Способ отрытой разработки угольной свиты Российский патент 2024 года по МПК E21C41/00 E21C41/28 

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке угольных месторождений.

Известен способ отработки месторождений открытым способом, согласно которому карьерные поля, вытянутые по простиранию, предназначаются для отработки по транспортной технологии с вывозом вскрышной породы на отвалы. Начальным этапом такой технологии является создание карьера первой очереди, при этом вскрышные породы размещают во внешний отвал. Затем, по мере развития горных работ вскрышные породы укладывают во внутренний отвал (Обоснование параметров и технологии строительства карьера первой очереди при углубочно-сплошных поперечных системах разработки: Диссертация на соискание ученой степени к.т.н.: 25.00.22 / В.В. Таланин, Москва, 2006, 160 с.).

Данный способ позволяет отработать месторождение до конечной глубины карьера с поэтапным углублением горных работ. Это позволяет обеспечить более ранний переход на внутреннее отвалообразование, что обеспечивает сокращение дальности транспортирования пустой породы за счет складирования вскрышных пород в выработанном пространстве.

Недостатком известного способа является то, что отработку карьерного поля осуществляют с перемещением всего объема вскрыши по транспортной технологии. Этот недостаток обусловлен тем, что при отработке каждого этапа, возникает необходимость создания грузотранспортной связи посредством формирования скользящих съездов, не только со стороны висячего и лежачего боков залежи, но и пересекающих угольные пласты, что приводит к дополнительным потерям полезного ископаемого. К тому же это обстоятельство определяет, что за период эксплуатации карьерного поля отработка месторождения выполняется не ритмично.

Технический результат заявляемого изобретения - обеспечение ритмичности ведения горных работ, повышение полноты извлечения запасов угля и сокращение объемов вскрышных пород, перевозимых с использованием автомобильного транспорта на протяжении срока эксплуатации вытянутого карьерного поля.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе открытой разработки угольной свиты, включающем отработку породоугольного массива с углублением горных работ, вывоз угля на угольный склад или обогатительную фабрику и перевалку вскрышной породы с забойной в отвальную сторону вытянутого карьерного поля, согласно заявленному изобретению, вытянутое карьерное поле разрабатывают поэтапно, при этом каждый этап равен высоте единой выемочной панели, созданной на каждом уступе на забойной стороне карьерного поля как при отгонке рабочего борта, так и при формировании каждого нижележащего рабочего горизонта, единая выемочная панель содержит чередующиеся породоугольные заходки, количество которых равно количеству разрабатываемых пластов, и отвальную площадку, первоначально в ней вынимают все угольные пласты, при этом уголь вывозят автосамосвалами по верхней площадке единой выемочной панели сначала вдоль угольного пласта, затем по горизонтальной транспортной берме, расположенной вкрест простирания свиты угольных пластов, и поднимают с одного этапа на вышерасположенный через наклонный скользящий съезд, нарезаемый на фланге панели в безугольной зоне, а затем переваливают вскрышную породу междупластьев и флангов панели в отвальную сторону, при этом в зоне поэтапного углубления основание внутреннего отвала формируют в виде ступенчатой поверхности.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично показан общий вид поэтапной отработки вытянутого карьерного поля в продольном профиле и в плане горных работ; на фиг. 2 показаны в плане, на продольном и поперечном разрезе последовательная выемка угольных пластов свиты, с закладкой вскрышной породы в выработанном пространстве породоугольной заходки, схематическое направление вывозки добытого угля по транспортной берме и скользящему сьезду; на фиг. 3 показана бестранспортная перевалка пустой породы во внутренний отвал из заложенного выработанного пространства породоугольной заходки и вскрышной породы междупластьев и флангов заходки; на фиг. 4 показано конечное положение горных работ при отработке n-ного этапа с формированием внутреннего отвала и схематичная иллюстрация отгонки.

Способ осуществляют следующим образом. Вытянутое карьерное поле с граничными параметрами: длиной по поверху 1, шириной поверху 2; и глубиной 3, предварительно разделяют на этапы производства горных работ 4.

Параметры каждого этапа при углублении горных работ формируют следующим образом, на всю ширину вытянутого карьерного поля при отработке свиты угольных пластов 5 формируют единую выемочную панель 6, представляющую собой чередование породоугольных заходок, равных по количеству разрабатываемых пластов свиты и отвальную площадку 7, при этом вскрышные породы самого первого этапа складируют во внешний отвал 8, а последующие во внутренний отвал 9. При этом глубину отработки 3 определяют горно-геологическими параметрами отрабатываемой свиты 5 для максимального извлечения полезного ископаемого.

Для создания грузотранспортной связи в безугольной зоне на фланге панели со стороны висячего бока залежи нарезается наклонный скользящий съезд 10, а вкрест простирания свиты пластов между панелью и откосом уступа последующего этапа оставляется горизонтальная транспортная берма 11 необходимая для вывозки угля.

