Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах, например марганцевых руд, угля, строительных материалов, химического сырья и др.

Известен способ селективной выемки полезного ископаемого, включающий отработку пластов системой заходок с отбойкой при помощи зарядов ВВ и закреплением верхней пачки временной крепью, при котором с целью повышения эффективности выемки полезного ископаемого верхнюю пачку, закрепленную штанговой крепью, отбивают при помощи зарядов ВВ. которые размещают в полостях, образуемых по мере извлечения штанг.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечения устойчивости заходок при разработке пластов,.залегающих в неустойчиых вмещающих породах крепостью менее 6 баллов по шкале проф. М.М. Протодьяконова вследствии того, что их прочность недостаточна для надежного и безопасного закрепления в них штанговой

О

С СО

00

крепи и создания несущей балки из подкро- вельной пачки полезного ископаемого и анкеров.

Известен способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых заходками, включающий проведение выемочйого штрека, формирование сопряжений штрека с заходками, образование ниш, выемку полезного ископаемого выемочным оборудованием от штрека к технической границе выемочного столба,транспортировку на штрек выемочного оборудования и крепи и обрушение пород кровли, при котором с целью обеспечения беспрепятственной транспортировки выемочного оборудования по заходке на штрек после ее отработки за счет сохранения проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки осуществляют подрывку вмещающих пород.

Недостатком указанного способа является низкая устойчивость заходок при наличии в почве пласта пород с низкой несущей способностью вследствие погружения под воздействием горного давления стоек крепи в слабую почву и уменьшения высоты выработки.

Известен способ разработки угольных пластов в условиях слабой почвы, включающий нарезку щелей в последней, при котором слабую почву увлажняют, а затем охлаждают до твердопхсостояния путем самопроизвольного испарения жидкого хладагента.

Недостатками известного способа являются его низкая эффективность вследствие высокой стоимости жидкого хладагента и дополнительного оборудования, сложность организации технологического процесса очистной выемки и снижение нагрузки ,на очистной забой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработки заходок из выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в заходкахт сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработ- ки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках.

Практика подземной разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых заходками в условиях слабой :почвы показывает, что большая часть об- щей величины уменьшения рабочей высоты выработки реализуется не за счет конструктивной податливости крепи заходки, выбираемой с учетом развивающегося горного давления, а за счет

внедрения стоек крепи в почву пласта. Причем при превышении давления от стоек крепи, несущей способности пород почвы пласта, процесс конвергенции (сближения почвы и кровли) заходки протекает очень быстро и становится практически неуправляемом. Это приводит к значительному уменьшению рлСочей высоты заходки, а значит, и к снижению ее устойчивости. .Дальнейшее ведение работ в этой заходке невозможно.

Это приводит к необходимости уменьшения длины очистных заходок,.а следовательно, увеличению объема проведения подготовительных выработок (выемочных

штреков). Указанные недостатки обуславливают низкую эффективность известного способа.

Цель изобретения - уменьшение обьемэ проведения подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использо- вания несущей способности пласта

полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающему проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в заходках, сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определяют из выражения:

Q f 1 - 2 S ч

50Пмии , СМ

2RP -р

где Ьмин - минимальная высота уступов, см;

G несущая способность рамы крепи,

S - площадь поперечного сечения стойки крепи, см ,

L - шаг установки рам крепи по длине заходки,см;

В - ширина эаходки в проходке, см;

RP - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное растяжение, кГс/см2;

р- периметр поперечного сечения стойки крепи, см,

Ьмакс

Всв. -Ьк

, СМ

где Ьмакс предельная ширина уступов, см;

Всв - ширина заходки в свету, см;

Ьк -1 ширина выемочного оборудования, см;

5Х и (5НХ минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см,

сохранение проектной высоты заходки в течении времени ее полной отработки осуществляют установкой крепи в заходках на сформированные уступы, а выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи.

