Способ разработки месторождений полезных ископаемых с торцевым выпуском Советский патент 1992 года по МПК E21C41/16 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке мощных рудных тел.

Известен способ разработки рудных месторождений системами с торцовым выпуском, заключающийся в проходке подготовительных и нарезных выработок, разбуривании рудного массива, отбойку слоя руды с оставлением над доставочной выработкой потолочины - козырька, выпуска под ее прикрытием части запаса обрушенного слоя руды, проходку двухсторонних опережающих ниш, образование наклонных щелей. (Положительное решение от 29.11.89 г. на заявку № 4697953). Данный способ имеет следующие недостатки: наличие по все ширине блока непрерывной консоли не позволяет применение способа в неустойчивых породах: необходимость проведения трудоемких двухсторонних ниш; достаточно высокая сложность исполнения наклонных щелей.

Наиболее близким техническим решением является способ разработки месторождений, включающий проходку доставочного штрека и бурового штрека выше доставочного штрека параллельно его кровле со смещением их продольных осей в плане, образование опережающего уступа, в груди забоя смежного с доставочным штреком и сбойку его с буровым штреком с формированием козырька, монтаж скреперной установки с хвостовым блоком, послойную отбойку рудного массива на зажатую среду, образование навала руды, выпуск и доставку руды ковшом скрепера (авторское свидетельство СССР № 941584, кл. Е 21 С 41/22, 1979г.).

N4

СО О

сл XJ

Способ имеет следующие недостатки:

-не устраняются, присущие всем известным способам разработки с торцовым выпуском под налегающими обрушенными породами, пороки связанные с вентиляцией доставочных выработок: необходимость проведения дополнительных вентиляционных выработок, применения участкового проветривания. В том и другом случае неизбежно частичное диффузионное проветривание

-сложность удержания козырька над доставочным штреком, при условии сцепления его с массивом только в двух плоскостях,

-производительность скреперной доставки с торцовым черпанием по сравнению с фронтальным - резко сокращается, что объясняется малым отрезком пути (1,5- 1,7 м) на котором происходит заполнение ковша, ковш наполняется частично и для оптимального его наполнения требуется повторение операций черпания, что снижает производительность по доставке. На снижение производительности оказывает влияние и образование зависаний, разрушение которых с помощью ковша становится невозможным и требуются иные технические средства.

В горном журнале № 12 за 1970 г. описана специальная конструкция ковша, которая смягчает указанные недостатки, но изготовление ковша достаточно сложно в местных условиях, а серийного производства в стране не налажено.

-невозможность широкопрофильного использования бурового штрека, т к. без проведения дополнительных горно-проходческих работ он не может служить целям вентиляции очистных работ и доставки рудной массы.

Целью изобретения является повышение безопасности работ за счет улучшения проветривания и снижения себестоимости добычи руды в результате увеличения производительности очистных работ,

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе включающем проходку доставочного штрека и бурового штрека выше доставочного штрека параллельно его кровле со смещением их продольных осей в плане, образование опережающего уступа в груди забоя смежного с доставочным штреком и сбойку его с буровым штреком с формированием козырька, монтаж скреперной установки с хвостовым блоком,.послойную отбойку рудного массива на зажатую среду, образование навала руды, выпуск и доставку руды ковшом скрепера, отличающийся тем, что проходку бурового штрека осуществляют на уровне кровли доставочного штрека со смещением их продольных осей в плане на величину, равную полусумме ширины доставочного и бурового штреков,увеличенную на ширину опорной рудной полосы, которую формируют между опережающим уступом и буровым штреком, причем опережающий уступ оформляют в кровле доставочного штрека по его ширине и сбивают с

боковой стенкой бурового штрека, а образование козырька осуществляют над буровым и доставочным штреками опережающей отбойкой рудного массива, при этом высоту опережающего уступа определяют из выражения

hy Issln +ttgp- hg, где I3 - длина откоса навала руды при оптимальном заполнении ковша скрепера (определяется опытным путем);

р - угол откоса навала руды;

t - расстояние от края козырька до хвостового блока скреперной установки в рабочем состоянии;

hy - высота доставочного штрека, а длину опережающего уступи рассчитывают по. формуле -tibi .-;

lon + П2 + ПЗ,

где щ - ширина сбойки уступа с буровым

штреком для пропуска расчетного количества воздуха

m Q/agV

где Q - расчетное количество воздуха; Эд - ширина доставочного штрека;

V - допускаемая скорость движения струи в выработках;

П2 - размер ковша скрепера в плане по оси штрека

пз - ширина навала руды в плане на

уровне кровли доставочной выработки от края козырька.