Разработка панели осуществляется следующим образом. Принимается равенство высоты панели и этапа 4. Ограничивается высота панели рабочими параметрами экскаватора, осуществляющим выемку угля с нижним черпанием. Порядковая разработка в панели 6 каждого пласта свиты 5 может определяться потребностью угля в определенной марки. Каждая породоугольная заходка состоит из двух частей - вскрышной и добычной, а ширина складываются из ширины вскрышной 12 и добычной частей 13. Ширина вскрышной части 12 определяется горизонтальным расстоянием между нижней бровкой откоса уступа, расположенного под углом рабочего откоса уступа (β) и плоскостью контакта кровли угольного пласта и вскрышной части, т.е. откосом добычной части в кровле угольного пласта уступа, расположенного под углом падения пласта (α), как и показано на сечении 1-1, при этом расстояние 12 принимается равным ширине ковша выемочного экскаватора. Ширина добычной части 13 принимается равной горизонтальной мощности вынимаемого угольного пласта каждой породоугольной заходки. Порядок выемки в породоугольной заходки следующий, для доступа к угольному пласту первоначально разрабатывается вскрышная часть, которая рыхлится с помощью буровзрывных работ, а затем по мере обнажения от покрывающих пород вынимается добычная часть с отгрузкой в автотранспорт, расположенный на одном уровне стояния с выемочным экскаватором. Вскрышная часть 12 по мере подвигания выемочного экскаватора вдоль угольного пласта складируется в выработанное пространство породоугольной заходки, как представлено на сечении 2-2. Уголь перевозится автосамосвалами в следующем порядке, показанным синей пунктирной линией со стрелками на чертеже 2, после погрузки автосамосвал по горизонтали движется по верхней площадке породоугольной панели 6 вдоль угольного пласта и затем сворачивает на транспортную берму 11, перемещаясь вкрест простирания свиты угольных пластов 5, оказавшись на фланге породоугольной панели поднимается с одного этапа 4 на вышерасположенный через наклонный скользящий съезд 10, а выехав на дневную поверхность следует на угольный склад или обогатительную фабрику. Движение к месту погрузки экскаватором автосамосвала осуществляется в обратной последовательности. Таким образом, разрабатываются все породоугольные заходки в панели, а после вскрышные части 12, размещенные в выработанном пространстве породоугольной заходки и порода на флангах панели 6 перемещается по бестранспортной технологии во внутренний отвал 9, как и показано на сечении 3-3.

Ширина панели 6 ограничивается параметрами размещения скользящего съезда 10 на этапе производства горных работ:

где - ширина панели, м;

- ширина панели на забойной стороне вытянутого карьерного поля 6, м;

- ширина панели на отвальной стороне вытянутого карьерного поля 7, м;

- ширина транспортной бермы 11, м;

- длина скользящего съезда 10, м.

В свою очередь скользящий съезд определиться исходя из высоты этапа 4 принимаемой равной высоте уступа и руководящего уклона принимаемого на вывозке угля автотранспорта:

где - высота уступа, м;

- величина максимального уклона для автомобильного транспорта, выраженным в тысячных долях (промилях).

Для обеспечения ритмичности ведения горных работ и размещения переваливаемой вскрыши на каждом этапе принимаем равенство ширины панели на забойной стороне 6 и ширины панели на отвальной стороне 7 вытянутого карьерного поля, тогда ширина панели определится:

Ширина транспортной полосы 11 при однополосном движении автосамосвала:

где - расстояние от нижней бровки откоса до колеса автосамосвала;

- ширина автосамосвала по скатам колёс, м;

- ширина предохранительной полосы между колесом машины и предохранительным валом, м;

- ширина предохранительного вала, м.

Для обеспечения ритмичности ведения горных работ по мере углубления на каждом этапе производят отгонку 14, которая необходима для обеспечения возможности формирования последующих этапов при углублении горных работ, тогда на каждом этапе следует принимать:

Ширина панели на забойной стороне вытянутого карьерного поля ограничивается обеспечением производственной мощности карьера по углю:

где - производственная мощность карьера, т/год;

- высота рабочей зоны (суммарная высота панелей, находящихся в одновременной работе в течении года), м;

- мощность свиты (нормальная), м;

- угол падения свиты пластов, град;

- коэффициент угленосности, у.е.;

- коэффициент потерь угля, у.е.;

- плотность угля, т/м³.

Определение параметров бестранспортной перевалки вскрышной породы не являются значимыми в рамках заявляемого изобретения.

Общая совокупность отличительных признаков, таких как параметры этапов, взаимосвязь панели и транспортных коммуникаций для вывозки угля - обеспечивает достижение заявляемого технического результата ввиду следующего.

