СПОСОБ ВЫЕМКИ ЗАЛЕЖИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО Российский патент 2000 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горному делу, а точнее, к способам подземной отработки твердых полезных ископаемых, предпочтительно низкопрочных, и может быть использовано при отработке мощных угольных пластов.

Известен способ выемки залежи полезного ископаемого, включающий проведение вентиляционного и откаточного штреков, проходку разрезной печи, монтаж очистного оборудования в последней и выемку полезного ископаемого выемочными машинами, с транспортированием отбитого полезного ископаемого вдоль забоя (см. Мельников B.H. и др. Горное дело. Терминологический словарь, Изд. 2, М. , 1974, с. 458).

Недостаток этого технического решения - необходимость постоянного присутствия людей в забое.

Известен также способ выемки залежи полезного ископаемого, включающий бурение залежи шнекобуровой установкой с выдачей выбуренного ископаемого на откаточный штрек (см. Мельников B.H. и др. Горное дело. Терминологический словарь, Изд. 2, М., 1974, с. 489).

Недостаток этого решения - возможность его использования при выемке пластообразных залежей сравнительно малой мощности, поскольку с увеличением мощности залежи существенно возрастают потери, кроме того, качество добываемого этим способом полезного ископаемого зачастую неудовлетворительно, поскольку велик выход мелких фракций.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в расширении диапазона условий для применения шнекобурового способа выемки и повышения выхода сортового полезного ископаемого.

Технический результат, получаемый при решении названной задачи, выражается в обеспечении возможности безлюдной выемки (за счет использования шнекобурового способа выемки) на пластообразных залежах сравнительно большой мощности.

Для решения поставленной задачи способ выемки залежи полезного ископаемого, включающий бурение залежи шнекобуровой установкой с выдачей выбуренного ископаемого на откаточный штрек, отличается тем, что бурение массива производят у нижней границы отрабатываемого участка залежи, при этом после выбуривания полезного ископаемого осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное, массива полезного ископаемого, лежащего выше сформированной выбуриванием полости, без извлечения из нее шнекобурового става, после чего посредством шнекобуровой установки производят выдачу разрыхленного объема полезного ископаемого.

Кроме того, одновременно с рыхлением массива полезного ископаемого осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное, покрывающих пород.

Кроме того, выдачу полезного ископаемого осуществляют до появления покрывающих пород в выдаваемой горной массе, после чего реверсируют шнекобуровую установку и извлекают шнекобуровой став из массива.

Сопоставительный анализ признаков заявленного и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак "бурение массива производят у нижней границы отрабатываемого участка залежи" обеспечивает полноту отработки запасов залежи.

Признак "после выбуривания полезного ископаемого, осуществляют рыхление. . . массива полезного ископаемого, лежащего выше сформированной выбуриванием полости, " обеспечивает подвижность массива полезного ископаемого и возможность его выпуска при удалении нижележащих объемов.

Признак "осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное" конкретизирует методы разрыхления массива подлежащего выемке.

Признак "осуществляют рыхление без извлечения... шнекобурового става" обеспечивает размещение транспортирующего органа сразу подo всем подлежащим выпуску объемом разрыхленного полезного ископаемого и тем самым равномерность выпуска, исключающую неконтролируемую выдачу пустых пород.

Признак "посредством шнекобуровой установки производят выдачу разрыхленного объема полезного ископаемого" обеспечивает выемку полезного ископаемого без присутствия людей в очистном пространстве.

Признак второго пункта формулы изобретения обеспечивает возможность управления уровнем напряженности вмещающего массива при прочных породах кровли.

Признак третьего пункта формулы изобретения обеспечивает возможность ограничения величины разубоживания полезного ископаемого.

Hа фиг. 1 показан разрез вдоль продольной оси шнекобурового става; на фиг. 2 - поперечный разрез до начала выдачи полезного ископаемого.

На фиг. 1-2 показаны откаточный (конвейерный) 1 и вентиляционный 2 штреки, массив полезного ископаемого 3, шнекобуровая установка 4 и полость (скважина) 5, сформированная в результате ее работы, верхняя 6 и нижняя 7 границы массива полезного ископаемого 3, взрывные скважины 8, покрывающие породы 9, разрыхленные полезное ископаемое 10 и покрывающие породы 11.

Заявленное изобретение осуществляется следующим образом.