При создании опережающего уступа и сбойкой его с буровой выработкой у груди уступа образуется полость не заполненная

навалом руды на которую замыкаются доставочная и буровая выработки. Таким образом создаются условия для проветривания очистного пространства при торцовом выпуске по классической схеме, за счет

общешахтной депрессии. Свежая струя поступает в доставочную выработку смывает призабойное пространство и через буровую выработку отводится в вентиляционный штрек (орт).

Образование в кровле доставочной ЁЫработки опережающего уступа позволяет произвести навеску хвостового блока при скреперной доставке в кровле уступа (на козырьке). Тем самым увеличивается путь

забора руды ковшом в 3-4 раза, а следовательно, исключаются повторные операции черпания. Выпуск руды производится из торца площадь которого примерно в 3 раза больше, чем при известном способе. Количество зависаний находится в обратно пропорциональной квадратичной зависимости от размера проходного отверстия, поэтому правомерно ожидать сокращение возможных зависаний в 9 раз.

При соответствующей организации производства, выпуск и доставку руды можно вести одновременно обеими выработками, при этом определенное пространственное положение буровой выработки позволяет погрузку руды осуществлять в одном пункте. Таким образом, с учетом сокращения простоев связанных с ликвидацией зависаний, производительность очистных выработок может быть увеличена в 1,5-2 раза Кроме того в связи с одновременной погрузкой в одном пункте двумя механизмами повышается производительность и на подземном транспорте

По ориентировочным подсчетам, за счет сокращения затрат нэ проветривание выработок, уменьшения условно-постоянных затрат в связи с ростом очистной выемки и увеличением производительности на подземном транспорте, участковая се- бестоимость руды может быть снижена на 20-25%.

В предлагаемом способе, впервые для систем с торцовым выпуском столь широко универсализировано использование буро- вого штрека: бурение, доставка и вентиляция.

Так же впервые для таких систем изыскана возможность высокопроизводительной работы скреперных установок, оснащенных ковшами традиционных конструкций.

Впервые для систем с торцовым выпуском решен вопрос бездиффузионного проветривания очистного забоя только с помощью проходческих выработок.

На фиг.1 показана принципиальная схема осуществления способа в продольном разрезе по оси доставочной выработки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг.З - схема для расчета параметров уступа при скреперной доставке руды

Пример: Отрабатывают крутопадающие месторождения мощностью 15 м: подэтажи, система с торцовым выпуском. В соответствие с известным способом проводят серию подготовительно-нарезных выработок, при этом буровой штрек 1 проходят параллельно доставочной выработке 2 на

уровне ее кровли, со смещением в плане их продольных осей на величину

c.5iL+J6 + diM

где ад - ширина доставочной выработки, м.

ае - ширина бурового штрека;

d - минимально необходимая ширина опорной полосы 3 для поддержания свода буровой выработки, м; вычисляется расчетным путем либо принимается на основании опыта

Например, ад 2,5 м ае 2,5 м d 1 м,

о с л. о Ц тогда С |0 з ° 1 3,5 м.

Определенное положение бурового штрека 1 относительно доставочного 2 объясняется следующими обстоятельствами, штреки 1,2 расположены по технологии под общим козырьком 4, поэтому в целях его большей устойчивости и минимальной громоздкости, что технически важно при погашении козырька, взаиморасположение этих выработок должно быть максимально компактным Совмещение проекций выработок 1,2 на вертикальную плоскость не допускается, т.к. при прбходке их во зм ож но 0§зрушение разделяющей опорной полосы 3, что вызовет нарушение системы проветривания

Перед обрушением первого слоя в кровле доставочной выработки 2 путем ее поддира, образуют опережающий уступ 5 и сбивают его на всю длину с буровым штреком 1. Высоту уступа Ну при скреперной доставке определяют исходя из условий создания достаточного отрезка Пути з при движении по откосу навала руды 6, для оптимального заполнения ковша. Величину определяют опытным путем Из построений на фиг.З

hy I3 sin (f + t-tg (p hg

гдед - расстояние от торца козырька до вертикальной оси хвостового блока 7 в рабочем состоянии, м;

р-угол откоса навала руды, град;

hg - высота доставочной выработки 2,5м;

Например 3 5 м. t 1,2 м, р 45°, hg 2,5 м, получим hy 1,85 м.

Для известного способа 1з 1,83 м или в 3,8 раза меньше.

Длину опережающего уступа Ion определяют по формуле:

Ion П1 + П2 + ПЗ,

где m - ширина щели для пропуска расчетного количества воздуха

Q - расчетное количество воздуха, например 2 м /с.

ад - ширина доставочной выработки 2,5 м.

V - разрешеннай скорость движения струи в очистных выработках 0,5 м/с;

п 2етз 1-6M:

П2 - размер ковша в плане, по оси выработки, например, 1 м;

лз - ширина навала руды в плане на уровне доставочной выработки от торца козырька.

