которых скрепляют болтовыми соединениями. Под балки устанавливают жесткие металлические опоры 21. Затем сооружают заезд 22, по которому комбайн 12 прямым ходом забирается на подмости, разрушая при этом верхнюю пачку угля и формируя выработанное пространство следующего слоя. Передвигая комбайн 12 по подмостям вперед - назад, на подмостях сооружают настил 23. После заезда комбайна 12 на настил 23 его исполнительным органом разрушают боковые породы по обе стороны от его корпуса при необходимом продвижении вперед, формируя пространство для разворота. Затем разворачивают комбайн 12 на 180^o и отключают от системы электроснабжения. После возведения необходимых перемычек и демонтажа заезда 22 в зону 9 подают гидрозакладку, заполняя пространство зоны 9 до уровня настила 23.At the same time, in the mounting and shuntingzone 9, work is underway to turn thecombine 12 and transfer it to the next (second) layer. At the same time, the first layer is taken out as described above, but, having reached the boundary of the excavation field, thecombine 12 in reverse is handed back to theramp 6, scaffolds are mounted in front of it. To do this,shallow wells 19 are drilled into the roof and soil of the formation at the level of the ceiling and inserted into them with one end of thebeam 20, the opposite ends of which are fastened with bolted joints.Rigid metal supports 21 are installed under the beams. Then,run 22 is constructed, along which thecombine 12 directly climbs onto the scaffold, destroying the upper stack of coal and forming the worked-out space of the next layer. Moving theharvester 12 on the scaffolds forward and backward, thedeck 23 is built on the scaffolds. After theharvester 12 has arrived on thedeck 23, the lateral rocks on both sides of its body are destroyed by its executive body with the necessary forward movement, forming a space for a turn. Then deploy thecombine 12 to 180^o and disconnect from the power supply system. After the erection of the necessary jumpers and the dismantling of therace 22 in thezone 9 serves hydraulic filling, filling the space ofzone 9 to the level of theflooring 23.

После схода воды и отхода комбайна с подмостей извлекают балки 20 и опоры 21 для повторного использования. After the descent of water and the withdrawal of the harvester from the scaffolds, thebeams 20 andsupports 21 are removed for reuse.

Следующий слой вынимают аналогично описанному, но теперь комбайн дополнительно разрушает полимерные анкера 16, установленные при отработке предыдущего слоя. При этом проветривание слоя осуществляют подачей свежей воздушной струи от ската 5 или 6 - выработанное пространство слоя - скважины 10 - вентиляционный штрек 3. The next layer is removed as described, but now the combine further destroys thepolymer anchors 16 installed during the processing of the previous layer. In this case, the ventilation of the layer is carried out by supplying a fresh air stream from aramp 5 or 6 — the worked out space of the layer —borehole 10 —ventilation drift 3.

После отработки второго слоя в зоне 7 комбайн 12 переходи в зону 8, в которой первый слой еще не отработан. Здесь работа по выемке организуется следующим образом. Со штрека 4 в промежутках между скважинами 10 бурят скважины 24 на высоту немногим больше наклонной высоты первого слоя, ориентируя их по линии восстания, обсаживают их участками труб 11 и сооружают углеспуски 13. По мере подвигания комбайна участки скважин 10, оказавшиеся ниже второго слоя, заполняют фильтрующим материалом, сооружая дрены 25, и оставляют целик 26. After mining the second layer inzone 7, thecombine 12 go tozone 8, in which the first layer has not yet been worked out. Here, the excavation work is organized as follows. From thedrift 4 in the intervals between theboreholes 10,boreholes 24 are drilled a little more than the inclined height of the first layer, orienting them along the rebellion line, casing them withpipe sections 11 and buildingcoal slides 13. As the combine moves, sections ofwells 10 that are below the second layer are filled filtering material, constructingdrains 25, and leave thepillar 26.

За счет использования более дешевой закладки резко снижается себестоимость добычи угля из мощного крутого пласта; за счет использования углеспусков и желобов снижаются затраты на монжат-демонтаж транспортного средства в пределах слоя. Through the use of cheaper bookmarks, the cost of coal mining from a powerful steep bed is sharply reduced; due to the use of coal gutters and gutters, the costs of the monzhat-dismantling of the vehicle within the layer are reduced.

Проведение слоевого штрека может быть осуществлено следующим образом. По мере подвигания комбайна осуществляют бурение неглубоких скважин 27 попарно в кровлю и почву пласта в верхней части выработки, ориентируя их по горизонтальной оси, перпендикулярной оси проводимой выработки. В каждую скважину вставляют одним концом балку 28, например, из двутавра, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в скважину напротив, например, при помощи накладок 29 и болтовых соединений. Под каждую пару скрепленных балок устанавливают металлическую опору 30. Соседние пары балок, при необходимости, связывают растяжками. Кровлю выработки перетягивают деревянной затяжкой 31. Conducting a lay drift can be carried out as follows. As the combine moves, shallow wells are drilled 27 in pairs in the roof and in the soil of the formation in the upper part of the mine, orienting them along the horizontal axis perpendicular to the axis of the mine. Abeam 28 is inserted into each well at one end, for example, from an I-beam, the other end of which is fastened to the same end of the beam inserted into the well opposite, for example, by means oflinings 29 and bolted joints. Ametal support 30 is mounted under each pair of bonded beams. Adjacent pairs of beams, if necessary, are connected by braces. The roof of the mine is pulled by awooden puff 31.

