СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И ВЫЕМКИ НАКЛОННЫХ И КРУТОПАДАЮЩИХ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО Российский патент 2006 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к способу подготовки и выемки полезных ископаемых, где возможно использовать разупрочняющие их реагенты.

Известен способ подготовки и выемки полезного ископаемого с применением гидромеханизации и взрывогидравлической выемки с разработкой пластов длинными столбами по восстанию и выемкой полезного ископаемого заходками по падению, а очистные работы в столбах начинают из выемочных полей в нисходящем порядке, причем в печах устанавливается гидромонитор (И.Я.Черняк, С.А.Ярунин, Ю.И.Бурчаков. Технология и механизация подземной добычи угля. М., «Недра», 1981, стр.202-204).

Недостатком такой гидравлической выемки угля является малая величина ширины камер по простиранию, зависящей от эффективной длины струга. Также подготовка с отработкой по падению увеличивает разубоживание вынимаемого полезного ископаемого с повышенными его потерями. При взрывогидравлической добыче, применяемой при мощности более 1 м, недостатком является значительный расход ВВ от 2,4 до 4,5 кг на одну скважину, тогда как расстояние между скважинами составляет всего 1-2 м. При этом при буровзрывных работах не только ухудшается безопасность работ по выемке, но и резко снижается производительность добычи полезного ископаемого.

Известен близкий по отдельным процессам способ отработки полезного ископаемого, апробированный на шахтах Бунгурской и Димитрова АО Кузнецкуголь, при котором в камере шириной 12 м бурили скважины длиной 15-17 м для подачи в них разупрочняющих реагентов и герметизировали их. При этом оставляли целик над подсечным штреком и в нем устанавливался скребковый конвейер, а для выпуска разупрочненного угля бурили шпуры и взрывали их для создания отверстий, через которые уголь поступал на скребковый конвейер и далее через печи (в целике над откаточным штреком) в вагонетки на откаточном штреке (Кузнецов А.А., Карташов Ю.М. Научные сообщения технологии подземных горных работ. ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского, №308/98 г, стр.163-172).

Известный способ довольно эффективен, однако имеет ограниченную область применения из-за трудностей в управлении процессом обработки, особенно в трещиноватых либо имеющих локальные трещины углей, а также из-за присутствия взрывных работ.

Главным недостатком известного способа и многих других технологий является то, что для сохранения откаточного штрека проходят специальный параллельный штрек (подсечной штрек в вышеуказанном способе) с оставлением под ним целика, в котором проходят специальные выработки (печи) для выпуска угля, проветривания и др.

В качестве ближайшего аналога принят способ подготовки и выемки наклонных и крутопадающих пластов полезного ископаемого (см. заявку на изобретение RU 2001103499 А, 2003 г.), включающий оконтуривание блоков по простиранию скатами с грузовым и ходовым отделением, а по падению вентиляционным и откаточным штреками с разделением горизонта на подэтажи проведением подэтажных штреков, бурение скважин и закачку в них разупрочняющего реагента для обработки полезного ископаемого.

Задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности работ при подготовке и в процессе выемки полезного ископаемого.

Для этого в способе подготовки и выемки наклонных и крутопадающих пластов полезного ископаемого, включающем оконтуривание блоков по простиранию скатами с грузовым и ходовым отделением, а по падению вентиляционным и откаточным штреками с разделением горизонта на подэтажи проведением подэтажных штреков, бурение скважин и закачку в них разупрочняющего реагента для обработки полезного ископаемого, выполняют следующие действия: разбивают блоки на отдельные камеры и оконтуривают камеры восстающими выработками, которые проходят бесштанговыми комплексами, и образуют непосредственно вокруг восстающих выработок целики, для дегазации бурение скважин производят в промежутках между указанными целиками, и затем выполняют закачку разупрочняющих реагентов в скважины, осуществляя позонную порционально-импульсную обработку полезного ископаемого, с оставлением необрабатываемого целика над откаточным штреком и между камерами, осуществляют разрушение целиков вокруг восстающих выработок и подмыв разупрочненного полезного ископаемого начинают над целиком откаточного штрека с односторонней или двусторонней выемкой камер по восстанию и обеспечивают выпуск полезного ископаемого через оставленную часть восстающей выработки в целике над откаточным штреком.

