СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 1998 года по МПК E21C41/00 E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых.

Известны способы разработки пластов полезных ископаемых, включающие проведение основных и участковых подготовительных выработок и последовательную отработку выемочных участков лавами, перемещающимися от основных подготовительных выработок к границам выемочного участка [1]
Известен способ разработки пластов полезных ископаемых, включающий проведение основных, участковых и фланговых подготовительных выработок, оконтуривающих столбы полезных ископаемых, и последующую отработку столбов в пределах выемочных участков лавами, перемещающимися от границ выемочного участка к основным подготовительный выработкам [2]
Недостатками известных способов являются:
низкий уровень пространственной концентрации горных работ при отработке пластов полезных ископаемых с использованием дорогостоящих высокопроизводительных механизированных комплексов. Это объясняется тем, что использование современных механизированных комплексов экономически целесообразно при длине столбов (размерах выемочных участков), составляющих 1500-2000 м и более. При таких длинах столбов резко возрастают объемы ремонтных работ, связанные с обеспечением технологически удовлетворительного состояния участковых подготовительных выработок за лавой;
необходимость выполнения ремонтных работ в участковых подготовительных выработках перед их повторным использованием приводит к увеличению промежутка времени между завершением отработки одного столба и началом отработки рядом расположенного столба. Продолжительность этого промежутка времени находится в прямой зависимости от длины столба, при длине столба 1500-2000 м она достигает 8-10 месяцев и более. В результате в пределах выемочного участка среднегодовое число действующих лав составляет около единицы, что характеризует минимально возможный уровень пространственной концентрации горных работ;
значительные затраты на ремонт участковых подготовительных выработок в период их поддержания на границе с выработанным пространством за лавой. При отработке пластов с неустойчивыми вмещающими породами затраты на ремонт выработок во многих случаях превосходят затраты на проведение новых выработок;
значительные затраты на монтажно-демонтажные работы в лавах, что связано главным образом с расходами на погрузочно-разгрузочные операции и транспортирование секций крепи, лавного конвейера и комбайна на большие расстояния по участковым выработкам (до 2000 м и более).

Целью изобретения является устранение указанных недостатков при разработке пластов полезных ископаемых, главным образом угольных, с использованием высокопроизводительных механизированных комплексов, а именно повышение уровня пространственной концентрации горных работ при одновременном снижении затрат на поддержание участковых подготовительных выработок и монтажно-демонтажные работы.

Для достижения этой цели проходят разрезные печи, основные, фланговые и участковые подготовительные выработки, оконтуривающие столбы полезного ископаемого, попарно отрабатывают столбы полезного ископаемого лавами, оборудованными высокопроизводительными механизированными комплексами.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что рядом расположенные столбы полезного ископаемого отрабатывают во взаимно противоположных направлениях. При этом до начала отработки первого столба проходят откаточные подготовительные выработки первого и второго столбов, между которыми проходят вспомогательную выработку. Первый столб отрабатывают прямым ходом от основных подготовительных выработок к фланговой выработке, пройденной на границе выемочного участка.

Участковую откаточную выработку первого столба погашают за лавой, отрабатывающей первый столб, на участке между разрезной печью данной лавы и вспомогательной выработкой.

Разрезную печь лавы, отрабатывающей второй столб, проходят на одной линии с демонтажной камерой первой лавы до начала демонтажа оборудования в первой лаве.

Второй столб отрабатывают обратным ходом от границ выемочного участка к основным подготовительным выработкам, при этом до начала его отработки между вспомогательной и основными подготовительными выработками проходят участковую вентиляционную выработку второго столба.

Для повышения эффективности способа расстояние между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой определяют из выражения
S ≥ L a,
где S расстояние между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой;
L длина столба полезного ископаемого;
a предельно допустимая длина участковой подготовительной выработки, поддерживаемой за лавой на границе с выработанным пространством, при превышении которой не обеспечивается устойчивое состояние данной выработки к моменту начала отработки второго столба.

Эффективность способа повышается при проведении участковой вентиляционной выработки второго столба между вспомогательной и основными подготовительными выработками с оставлением целика полезного ископаемого между выработанным пространством и участковой вентиляционной выработкой второго столба. В этом случае при отработке лавы второго столба предусматривают полную или частичную выемку указанного целика полезного ископаемого.

Эффективность способа повышается при транспортировании полезного ископаемого, добываемого при работе первой лавы на участке между вспомогательной выработкой и разрезной печью второй лавы, по разрезной печи второй лавы.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где BCDE, BCMN столбы полезного ископаемого; 1 участковая откаточная выработка первого столба (ярусный откаточный штрек первой лавы N 1); 2 участковая вентиляционная выработка первого столба (ярусный вентиляционный штрек первой лавы N 1); 3 - фланговая выработка; 4, 5 основные подготовительные выработки (панельный уклон, ходок); 6 вспомогательная выработка; 7 участковая откаточная выработка второго столба (ярусный откаточный штрек второй лавы N 2); 8 - разрезная печь первой лавы N 1; 9 разрезная печь второй лавы N 2; 10 - участковая вентиляционная выработка второго столба (ярусный вентиляционный штрек второй лавы N 2), пройденная на участке между разрезной печью 8 первой лавы и вспомогательной выработкой 6; 11 демонтажная камера первой лавы N 1; AC участок откаточной выработки 1 первого столба, который используют повторно в качестве участковой вентиляционной выработки второго столба при отработке лавы N 2 между разрезной печью 9 и вспомогательной выработкой 6; L - длина столба.

