Способ разработки залежей полезных ископаемых Советский патент 1992 года по МПК E21C41/16 

XJ

Изобретение относится к разработке горизонтальных и пологопадающих залежей. Цель - снижение затрат на добычу и повышение несущей способности целиков при отработке горизонтальных и пологопэдаю- щих залежей. Проводят подготовительные и неразные выработки. Отработку залежи осуществляют очистным забоем с отбойкой горной массы в породной и рудной частях забоя. Формируют поддерживающие целики и отгружают полезное ископаемое и породу. Породную часть очистного забоя формируют трапециевидной формы, большее основание оформляют на границе с рудной частью очистного забоя, которую отрабатывают шириной, превышающей большее основание трапециевидной породной части очистного забоя, а более основание породной части очистного забоя определяют из расчетной формулы. При подрыве пород в почве залежи в нижних углах рудной части очистного забоя формируют треугольные призмы, которые отрабатывают с отставанием от рудной части очистного забоя. 3 ил. сл с

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке горизонтальных и пологопадающих залежей полезных ископаемых, мощность которых меньше высоты очистного пространства.

Известен способ разработки маломощных пологопадающих рудных залежей сплошными системами с открытым очистным пространством с выемкой блоков (камер) по простиранию, восстанию и падению рудного тела ведется с подрывкой вмещающих пород почвы или кровли для достижения высоты очистного пространства, необходимой для работы оборудования. Кровлю очистного пространства поддерживают в устойчивом состоянии околоштрековыми, междублоковыми и внутриблоковыми целиками 1.

Недостатком известного способа являются большие затраты на добычу, связанные с большим объемом выемки вмещающих пород. Кроме того, в случае, когда смещающие породы оказываются менее крепкими, чем руда, поддерживающие целики приобретают участки пониженной прочности, что в целом снижает их несущую способность.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ разработки весьма тонких жил полезного ископаемого, включающий проведение подготовительных и наСА

О

сл

езных выработок, отработку залежи очистым забоем с отбойкой полезного ископаемоо в породной и рудной частях забоя, ормирование поддерживающих целиков и f грузку полезного ископаемого и породы 2J. 5

Недостатком известного способа являтся большие затраты на добычу, связаные с большим объемом выемки пустых горных пород, так как подрывка пород вё- ётся на всю ширину рудной части забоя. 10 кроме того, если породы оказываются меее крепкими, чем руда, поддерживающие целики приобретают участки пониженной рочности, что снижает их несущую способность. ;:. v -.;.;; :У ,/. У:;- Л -: :., . .-..15

Целью изобретение является снижение затрат на добычу за счёт уменьшения объема выемки пустых пород и повышение несущей способности целиков при отработке горизонтальных и пологопадающих зале- 20 жей. I :..,-:V ;/.;. .у/. .-.. :

Поставленная Цель достигается тем,что в известном способе разработки залежей полезных ископаемых, включающем проведение подготовительных и нарезных выра- 25 боток, отработку залежи очистными забоем : С отбойкой полезного ископаемого в породной и рудной частях забоя, формирование поддерживающих целиков и отгрузку полезного ископаемого и породы, породную часть 30 очистного забоя формируют трапециевидной формы, при этом большее основание оформляют на границе с рудной частью очистного забоя, которую отрабатывают шириной, превышающей большее основа- 35 Нйб трапециевидной породной.части очистного забоя,,а большее основаниепородной части очистного забоя определяют из выра- : жения :. .;л . . .

R Ru У W40

Вп max - Bk - 2

где Bn max максимальная ширина породной части очистного забоя, м;

Bk - ширина рудной части очистного забоя,м;; / / У У-У У 45

W величина линии наименьшего сопротивления зарядов, используемых для отбойки руды, м;

: а -угод йаклона к горизонту боковых сторон породной части очистного забоя, 50 трад: ;;:.:;:;;.; . л- , .-,:-,: :-:

Крометого, поставленная цель достигается тем, что при подрывке пород в почве залежи в нижних углах рудной части очистного забоя формируют треугольные рудные призмы, которые отрабатывают с отстава- 55 ни0м от рудной части очистного забоя.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного

Bn max Bk - 2

тем, что породную часть очистного забоя формируют трапециевидной формы, при этом большее основание оформляют на границе с рудной частью очистного забоя, которую отрабатывают шириной, превышающей большее основание трапециевидной породной части очистного забоя, а большее основание породной части очистного забоя определяют из выражения

W

sin a

а также тем, что при подрывке пород в почве залежи в нижних углах рудной части очистного забоя формируют треугольные рудные призмы, которые отрабатывают с отставанием от рудной части очистного забоя.

