СПОСОБ ШАХТНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, РАЗДЕЛЕНИЯ ПОРОД, ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА И ОБОГАЩЕНИЯ РУДЫ Российский патент 2020 года по МПК E21C41/18 E21F15/00 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу проектирования шахтной разработки, в частности к способу шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды, а также относится к технической области разработки угольной шахты.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] В связи с широкомасштабными шахтными разработками месторождений и модернизацией технологий разработки угольных шахт, в особенности имеют широкое применение технология разработки верхней части угольного пласта и технология разработки большого количества тонких угольных пластов, верхних и нижних плит угольного пласта рабочей поверхности, которые содержат большое количество пустой породы, что увеличивает объем пустой породы, смешанный с сырым углем. При традиционной разработке угольной шахты пустая порода угольного пласта в подземном пространстве разрабатываемого сырого угля не отделяется и для этого разрабатываемый сырой уголь напрямую поступает в угольный бункер на дне шахты, затем поднимается из шахты при помощи подъемной системы, а после, выгружается пустая порода из сырого угля и для этой отделенной пустой породы необходимо специальное место для отгрузки. Поскольку сырой уголь промывается и отделяется после его транспортировки из подземного пространства на поверхность земли, то энергия для транспортировки пустой породы тратится впустую, при этом отделенная пустая порода склонна к самовозгоранию во время отгрузки, большая площадь земли оказывается занятой под отгрузку, происходит серьезное загрязнение экологической среды, а шахтная среда становится все более опасной. Кроме того, системы транспортировки и подъема пустой породы в подземной системе подачи угля относятся к недопустимому виду транспортировки в шахтах, и объем этого вида транспортировки будет значительно сокращать фактическую производственную продуктивность шахты и увеличивать расходы на оборудование.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В целях устранения различных дефектов, существующих в предшествующем уровне техники, настоящее изобретение предлагает способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды для снижения давления на шахтных вспомогательных подъемных установках и наземных установках для обогащения угля путем обмывки, а также дает возможность эффективной обработки пустой породы угольной шахты, сокращения площади поверхности отгрузки пустой породы угольного пласта, защиты окружающей среды места разработки и увеличения эффективности разработки угольных месторождений.

[0004] Для решения вышеупомянутых проблем, способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды согласно настоящему изобретению включает в себя следующие этапы:

[0005] этап 1: определение основных источников пустой породы на проектируемой рабочей поверхности выемки в соответствии с геологическими условиями и особенностями залегания угольного пласта;

[0006] этап 2: выбор соответствующих мер для снижения уровня содержания пустой породы в процессе разработки угольного пласта в соответствии с основными источниками пустой породы на проектируемой рабочей поверхности выемки и организация рабочей поверхности мелкой разработки;

[0007] этап 3: подготовка подземной системы отделения пустой породы угольного пласта, выбор оборудования для системы отделения пустой породы угольного пласта и выполнение отделения пустой породы угольного пласта на сыром угле, полученном при отделении пустой породы рабочей поверхности мелкой разработки;

[0008] этап 4: транспортировка отделенной пустой породы в подземный бункер для пустой породы при помощи ленточного конвейера, затем транспортировка отделенной пустой породы для закладки и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта из подземного бункера для пустой породы при помощи ленточного конвейера для выполнения обработки закладки, а затем подготовка по очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки; а также

[0009] этап 5: в соответствии с объемом пустой породы, отделенной системой отделения пустой породы угольного пласта, проектируется длина участка закладки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, подготавливается участок закладки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; в соответствии с производственной продуктивностью шахты, проектируется длина участка обрушения при очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки, подготавливается участок обрушения рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; а также подготавливается участок транспортировки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки между участком закладки и участком обрушения, подготавливается участок транспортировки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования.

[001] В частности, основными источниками пустой породы на этапе 1 являются: пустая порода при использовании полностью механизированной технологии разработки с обрушением, прослоек пустой породы в угольном пласте, пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, а также пустая порода, разрабатываемая при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия.