Предлагаемое в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формирование уступов из полезного ископаемого с предлагаемыми параметрами, сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной обработки установкой крепи в заходках на сформирован- ные уступы и выемка полезного ископаемого в уступах обратным ходом до извлечения крепи обеспечивают увеличение продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей, способности пласта полезного ископаемого, что дает возможность проводить заходки большей длины, а значит, уменьшение объема проведения подготовительных выработок.

Под влиянием горного давления происходит уменьшение рабочей высоты выработки. Величина конвергенции заходки при прочих равных условиях зависит от вел и- чины погружения крепи в почву выработки. Установка крепи на уступы из полезного ископаемого с параметрами, соответствующими величине развивающегося горного давления и технической характеристике применяемой крепи, позволяет избежать погружение крепи в породы почвы пласта, имеющих низкую несущую способность. Это обеспечивает уменьшение общей конвергенции отрабатываемой заходки и ограничивает ее величину пределами вертикальной податливости применяемой крепи. Поэтому уменьшение высоты отрабатываемой заходки не достигает предельных (критических) величин для беспрепятственной работы, транспортировки выемочного оборудования и безопасного передвижения людей в заходке.

5Формирование в нижней части заходки

уступов из полезного ископаемого по мере ее проведения в направлении к технической границе выемочного столба осуществляется путем отработки верхней части заходки ши10 риной большей ширины ее нижней части. Параметры уступов из полезного ископаемого определяют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта крепления заходок и

15 применяемого выемочного .оборудования согласно предлагаемым формулам. Выемку полезного ископаемого в уступах осуществляют обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба к

0 штреку перед извлечением крепи и обрушением кровли. Перед выемкой уступов полез- . ного ископаемого под верхняки подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки временной крепи,

5 например гидравлические, с последующим их извлечением совместно с верхняками рам основной крепи заходки. Одновременно с отработкой уступов полезного ископаемого и перемещением выемочного

0 оборудования (комбайна) к штреку по мере необходимости производят сокращение забойного конвейера путем поочередного демонтажа его секций. После выхода добычного комбайна на штрек и окончания

5 отработки заходки приступают к отработке последующей заходки в указанной выше последовательности.

На фиг. 1 показана схема отработки выемочного столба, план; на фиг. 2 - сечение

Q А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых в условиях слабой почвы

5 осуществляют следующим образом.

Разработку пологого пласта полезного ископаемого, в почве которого залегают песчано-глинистые осадочные породы с низкой несущей способностью, ведут, нал пример, в условиях шахт Марганецкого ГОКа.

По оси выемочного столба, подлежащего отработке, проходят по пласту 1 полезного ископаемого выемочный штрек 2, в

е котором устанавливают телескопический ленточный конвейер 3. После лтого приступают к выемке запасов столба путем после-, довательной отработки очистных заходок 4. очистную выемку в которых ведут в две стадии.

Первоначально определяют параметры уступов 5 из полезного ископаемого из выражений

2S

П ( 1 - ЈЈ bU L.B

2 Rp -р

( 1 - -2-х21 73 75x350 .)

2x3,2x51,645,4 см,

где,пМин - минимальнаялзысота уступов, см;

S - площадь поперечного сечения стойки крепи, см , согласно технической характеристики рамы крепи СВП-17 принимаем ,73 см2;

G - несущая способность рамы крепи согласно технической характеристики рамы крепи СВГТ-17, кГс, принимаем G 15000 кГс;

L - шаг установки рам крепи по длине заходки, см, согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем L 75 см;

В - ширина заходки в проходке, см, согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем В 350 см;

Rp - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное растяжение, кГс/см2, принимаем для марганце вого пласта Rp 3,2 кГс/см2;

р - периметр поперечного сечения крепи, см, согласно технической характеристике рамы крепи СВП-17 принимаем ,6см

Принимаем высоту уступов h 50 см.