Таким обрезом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна.

Известно техническое решение 3, в котором верхнюю часть межцеликового пространства формируют в рудной залежи в виде трапеции. Однако при этом не обеспечивается уменьшение объема выемки пустых пород и упрочнение породной- части поддерживающих целиков.

Известно также техническое решение 4, в котором формируют трапециевидное днище разрезной выработки в породном прослое. Однако при этом не обеспечивается уменьшение объема выемки пустых пород в очистном забое и увеличение поперечного сечения породной Масти опорных целиков, которые достигаются в заявляемом техническом решении.. .

Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию существенные отличия.:- :; : у. - ; .-.-. :.. . -::. . .

Формирование породной части очистного забоя трапециевидной формы, оформление большего основания на границе с рудной частью Очистного забоя и определение его из выражения W

sinof

а также отработка рудной части очистного забоя шириной, превышающей большее основание трапециевидной части очистного забоя и формирование при подрыве пород в почве залепи в нижних углах рудной части очистного забоя треугольных рудных призм, которые отрабатывают с отставанием от рудной части очистного забоя, позволяет уменьшить объем выемки породы на величину, определяемую из выражения:

щ(

где hn - высота породной части очистного забоя, м. :

Bn max -. Bk - 2

В зависимости от конкретных условий уменьшение объема выемки породы составляет от 30 до 50 %, соответственно снижают- ся затраты на добычу горной массы. Одновременно на уровне породной части очистного забоя увеличиваются поперечные сечения опорных целиков, за счет чего повышается их несущая способность.

В том случае, если большее основание породной части очистного забоя будет боль- ше, чем

Вп max - Bk - 2 ЖЈ ,

то увеличивается обьем выемки породы и, соответственно, уменьшается попереч- ное сечение породной части опорных целиков.

В случае, если большее основание породной части очистного забоя будет меньше, чем

R-FU, 9 W

Bn max - Bk - 2 - ,

то при отработке треугольных рудных призм, не обеспечивается сброс взорваной рудной массы с породных площадок, а так- же не будут соблюдены условия, необходимые для безопасной работы самоходного оборудования.

На фиг.1 показан поперечный разрез отрабатываемых камер с междукамерными целиками и фронтальным видом очистного забоя; на фиг.2 - продольный разрез очистной камеры; а - при селективной выемке, б - при валовой выемке; на фиг.З - вид призабойного пространства в плане.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовка панелей производится с проведением панельных и вентиляционных штреков, заездов в панели и камеры извест- ными способами. Высота очистного пространства камеры 1 формируется с учетом минимальной высоты, обеспечивающей нормальный процесс выполнения технологических операций комплексом самоходно- го оборудования (3-4 м для отечественного оборудования), и превышает мощность отрабатываемой рудной залежи 2. Для достижения необходимой высоты очистного пространства производят выемку части по- родного массива 3. Для поддержания налегающих пород в очистном пространстве оставляют ленточные или столбчатые опорные целики 4.

Очистной забой 5 камеры 1 состоит из рудной 6 и породной 7 частей.

Забой 5 обуривают, например, самоходными буровыми каретками, горизонтальными и наклонными шпурами глубиной до 3-4 м с расположением оконтуривающих шпуров в породной части 7 забоя по периметру заданной трапеции.

Для безопасной работы самоходного оборудования минимальная ширина породной части 7 забоя (меньшее основание трапеции) должна быть равна 4,5-5,0 м.

Максимальная ширина породной части 7 забоя (большее основание трапеции) принимается меньше ширины рудной части б забоя и определяется по формуле

R-Вь 9 W

Bnmax-Bk-2.

Ширина рудной части очистного забоя (Bk) равна ширине кровли камеры 1, которая не может превышать величину устойчивого пролета обнаженной кровли. Например, для шахт Джезказганских рудников Bk колеблется от 8 м до 20 м в зависимости от горно- геологических условий (глубина залегания рудного тела, крепости пород кровли, соотношения горизонтальных и вертикальных составляющих горного давления и т.д.).

