СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПЛАСТОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2008 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых, главным образом угольных и соляных, лавами (длинными очистными забоями), оборудованными очистными механизированными комплексами.

Известен способ разработки пластов полезных ископаемых (авт. свид. №1434109, Бюл.40, 1988. Авторы: Зубов В.П., Лазченко К.Н., Мельков А.Д., Иванов А.А.), включающий разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы полезного ископаемого (далее столбы, столб отрабатывают одной лавой), отработку которых осуществляют лавами. Для подготовки столбов к выемке проходят участковые подготовительные выработки. Столбы отрабатывают последовательно без оставления между ними целиков полезного ископаемого. После завершения отработки столба производят демонтаж очистного оборудования в лаве.

Недостатками данного способа являются значительная стоимость демонтажных работ, большая продолжительность их выполнения и повышенная опасность труда горнорабочих при отработке мощных (более 3,5 м) пластов лавами, оборудованными механизированными комплексами.

Известен способ разработки пластов полезных ископаемых с использованием механизированных комплексов (патент РФ №2101497 на изобретение «Способ разработки пластов полезных ископаемых». Авторы: В.П.Зубов, А.Б.Соколов, А.Е.Кононова, В.В.Карин, Бюл. №1, 1998 г), принятый в качестве способа-прототипа. Данный способ включает разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы, подготовку столбов путем проведения участковых подготовительных выработок и последовательную отработку столбов без оставления между ними целиков полезного ископаемого. Столбы отрабатывают лавами, оборудованными механизированными комплексами. На завершающей стадии отработки столба очистные работы в лаве прекращают при нахождении забоя лавы на одной линии с краевой частью массива полезного ископаемого, образовавшейся ранее при отработке столба, имеющего общую границу с отрабатываемым столбом. После прекращения в лавах очистных работ производят демонтаж механизированных комплексов.

Недостатками данного способа являются значительные затраты, связанные с демонтажом механизированного комплекса после завершения отработки столбов, большая продолжительность выполнения демонтажных работ и повышенная их опасность. В наибольшей степени эти недостатки проявляются при отработке пластов полезных ископаемых мощностью более 3,0-3,5 м. Это в значительной степени связано с повышенной степенью разрушения пород непосредственной и основной кровель и связанными с этим вывалами пород из кровли при выполнении демонтажных работ. Использование известного способа-прототипа при отработке мощных пластов полезных ископаемых характеризуется необходимостью возведения дополнительной крепи в демонтажных камерах и высокой вероятностью потери дорогостоящих секций механизированной крепи при обрушениях пород основной кровли.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков известного способа, а именно уменьшение затрат, связанных с демонтажом механизированного комплекса, сокращение времени выполнения демонтажных работ и повышение их безопасности.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных пластов полезных ископаемых, включающем разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы, подготовку столбов путем проведения участковых подготовительных выработок, последовательную отработку столбов без оставления между ними целиков полезного ископаемого лавами, оборудованными механизированными комплексами, и демонтаж механизированных комплексов после прекращения в лавах очистных работ, согласно изобретению на завершающей стадии отработки столба (при подходе лавы к границе отрабатываемого участка шахтного поля) после нахождения забоя лавы на одной линии с краевой частью массива полезного ископаемого, образовавшейся ранее при отработке столба, имеющего общую границу с отрабатываемым столбом, очистные работы продолжают до обрушения пород основной кровли в выработанном пространстве лавы и отхода забоя лавы на среднем ее участке от трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, на расстояние, равное ширине призабойного пространства лавы.

Сущность заявляемого способа разработки мощных пластов полезных ископаемых поясняется схемами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 приведена схема, поясняющая расположение забоя лавы после прекращения в ней очистных работ относительно границы выработанного пространства, сформировавшейся ранее при отработке рядом расположенного столба, а также относительно трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении.

