СПОСОБ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАМЕРНО-СТОЛБОВОЙ СИСТЕМОЙ РАЗРАБОТКИ Российский патент 2003 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземной разработки средней мощности пластовых месторождений полезного ископаемого с пологим и наклонным залеганием в устойчивых и средней устойчивости кровлях с использованием секций гидрофицированных крепей усиления.

Известна камерная система разработки при отработке пластов средней мощности, включающая деление шахтного поля на панели проведением панельных штреков и спаренных панельных штреков под прямым углом к ним, от которых проводят камеры, отработку панелей от границ шахтного поля к главному транспортному штреку, путем оставления в выработанном пространстве целиков с помощью нескольких специализированных машин, которые перемещают своим ходом и могут обслуживать поочередно забои нескольких камер, либо с использованием добычных комбайнов с выемкой угля фронтально в лоб забоя, в комплексе с которыми работают самоходные выгонетки (Воробьев В.М., Бурчаков А.С. Основы технологии горного производства. Введение в специальность. Учебное пособие. М.: Недра, 1973, с. 175-177, рис.116).

Камерные системы характеризуются значительными потерями полезного ископаемого в межкамерных целиках, в которых оставляют свыше 40% запасов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ отработки месторождений камерно-столбовой разработки, включающий проведение и крепление подготовительных выработок и нарезку между ними камер с оставлением межкамерных целиков, выемку которых производят заходками в направлении от вентиляционного штрека к транспортному с оставлением охранных целиков полезного ископаемого (Бурчаков А.С., Гринько Н. К. , Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. Учебник для вузов. М.: Недра, 1982, с. 212-215, рис. X.I) - принято за прототип.

Основными недостатками известного решения являются ограниченная область применения, сдерживающими факторами которой являются: относительно высокие потери полезного ископаемого, значительная трудоемкость по поддержанию выработок, крепость полезного ископаемого, низкая безопасность работ, мощность и газоносность пласта.

Уменьшить потери полезного ископаемого в оставляемых целиках, повысить безопасность работ возможно за счет повышения их несущей способности, например, путем установки дополнительной усиливающей гидрофицированной крепи.

Сущность изобретения заключается в том, что способ отработки месторождений камерно-столбовой системой разработки включает проведение и крепление подготовительных выработок и нарезку между ними камер с оставлением межкамерных целиков, выемку которых производят заходками в направлении от вентиляционного штрека к транспортному штреку, и с оставлением охранных целиков полезного ископаемого, при этом, вслед за выемкой заходок, выемочные камеры сохраняют путем последовательной установки секций гидрофицированной крепи усиления, которые, по мере отработки выемочной камеры, поочередно, обратным ходом, извлекают из ранее отработанной камеры, складывают в транспортное положение и транспортируют под защитой ранее установленных секций гидрофицированной крепи усиления в соседнюю выемочную камеру.

Кроме того, заходки можно отрабатывать с оставлением между ними целиков полезного ископаемого.

Кроме того, заходки можно отрабатывать вприсечку друг к другу, без оставления целиков полезного ископаемого.

Кроме того, выемку межкамерных целиков возможно производить односторонними или двухсторонними заходками.

Кроме того, возможно сохранять вентиляционный или транспортный штреки путем установки в них секций гидрофицированной крепи усиления, которые по мере погашения камер перемещают из зоны стабилизировавшегося горного давления в зону начального влияния опорного давления.

Кроме того, секции гидрофицированной крепи усиления возможно установить вдоль, по нормали или под углом к продольной оси горной выработки.

Причинно-следственная связь между заявленной совокупностью отличительных существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.

Признак - "вслед за выемкой заходок выемочную камеру сохраняют путем последовательной установки секций гидрофицированной крепи усиления" позволяет, в определенных условиях, не надеясь лишь на анкерную крепь, надежно перекрыть кровлю выемочной камеры, установив в камере, например, между анкерами гидрофицированную крепь усиления, придав ей определенный распор, то есть сразу нагрузить ее необходимым усилием, что обеспечит повышение устойчивости кровли, а значит, снижение ширины оставляемых целиков полезного ископаемого, и как следствие - уменьшение потерь.

Признак - "которые, по мере отработки выемочной камеры, поочередно, обратным ходом, извлекают из ранее отработанной камеры (бывшей выемочной), складывают в транспортное положение и транспортируют под защитой ранее установленных секций гидрофицированной крепи усиления в соседнюю выемочную камеру" дает возможность по мере продвижения очистного фронта извлекать секции гидрофицированной крепи усиления, транспортировать извлеченные секции крепи под ранее установленными, распертыми секциями к месту ведения очистных работ, то есть по мере отработки очередной заходки вновь устанавливать и распирать на новом месте извлеченную секцию крепи. Таким образом, переносом крепи усиления обеспечивают безотходную технологию ее использования, периодичность ее установки, замену несущей способности оставляемых и безвозвратно теряемых целиков полезного ископаемого на несущую способность секций крепи усиления, которые, тем более, не теряются безвозвратно, а просто участвуют в кругообороте, вновь возвращаясь к роли поддержания несущей способности искусственной кровли.