[002] Меры, принимаемые для снижения содержания пустой породы при разработке угольного пласта в соответствии с различными источниками пустой породы, заключаются в следующем:

[003] а. для пустой породы: во время использования полностью механизированной технологии разработки с обрушением содержание этой пустой породы уменьшается сначала при определении толщины распределения верхней части угольного пласта, чтобы понять изменение этой толщины, а затем при изменении интервала и способа выемки в соответствии с различными показателями толщины верхней части угольного пласта;

[004] b. для прослойка пустой породы в угольном пласте: содержание пустой породы в угольном пласте с прослойком пустой породы уменьшается при использовании способа слоевой выемки;

[005] с. для пустой породы, обвалившейся с кровли рабочей поверхности очистной выемки: пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, уменьшается за счет своевременной установки опоры и увеличения прочности опоры;

[006] d. для вруба пустой породы при помощи вставляемой нижней плиты полностью механизированного угольного забоя: вруб пустой породы при помощи нижней плиты полностью механизированного угольного забоя уменьшается путем изменения высоты лебедки забойщика и применения мер к забойщику для предотвращения разгрузки; а также

[007] e. для пустой породы, разрабатываемой при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия: содержание пустой породы уменьшается сначала при определении и анализе степени изменения геологического условия, а затем во время принятия мер обхода без обработки, перемещения рабочей поверхности и настройки параметров горнодобывающего оборудования для добычи угля.

[008] При этом, очистная выемка с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки означает, что на одной рабочей поверхности одновременно располагаются участок комплексной механизированной разработки угольного пласта с закладкой породы и участок традиционной комплексной механизированной разработки угольного пласта, а также конкретная технология представлена следующим образом:

[009] а. технология разработки угольного пласта: на рабочей поверхности системы эффективной выемки угольного пласта и закладки пустой породы установлены опоры трех видов, где опора, расположенная на участке закладки, представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля, опора, расположенная на участке транспортировки, представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля с боковой плитой ограждения, а опора, расположенная на участке обрушения, представляет собой традиционную гидравлическую опору с полностью механизированной технологией разработки; эти три опоры сконструированы таким образом, чтобы иметь одинаковый доступ к блоку и одновременно использовать забойщик и скребковый конвейер, а уголь с места разработки транспортировался при помощи ленточным конвейером; а также

[0010] b. технология закладки: промытая в подземной системе пустая порода подается из бункера для пустой породы на конвейер со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно, который находится на участке закладки рабочей поверхности для разработки смешанного типа, посредством последовательной передачи через механизм подачи, ленточный конвейер с резиновой лентой для транспортировки пустой породы и автоматическую линию транспортировки самоходного типа, а отгрузочные отверстия, расположенные на скребковом конвейере со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно, который находится в дальней части участка закладки пустой породой, открываются в соответствии с установленным порядком, чтобы дать возможность свободному падению пустой породы в выработанное пространство.

[0011] Кроме того, на этапе 5 перед закладкой очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки необходимо провести оценку степени опасности пустой породы для окружающей среды, и если пустая порода вызывает загрязнение подземной шахтной среды, то необходимо отделенную пустую породу предварительно обработать, чтобы снизить вторичное загрязнение пустой породой. Конкретные меры предусматривают:

[0012] а. предварительную обработку замачивания породы: отделенная пустая порода замачивается в воде для предварительной обработки в течение нескольких дней, чтобы прекратить возникновение реакций ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы; а также

[0013] b. видоизменение микроорганизмов пустой породы: реакция и движение ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы препятствуют созданию режима культивирования микроорганизмов, тем самым предотвращая вторичное загрязнение подземных вод и грунта окружающей среды.