Дополнительно для концентрации работ при выемке осуществляют следующие действия: горизонт разбивают на подэтажи и оконтуривают камеры восстающими выработками с наклоном по простиранию под углом, обеспечивающим самотек разрушенного полезного ископаемого под действием гравитационных сил, при этом проходку восстающих выработок ведут впереди отстающего забоя подэтажного штрека, под которым и над которым оставляют целики, которые погашают гидромонитором с отставанием не менее одной камеры погашаемых целиков над и под вентиляционным штреком, при этом междукамерные целики погашают по частям посредством бурения шпуров, их заряжания и взрывания, выполняют перепуск породы с отработанного горизонта или подэтажа и заполняют отработанную камеру за счет самообрушения породы кровли.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена последовательность процессов при подготовке и выемке блока; на фиг.2 - сечение фиг.1 по А-А; на фиг.3 - проходка восстающей выработки с наклоном по простиранию с погашением целиков под подэтажным штреком; на фиг.4 - выемка с погашением межкамерного целика.

Изобретение описывается на примере крутого угольного пласта, где подготовку к выемке выполняют путем проведения по углю 1 основных пластовых штреков (вентиляционного 2 и откаточного 3) и разделением горизонта на подэтажи путем проведения подэтажных штреков. Готовят также блоки 4 к выемке с помощью устройства скатов по простиранию - лестничного с ходовым отделением 5 и грузового 6. Блоки 4 разбивают на отдельные камеры 7 путем проходки восстающих выработок 8 (мобильными, бесштанговыми комплексами, например, ПКВУ-Г) и образуют вокруг восстающих выработок 8 целики 9 и для дегазации между целиками 9 бурят скважины 10. Затем в указанные скважины 10 закачивают разупрочняющий реагент, выполняя позонную порционально-импульсную обработку угля 1, однако при этом сохраняют в необработанном состоянии целики 11 над откаточным штреком 3 и между камерами. Далее осуществляют разрушение целиков вокруг восстающих выработок. Подмыв разупрочненного полезного ископаемого с помощью гидромонитора 12 начинают над целиком 11 откаточного штрека 3 путем его шагового поднятия от целика 11 для двустороннего или одностороннего блочного разрушения целика 9 выемки камер 7. Разупрочнение ведут с оставлением под вентиляционным штреком 2 целика 13, а его и целик 14 над вентиляционным штреком погашают отдельным гидромонитором 15 или гидромонитором 12 с выпуском разрушенного угля полезного ископаемого через оставляемую часть 16 восстающей выработки 8 в целике 11 над откаточным штреком 3.

Дополнительно для концентрации работ при подготовке и выемке угля 18 (фиг.3) восстающие выработки проводятся с наклоном по простиранию пласта с углом, обеспечивающим самотек разрушенного и разупрочняющего угля под действием гравитационных сил, и горизонт разделяют на подэтажи путем проведения подэтажного штрека 19, и при этом каждую последующую восстающую выработку 18 проходят заранее до подхода забоя 20 поэтажного штрека 19, над которым оставляют целик 21 и под ним целик 22, а их погашают с отставанием не менее одной камеры 23, погашаемых целиков 24 и 25 над и под вентиляционным штреком 26, и возможно погашение по частям межкамерных целиков 27 с помощью бурения, заряжания и взрывания, например шпуров 28, или, как показано на фиг.4, межкамерный целик 30, оставляемый со стороны последующей для выемки камеры 31 вокруг восстающих выработки 32, погашают с одновременной выемкой камеры 31.

Предлагаемый способ подготовки и выемки полезного ископаемого обеспечит повышение производительности при выемке наклонных и крутопадающих пластов с углом залегания 40-90°, и при использовании, например, одного бесштангового комплекса ПКВУ-Г она повысится в 3-4 раза, чем при существующих технологиях на указанных углах залегания, а за счет возможной одновременной отработки 2-3 горизонтов или подэтажей достигается концентрация работ по выемке с уменьшением денежных расходов и времени на вентиляцию, доставку людей, водоотлив и др., также резко снижаются затраты на подготовку с исключением проведения и крепления параллельных штреков и печей. При гидравлическом разрушении целиков необходима ширина их только для сохранения восстающих выработок при шаговом блочном разрушении гидромонитором, и поэтому нужна меньшая длина эффективной струи, а это позволит снизить расход воды с улучшением качества угля за счет возможности уменьшения давления струи и диаметра насадки. Предлагаемая последовательность выполнения операций - с первоначальным бурением скважин до проведения восстающих выработок и обработка после их проведения разупрочняющими реагентами части камеры между целиками обеспечит проведение дегазации пласта заблаговременным вытеснением газа в каждую поочередно заполняемую скважину разупрочняющими реагентами.

