ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Сущность технического решения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана схема отработки пологих пластов узкими полосами, где 1 - 4 - выработки, оконтуривающие выемочное поле, 5 - очистной забой, 6 - выемочный агрегат, 7 - механизированные целики, 8 - анкерная крепь, 9 - передвижчик крепи; l - размер выемочного поля по простиранию, В - размер поля по падению.

На фиг. 2 представлена схема разработки выемочного поля известным способом (прототип), где 1 - 4 - подготовительные выработки, оконтуривающие выемочное поле; 5, 6 - выработки, оконтуривающие выемочный столб; 7 - очистной забой; 8 - механизированные целики; 9 - выемочный агрегат; l - размер выемочного поля по простиранию; В - размер выйемочного поля по падению.

Данный способ разработки иллюстрируется следующим примером. Перед оконтуриванием выемочного поля предварительно определяют параметры геомеханические (шаг посадки основной кровли, размеры и вес блоков на шаге посадки, величину опускания и скорость опускания кровли), технические (допустимая податливость крепи), технологические (скорость подвигания очистного забоя). Затем рассчитывают длину узкой полосы по формуле

l [u] v _о.з./v _кр. (м)

где l - длина узкой полосы, м;

[u] - допустимая податливость мехкрепи по условиям эксплуатации, мм;

v _о.з. - скорость подвигания очистного забоя, м/сут;

v _кр. - скорость опускания кровли, мм/сут.

Размер выемочного поля "В" определяют из известных технико-экономических расчетов или ими задаются, исходя из горно-геологических условий.

Шаг посадки основной кровли, среднюю скорость смещений пород кровли определяют известными способами. Положим, что он равен 10-12 м, а скорость смещения v= 10 мм/сут, допустимая податливость крепи по условиям эксплуатации [u] = 100 мм. Скорость подвигания очистного забоя принимают исходя из условий обеспечения необходимого объема добычи и технических возможностей выемочного агрегата, положим ее равной v= 100 м/сут.

В этом случае длина узкой полосы l оптимальном варианте составит

l = 100(мм) (100(м/сут)/10(мм/сут) = 1000 м;

После чего проходят выработки 3, 4 (фиг. 1), расстояние между которыми равно длине узкой полосы - 1000 м, устанавливают ряд механизированных целиков 7. Схему расстановки механизированных целиков по длине узкой полосы принимают по следующим условиям: b = a/2; r = p/2;

где b - расстояние между смежными целиками;

а - минимальный размер блока основной кровли по длине ряда целиков, м;

r - несущая способность одного целика;

Р - вес одного блока консоли пород основной кровли.

Физический смысл этого условия заложен в необходимости размещения под каждым блоком основной кровли как минимум двух механизированных целиков по силовым и геометрическим параметрам.

При этом длину механизированных целиков 7 берут равной шагу посадки основной кровли - 10 м. Очистной забой 5 размещают по ширине узкой полосы, которую принимают также равной шагу посадки основной кровли - 10 м (т. е. длина очистного забоя равна 10 м), который перемещают ортогонально ряду механизированных целиков, этим приемом формируется дополнительная линия опоры консоли основной кровли - по ширине узкой полосы (длине очистного забоя).

Таким образом, в данном решении подрабатываемый очистным забоем блок консоли основной кровли удерживается в массиве по двум его сторонам, тогда как в сравниваемом варианте он закреплен в массиве только по одной стороне.

Выемку угля в очистном забое 5 производят выемочным агрегатом 6. При наличии слабых пород в непосредственной кровле осуществляют временное крепление выработанного пространства анкерной крепью 8. Передвижку механизированных целиков 7 осуществляют сразу на шаг посадки основной кровли (т. е. на всю длину очистного забоя 10 м) автономным передвижчиком крепи, который перемещается по длине узкой полосы по мере необходимости. Величину отставания передвижки целиков от очистного забоя 5 связывают с устойчивостью непосредственной кровли, размерами блоков основной кровли, а также с условиями посадки основной кровли.

Уменьшение длины очистного забоя на порядок открывает возможность автоматизировать процесс отбойки, а взаимосвязь шага посадки основной кровли с длиной очистного забоя, шагом передвижки в сочетании с несущей способностью механизированного целика соразмерной весу блока консоли основной кровли позволит устранить опасные проявления горного давления в зоне максимального скопления людей - в очистном забое и вынести зону обрушения пород в безопасное место, т. е. посадка кровли в данном варианте может осуществляться в необходимом месте и в заданное время - процесс становится управляемым и контролируемым во времени и пространстве, а следовательно, безопасным.

Целью введенной зависимости: выбора длины узкой полосы от скорости опускания кровли и скорости перемещения линии очистного забоя, является условие ограничения времени поддержания блока консоли основной кровли между смежными передвижками механизированного целика, не доходя до полного исчерпания податливости.

Сочетание и взаимосвязь параметров, приемов и операций в данном техническом решении позволяют получить новый технический эффект - в выемочном поле отпадает необходимость деления его на выемочные столбы.

Приведенная последовательность приемов и операций, а также адаптивная взаимосвязь параметров элементной базы системы разработки и геомеханики позволяют получить новые технологические и социально-экономические результаты.

Для удобства сравнения с прототипом (фиг. 2), размеры выемочного поля l и В принимают равными этим же параметрам на фиг. 1, оконтуривают выемочное поле выработками 1 - 4, затем выемочный столб выработками 5, 6. По ширине столба 3 устанавливают ряд механизированных целиков 8. Отработку каждого столба производят длинным очистным забоем по ширине столба 150-200 м параллельно ряду механизированных целиков. Выемку угля в очистном забое производят выемочным агрегатом 9, скорость подвигания линии очистного забоя в этом случае составляет 5-15 м/сут. Передвижку механизированных целиков производят по 1-2 секции после каждой стружки, т. е. сохраняется негативное явление "топтания" пород кровли, которое инициирует ее интенсивное разрушение, а следовательно, повышает опасность вывалов, отжимов, внезапных обрушений.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение безопасности ведения горных работ по сравнению с известным способом:

- за счет ортогонального перемещения линии ОЗ относительно ряда механизированных целиков и уменьшения длины ОЗ с 150 м (прототип) до 10 м, формирования новой дополнительной линии опоры блока консоли ОК на вмещающий массив, что одновременно с повышением скорости подвигания ОЗ с 5-15 м/сут (прототип) до 100 м/сут и более, уменьшает смещения и разрушение пород кровли в зоне максимального присутствия людей, а также обеспечивает надежное удержание блока по двум другим его сторонам с помощью механизированных целиков;

- зона обрушения пород кровли выносится за пределы зоны максимального присутствия людей, причем этот параметр становится регулируемым во времени и пространстве;

- устраняет явление "топтания" кровли, т. к. передвижка производится сразу на шаг посадки ОК, причем время между передвижками увеличивается до 10 суток, т. е. передвижка механизированных целиков производится в 15-18 раз реже, чем в известном способе.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает следующие технологические преимущества:

- позволяет применить новую добычную технику с высокой производительностью за счет снятия ограничений на размеры;

- позволяет предельно упростить конструкцию крепей, например убираются центральные маслопроводы, часть гидравлики - передвижка секций осуществляется автономным передвижчиком;

- позволяет применить новый способ транспортирования угля из очистного забоя, например появляется возможность применить самоходные вагонетки;

- позволяет разобщить во времени и пространстве процессы добычи угля, крепления и посадки кровли;

- позволяет сократить объем проведения подготовительных выработок;

- позволяет упростить технологию перехода ОЗ нарушенных участков пласта, за счет резкого уменьшения длины ОЗ.