Способ подземной разработки пластовых месторождений Советский патент 1989 года по МПК E21C41/04 

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластовых месторождений без предварительного проведения подготовительных выработок с одновременным выполнением очистных И подготовительных работ и формированием выработки с подрывкой почвы пласта.

Цель изобретения - сокращение объемов предварительно проводимых подготовительных выработок в условиях неустойчивых боковых пород и повышение устойчивости выработок.

На фиг. 1 изображена технологическая схема способа разработки (стрелкой показано направление подвигания лавы, пунктирными линиями - выемочные столбы): на фиг. 2 и 3 - сопряжение формируемой выработки с лавой после выемки угля в забоях выработки и лавы и отхода очистного комбайна (вид со стороны забоя и в плане соответственно); на фиг. 4 и 5 - сопряжение после формирования полости у опережающего забоя в почве пласта со стороны целика полезного ископаемого: на фиг. 6 и 7 - боковой элемент и верхняк постоянной крепи, которые установлены, соединены между собой и верхняк подхвачен и расперт крепью усиления: на фиг. 8 и 9 - момент после передвижки лавного конвейера и подготовки полости для установки бокового элемента постоянной крепи выработки со стоГО

О5

OS

t h + 0-o +

роны лавы; на фиг. 10 и 11 - момент окончания крепления формируемой выработки; на фиг. 12 и 13 - производство работ по подрывке почвы в сформированной выработке; на фиг. 14 - сформированная выработка при применении незамкнутой штрековой крепи; на фиг. 15 - то же, в случае укладки прогона на подошву выработки.

Способ осуш,ествляют следуюшим образом.

После выемки угля у опережающего забоя 1 формируемой выработки 2, очистной комбайн 3 продолжает работу по выемке или зачистке угля в лаве 4. При отходе комбайна от целика угля 5 на безопасное расстояние и креплении кровли в лаве у сопряжения с выработкой 2 путем передвижения секции лавной механизированной крепи 6 у забоя лавы 7 перед лавным конвейером 8 в почве 9 пласта со стороны целика угля 5 формируют под углом 7-16° к вертикальной плоскости, проходяшей вдоль продольной оси выработки, полость 10, глубина которой больше, чем уровень 11 почвы пласта формируемой выработки 2. Формирование полости производят, например, бурением.

Глубину полости 10 возможно более точ- но определить из экспериментально установленной зависимости

д ядля чего определяют необходимую величину последующей подрывки почвы h, ее несущую способность q (МПа) и измеряют конвергенцию дН(м) выработки на границе зоны заднего опорного давления. В указанной зависимости величину подрывки почвы определяют как разницу между необходимой высотой формируемой выработки Н и вынимае мой мощностью пласта ш плюс величина ее конвергенции дЬ .на границе зоны заднего опорного давления очистного забоя, т.е. h . Другая часть указанной за

висимости, а именно uf . + ,представляет собой величину заглубления боковых несущих элементов в подошву формируемой выработки. Если принять величину несушей способности почвы q, изменяющуюся в пределах 0,2-2 МПа, а величину конвергенции дН 0,2-0,6 м, то, подставляя в последнее выражение вначале крайние, а затем средние значения q и дЬ, получают значения At, указанные в таблице.

Определение величины заглубления несущих элементов крепи в подошву формируемой после подрывки почвы выработки позволяет наиболее полно учесть несущую способность почвы и величину конвергенции выработки, которая зависит от величины гор

0

5

0

ного давления на крепь, боковая составляющая которого учитывается в экспериментальной зависимости.

Для снижения вдавливания несущих боковых элементов крепи в почву формируемой выработки в образованной полости желательно создать буферную подушку из кусковых материалов, имеющихся в щахте (например, известняка, битого кирпича и др.), или твердеющих растворов (например, раствора цемента с песком, специальных битумных смол и пр.), прочностью в 2-5 раз больше несущей способности почвы выра-. ботки, измеренной на уровне ее подощвы, и толщиной не более половины At - величины заглубления бокового элемента крепи ниже уровня подошвы, сформированной после подрывки почвы выработки. Буферная подушка обеспечивает большую площадь опоры несущ.их элементов крепи, перераспределяет более равномерно контактные напряжения, увеличивает сцепление боковых элементов крепи с породами почвы выработки. Создают буферную подушку путем насыпа- ния определенного объема материала в образованную полость.

Затем в полость 10 устанавливают боковой элемент 12 постоянной крепи выработки, после чего его соединяют с верхняком 13, который подхватывают и распирают крепью 14 усиления, например, типа Т-6К. Боковой элемент и верхняк соответственно соединяют растяжками с ранее установленными аналогичными элементами ра.м постоянной крепи выработки 15 или 16.

После передвижки лавного конвейера 8 следом за ним оборудуют аналогично подготавливаемую полость 17, куда устанавливают другой боковой элемент 18 постоянной крепи выработки и соединяют с ранее возведенным верхняком крепи и боковым элементом ранее возведенной рамы постоянной крепи.

