Способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов Советский патент 1992 года по МПК E21C41/18 E21C41/20 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов, включающий механизированную крепь и доставку пульпы в выработанное пространство по трубопроводу, проложенному по выемочному штреку и призабойному пространству лавы вдоль ограждения (см. книгу А.С.Бурчакова, Н К.Гринько, И,Л.Черняк. Процессы подземных горных работ М.: Недра, 1976, с. 144-149)

После выемки 1-2 стружек угля выемочная машина останавливается и начинаются закладочные работы, состоящие из двух основных операций: подготовка выработанного пространства лавы к закладке и намыва

закладочного массива. Выпуск гидросмеси осуществляется чероз одмнаковорас- положенные друг or друга ответвления от трубопровода в выработанное пространен во.

Однако при этом способе происходит большое оседание кровли на расстоянии от забоя лавы до закладочного массива, когда он начинает поддерживать кровлю, достигающее около половины всего оседания (см Ф.И.Клиновицкий, М Ш.Бош ожина, Э.С.Оганезов Сдвижение подработанного массива при выемке пласта с гидрозаклад кой. Уголь, № 6, 1983. с. 20-23). Оседание кровли приводит к созданию полостей расслоений в налегающей толще, заполнить которые при данном способе невозможно В результате происходит оседание всего массива и земной поверхности В данном способе невозможно совмещение работ по

ЈА)

л-wSi

smwaJS

возведению закладочного массива С выемкой угля, что уменьшает скорость подвига- ния лавы, ведущее к увеличению опускания кровли и уменьшению нагрузки на очистной забой. Исключается дозакладка выработан- ного пространства.

Известен также способ заполнения полости закладочным материалом через скважины, пробуренные с поверхности земли (авт.св. СССР №1016538).

Однако этот способ может быть эффективен при залегании полезного ископаемого на небольшой глубине, так как с увеличением глубины бозрастает объем работ на бурение скважин, что увеличивает затраты. Кроме этого по мере подвигания лавы необходимо бурение новых скважин, что также способствует увеличению затрат.

Указанные недостатки частично устраняются в наиболее близком к предложен- ному способу гидрозакладки, применяющимся при разработке пологих калийных пластов и применимого для отработки угля, включающий проходку полевых закЛадоч- ных штреков над пластовыми штреками, бу- рение из закладочных штреков скважин для подачи в камеры пульпы. При этом для снижения затрат на закладку камер большой протяженностью, полевой закладочный штрек проходит над закладочными камера- ми перпендикулярно их оси (см. авт.св. СССР М 1071769).

Этот способ исключает опасное оседание подработанного массива, но имеет недостатки, заключающиеся в том, что необходимо создать камеры путем очистной выемки через целики угля, соли, а затем производить их заполнение пульпой, т.е. отсутствует совмещенность во времени процессов очистной выемки и закладки камер, Наличие целиков приводит к потере полезного ископаемого, а отсутствие совмещенности во времени процессов очистной выемки и закладки камер ведет к снижению темпов очистных работ и их удорожанию.

Целью изобретения является достижение полной выемки полезного ископаемого, снижение затрат, исключение вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов на земной поверхности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе закладки, включающем проходку закладочного штрека над пластовыми камерами - полостями и бурение скважин из закладочного штрека для подачи пульпы в камеры - полости, выемку угля производят по бесцеликовой технологии при этом одновременно с выемкой угля и закладкой выработанного пространства

производят закладку межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком.

В предложенном способе выемочный столб формируется шириной не более величины первичного шага обрушения основной кровли, а закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемого пласта не меньшим размера возможной зоны беспорядочного обрушения. Из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства. Как по мере отработки, так и после отработки на всю длину выемочного столба производят, при необходимости, до- закладку выработанного пространства и закладку самого выемочного штрека,

Предложенный способ, в отличии от прототипа, г $зволяет производить выемку угля (соли) по бесцеликовой технологии с высокой степенью механизации работ. Тем самым не только уменьшаются потери, но и снижаются затраты на очистные работы. Исключение вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов на земной поверхности достигаются закладкой пульпой, в качестве которой может применяться водная смесь золы тепловых станций, хвостов углеобогащения с небольшим добавлением вяжущего, не только пустоты от выемки угля (соли), но и межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком. Тем самым вновь воссоздается целость пород позади механизированного комплекса, имеющего передвижной тип ограждения от выработанного пространства. Созданный закладочный и укрепленный массив пород препятствует оседанию вышележащих слоев подработанной толщи и земной поверхности.

Одновременность выемки угля и закладки выработанного пространства пуль- тюй обеспечивает не только высокие темпы работы, но и возможность иметь технически допустимые оседания, зависящие от ширины механизиропанного комплекса, минимального расстояния от забоя лавы до закладочного массива. При этом уменьшаются нарушенность пород кровли, опорное давление и Ё целом геомеханические условия отработки пласта угля (соли).

Формирование выемочного столба шириной не более величины первичного шага обрушения основной кровли обеспечивает ее устойчивость. При длине лавы превышающей первичный шаг обрушения основной кровли произойдет ее оседание и процесс сдвижения уже невозможно будет задержать закладкой.