[0014] Кроме того, на этапе 5 после закладки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, выработанное пространство находится под контролем в режиме реального времени, и если происходит осаждение ионов тяжелых металлов, то необходимы меры предварительного контроля, которые, в частности, предусматривают следующее:

[0015] а. укладку слоя против утечек на нижней плите: для покрытия подошвы пласта используется плотный материал, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов; а также

[0016] b. цементацию пород на нижней плите: трещина на нижней плите подлежит цементации, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов.

[0017] В предпочтительном варианте реализации способ отделения пустой породы угольного пласта на этапе 3 представляет собой способ разделения пород в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом, который представлен, в частности, следующим образом:

[0018] подземная пустая порода угольного пласта проходит через просеиватель, при этом мелкий уголь с размером частиц меньше заданного размера частиц поступает непосредственно в угольный бункер посредством ленточного конвейера для мелкого угля, сырой уголь с размером частиц больше заданного размера частиц попадает через желоб для сырого угля в ленточную машину разделения, подачи и транспортировки, сырой уголь с большим размером частиц подается через загрузочный желоб в дробильную машину посредством ленточной машины для разделения, подачи и транспортировки, а затем измельченный сырой уголь подается в отсадочную машину с подвижным решетом для отделения пустой породы от обогащенного угля.

[0019] Способ разделения пород в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом обладает преимуществом большого диапазона размеров разделения, небольшого количества воды, используемой оборудованием, и системой упрощенного процесса.

[0020] Кроме того, длина участка транспортировки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки обычно равна длине от 4 до 9 гидравлических опор.

[0021] В настоящем изобретении разработка пустой породы сводится к минимуму благодаря установке системы мелкой разработки пустой породы и оптимизации параметров процесса в соответствии с различными источниками пустой породы, при этом сырой уголь, разрабатываемый системой мелкой разработки пустой породы, отделяется посредством подземной системы отделения пустой породы угольного пласта, и отделенная пустая порода закладывается на месте закладки. Чтобы синхронизировать скорости закладки и обрушения, эффективная выемка рабочей поверхности с обрушением угольного пласта для одновременного получения закладочного угля расположена таким образом, что отделенная пустая порода может быть полностью использована для закладки; и, кроме того, сырой уголь, разрабатываемый при помощи полностью механизированной технологии разработки, транспортируется для разделения пород к системе отделения пустой породы угольного пласта, таким образом, что две рабочие поверхности могут запускаться одновременно. Для предотвращения взаимных помех в работе участка обрушения и участка закладки предусмотрено размещение участка транспортировки между участком обрушения и участком закладки. С целью уменьшения вредного воздействия пустой породы на окружающую среду в зоне закладки, проводятся меры по предварительной обработке и контролю, чтобы снизить воздействие на окружающую среду до и после закладки пустой породы. Способ не только решает проблему транспортировки пустой породы на большие расстояния, уменьшает затраты на подъем подземной пустой породы и снижает давление на шахтных вспомогательных подъемных установках и наземных установках для обогащения угля путем обмывки, но также предоставляет эффективную обработку пустой породы угольной шахты, сокращает площадь поверхности отгрузки пустой породы угольного пласта, уменьшает ущерб, наносимый окружающей среде места разработки, и тем самым защищает экологическую среду. Кроме того, закладка пустой породы и эффективная выемка рабочей поверхности угольного пласта имеют высокую производительность единого процесса, которая соответствует требованиям современных рудников к производственной продуктивности, а также в перспективе имеют широкое применение.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СХЕМ

[0022] ФИГ. 1 представляет собой схему расположения подземной системы согласно настоящему изобретению;

[0023] ФИГ. 2 представляет собой схему технологического процесса способа отделения пустой породы угольного пласта в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом;

[0024] ФИГ. 3 представляет собой схему расположения закладки пустой породы и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта; а

[0025] ФИГ. 4 представляет собой схему технологического процесса "разработки, разделения, закладки и обогащения" способа шахтной разработки месторождений.