Конвейерный 1 и вентиляционный 2 штреки проводятся известным способом, например посредством проходческих комбайнов. При этом конвейерный штрек располагают у нижней 7 границы массива полезного ископаемого 3 и проходят с подрывкой пород почвы. Величина подрывки определяется из условия обеспечения возможности бурения скважин 5 непосредственно по контакту массива 3 с породами почвы (т.е. по нижней границе 7). Расстояние между штреками 1 и 2 составляет 20-50 м в зависимости от конкретных горно-геологических условий.

Используется двухшпиндельная шнекобуровая установка БУГ-3, для бурения взрывных скважин - переносные буровые станки типа КБУ.

После монтажа (в откаточном штреке 1) шнекобуровой установки 4 и конвейерной линии (не показана) начинают работу по формированию полости 5 между штреками 1 и 2. Одновременно с этим обуривают массив полезного ископаемого 3 взрывными скважинами 8. При залегании выше залежи прочных труднообрушающихся пород взрывные скважины 8 перебуривают через верхнюю 6 границу массива полезного ископаемого 3, заглубляя их в покрывающие породы 9. Мощность обуриваемого слоя покрывающих пород 9 в этом случае определяется из условия заполнения выработанного пространства с подбучиванием нетронутого массива покрывающих пород. Бурение взрывных скважин 8 целесообразно осуществлять из вентиляционного штрека 2, что упрощает взаимную увязку этих работ со шнекобуровой выемкой. После сбойки штреков 1 и 2 полостью 5 и полной ее зачистки от полезного ископаемого, разрушенного при бурении полости, проводят взрывное разупрочнение массива полезного ископаемого 3, залегающего над полостью 5 (и при необходимости соответствующего слоя покрывающих пород 9), при этом шнекобуровой став остается в полости 5.

Затем включают став шнекобуровой установки 4 в работу и осуществляют выдачу разрыхленного полезного ископаемого 10 из массива. Процесс выдачи разрыхленного полезного ископаемого ведут до тех пор, пока содержание пустых пород в выдаваемой горной массе не превысит допустимого уровня, после чего реверсируют направление вращения шпинделей шнекобуровой установки. В результате этого разубоженная горная масса (полезное ископаемое, разбавленное пустой породой 11 выше предельного уровня) перемещается в полости 5 к вентиляционному 2 штреку, уплотняясь, а став шнекобуровой установки 4, отталкиваясь от этого объема, "уходит" из полости 5. По мере выхода става из полости 5 его укорачивают, и так до завершения процесса извлечения. Затем шнекобуровая установка 4 перемещается на новое место, и все повторяется.

Таким образом, обеспечивается выемка мощных залежей, мощность которых существенно превышает диаметр шпинделя шнекобуровой установки 4, при этом существенно уменьшаются объемы полезного ископаемого, взаимодействующего с буровой коронкой установки и вследствие этого подвергающегося излишнему измельчению.

Изобретение предназначено для подземной отработки твердых полезных ископаемых, предпочтительно низкопрочных, и может быть использовано при отработке мощных угольных пластов. Изобретение позволяет расширить диапазон применения шнекобурового способа выемки и повысить выход сортового полезного ископаемого. Способ заключается в бурении в залежи скважин шнекобуровой установкой с выдачей выбуренного ископаемого на откаточный штрек. Бурение производят у нижней границы отрабатываемого участка залежи. После выбуривания полезного ископаемого осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное, массива полезного ископаемого, лежащего выше сформированной выбуриванием полости, без извлечения из нее шнекобурового става. Выдача разрыхленного полезного ископаемого из скважины осуществляется шнекобуровым ставом до появления покрывающих пород. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выемки залежи полезного ископаемого, включающий бурение залежи шнекобуровой установкой с выдачей выбуренного ископаемого на откаточный штрек, отличающийся тем, что бурение массива производят у нижней границы отрабатываемого участка залежи, при этом после выбуривания полезного ископаемого осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное, массива полезного ископаемого, лежащего выше сформированной выбуриванием полости, без извлечения из нее шнекобурового става, после чего посредством шнекобуровой установки производят выдачу разрыхленного объема полезного ископаемого. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с рыхлением массива полезного ископаемого осуществляют рыхление, предпочтительно буровзрывное, покрывающих пород. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдачу полезного ископаемого осуществляют до появления покрывающих пород в выдаваемой горной массе, после чего реверсируют шнекобуровую установку и извлекают шнекобуровой став из массива.