Описанные признаки позволяют организовать пространство вытянутого карьерного поля постоянным, в рамках отработки соответствующих этапов, как при отгонке рабочего борта, так и при углублении горных работ, что обеспечивает ритмичность ведения горных работ. Определяемые параметры панели позволяют располагать наклонный скользящий съезд за пределами разрабатываемой свиты пластов, а в пределах свиты угольных пластов между каждым этапом располагать только горизонтальную транспортную берму, что обеспечивает снижение потерь угля на протяжении всего срока отработки вытянутого карьерного поля.

Заявляемый способ был испытан в условиях разреза «Листвяничный», разрабатывающего свиты пластов угля наклонного и крутопадающего залегания.

При проектировании участка «Листвяничный» вытянутое карьерное поле с параметрами по верху длиной 8,9 километра и шириной 1,4 километра и глубиной отработки 135 метров. При транспортировании горной массы автомобильным транспортом рабочий парк автосамосвалов составлял в количестве 48 ед. грузоподъемностью от 55 до 180 тонн. Эксплуатационные потери угля от расположения скользящих съездов длиной 130 метров в угленасыщенной зоне составляли около 15%. Производственная мощность по углю за период эксплуатации карьера снижалась с 1300 тыс.т. в год до 970 тыс.т. в год из-за пересечения транспортных коммуникации свиты угольных пластов. До перехода на работу согласно заявляемому способу, горные работы на участке велись без учета разделения вытянутого карьерного поля на этапы.

По итогам заявляемого способа были определены параметры этапов с высотой панели 10 метров, шириной не более 145 метров, длина скользящего съезда, расположенного в безугольной зоне 135 метров, ширина транспортной бермы 12 метров. Количество автосамосвалов при перевозке вскрышных пород сократилось на 11 единиц. Из-за переноса скользящего съезда на фланг панели в безугольную зону снизились эксплуатационные потери угля до 8% и при этом стабилизировалась производственная мощность до 1240 тыс.т в год. Работа приобрела равномерный характер, что свидетельствует о том, что заявляемый способ открытой разработки месторождений полезных ископаемых обеспечивает ритмичность ведения горных работ, повысилась полнота выемки запасов угля, и сократилось число автосамосвалов занятых на перевозке вскрышных пород.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке открытым способом угольных месторождений. Способ открытой разработки угольной свиты включает отработку породоугольного массива с углублением горных работ, вывоз угля на угольный склад или обогатительную фабрику и перевалку вскрышной породы с забойной в отвальную сторону вытянутого карьерного поля. Вытянутое карьерное поле разрабатывают поэтапно. При этом каждый этап равен высоте единой выемочной панели, созданной на каждом уступе на забойной стороне карьерного поля как при отгонке рабочего борта, так и при формировании каждого нижележащего рабочего горизонта. Единая выемочная панель содержит чередующиеся породоугольные заходки, количество которых равно количеству разрабатываемых пластов, и отвальную площадку. Первоначально в ней вынимают все угольные пласты, при этом уголь вывозят автосамосвалами по верхней площадке единой выемочной панели сначала вдоль угольного пласта, затем по горизонтальной транспортной берме, расположенной вкрест простирания свиты угольных пластов, и поднимают с одного этапа на вышерасположенный через наклонный скользящий съезд, нарезаемый на фланге панели в безугольной зоне. Затем переваливают вскрышную породу междупластьев и флангов панели в отвальную сторону. При этом в зоне поэтапного углубления основание внутреннего отвала формируют в виде ступенчатой поверхности. Техническим результатом является обеспечение ритмичности ведения горных работ, повышение полноты извлечения запасов угля и сокращение объемов вскрышных пород, перевозимых с использованием автомобильного транспорта на протяжении срока эксплуатации карьерного поля. 4 ил.

Способ открытой разработки угольной свиты, включающий отработку породоугольного массива с углублением горных работ, вывоз угля на угольный склад или обогатительную фабрику и перевалку вскрышной породы с забойной в отвальную сторону вытянутого карьерного поля, отличающийся тем, что вытянутое карьерное поле разрабатывают поэтапно, при этом каждый этап равен высоте единой выемочной панели, созданной на каждом уступе на забойной стороне карьерного поля как при отгонке рабочего борта, так и при формировании каждого нижележащего рабочего горизонта, единая выемочная панель содержит чередующиеся породоугольные заходки, количество которых равно количеству разрабатываемых пластов, и отвальную площадку, первоначально в ней вынимают все угольные пласты, при этом уголь вывозят автосамосвалами по верхней площадке единой выемочной панели сначала вдоль угольного пласта, затем по горизонтальной транспортной берме, расположенной вкрест простирания свиты угольных пластов, и поднимают с одного этапа на вышерасположенный через наклонный скользящий съезд, нарезаемый на фланге панели в безугольной зоне, а затем переваливают вскрышную породу междупластьев и флангов панели в отвальную сторону, при этом в зоне поэтапного углубления основание внутреннего отвала формируют в виде ступенчатой поверхности.