Предполагается, что описанная крепь будет значительно более устойчивой и обладать значительно большей несущей способностью. За счет использования более жесткого металлопроката в качестве балок, более частой их установки и перетяжки кровли выработки деревянной затяжкой возможна отработка первого слоя описанного способа разработки без оставления целика над слоевым штреком. It is assumed that the described lining will be much more stable and have significantly greater bearing capacity. Due to the use of stiffer metal rolling as beams, their more frequent installation and hauling of the roof of the roof with a wooden puff, it is possible to work out the first layer of the described development method without leaving the pillar above the layer drift.

Таким образом, использование способа разработки и способа проведения слоевой выработки позволит снизить затраты на добычу угля из мощного крутого угольного пласта, т.е. повысить эффективность производства. Thus, the use of the development method and the method for conducting the layer production will reduce the cost of coal mining from a powerful steep coal seam, i.e. increase production efficiency.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР N 981608, 1982.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. USSR author's certificate N 981608, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 920214, 1982. 2. Copyright certificate of the USSR N 920214, 1982.

3. Гелескул М. Н. , Усан-Подгорнов Б.М., Кушнарев А.А. Справочник проходчика. - М.: Недра, 1979, с. 195. 3. Geleskul M. N., Usan-Podgornov B. M., Kushnarev A. A. Guide to the tuner. - M .: Nedra, 1979, p. 195.

Claims (3)

Translated fromRussian

1. Способ разработки мощного крутого угольного пласта горизонтальными слоями, включающий вскрытие пласта вентиляционными и транспортными квершлагами, подготовку выемочного поля проведением вентиляционного и конвейерного штреков и сбойкой их скатами, бурение скважин в средней части пласта на равном расстоянии друг от друга по всей длине выемочного поля, механизированную выемку угля в слое, транспорт отбитого угля до углеспусков и самотечный транспорт по ним, поддержание выработанного пространства слоя и его последующую закладку, отличающийся тем, что слои отрабатывают в восходящем порядке, потолочине слоя придают форму арочного свода, первый слой отрабатывают в нижней части выемочного поля, в его выработанном пространстве у почвы пласта устраивают дрены, а в промежутках между скважинами - углеспуски, скважины обсаживают участками труб, длина которых равна наклонной высоте слоя, по ним осуществляют проветривание слоя во время выемки угля и подачу гидрозакладки после выемки слоя, по мере выемки слоя участки труб скважин демонтируют и ими наращивают углеспуски, поддержание выработанного пространства слоя осуществляют анкерами с большим сопротивлением на растяжение и малым на срез, а транспорт отбитого угля до углеспусков осуществляют по телескопическим желобам. 1. A method of developing a powerful steep coal seam in horizontal layers, including opening the seam with ventilation and transport ditches, preparing a dredging field by conducting ventilation and conveyor drifts and fixing them with slopes, drilling wells in the middle of the seam at an equal distance from each other along the entire length of the dredging field, mechanized extraction of coal in the layer, transport of beaten coal to coal runoffs and gravity transport along them, maintaining the worked out space of the layer and its subsequent laying, cast This means that the layers are worked out in ascending order, the top of the layer is shaped like an arch vault, the first layer is worked out in the lower part of the excavation field, drains are arranged near the soil of the formation, and coal gaps are drilled in the intervals between the wells, the wells are planted with pipe sections, length which is equal to the inclined height of the layer, they are used to ventilate the layer during coal extraction and supply of a hydraulic deposit after the extraction of the layer, as the layer is removed, sections of the pipes of the wells are dismantled and they increase the coal descent, supporting of gob anchoring layer is performed with high resistance to tensile and low shear and transport coal to the chipped uglespuskov carried by a telescopic chute. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между первым слоем и конвейерным штреком оставляют целик, высота которого равна мощности слоя, скважины в целике заполняют фильтрующим материалом, образуя дрены, углеспуски устраивают в скважинах, пробуренных в целике по восстанию пласта в промежутках между дренами. 2. The method according to claim 1, characterized in that between the first layer and the conveyor drift leave a pillar, the height of which is equal to the thickness of the layer, the wells are entirely filled with filtering material, forming drains, carbon slides are arranged in the wells drilled in the pillar entirely following the formation uprising in the gaps between drains. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении вентиляционного и конвейерного штреков в верхней части выработки бурят неглубокие скважины в боковые породы попарно, одна - в кровлю, другая - в почву пласта, ориентируя их горизонтально, перпендикулярно оси проводимой выработки, в каждую скважину вставляют одним концом балку, другой конец которой скрепляют с одноименным концом балки, вставленной в противоположную скважину, и устанавливают вертикальную опору в средней части выработки в створе с каждой парой скважин, кровлю выработки перетягивают деревянной затяжкой. 3. The method according to claim 1, characterized in that during the ventilation and conveyor drifts in the upper part of the mine, shallow wells are drilled into the side rocks in pairs, one into the roof, the other into the formation soil, orienting them horizontally, perpendicular to the axis of the excavation, a beam is inserted at each well with one end, the other end of which is fastened with the same end of the beam inserted in the opposite well, and a vertical support is installed in the middle part of the working in alignment with each pair of wells, the roof pulled by a wooden puff.

Images