На фиг.2 приведена схема, поясняющая расположение трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, относительно забоя лавы после прекращения в ней очистных работ при использовании известного способа-прототипа.

На фиг.3 приведена схема, поясняющая место расположения трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, относительно секций крепи механизированного комплекса после прекращения в лаве очистных работ.

На фиг.1-3: 1 - забой лавы; 2 - механизированная крепь; 3 - трещина разлома, образовавшаяся в основной кровле при ее обрушении; 4-7 - участковые подготовительные выработки; Z - ширина целика между параллельными участковыми подготовительными выработками 4 и 5, 6 и 7; l - расстояние между забоем лавы и краевой частью массива полезного ископаемого, образовавшейся ранее при отработке столба, имеющего общую границу с отрабатываемым столбом; а-б - краевая часть массива полезного ископаемого, образовавшаяся ранее при отработке столба, имеющего общую границу с отрабатываемым столбом; о-к - общая граница отрабатываемого и ранее отработанного столбов; с - расстояние между забоем лавы на среднем ее участке и трещиной разлома, образовавшейся в основной кровле, при ее обрушении; b - ширина призабойного пространства лавы; h_н - мощность пород непосредственной кровли; h_o - мощность пород основной кровли; L - шаг обрушения пород основной кровли.

Столбы при реализации заявляемого способа могут подготавливаться как одиночными, так и параллельными (фиг.1-3) участковыми подготовительными выработками, разделенными целиком полезного ископаемого шириной Z.

Способ осуществляют следующим образом. Отрабатываемый участок шахтного поля разделяют на столбы полезного ископаемого. Столб полезного ископаемого подготавливают к отработке путем проведения участковых подготовительных выработок. Отработку столбов ведут последовательно лавами, оборудованными механизированными комплексами. На фиг.1 выше линии к-а столб отработан, ниже линии к-а один столб отрабатывается. Линия к-а является общей границей указанных столбов. Целики полезного ископаемого между столбами не оставляют.

На завершающей стадии отработки столба после нахождения забоя лавы на одной линии с краевой частью (а-б, фиг.1) массива полезного ископаемого, образовавшейся ранее при отработке столба, имеющего общую границу (к-а, фиг.1) с отрабатываемым столбом, очистные работы продолжают до обрушения пород основной кровли в выработанном пространстве лавы и отхода забоя лавы на среднем ее участке от трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, на расстояние, равное ширине призабойного пространства лавы. После завершения отработки столбов производят демонтаж механизированных комплексов.

Продолжение очистных работ (отработки столба) до обрушения пород основной кровли в выработанном пространстве лавы после того, как забой 1 лавы (фиг.1) находился на одной линии с краевой частью а-б массива полезного ископаемого, позволяет существенно улучшить состояние кровли в демонтажной камере и в конечном итоге уменьшить затраты, связанные с демонтажом механизированного комплекса, сократить продолжительность выполнения демонтажных работ и повысить безопасность труда горнорабочих. Это объясняется тем, что при использовании заявляемого способа (в отличие от способа-прототипа, фиг.2) породные слои основной кровли на участке лавы, прилегающем к подготовительной выработке 7, имеют две опоры - массив полезного ископаемого впереди забоя лавы и массив полезного ископаемого выше линии а-о (фиг.1). В таких условиях слои пород основной кровли характеризуются большими предельно допустимыми обнажениями и практически не передают горное давление на породы непосредственной кровли на участке лавы, прилегающем к подготовительной выработке 7. Трешина разлома 3, образовавшаяся в основной кровле при ее обрушении на участке лавы, прилегающем к подготовительной выработке 7, находится за пределами призабойного пространства лавы. Следовательно, обрушающиеся в выработанном пространстве породы основной кровли не оказывают отрицательного влияния на состояние кровли в местах ведения демонтажных работ.