[0026] На схемах: 1. система мелкой разработки пустой породы; 2. система отделения пустой породы угольного пласта; 3. система закладки пустой породы и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта; 4. участок закладки; 5. участок транспортировки; 6. участок обрушения; 7. гидравлическая опора разработки закладочного угля; 8. гидравлическая опора разработки закладочного угля с боковой плитой ограждения; 9. традиционная гидравлическая опора с полностью механизированной технологией разработки; 10. забойщик; 11. скребковый конвейер; 12. скребковый конвейер со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно; 13. отгрузочное отверстие; 14. автоматическая линия транспортировки самоходного типа; 15. ленточный конвейер для пустой породы; 16. рельсовый путь; 17. конвейерный путь; и 18. ленточный конвейер.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] Настоящее изобретение более подробно описывается ниже со ссылкой на схемы и конкретные варианты его осуществления.

[0028] На ФИГ. 1 и ФИГ. 4 показан способ шахтной разработки, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды. Для этого способа необходима установка двух систем, расположенных в подземном пространстве, включая систему мелкой разработки пустой породы 1, систему отделения пустой породы угольного пласта 2 и систему закладки пустой породы и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта 3. Производительность каждой системы должна соответствовать следующему принципу: потенциальная возможность проектной закладки в системе закладки пустой породы и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта > потенциальная возможность отделения пустой породы в системе отделения пустой породы угольного пласта > потенциальная возможность отгрузки пустой породы в системе мелкой разработки пустой породы.

[0029] Конкретные меры заключаются в следующем:

[0030] этап 1: определение основных источников пустой породы на проектируемой поверхности выемки в соответствии с геологическими условиями и особенностями залегания угольного пласта,

[0031] где основными источниками пустой породы являются: пустая порода при использовании полностью механизированной технологии разработки с обрушением, прослоек пустой породы в угольном пласте, пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, а также пустая порода, разрабатываемая при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия;

[0032] этап 2: выбор соответствующих мер для снижения уровня содержания пустой породы в процессе разработки угольного пласта в соответствии с основными источниками пустой породы на проектируемой поверхности выемки и организация рабочей поверхности мелкой разработки,

[0033] где меры, принимаемые для снижения содержания пустой породы при разработке угольного пласта в соответствии с различными источниками пустой породы, заключаются в следующем:

[0034] а. для пустой породы: во время использования полностью механизированной технологии разработки с обрушением содержание этой пустой породы уменьшается сначала при определении толщины распределения верхней части угольного пласта, чтобы понять изменение этой толщины, а затем при изменении интервала и способа выемки в соответствии с различными показателями толщины верхней части угольного пласта;

[0035] b. для прослойка пустой породы в угольном пласте: содержание пустой породы в угольном пласте с прослойком пустой породы уменьшается при использовании способа слоевой выемки;

[0036] с. для пустой породы, обвалившейся с кровли рабочей поверхности очистной выемки: пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, уменьшается за счет своевременной установки опоры и увеличения прочности опоры;

[0037] d. для вруба пустой породы при помощи вставляемой нижней плиты полностью механизированного угольного забоя: вруб пустой породы при помощи нижней плиты полностью механизированного угольного забоя уменьшается путем изменения высоты лебедки забойщика и применения мер к забойщику для предотвращения разгрузки; а также

[0038] e. для пустой породы, разрабатываемой при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия: содержание пустой породы уменьшается сначала при определении и анализе степени изменения геологического условия, а затем во время принятия мер обхода без обработки, перемещения рабочей поверхности и настройки параметров горнодобывающего оборудования для добычи угля;

[0039] этап 3: организация подземной системы отделения пустой породы угольного пласта 2, выбор оборудования для системы отделения пустой породы угольного пласта и выполнение отделения пустой породы угольного пласта на сыром угле, полученном при отделении пустой породы рабочей поверхности мелкой разработки,

[0040] где, как показано на ФИГ. 2, способ отделения пустой породы угольного пласта, принятый в настоящем варианте осуществления, представляет собой способ разделения пород в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом; устройства для отделения пустой породы угольного пласта, такие как отсадочная машина с подвижным решетом для разделения пород, просеиватель и дробильная машина, расположены вблизи околоствольной выработки шахты или в направлении централизованной транспортировки сырого угля, и этот конкретный способ заключается в следующем:

[0041] подземная пустая порода угольного пласта проходит через просеиватель, при этом мелкий уголь с размером частиц меньше 50 мм поступает непосредственно в угольный бункер посредством ленточного конвейера для мелкого угля, сырой уголь с размером частиц больше 50 мм попадает через желоб для сырого угля в ленточную машину разделения, подачи и транспортировки, сырой уголь с большим размером частиц подается через загрузочный желоб в дробильную машину посредством ленточной машины для разделения, подачи и транспортировки, а затем измельченный сырой уголь подается в отсадочную машину с подвижным решетом для отделения пустой породы от обогащенного угля;

[0042] отделенная пустая порода измельчается при помощи дробильной машины для пустой породы, а затем измельченная пустая порода транспортируется в бункер для пустой породы при помощи конвейера для пустой породы; отделенный обогащенный уголь транспортируется в угольный бункер при помощи конвейера для обогащенного угля; отверстие для защиты от переполнения и дренажное отверстие находятся на нижнем конце отсадочной машины с подвижным решетом для разделения пород, отходы поступают в решето с высокочастотной вибрацией через дренажное отверстие, просеянные отходы и отходы, выходящие за уровень наполнения, попадают в отстойный бассейн, а очищенная вода, полученная в результате дальнейшей обработки, циркулярно подается в отсадочную машину с подвижным решетом; способ разделения пород в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом обладает преимуществом большого диапазона размеров разделения, небольшого количества воды, используемой оборудованием, и системой упрощенного процесса;

[0043] этап 4: транспортировка отделенной пустой породы в подземный бункер для пустой породы при помощи ленточного конвейера, затем транспортировка отделенной пустой породы для закладки и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта из подземного бункера для пустой породы при помощи ленточного конвейера для выполнения обработки закладки, а затем подготовка по очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки; а также

[0044] этап 5 (как показано на ФИГ. 3): в соответствии с объемом пустой породы, отделенной системой отделения пустой породы угольного пласта, проектируется длина участка закладки 4 очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, подготавливается участок закладки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; в соответствии с производственной продуктивностью шахты, проектируется длина участка обрушения 6 при очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки, подготавливается участок обрушения рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; а также подготавливается участок транспортировки 5 очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки между участком закладки 4 и участком обрушения 6, подготавливается участок транспортировки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования.

[0045] Выбор оборудования и подбор рабочей поверхности выемки для закладки пустой породы, а также рабочей поверхности эффективной выемки угольного пласта должны основываться на принципе соответствия производственной продуктивности рабочих поверхностей, согласования технических параметров оборудования с концепцией всей конструкции и реализацией работ по добыче угля на рабочих поверхностях; а также

[0046] конкретная технология заключается в следующем:

[0047] а. технология разработки угольного пласта: на рабочей поверхности системы эффективной выемки угольного пласта и закладки пустой породы установлены опоры трех видов, где опора, расположенная на участке закладки 4, представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля 7, опора, расположенная на участке транспортировки 5, представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля с боковой плитой ограждения 8, а опора, расположенная на участке обрушения 6, представляет собой традиционную гидравлическую опору с полностью механизированной технологией разработки 9; эти три опоры сконструированы таким образом, чтобы иметь одинаковый доступ к блоку и одновременно использовать забойщик 10 и скребковый конвейер 11, а уголь с места разработки транспортировался для разделения пород к системе отделения пустой породы угольного пласта при помощи ленточного конвейера; ленточный конвейер 18 находится рядом с конвейерным путем 17;