Признак - "заходки отрабатывают с оставлением между ними целиков полезного ископаемого" позволяет в зависимости от горногеологических и технологических факторов оставлять между заходками охранные межзаходочные целики в целях обеспечения устойчивости кровли пласта при выемке.

Признак - "выемку межкамерных целиков производят односторонними или двухсторонними заходками" позволяет в зависимости от горнотехнологических условий, в основном от устойчивости пород кровли, принимать выемку односторонними или двухсторонними заходками при использовании гидрофицированной крепи усиления, что сокращает число проводимых камер и увеличивает объемы выемки заходками. Достоинством двухсторонней схемы является снижение материалоемкости на крепление камер в период их проведения.

Признак - "вентиляционный или транспортный штреки возможно сохранять путем установки в них секций гидрофицированной крепи усиления, которые по мере погашения камер перемещают из зоны стабилизировавшегося горного давления в зону начального влияния опорного давления" дает возможность одним и тем же комплектом секций гидрофицированной крепи усиления производить крепление определенной длины участка штрека путем снятия секций в зоне стабилизировавшегося горного давления на определенном расстоянии от камеры, транспортировки этих секций в зону повышенного горного давления под секциями крепи усиления и их последовательного возведения в районе отрабатываемого межкамерного целика. При этом дополнительные затраты на поддержание усиленной крепи на отрабатываемом участке выработки сведутся к переносу крепи усиления, транспортировке и последующей установке.

Признак - "секции гидрофицированной крепи усиления устанавливают вдоль, по нормали или под углом к продольной оси горных выработок" обеспечивает рациональное размещение крепи в выработке в зависимости от необходимой несущей способности, вентиляции, свободных проходов, плотности крепи, схемы передвижки и транспортирования. Например, для размещения в транспортном штреке параллельно с крепью усиления скребкового конвейера возможно установить секции крепи усиления вдоль конвейера. Для создания в вентиляционном штреке определенного уровня несущей способности можно установить гидрофицированную крепь усиления с определенной плотностью или определенным углом к оси штрека.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении потерь полезного ископаемого в целиках за счет использования гидрофицированной крепи усиления, расширении области применения способа на условия с более тяжелыми горно-геологическими условиями, обеспечении прямоточного проветривания, минимальном объеме монтажно-демонтажных работ, достижении высоких технико-экономических показателей.

На фиг. 1 приведена односторонняя схема отработки панели месторождений камерно-столбовой системой разработки с поддержанием камер усиливающей крепью КШУ; на фиг. 2 - то же, что на фиг.1, с двухсторонней схемой отработки; на фиг.3 - вид А-А на фиг.2, то же, схема установки секций гидрофицированной крепи усиления по нормали к оси горной выработки; на фиг.4 - схема установки секций крепи усиления вдоль к оси горной выработки; на фиг.5 - схема установки секций крепи усиления по диагонали к оси горной выработки; на фиг.6 - схема выемки заходок вприсечку, без оставления целиков.

Способ осуществляется следующим образом.

Шахтное поле разделяют на панели, размеры которых зависят от условий залегания пласта. При подготовке каждой панели осуществляют проведение и крепление вентиляционного 1 и транспортного 2 штреков и нарезку между ними камер 3 с креплением, например, анкерной крепью с подхватом 4. Между камерами оставляют межкамерные целики 5 полезного ископаемого, в которых в направлении от вентиляционного 1 к транспортному 2 штреку производят выемку полезного ископаемого односторонними (фиг.1) или двухсторонними (фиг.2) заходками 6 без крепления забойного пространства. Проведение горных выработок, вентиляционного 1, транспортного 2 штреков и камер 3 производят с помощью проходческого комбайна 7, например, типа ГПКС. (Оборудование для очистных и проходческих работ. Каталог. М.: ЦНИЭИуголь, 1986, с. 196-202). Транспортировку отбитого ископаемого до транспортного штрека 1 осуществляют, например, с помощью шахтного самоходного вагона 8, например, 6ВС 15М (Погрузочно-разгрузочно и транспортное оборудование для горнодобывающей промышленности. Отраслевой каталог 20-92-03. М.:, ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1991, с. 56-57). Выемку заходок 6 ведут с помощью этого же комбайна 7, а транспортировку полезного ископаемого - самоходным вагоном 8.

