CC BY
21
- © В.А. Фсдорин, В.Я. Шахматов,
Б.А. Анфсров, 2013
УДК 622.272
В.А. Федорин, В.Я. Шахматов, Б.А. Анферов
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ КУЗБАССА
Обоснованы параметры камерно- столбовой геотехнологии подземной разработки мощных угольных пластов в сложных горно-геологических условиях при освоении угольных месторождений. Показан потенциал применения технологии в Томь-Усинскомрайоне Кузбасса (шахта им. В.И.Ленина).
Ключевые слова: подземная разработка, мощные пласты, короткий забой, горные работы.
Возросшая в последние годы в угольной промышленности концентрация горных работ существенно увеличивает значимость работы каждого очистного и проходческого забоя. В этой связи существенно возрастают требования к техническим характеристикам применяемого горно-шахтного оборудования, параметры которого должны в максимальной степени соответствовать конкретным горно-геологическим и горнотехническим условиям залегания отрабатываемых угольных пластов, обеспечивая максимально высокий уровень его производительности и безопасности применения.
В этой связи в работе приводится геотехнологическая оценка камерно-столбовой системы подземной разработки мощных пологих угольных пластов в условиях Томусинского района Кузбасса.
Актуальность геотехнологической оценки возрастает в период перехода с открытых на подземные горные работы при добыче мощных пологих и наклонных угольных пластов. Так, например, используемый на подземном участке разреза «Сибиргинский» слоевой способ выемки мощного
угольного пласта ведет к значительным эксплуатационным потерям угля при отказе от отработки второго слоя в условиях отсутствия гибкого разделяющего перекрытия. Как местный вариант угледобывающего комплекса КТУ (Комплекс Томь-Усинский) применение китайского комплекса с выпуском надкровельной толщи пласта (ш. «Ольжерасская-Новая») на завальный конвейер тоже чревато значительными потерями угля. Этот недостаток является неотъемлемой частью системы разработки «Длинные столбы по простиранию» с применением очистного механизированного комплекса, так как при разработке нарушенных пластов с непереходимыми геологическими нарушениями длина подготавливаемого выемочного столба значительно сокращается, из-за чего значительно увеличиваются затраты на монтажно-демонтажные работы и разработка такого пласта становится не эффективной. В этом случае и эксплуатационные потери угля значительно увеличиваются при отработке мощного пласта.
Другими словами, применение длинно-столбовых систем разработки на мощных пологих пластах ограни-
Рис. 1. Схема подготовки и отработки выемочного участка пласта с ослабленной кровлей (по патенту № 2326244): 1 - транспортная выработка; 2 - вентиляционная выработка; 3 - конвейер; 4 - комбайн фронтального действия; 5 - камера; 6 - самоходный вагон; 8 - выемочная камера; 9 - междукамерный целик; 11 - междукамерный целик; 12 - за-ходка; 13 - заходка; 14 - подзавальный целик
чиваются горно-геологическими условиями с оставлением в потерях до 30% вскрываемых запасов угля. Как отработать эти запасы, учитывая, что потери угля - это суть понятие экономическое.
К чести горных инженеров Южного Кузбасса, они нашли выход из положения, используя способ отработки пологого мощного угольного пласта средствами механизации фирмы «Джой» по камерно-столбовой системе разработки, включающей подготовку выемочного поля в слое у кровли пласта проведением вентиляционного и транспортного штреков, поочередное проведение выемочных камер с анкерным креплением бортов и кровли, их углубку и погашение междукамерных целиков диагональными заходками в два слоя - у кровли и почвы пласта [1].
Дальнейшее совершенствование этого способа разработки, в направлении его эффективности и безопасности, привело к целесообразности выемки мощного пологого угольного
пласта комбайном фронтального действия в междукамерных целиках диагональными заходками, направленными под углом 120... 135 градусов к оси выемочной камеры в сторону вентиляционной выработки, при отработке пласта с ослабленной кровлей [2] (см. рис. 1). А при отработке пласта с устойчивой кровлей - с обеих сторон камеры [3] (см. рис. 2).
Транспорт отбитого угля до транспортной выработки осуществляется самоходным вагоном. Между заход-ками оставляют подзавальные целики. После выемки угля нескольких захо-док в слое у кровли пласта тем же комбайном углубляют выемочную камеру до почвы пласта и вынимают крайнюю заходку под соответствующей заходкой в слое у кровли пласта, т.е. под анкерной крепью.