[0048] длина участка закладки в основном определяется объемом промытой пустой породы в подземных условиях; как правило, если длина участка закладки находится в диапазоне от 80 до 120 м, то в этом случае экономические и технические преимущества сравнительно обоснованы; благодаря исследованиям и анализу установлено, что расстояние транспортировки области перехода при различных состояниях закладки и различных условиях разработки составляет около 6 м, так что длина участок транспортировки обычно определяется как 6 м, а также установлены четыре вида гидравлических опор для добычи угля с боковыми плитами ограждения; длина участка обрушения определяется в соответствии с общей длиной очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки, а общая длина рассчитывается исходя из проектной производственной продуктивности рабочей поверхности; а также

[0049] b. технология закладки: промытая в подземной системе пустая порода подается из бункера для пустой породы на конвейер со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно 12, который находится на участке закладки рабочей поверхности для разработки смешанного типа, посредством последовательной передачи через механизм подачи, ленточный конвейер с резиновой лентой 15 для транспортировки пустой породы и автоматическую линию транспортировки самоходного типа 14, а отгрузочные отверстия 13, расположенные на скребковом конвейере со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно 12, который находится в дальней части участка закладки пустой породой, открываются в соответствии с установленным порядком, чтобы дать возможность свободному падению пустой породы в выработанное пространство; и автоматическая линия транспортировки самоходного типа 14 и ленточный конвейер 15 для транспортировки пустой породы расположены на рельсовой пути 17.

[0050] Разработка смешанного типа при использовании очистной выемки с обрушением для одновременного получения забоя для закладки предоставляет двойные технические преимущества по расходу пустой породы и защите шахтной среды от механизированной разработки с закладкой породы, а также высокий выход продукта и высокий коэффициент полезного действия полностью механизированной технологии разработки, а рабочая поверхность имеет высокую производительность единого процесса, которая соответствует требованиям современных рудников к производственной продуктивности; кроме того, уровень продуктивности разработки и закладки угля на рабочей поверхности эффективно корректируются, возможность закладки и возможность разработки угля более сбалансированы, а цели эффективной добычи угля и закладки пустой породы при использовании рабочей поверхности будут достигнуты; а также разработка смешанного типа при использовании очистной выемки с обрушением для одновременного получения забоя для закладки дает возможность для осуществления закладки пустой породы локально в подземных условиях и рационально увеличивает производительность разработки с применением закладки.

[0051] Кроме того, на этапе 5 перед закладкой очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки необходимо провести оценку степени опасности пустой породы для окружающей среды, и если пустая порода вызывает загрязнение подземной шахтной среды, то необходимо отделенную пустую породу предварительно обработать, чтобы снизить вторичное загрязнение пустой породой. Конкретные меры предусматривают:

[0052] а. предварительную обработку замачивания породы: отделенная пустая порода замачивается в воде для предварительной обработки в течение нескольких дней, чтобы прекратить возникновение реакций ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы; а также

[0053] b. видоизменение микроорганизмов пустой породы: реакция и движение ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы препятствуют созданию режима культивирования микроорганизмов, тем самым предотвращая вторичное загрязнение подземных вод и грунта окружающей среды.

[0054] Кроме того, на этапе 5 после закладки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, выработанное пространство находится под контролем в режиме реального времени, и если происходит осаждение ионов тяжелых металлов, то необходимы меры предварительного контроля, которые, в частности, предусматривают следующее:

[0055] а. укладку слоя против утечек на нижней плите: для покрытия подошвы пласта используется плотный материал, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов; а также

[0056] b. цементацию пород на нижней плите: трещина на нижней плите подлежит цементации, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов.