Эмакс -

- Всв Ьк Ох Он

32,5 см,

где Ьмакс - предельная ширина уступов, см;

Все - ширина заходки в свету, см, .согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем Все т 305 см;

Вк - ширина.выемочного оборудования, см, согласно технической характеристики добычного комбайна КМШ принимаем

Ьк 120см;

5х и 5нх минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см. согласно ЕПБ принимаем (5х 70 см и 5мх 40 см.

Принимаем .высоту уступов b 30 см, После этого с выемочного штрека 2 засекается заходка 4. Вручную при помощи

отбойного молотка с погрузкой горной массы на штрековый конвейер 3 проходят первые 3 м (нишу) заходки 4, так как техническая характеристика добычного комбайна б КМШ

не позволяет ему вести выемку в заходке непосредственно с выемочного штрека. После проходки ниши в нее заводят добычной комбайн и производят монтаж переносного забойного конвейера 7. В дальнейшем по

0 мере проведения заходки к технической границе 8 выемочного столба производят наращивание забойного конвейера путем

добавления секций и мерных отрезков транспортерной ленты. По мере проведения

5 заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в нижней ее части формируют уступы 5 из марганцевой руды с определенными выше параметрами, где устанавливают крепежные рамы 9

0 вразбеж.ку с полной или неполной затяжкой кровли 10, крепи состоит из двух боко- вых стоек 11 и верхняка 12 из шахтного спецпрофиля СВП-17, соединенных между собой внахлестку при помощи замков 13.

5 Отбиваемая в заходке горная масса грузится добычным комбайном на забойный конвейер с последующей перегрузкой ее на штрековый конвейер и далее транспортируется в общешахтную транспортную цепоч0 УФормирование в нижней части заходки

уступов из полезного ископаемого по мере ее проведения в направлении к технической гарнице выемочного столба осуществляют

5 следующим образом. .

Выемку горной массы в верхней части заходки 14 ведут на всю ширину заходки сечением, соответствующим конструкции применяемой крепи, с оставлением в почве,

0 заходки пачки (слоя) полезного ископаемого мощностью,.исключающей продавливание ее стойками крепи 11.

В приведенном примере h 50 см. После выемки верхней части забоя 14 на шаг

5 установки крепи осуществляют сборку крепи, для чего устанавливают боковые стойки

11,на которые сверху укладывают верхняк

12,устанавливают в местах нахлестки замки

13,соединяют установленную раму посред- Q ством планок-стяжек и хомутов с ранее установленной крепью заходки, и возводят межрамное ограждение, например, из деревянной затяжки. После этого производят частичную выемку ранее оставленной в почве

jg заходки пачки полезного ископаемого. При этом ширину нижней части 15 заходки выполняют шириной меньшей ширины заходки в ее верхней части 14. В результате в нижней части проводимой заходки формируют уступы 5 из полезного ископаемого, на

которые опирается крепь заходки. Ширину этих уступов определяют из условий маневрирования добычным комбайном и передвижения людей в заходке. В приведенном примере b 30 см. Длина L (м) очистных заходок от штрека до технической границы выемочного столба определяется в соответствии с величиной конструктивной податливости Л h (мм) крепи, скоростью деформации (оседания) VKp (мм/ч) пород кровли и достигнутой скоростью Va (м/ч) проведения заходок. В приведенном примере

Ah

V,

кр

200 х -If- 37,5 м. о

Во вторую стадию обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба 8 к штреку 2 осуществляют выемку запасов в оставленных ранее уступах 5 из полезного ископаемого. При этом перед их выемкой под верхняки 12 подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки 16 временной крепи, например индивидуальные гидравлические стойки типа 2ГСК. Одновременно с выемкой уступов 5 из полезного ископаемого по мере перемещения добычного комбайна 6 к выемочному штреку 2 производят сокращение забойнрго конвейера 7 путем последовательного демонтажа его секций и мерных отрезков транспортерной ленты. С отставанием от добычного комбайна 6 не менее 5.м извлекают элементы основной крепи 9 и переносную временную крепь 16 и кровля

10заходки самопроизвольно обрушается. Это расстояние принимается с целью обеспечения безопасных условий для горно-рабочих, ведущих посадочные работы.