По мере удаления от краевых участков лавы к средней ее части расстояние от трещины разлома 3 (фиг.1) до забоя лавы уменьшается. На средних участках лавы трещина разлома в основной кровле при ее обрушении может образовываться над забоем лавы. С целью исключения отрицательного влияния опусканий породных блоков основной кровли на выполнение демонтажных работ в лаве отработку столба после обрушения пород основной кровли продолжают до отхода забоя лавы на среднем ее участке от трещины разлома 3 (фиг.3) на расстояние, равное ширине призабойного пространства лавы b. При выполнении данного условия консоль основной кровли длиной С, расположенная над призабойным пространством лавы, выполняет функции перекрытия, исключающего повышенные нагрузки на породы непосредственной кровли и их дополнительное разрушение. Сохранение устойчивости пород непосредственной и основной кровель на средних участках лавы позволяет существенно уменьшить затраты, связанные с демонтажом механизированного комплекса, сократить продолжительность выполнения демонтажных работ и повысить безопасность труда горнорабочих.

Место расположения относительно забоя лавы трещин разлома 3 (фиг.1), образующихся в основной кровле при ее обрушении, в каждом конкретном случае определяют путем использования известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований с учетом конкретных горно-геологических и горно-технических условий разработки пласта полезного ископаемого. В частности, при небольшой (до 1,5-2,0 м) мощности пород непосредственной кровли места расположения трещин разлома в основной кровле определяют путем проведения визуальных наблюдений.

За счет обеспечения устойчивости пород основной и непосредственной кровель использование заявляемого способа позволяет существенно уменьшить затраты, связанные с демонтажом механизированного комплекса, и продолжительность выполнения демонтажных работ в лавах. При этом повышается безопасность труда горнорабочих. Так в условиях шахты «Распадская» затраты, связанные с демонтажом механизированного комплекса «Джой», и продолжительность выполнения демонтажных работ снижаются соответственно в 1,3 и 1,7 раза.

Максимальный эффект при использовании заявляемого способа достигается при отработке пластов полезных ископаемых мощностью более 3,0-3,5 м с углами залегания 0-32°. С увеличением глубины ведения горных работ эффективность использования заявляемого способа возрастает.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных пластов полезных ископаемых лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами. Отрабатываемый участок шахтного поля разделяют на столбы полезного ископаемого. Столбы подготавливают к отработке путем проведения подготовительных выработок 4-7. Отработку столбов производят последовательно лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами 2, без оставления между столбами целиков полезного ископаемого. После прекращения в лавах очистных работ механизированные комплексы 2 демонтируют. На завершающей стадии отработки столба после нахождения забоя лавы 1 на одной линии с краевой частью а-б массива полезного ископаемого, образовавшейся при отработке столба, имеющего общую границу о-к с отрабатываемым столбом, очистные работы продолжают до обрушения пород основной кровли в выработанном пространстве лавы и отхода забоя лавы 1 на среднем ее участке от трещины разлома 3, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, на расстояние b, равное ширине призабойного пространства лавы. Изобретение позволяет уменьшить затраты, связанные с демонтажом очистных механизированных комплексов, сократить время выполнения демонтажных работ и повысить их безопасность. 3 ил.

Способ разработки мощных пластов полезных ископаемых, включающий разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы полезного ископаемого, подготовку столбов путем проведения участковых подготовительных выработок, последовательную отработку столбов без оставления между ними целиков полезного ископаемого лавами, оборудованными механизированными комплексами, и демонтаж механизированных комплексов после прекращения в лавах очистных работ, отличающийся тем, что на завершающей стадии отработки столба после нахождения забоя лавы на одной линии с краевой частью массива полезного ископаемого, образовавшейся при отработке столба, имеющего общую границу с отрабатываемым столбом, очистные работы продолжают до обрушения пород основной кровли в выработанном пространстве лавы и отхода забоя лавы на среднем ее участке от трещины разлома, образовавшейся в основной кровле при ее обрушении, на расстояние, равное ширине призабойного пространства лавы.