Способ обеспечивает также приспосабливаемость к горно-геологическим и технико-технологическим условиям при выемке наклонных и крутопадающих пластов полезного ископаемого (так, например, в зависимости от крепости полезного ископаемого и его несущей способности на практике выбирается толщина целиков вокруг восстающих выработок, а толщина межкамерного целика необходима только для обеспечения изоляции вынимаемого полезного ископаемого из камеры от породы погашенной камеры, также выбирается от устойчивости кровли площадь ее обнажения) и ведение выпуска полезного ископаемого с магазинированием, оставляя требуемое компенсационное пространство.

Используя бесштанговый комплекс ПКВУ-Г при спуске с расширением проходки пройденной восстающей выработки, обеспечивается возможность механизации отдельных трудоемких процессов по проведению скатов с грузовым и лестничным отделением.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при гидравлической разработке наклонных и крутопадающих пластов полезного ископаемого. Способ включает оконтуривание блоков по простиранию скатами с грузовым и ходовым отделением, а по падению вентиляционным и откаточным штреками с разделением горизонта на подэтажи проведением подэтажных штреков, бурение скважин и закачку в них разупрочняющего реагента для обработки полезного ископаемого. Разбивают блоки на отдельные камеры и оконтуривают камеры восстающими выработками, которые проходят бесштанговыми комплексами, и образуют непосредственно вокруг восстающих выработок целики. Для дегазации бурение скважин производят в промежутках между указанными целиками и затем выполняют закачку разупрочняющих реагентов в скважины, осуществляя позонную порционально-импульсную обработку полезного ископаемого, с оставлением необрабатываемого целика над откаточным штреком и между камерами. Осуществляют разрушение целиков вокруг восстающих выработок. Подмыв разупрочненного полезного ископаемого начинают над целиком откаточного штрека с односторонней или двусторонней выемкой камер по восстанию. Обеспечивают выпуск полезного ископаемого через оставленную часть восстающей выработки в целике над откаточным штреком. После разбиения горизонта на подэтажи возможно оконтуривание камер восстающими выработками с наклоном по простиранию под углом, обеспечивающим самотек разрушенного полезного ископаемого под действием гравитационных сил. При этом проходку восстающих выработок ведут впереди отстающего забоя подэтажного штрека, под которым и над которым оставляют целики, которые погашают гидромонитором с отставанием не менее одной камеры погашаемых целиков над и под вентиляционным штреком. Междукамерные целики погашают по частям посредством бурения шпуров, их заряжания и взрывания, выполняют перепуск породы с отработанного горизонта или подэтажа и заполняют отработанную камеру за счет самообрушения породы кровли. Изобретение направлено на повышение эффективности и безопасности работ при подготовке и выемке полезного ископаемого. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ подготовки и выемки наклонных и крутопадающих пластов полезного ископаемого, включающий оконтуривание блоков по простиранию скатами с грузовым и ходовым отделением, а по падению вентиляционным и откаточным штреками с разделением горизонта на подэтажи проведением подэтажных штреков, бурение скважин и закачку в них разупрочняющего реагента для обработки полезного ископаемого, отличающийся тем, что разбивают блоки на отдельные камеры и оконтуривают камеры восстающими выработками, которые проходят бесштанговыми комплексами, и образуют непосредственно вокруг восстающих выработок целики, для дегазации бурение скважин производят в промежутках между указанными целиками и затем выполняют закачку разупрочняющих реагентов в скважины, осуществляя позонную порционально-импульсную обработку полезного ископаемого, с оставлением необрабатываемого целика над откаточным штреком и между камерами, осуществляют разрушение целиков вокруг восстающих выработок и подмыв разупрочненного полезного ископаемого начинают над целиком откаточного штрека с односторонней или двусторонней выемкой камер по восстанию и обеспечивают выпуск полезного ископаемого через оставленную часть восстающей выработки в целике над откаточным штреком.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горизонт разбивают на подэтажи и оконтуривают камеры восстающими выработками с наклоном по простиранию под углом, обеспечивающим самотек разрушенного полезного ископаемого под действием гравитационных сил, при этом проходку восстающих выработок ведут впереди отстающего забоя подэтажного штрека, под которым и над которым оставляют целики, которые погашают гидромонитором с отставанием не менее одной камеры погашаемых целиков над и под вентиляционным штреком, при этом междукамерные целики погашают по частям посредством бурения шпуров, их заряжания и взрывания, выполняют перепуск породы с отработанного горизонта или подэтажа и заполняют отработанную камеру за счет самообрушения породы кровли.