В примере пз 1,85 х ctg 45° 1,85 м.

1оп 1.6+1 + 1,85 4,45м.

В случае доставки руды вибромеханизмами и погрузодоставочными машинами параметры уступа вычисляют только по ус- ловию пропуска расчетного количества воздуха. По мере срабатывания козырька подвигают и грудь забоя уступа 5, оставляя длину его неизменной, для поддержания свободной полости 8.

Вентиляция выработки производится по схема: свежий воздух из откаточной выработки 9 частично поступает в скреперные камеры 10 и основна его часть подоставоч- ному штреку 2 движется к очистному забою. смыкает его и через полость 8 поступает в вентиляционно-сборочный орт 11, туда же поступает и отработанный воздух из камер. Таким образом, занятые на скреперовании машинисты постоянно находятся на свежей струе. При использовании погрузо-доста- вочных машин, по условиям проветривания допустима только комбинированная доставка при одновременной работе до- ставочного и бурового штреков: на доста- вочном штреке - погрузо-доетавочными машинами, а на буровом - скреперными установками.

В связи стем, что на сопряжении кровли доставочной выработки 2 с уступам 5 стрела провеса скреперных тросов претерпевает излом, в кровле крепится направляющий ролик 12.

Доставленная по буровому штреку 1 рудная масса по скату 13 грузится в загру- зочный люк доставочного штрека 2. Все операции связанные с обуриванием массива, управлением козырьком, взрывные работы осуществляются аналогично тому, как это имеет место в известном способе.

Предлагаемое решение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:

кардинально улучшает проветривание выработок;

увеличивает производительность очистного объекта;

снижает себестоимость горных работ; повышается качество охраны труда.

Формула изобретения

Способ разработки месторождений полезных ископаемых с торцевым выпуском, включающий проходку доставочного штрека и бурового штрека выше доставочного штрека параллельно его кровле со смещением их продольных осей в плане, образование опережающего уступа в груди забоя смежного с доставочным штреком и сбойку его с буровым штреком с формированием козырька, монтаж скреперной установки с хвостовым блоком, послойную отбойку рудного массива на зажатую среду, образование навала руды, выпуск и доставку руды ковшом скрепера, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работ за счет улучшения проветривания и снижения себестоимости добычи руды в результате увеличения производительности очистных работ, проходку бурового штрека осуществляют на уровне кровли доставочного штрека со смещением их продольных осей в плане на величину, равную полусумме ширины доставочного и бурового штреков, увеличенную на ширину опорной рудной полосы, которую формируют между опережающим уступом и буровым штреком, причем опережающий уступ оформляют в кровле доставочного штрека по его ширине и сбивают с боковой стенкой бурового штрека, а образование козырька осуществляют над буровым и доставочным штреками опережающей отбойкой рудного массива, при этом высоту опережающего уступа определяют из выражения

hy з sin (f + t tg p- hg, где з - длина откоса навала руды при оптимальном заполнении ковша скрепера (определяется опытным путем);

р -угол откоса навала руды;

t - расстояние от края козырька до хвостового блока скреперной установки в рабочем состоянии;

hg - высота доставочного штрека. а длину опережающего уступа рассчитывают по формуле

1оп Л1+ П2 + ПЗ,

где щ - ширина сбойки уступа с буровым штреком для пропуска расчетного количества воздуха;

где Q - расчетное количество воздуха; аа - ширина доставочного штрека;

V - допускаемая скорость движения струи в выработках;

па - размер ковша скрепера в плане по оси доставочного штрека;

пз - ширина навала руды в плане на уровне кровли доставочной выработки от края козырька.

Изобретение относится к разработке мощных рудных тел. Цель - повышение безопасности работ за счет улучшения проветривания и снижение себестоимости добычи руды в результате увеличения производительности очистных работ. Осуществляют проходку бурового штрека на уровне кровли достаточного штрека со смещением их продольных осей в плане на величину, равную полусумме ширины доставочного и бурового штреков, увеличенную на ширину опорной рудной полосы, которую формируют между опережающим уступом и буровым штреком. Опережающий уступ оформляют в кровле доставочного штрека по его ширине и сбивают с боковой стенкой бурового штрека, а образование козырька осуществляют над буровым и доставочным штреками опережающей отбойкой рудного массива. Высоту и длину опережающего уступа находят из расчетных формул. Рудный массив отбивают послойно на зажатую среду. Образуют навал руды, которую Отгружают скрепером. Зил. СО с

,«

////////У//////////////////////

TV

Y//v////7/////y7///y////ty/////y,

S/S S/////s

/S s ЧЈ

Фие.2

51 1/ Фиг.1

Фие.З