Реализация указанной выше совокупности существенных признаков позволяет следующее:
1) Повысить уровень пространственной концентрации работ в пределах выемочного участка. Это достигается тем, что уменьшается промежуток времени между остановкой первой лавы и началом отработки второго столба. Отработка столбов во взаимно противоположных направлениях исключает необходимость перевозки элементов комплекса при монтаже лав на значительные расстояния: длина транспортирования по участковой откаточной выработке 1 при монтаже первой лавы составляет всего несколько десятков метров, при монтаже второй лавы практически равна нулю. Следует отметить, что при использовании известного способа, принятого в качестве прототипа, длина транспортирования комплекса по участковой выработке равна длине столба, т.е. 1500-2000 м и более.

2) Уменьшить затраты на поддержание участковых подготовительных выработок за счет погашения участковой откаточной выработки 1 первого столба за лавой между разрезной печью 8 и вспомогательной выработкой 6. Проведение участковых откаточных выработок 1 и 7 первого и второго столбов, а также вспомогательной выработки 6 является условием, при выполнении которого возможен прямой порядок отработки первого столба BCDE с погашением участковой откаточной выработки 1 первого столба за лавой N 1 на участке между разрезной печью 8 и вспомогательной выработкой 6. В этот период работы лавы N 1 уголь транспортируется по маршруту: 1, 6, 7.

Проведение участковой вентиляционной выработки 10 до начала отработки второго столба является условием, при выполнении которого возможна отработка второго столба обратным ходом от границ выемочного участка к основным подготовительным выработкам по фактору проветривания.

3) Уменьшить затраты на монтажно-демонтажные работы, что достигается отработкой столбов во взаимно противоположных направлениях и проведение разрезной печи 9 второй лавы на одной линии (в створе) с демонтажной камерой 11 первой лавы. Уменьшается длина транспортирования элементов комплекса по участковым выработкам, а также число погрузочно-разгрузочных операций при монтаже второй лавы.

Предельно допустимую длину участковой подготовительной выработки, поддерживаемой на границе с выработанным пространством (участок AC выработки 1), при превышении которой не обеспечивается технологически удовлетворительное состояние данной выработки к моменту начала отработки второго столба, определяют в каждом конкретном случае путем шахтных, лабораторных или аналитических исследований.

Максимальный эффект при использовании предлагаемого способа достигается при разработке пластов полезных ископаемых, главным образом угольных, с углами падения до 36. С увеличением глубины ведения горных работ эффективность способа возрастает. Принимая во внимание тот факт, что вопросы, решаемые при использовании предлагаемого способа, являются актуальными и для других развитых в области горного дела странах (Германия, Польша, Китай, Австралия и др.) целесообразным является его зарубежное патентование.

Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого способа при отработке угольных пластов с неустойчивыми вмещающими породами на глубинах, превышающих 600-700 м выражается в снижении себестоимости угля на 4-9 и более.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых. Сущность изобретения: столбы отрабатывают во взаимно противоположных направлениях, при этом к началу отработки первого столба проходят участковые откаточные выработки первого и второго столбов, между которыми проходят вспомогательную выработку. Первый столб отрабатывают прямым ходом от основных подготовительных выработок к границам выемочного участка с погашением участковой откаточной выработки первого столба за лавой на участке между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой. Разрезную печь второй лавы проходят на одной линии с демонтажной камерой первой лавы до начала демонтажа оборудования в первой лаве. Второй столб отрабатывают обратным ходом от границ выемочного участка к основным подготовительным выработкам, причем до начала его отработки между вспомогательной и основными подготовительными выработками проходят участковую вентиляционную выработку второго столба. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ разработки пластов полезных испопаемых, включающий проведение разрезных печей, основных, фланговых и участковых подготовительных выработок, оконтуривающих столбы полезных ископаемых, и последующую попарную обработку столбов в пределах выемочных участков лавами, оборудованными высокопроизводительными механизированными комплексами, отличающийся тем, что столбы полезных ископаемых отрабатывают во взаимно противоположных направлениях, при этом к началу отработки первого столба проходят участковые откаточные выработки первого и второго столбов, между которыми проходят вспомогательную выработку, первый столб отрабатывают прямым ходом от основных подготовительных выработок к границам выемочного участка с погашением участковой откаточной выработки первого столба за лавой на участке между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой, разрезную печь лавы, отрабатывающей второй столб, проходят на одной линии с демонтажной камерой первой лавы до начала демонтажа оборудования в первой лаве, второй столб отрабатывают обратным ходом от границ выемочного участка к основным подготовительным выработкам, причем до начала его отработки между вспомогательной и основными подготовительными выработками проходят участковую вентиляционную выработку второго столба. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой определяют из выражения
S ≥ L a,
где S расстояние между разрезной печью первой лавы и вспомогательной выработкой;
L длина столба полезного ископаемого;
а предельно допустимая длина участковой подготовительной выработки, поддерживаемой на границе с выработанным пространством, при превышении которой не обеспечивается устойчивое состояние данной выработки к моменту начала отработки второго столба. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при проведении участковой вентиляционной выработки второго столба с оставлением целика полезного ископаемого между выработанным пространством и данной выработкой производят выемку целика полезного ископаемого лавой второго столба. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что полезное ископаемое, добываемое при работе лавы первого столба на участке между вспомогательной выработкой и демонтажной камерой, транспортируют по разрезной печи второй лавы.