Величина линии наименьшего сопротивления зарядов, используемых для отбойки руды (W), зависит от крепости руды, свойств взрывчатых веществ, диаметра шпуров и т.д. Для шахт Джезказганских рудников W составляет от 1 м до 3 м. Угол наклона к горизонту боковых сторон трапециевидной породной части очистного забоя (а) принимается не мене угла естественного откоса (45°-40°). При меньшей величине угла а увеличивается вероятность зависания руды на наклонных стенках и возникает необходимость ее сталкивания в процессе погрузки.

В таблице приведены значения максимальной ширины породной части очистного

ЗабОЯ (Bn max Bk - 2 -gj ,

а величина уменьшения выемки породы

тИ)100

в процентах для различных значений ширины рудной части очистного забоя (Bk).

При валовой выемке очистной забой 5 обуривают и взрывают одновременно по рудной и породной частям, при селективной выемке рудную часть 6 и породную часть 7 взрывают раздельно, причем породную часть с опережением на один взрыв.

При подрывке пород в почве залежи в нижних углах рудной части 6 очистного забоя на стенках целиков 4 оставляют рудные треугольные призмы 8, Размер сторон этих призм зависит от величины аи W.

Сторона, примыкающая к целику, равна W/cos а, а сторона, примыкающая к породе, раана W/sin-cr, например, приа 45° и W- 1,5м.

W W „1,5 sin a cos а 0,707

2,1 м.

Рудные призмы 8 взрывают с оставани- ем на 2-4 взрыва (6-16 м) по отношению к взрыву рудной части 6 очистного забоя, чтобы сзорвзнная рудная масса не накапливалась на образующихся после взрыва призм 8 породных площадках 9. В противном случае на площадках 9 будет накапливаться взорванная горная масса, очистка которой, как правило вручную, очень трудоемка.

Взорванную горную массу отгружают, например, самоходными погрузочными машинами с нагребающими лапами или погрузочно-доставочными машинами. При селективной выемке горную массу породной и рудной частей забоя отгружают отдельно. В этом случае породная горная масса может использоваться в качестве закладки.

Выемка породного слоя производится в кровле или в почве в зависимости от того, где находится более слабый породный слой, который и отрабатывается вместе с рудной залежью. Погрузка горной массы производится с почвы рудной залежи 2 при выемке породы в кровле или с почвы породной части 7 забоя, когда выемка породы производится ниже рудной залежи (в почве).

При выемке породы ниже рудной залежи наличие наклонных боковых стенок в породной части 7 очистного забоя с углом наклона не мене угла естественного откоса (45-60°) обеспечивает самоподачу отбитой горной массы к более узкому фронту погрузки, что повышает производительность отгрузки за счет уменьшения маневрирования погрузочного средства.

При выемке породы выше рудной залежи кровля по конфигурации приближается к форме свода естественного равновесия, в результате чего повышается ее устойчивость.

Образующуюся в процессе очистной выемки кровлю выработанного пространства в зависимости от свойств обнажаемых пород крепят штанговой крепью 10, на- брызг - бетоном или оставляют без крепления.

Использование предлагаемого способа разработки обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

-снижение затрат на добычу горной массы за счет уменьшения объема выемки пустых пород;

-повышение безопасности работ за счет повышения несущей способное и целиков и устойчивости кровли (в том случае, если выемка породы производится выше рудной залежи);

-повышение производительности по- грузочных работ за счет самоподачи отбитой горной массы к фронту погрузки (в случае, если выемка породы производится ниже рудной залежи);

-уменьшение разубоживания при вало- вой выемки за счет уменьшения объема пустых пород.

Формула изобретения

попоголадающих залежей, породную часть очистного забоя формируют трапециевидной формы, при этом большее основание оформляют на границе с рудной частью очистного забоя которую отрабатывают шириной, превышающей большее основание трапециевидной породной части очистного забоя, а большее основание породной части очистного забоя определяют из выражения

Bn make Bk - 2

W

sin#

где Bn make максимальная ширина породной части очистного забоя, м;

bk - ширина рудной части очистного за- боя, м;

W - величина линии наименьшего сопротивления зарядов, используемых для отбойки руды, м;

а- угол наклона к горизонту боковых сторон породной части очистного забоя, град.

S.

.

оп./1)йХгОЈ 2.

W

6

°PCLI. f

PU2,1

Фиг.Ъ