Для повышения эффективности и безопасности разработки мощного пологого угольного пласта по камерно-столбовой системе осуществляется опережающее крепление бортов выемочной камеры и заходки в нижнем
Рис. 2. Схема подготовки и отработки выемочного участка пласта с устойчивой кровлей (по патенту № 2327937): 1 - транспортная выработка; 2 - вентиляционная выработка; 3 - конвейер; 4 -комбайн фронтального действия; 5 - камера; 6 - самоходный вагон; 8 - диагональная заходка; 9 -подзавальный целик; 10 - диагональная заходка; 12 - диагональная заходка; 13 -диагональная заходка; 14 - диагональная заходка; 15,16 - подзавальный целик; 18,19 - диагональная заходка; 22,23,24,27,28 - диагональная заходка; 25,26,29 - подзавальный целик
Рис. 3. Технологическая схема подготовки и отработки выемочного поля
слое [4] (см. рис. 3, 4). Таким образом, за счет опережающего крепления
Рис. 4. Поперечное сечение (А-А) выемочной камеры и заходки в слое у кровли пласта
бортов выемочной камеры и заходки в нижнем слое повышается устойчивость ее бортов, а за счет анкерного крепления кровли в заходке длина самой заходки стала значительно больше.
В камере 5 (рис. 4) кровлю и висячий бок поддерживают стальной анкерной крепью 7. Кроме того, в почву выемочной камеры у обоих бортов бурят шпуры 8 под углом 20-30 градусов к оси ее поперечного сечения и закрепляют в них стальные (со стороны висячего бока пласта) и полимерные (со стороны лежачего бока) анке-
№ заявки № патента Российской Федерации 2008 г. Добыча, тыс. т 2009 г. (январь -апрель) Добыча, тыс. т
общая по патенту общая по патенту
2006136743 2326244 112 34
2006137615 2327037 1129,9 126 299,1 28
2007134882 2354829 60 19
ры, т.е. возводят анкерную крепь в почве слоя.
За счет организации послойной выемки область применения средств механизации расширилась на запасы угля, сосредоточенные в мощных (более 6 м) пологих пластах, а за счет применения короткозабойных средств механизации появляется возможность извлекать запасы в краевых зонах, где средства механизации типа «механизированный комплекс» вообще не пригодны.
С начала 2008 года на шахте «им. В.И.Ленина» в Южном Кузбассе
1. Технология отработки пологих и наклонных угольных пластов по камерно-столбовой системе в сложных горногеологических условиях: учебное пособие /Ремезов A.B., Егоров П.В., Калинин и др./ -Кемерово: Кузбассвузиздат, 2005, с. 96-101.
2. Способ разработки мощного пологого угольного пласта участками неправильной формы с ограниченными запасами/ Калинин СИ., Федорин B.A., Шахматов В.Я., Анферов Б.А., Пензин В.И.// Патент № 2326244, патентообладатель ИУУ СО РАН.
(МЕЧЕЛ майнинг) при разработке пласта III (угол падения 7-15 градусов, мощность 9,92 - 10,28 м) марка добываемого угля К) используются технологические решения, описанные в Патентах РФ [2, 3, 4]. Патентообладателем изобретений является Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии Сибирского отделения РАН. По справке, выданной директором шахты, использование предложенных технологических решений позволило обеспечить в 2008 и начале 2009 гг. объемы добычи угля, указанные в таблице.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Способ разработки мощного пологого угольного пласта с устойчивой кровлей/ Калинин С.И., Федорин В.А., Шахматов В.Я., Анферов Б.А., Пензин В.И. // Патент № 2327037, патентообладатель ИУУ СО РАН.
4. Способ разработки мощного пологого угольного пласта / Калинин СИ., Федорин В.А., Шахматов В.Я., Анферов Б.А., Пензин В.И. // Патент № 2354829, патентообладатель ИУУ СО PAH.S2H
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Федорин Валерий Александрович - доктор технических наук, заведующий лабораторией геотехнологии освоения угольных месторождений,
Шахматов Вячеслав Яковлевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Анферов Борис Алексеевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
Учреждение Российской академии наук Институт угля и углехимии СО РАН, тел.: (383 2) 45-20-61.