Посадочные работы осуществляют следующим образом..

Демонтируют замки 13 и продольные планки-стяжки. Убирают боковые стойки

11рам крепи, затяжки. После этого при помощи гибкой связи (троса) и ручкой, лебедки извлекают стойку временной крепи 16 и верхняк 12. Кровля заходки самопроизвольно обрушается. Извлекаемые элементы крепи доставляют на выемочный штрек и складируют. После выхода добычного комбайна на штрек и посадки кровли в отработанной заходке в ее устье возводят дощатую перемычку 17 для предотвращения прорыва обрушенных пород в выемочный штрек.

На этом цикл работ в заходке завершается. При отработке по следующих заходок порядок и последовательность приемов и операций повторяются в описанной выше

последовательности до полной отработки запасов выемочного столба. ,

Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ис5 копаемых может быть реализован при подземной добыче полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах.

Использование способа наиболее эф0 фективно при разработке пластов полезных ископаемых заходками в условиях слабой почвы в связи с особой важностью решения проблемы уменьшения обьема проведения подготовительных выработок.

5 Использование предлагаемого способа разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

0 повышение устойчивости заходок позволяет уменьшить объемы проведения подготовительных выработок, значительно снизить себестоимость добычи;

-предотвращение погружения крепи в 5 почву заходки облегчает ее извлечение и

уменьшает трудоемкость очистных работ;

-вследствие повышения устойчивости заходок улучшается безопасность ведения работ в заходках,

о Для осуществления предлагаемого способа дополнительных мероприятий и затрат не требуется, Kg 0;

Экономический эффект от использования предлагаемого способа определяем ис- 5 ходя из уменьшения объема проведения . подготовительных выработок на один очистной забой по формуле

Э Cuj(Vi-V2), руб/г. .

где Сш - стоимость проведениея 1 м выемочного штрека, м;

Vi и V2 - объем проходки выемочных штреков соответственно по базовому и предлагаемому способам, м, принимаем Vi 740 м и V2 370 м.

50

Э - 254,94 (740-370) 94327 р/год. Формула изобретения

Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в заходках, сохранение проектной высоты эа- ходки в течение времени полной ее отработки, и управление кровлей полным

обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, отличающийся тем, что, с целью уменьшения объема подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ископаемого, в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определяют из выражения

Пмин

so-fnH

2 RD Р

где Нмин - минимальная высота уступов, см;

G - несущая способность рамы крепи, кГс;.

$ - площадь поперечного сечения стойки крепи, см ;

L - шаг установки рам крепи по длине заходки,см;

В - ширина заходки в проходке, см;

RP - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное растяжение, кГс/см2;

5Р - периметр поперечного сечения

стойки крепи, см;

Все Ьк Ох Он

JM3KC

где Ьмакс - предельная ширина уступов, см;

Все - ширина заходки в свету, см;

Ьк - ширина выемочного оборудования.

см;

5х и 3нх - минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см, а для сохранения высоты заходки в течение

времени .ее полной отработки устанавливают крепь в зэходке на сформированные ус- тупы и выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при ведении очистных работ в неустойчивых вмещающих породах. Цель изобретения - уменьшение объема подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ис- колаемого. В процессе выемки заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной отработки осуществляют установ: кой крепи в заходках на сформированные уступы, выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи и обрушения пород кровли. Параметры уступов из полезного ископаемого определяют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта крепления очистного забоя и применяемого выемочного оборудования. Приведены зависимости для расчета Аараметров формируемых уступов из полезного ископаемого. 3 ил. Ј

6-6

А-А

фиг. 2