Настоящее изобретение раскрывает способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды, включая основные источники пустой породы на рабочей поверхности мелкой разработки и меры по снижению уровня выработки пустой породы; конструкцию системы, оборудование и технологию разделения для отделения пустой породы угольного пласта; конструкцию системы, оборудование и технологию разработки эффективных работ по очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения закладочного угля; меры по предварительной обработке (обогащению) и контролю воздействия на окружающую среду до и после закладки пустой породы в выработанное пространство; а также принцип и этапы проектирования "разработки, разделения, закладки и обогащения" способа шахтной разработки месторождений. Способ решает проблему транспортировки пустой породы на большие расстояния, уменьшает затраты на подъем подземной пустой породы и снижает давление на шахтных вспомогательных подъемных установках и наземных установках для обогащения угля путем обмывки, но также дает возможность эффективной обработки пустой породы угольной шахты, сокращает площадь поверхности отгрузки пустой породы угольного пласта, уменьшает ущерб, наносимый окружающей среде места разработки, и тем самым защищает экологическую среду. Закладка пустой породы и эффективная выемка рабочей поверхности угольного пласта имеют высокую производительность единого процесса, соответствующую требованиям современных рудников к производственной продуктивности, а также имеют широкое применение в перспективе. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ шахтной разработки, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды, включающий следующие этапы:

этап 1: определение основных источников пустой породы на проектируемой рабочей поверхности выемки в соответствии с геологическими условиями и особенностями залегания угольного пласта;

этап 2: выбор соответствующих мер для снижения уровня содержания пустой породы в процессе разработки угольного пласта в соответствии с основными источниками пустой породы на проектируемой рабочей поверхности выемки и организация рабочей поверхности мелкой разработки;

этап 3: организация подземной системы отделения пустой породы угольного пласта (2), выбор оборудования для системы отделения пустой породы угольного пласта и выполнение отделения пустой породы угольного пласта на сыром угле, полученном при отделении пустой породы рабочей поверхности мелкой разработки;

этап 4: транспортировка отделенной пустой породы в подземный бункер для пустой породы при помощи ленточного конвейера, затем транспортировка отделенной пустой породы для закладки и эффективной выемки рабочей поверхности угольного пласта из подземного бункера для пустой породы при помощи ленточного конвейера для выполнения обработки закладки, а затем подготовка по очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки; а также

этап 5: в соответствии с объемом пустой породы, отделенной системой отделения пустой породы угольного пласта, проектируется длина участка закладки (4) очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, подготавливается участок закладки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; в соответствии с производственной продуктивностью шахты, проектируется длина участка обрушения (6)при очистной выемке с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки, подготавливается участок обрушения рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования; а также подготавливается участок транспортировки (5) очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки между участком закладки (4) и участком обрушения (6), подготавливается участок транспортировки рабочей поверхности выемки и осуществляется выбор и согласование оборудования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что основными источниками пустой породы на этапе 1 являются: пустая порода при использовании полностью механизированной технологии разработки с обрушением прослоек пустой породы в угольном пласте, пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, а также пустая порода, разрабатываемая при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия; а также

меры, принимаемые для снижения содержания пустой породы при разработке угольного пласта в соответствии с различными источниками пустой породы, заключаются в следующем:

а) для пустой породы: во время использования полностью механизированной технологии разработки с обрушением содержание этой пустой породы уменьшается сначала при определении толщины распределения верхней части угольного пласта, чтобы понять изменение этой толщины, а затем при изменении интервала и способа выемки в соответствии с различными показателями толщины верхней части угольного пласта;

b) для прослойки пустой породы в угольном пласте: содержание пустой породы в угольном пласте с прослойком пустой породы уменьшается при использовании способа слоевой выемки;

с) для пустой породы, обвалившейся с кровли рабочей поверхности очистной выемки: пустая порода, обвалившаяся с кровли рабочей поверхности очистной выемки, уменьшается за счет своевременной установки опоры и увеличения прочности опоры;

d) для вруба пустой породы при помощи вставляемой нижней плиты полностью механизированного угольного забоя: вруб пустой породы при помощи нижней плиты полностью механизированного угольного забоя уменьшается путем изменения высоты лебедки забойщика и применения мер к забойщику для предотвращения разгрузки; а также

e) для пустой породы, разрабатываемой при получении угольного забоя вследствие изменения геологического условия: содержание пустой породы уменьшается сначала при определении и анализе степени изменения геологических условий, а затем во время принятия мер обхода без обработки, перемещения рабочей поверхности и настройки параметров горнодобывающего оборудования для добычи угля.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистная выемка с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки означает, что на одной рабочей поверхности одновременно располагаются участок комплексной механизированной разработки угольного пласта с закладкой породы и участок традиционной комплексной механизированной разработки угольного пласта, а также конкретная технология представлена следующим образом:

а) технология разработки угольного пласта: на рабочей поверхности системы эффективной выемки угольного пласта и закладки пустой породы установлены опоры трех видов, где опора, расположенная на участке закладки (4), представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля (7), опора, расположенная на участке транспортировки (5), представляет собой гидравлическую опору разработки закладочного угля с боковой плитой ограждения (8), а опора, расположенная на участке обрушения (6), представляет собой традиционную гидравлическую опору с полностью механизированной технологией разработки (9); эти три опоры сконструированы таким образом, чтобы иметь одинаковый доступ к блоку и одновременно использовать забойщик (10) и скребковый конвейер (11), а уголь с места разработки транспортировался для разделения пород к системе отделения пустой породы угольного пласта при помощи ленточного конвейера; а также

b) технология закладки: промытая в подземной системе пустая порода подается из бункера для пустой породы на конвейер со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно (12), который находится на участке закладки (4), посредством последовательной передачи через механизм подачи, ленточный конвейер с резиновой лентой (15) для транспортировки пустой породы и автоматическую линию транспортировки самоходного типа (14), а отгрузочные отверстия (13), расположенные на скребковом конвейере со сквозными отверстиями и разгрузкой через дно (12), который находится в дальней части участка закладки пустой породой, открываются в соответствии с установленным порядком, чтобы дать возможность свободному падению пустой породы в выработанное пространство.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе 5 перед закладкой очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки необходимо провести оценку степени опасности пустой породы для окружающей среды, и если пустая порода вызывает загрязнение подземной шахтной среды, то необходимо отделенную пустую породу предварительно обработать, чтобы снизить вторичное загрязнение пустой породой, и для этого предусматриваются следующие конкретные меры:

а) предварительную обработку замачивания породы: отделенная пустая порода замачивается в воде для предварительной обработки в течение нескольких дней, чтобы прекратить возникновение реакций ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы; а также

b) видоизменение микроорганизмов пустой породы: реакция и движение ионов тяжелых металлов на поверхности пустой породы препятствуют созданию режима культивирования микроорганизмов, тем самым предотвращая вторичное загрязнение подземных вод и грунта окружающей среды.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе 5 после закладки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для этой закладки, выработанное пространство находится под контролем в режиме реального времени, и если происходит осаждение ионов тяжелых металлов, то необходимы меры предварительного контроля, которые, в частности, предусматривают следующее:

а) укладку слоя против утечек на нижней плите: для покрытия подошвы пласта используется плотный материал, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов; а также

b) цементацию пород на нижней плите: трещина на нижней плите подлежит цементации, чтобы предотвратить утечку ионов тяжелых металлов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ отделения пустой породы угольного пласта на этапе 3 представляет собой способ разделения пород в подземных условиях при помощи отсадочной машины с подвижным решетом, который представлен, в частности, следующим образом:

подземная пустая порода угольного пласта проходит через просеиватель, при этом мелкий уголь с размером частиц меньше заданного размера частиц поступает непосредственно в угольный бункер посредством ленточного конвейера для мелкого угля, сырой уголь с размером частиц больше заданного размера частиц попадает через желоб для сырого угля в ленточную машину разделения, подачи и транспортировки, сырой уголь с большим размером частиц подается через загрузочный желоб в дробильную машину посредством ленточной машины для разделения, подачи и транспортировки, а затем измельченный сырой уголь подается в отсадочную машину с подвижным решетом для отделения пустой породы от обогащенного угля.

7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что длина участка транспортировки очистной выемки с обрушением угольного пласта для одновременного получения полностью механизированного угольного забоя для закладки обычно равна длине от 4 до 9 гидравлических опор.