Для обеспечения запасного выхода и проветривания выработок 1 и 2 за счет общешахтной депрессии вслед за выемкой заходок 6 производят сохранение камеры 3 путем последовательной установки секций гидрофицированной крепи усиления 9, например типа КШУ (крепь усиления штрековая КШУ. Уголь. - 1994. - 8. - С. 16). Секции крепи усиления 9 устанавливают в камере 3 между подхватами анкерной крепи 4 и распирают в кровлю. Установку секций крепи усиления производят на всей длине камеры 3. При проведении работ по выемке заходок 6 в соседней рабочей камере секции гидрофицированной крепи усиления 9 в отработанной камере 3 складывают в транспортное положение, начиная с дальней, и последовательно перемещают (например, с помощью лебедок), под защитой установленных секций КШУ, в рабочую камеру, где вновь устанавливают в рабочее положение с помощью переносной напорной станции (не показана).

Для обеспечения прямоточной схемы проветривания и сокращения потерь полезного ископаемого в зависимости от порядка отработки (нисходящий, восходящий) сохраняют транспортный 2 или вентиляционный 1 штреки. Поддержание штреков 1 и 2 на границе с обрушенными породами осуществляют также за счет применения секций гидрофицированной крепи усиления 9, которые устанавливают на участке повышенного горного давления, а затем, по мере стабилизации давления, задние секции складывают в транспортное положение и перемещают вперед в зону начала влияния опорного давления.

При выемке заходок 6 между ними оставляют целики 11, в виде узких ножек полезного ископаемого, а выемку ограждают от выработанного пространства завальными целиками 12. В месте примыкания к штрекам 1 и 2 заходок 6 остаются технологические целики 13.

Секции гидрофицированной крепи усиления 9 в зависимости от конструкции и назначения горной выработки могут быть установлены по нормали (фиг.3), вдоль (фиг. 4) или под углом к ее оси (фиг.5). Например, в транспортном штреке крепь усиления должна быть установлена таким образом, чтобы обеспечить необходимые зазоры, требуемые безопасностью работ, в вентиляционном - обеспечить максимальное проходное сечение для струи воздуха, по диагонали секции крепи усиления могут быть размещены под влиянием схемы расположения анкеров и пр. Заходки 6 в определенных условиях, особенно при наличии в выемочной камере 3 секций гидрофицированной крепи усиления 9, возможно отрабатывать вприсечку друг к другу без оставления целиков, что еще более снижает потери полезного ископаемого (фиг.6).

Проветривание камер при проведении от транспортного 2 штрека, а также в случае их погашения, осуществляют вентилятором местного проветривания. В процессе отработки заходок проветривание осуществляют по рабочей камере за счет общешахтной депрессии (на схеме показано стрелками).

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземной разработки средней мощности пластовых месторождений полезного ископаемого. В предлагаемом способе вслед за выемкой заходок выемочные камеры сохраняют путем последовательной установки секций гидрофицированной крепи усиления, которые, по мере отработки выемочной камеры, поочередно, обратным ходом, извлекают из ранее отработанной камеры, складывают в транспортное положение и транспортируют под защитой ранее установленных секций гидрофицированной крепи усиления в соседнюю выемочную камеру. Изобретение позволяет снизить потери полезного ископаемого в целиках за счет использования гидрофицированной крепи усиления или самодвижущейся механизированной крепи, а также расширить область применения способа в более тяжелых горно-геологических условиях и обеспечить прямоточное проветривание. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ отработки месторождений камерно-столбовой системой разработки, включающий проведение и крепление подготовительных выработок и нарезку между ними камер с оставлением межкамерных целиков полезного ископаемого, выемку которых производят заходками в направлении от вентиляционного штрека к транспортному штреку и с оставлением охранных целиков полезного ископаемого, отличающийся тем, что вслед за выемкой заходок выемочные камеры сохраняют путем последовательной установки секций гидрофицированной крепи усиления, которые, по мере отработки выемочной камеры поочередно, обратным ходом, извлекают из ранее отработанной камеры, складывают в транспортное положение и транспортируют под защитой ранее установленных секций гидрофицированной крепи усиления в соседнюю выемочную камеру. 2. Способ отработки по п. 1, отличающийся тем, что заходки отрабатывают с оставлением между ними целиков полезного ископаемого. 3. Способ отработки по п. 1, отличающийся тем, что заходки отрабатывают вприсечку друг к другу, без оставления целиков полезного ископаемого. 4. Способ отработки по п. 1, отличающийся тем, что выемку межкамерных целиков возможно производить односторонними или двухсторонними заходками. 5. Способ отработки по п. 1, отличающийся тем, что транспортный или вентиляционный штреки возможно сохранять путем установки в них секций гидрофицированной крепи усиления, которые по мере погашения камер перемещают из зоны стабилизировавшегося горного давления в зону начального влияния опорного давления. 6. Способ отработки по п. 1, отличающийся тем, что секции гидрофицированной крепи усиления устанавливают вдоль, по нормали или под углом к продольной оси горных выработок.