Одновременно с выполнением указанных операций ведут подрывку пород почвы 9 пласта до полного сечения выработки. Пред- почтительны.м, с точки зрения сохранения сечения формируемой выработки 2, предотвращения ее деформации в зоне заднего опорного давления лавы, последующей повторной подрывки почвы в результате ее пучения, ремонта выработки с подрывкой боковых пород (с раскоской боков) в результате воз.можного выдавливания боковых эле- 50 ментов крепи в выработку, является ведение подрывки почвы пласта за зоной распространения заднего опорного давления. В случае необходимости (например, в случае большой деформации выработки и затруднения проходов для обслуживающего персонала или недостаточного сечения по условиям вентиляции) возможно производить подрывку почвы формируемой выработки и бли5

0

5

55

же к лаве с отставанией от очистного забоя на расстояние, позволяющее вести работы без нарушений требований безопасного ведения работ, хотя в этом случае возрастает риск повторной подрывки почвы и ремонта выработки. Подрывку почвы пласта возможно вести как вручную, так и с применением машин, например машины «Штрек конструкции ПНИУИ. После проведения подрывки выработки она готова к эксплуатации и повторному использованию в качестве ранее сформированной аналогичным образом выработки для отработки последую- ш.его выемочного столба. В случае экстре- мальны.х условий повышенного бокового горного давления, проявления сильного пучения почвы выработки после поддирки почвы выработки на нее укладывают лежень 19, который распирает боковые элементы крепи. Изобретение позволяет расширить область применения способа разработки пластов полезного ископаемого с одновременным формированием подготовительных выработок на месторождения с условиями неустойчивых боковых пород, требуюших формирования подготовительных выработок за счет подрывки почвы пласта, что обеспечивает значительное снижение объема предварительно проводимых подготовительных выработок, ускоряет подготовку выемочных полей к ведению добычных работ.

Формула изобретения

1. Способ подземной разработки пластовых месторождений, включаюш,ий проведение подготовительных выработок смешанным забоем по породе и по полезному ископаемому с опережением забоя по нему, укладку на почву подготовительной выработки, прогонов, установку штрековой крепи и от

работку подготовленных запасов полезного ископаемого столбами, отличающийся тем, что, с целью сокраш,ения объемов предварительно проводимых подготовительных выработок в условиях неустойчивых боковых пород и повышения устойчивости выработок, в почве пласта со стороны смежного столба и со стороны забоя по полезному ископаемому под угло.м 7-16 к вертикальной плоскости по .мере отработки: столба фор.мируют полости глубиной

0,03 Л

t - h + -il .- 4L И

uft

0

5

0

5

где

п Ц-величината, м; несуш,ая

подрывки почвы, пласспособность верхнего слоя почвы выработки, МПа; величина конвергенции выработки на rpaHJii e заднего опорного .ЯЗР- ления.

этом сначала формируют полость со стороны смежного столба, устанавливают в ней элементы штрековой крепн, соединяют их с верхняками, которые распирают крепью усиления, затем указанную полость формируют со стороны забоя по полезному ископаемому, пр.иче.м после распора верхняков крепью усиления ведут подрывку пород почвы лласта.

2.Спосоо по п. 1, отличающийся тем, что подрывку пород почвы пласта ведут за зоной заднего опорного давления.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед установкой элементов штрековой крепи в полостях формируют буферную подушку толщиной не более половины глубины сформированной полости.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что прогоны на почну подготов ;тельной выработки укладьшают после ее подрывки.

Изобретение относится к горному делу и позволяет сократить объе.м предварительно проводимых подготовительных выработок (В) в условиях Е{еустойчивых боковых пород и повысить устойчивость в. Проводят подготовительные В смешанным забоем по породе и по полезному ископаемому (ПИ) с опережением забоя по нему, укладку на почву В прогонов, установку штрековой крепи и отработку под.готов.тенных запасов ПИ стол- ба.ми. При этом в почве пласта со стороны сначала смежного столба, а затем со стороны забоя по ПИ под углом 7-16° к вертикальной плоскости по мере отработки столбе формируют полости (П). Глубину П определяют из экспериментально установленной зависимости: t h-fO,03/q+Ah/4, где L- величина подрывки почвы пласта, м; q несущая способность верхнего слоя почвы В, МПа; Ah - величина конвергенции В на границе заднего опорного давления. После формирования П со стороны смежного столба в ней формируют буферную подушку толщиной не более t/2, устанав.тивают эле.менты штрековой крепи, соединяют их с верхняка- ми, которые распирают крепыо усиления. Затем формируют П со стороны забоя по ПИ. После распора верхняков крепью усиления за зоной заднего опорного давления ведут подрывку пород почвы пласта. Затем на почву В укладывают прогоны. 3 з.п. ф-лы, 15 ил. 1 табл.

0,6 0,2 0,2 0,6 0,4

0,3

0,065

0,2

0,165

0,13

ТТ

ТТ

I

И

II II

Фиг.1

бббОбббс)

Фи.

АХлД

idci4±5 4±fc:5: ± S

Фие. 7

над

vfffnA i/f//A / f j lyy/ /yvxii/ / / / /mT:

Фиг. 10

0ue.V

u u u u u u

Фие.-;

/

19 h

И

. n

Фиг.; J

Фие.15