Расположение закладочного штрека на расстоянии от разрабатываемого пласта не меньшим размера возможной зоны беспорядочного обрушения обусловлено тем положением, что на таком расстоянии наблюдается граница нарушенное™ пород непосредственной кровли, происходит стабилизация растяжения пород. Это установ- лено авторами на основе натурных наблюдений в толще массива за оседание пород позади забоя в Карагандинском бассейне.

Расположение закладочного штрека меньше этого расстояния приведет к недо- закладке нарушенной зоны и, следовательно, увеличению оседания, а также нарушению устойчивости самой закладочной выработки.

Таким образом в совокупности отличительных признаков предложенный способ обеспечивает достижение поставленной цели и практически выполним.

Экономическое сравнение с прототипом показывает следующее:

1.При выемке угля в соответствии с прототипом потери составляют 30-35%. При стоимости 1 т угля оставленной в недрах по Карагандинскому бассейну 8 руб., потери на 1000 т добычи составляют 240- 280 руб.

2.В случае возможности выемки межкамерных целиков в прототипе, экономическая эффективность получается за счет применения высокомеханизированной технологии и совмещения во времени очистных и закладочных работ. Так, если себестоимость угля при выемке камерностолбовой системой в условиях Карагандинского бассейна с применением проходческого комбайна составляет 3,0 руб/т при производительности рабочего 14 т/выход, то при добыче угля лавой, оборудованной механизированным комплексом эти же показатели составляют соответственно 2,5 руб/т и 45 т/выход. При этом экономический эффект составит 0,5 руб х 1000 т 500 руб.

На фиг,1 представлена схема отработки угольного пласта, на фиг.2 и фиг.З - разрезы по А-А и Б-Б на фиг. 1.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для подготовки выемочного столба пройдены выемочные штреки 1,2 с шириной между ними не более величины первичного шага обрушения основной кровли. Вдоль выемочного столба пройден закладочный штрек на расстоянии от разрабатываемого столба не меньшим размера возможной зоны беспорядочного обрушения. По данным исследований авторов размер этой зоны

для условий угольных пластов Карагандинского бассейна составляет трехкратная мощность пласта. Из закладочного штрека 3 бурят веер скважин 4 до разрабатываемого пласта.

По мере выемки угля механизированным комплексом с передвижной крепью в образуемое за секцией крепи выработанное пространство 5 по скважинам 4 поступает

10 закладочная пульпа в виде водной смеси золы или хвостов обогащения с некоторым добавлением вяжущего. При этом поступление пульпы по скважинам обеспечивает закладку выработанного пространст15 ва и межслоевых полостей 6 между кровлей пласта и закладочным штреком. По мере движения лавы подключают следующий веер скважин для выпуска пульпы в выработанное пространство. При необходимости

0 производят закладку межслоевых полостей как по мере отработки, так и после отработки выемочного столба.

Проветривание выемочного участка осуществляется по прямоточной схеме на

5 выработанное пространство с подсвеже- нием, свежая струя воздуха подается по штреку 1 и омывает очистной забой, оборудованный механизированным комплексом, Подсвежение подается по штреку 2. Исходя0 щая струя воздуха из очистного забоя поступает в штрек 2 позади лавы и далее в вентиляционную выработку. Закладочный штрек 3 также одновременно служит как дегазационный, что улучшает газовый ре5 жим выемочного участка. Для чего свежая струя воздуха поступающая в закладочный штрек и движущая навстречу движения лавы способствует поступлению газа из разра- батываемого пласта по веерам скважин,

0 находящимся впереди лавы и поступлению газа в закладочный штрек по трещинам из выработанного пространства.

Одновременно с отработкой выемочного столба ведется подготовка следующего

5 столба, в котором штрек 2 используется повторно.

Преимущества изобретения заключаются в достижении полной выемки угля по бес0 целиковой технологии, исключения вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов на земной поверхности за счет закладки выработанного пространства и

5 межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком, совмещения во времени очистных и закладочных работ, дополнительной дегазации из закладочного штрека разрабатываемого

пласта и выработанного пространства.

Формула изобретения 1. Способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластоп, включающий проходку вдоль выемочного столба закла- дочного штрека над пластовыми штреками, бурение из закладочного штрека веера скважин для подачи в выработанное пространство пульпы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью достижения полной выомки полезного ископаемого, уменмпепил затрат, исключения вредного влияния горних выработок на сохранность сооружении и природных объектов на земной поверхности, выемку угля производят по бесцеликовой технологии, при этом одновременно с выемкой угля и закладкой выработанною про0

5

странства производят закладку межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что выемочный столб формируют шириной не более величины первичного шага обрушения основной кровли.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемого пласта, не меньшем размера возможной зоны беспорядочного обрушения.

4.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства.

Использование: изобретение позволяет достигнуть полную выемку полезного ископаемого, уменьшить затраты, исключить вредное влияние горных выработок на сохранность сооружений и природных обьек- тов на земной поверхности Сущность изобретения: способ включает в себя проходку вдоль выемочного столба закладочного штрека над пластовыми штреками, бурение из закладочного штрека веера скважин до разрабатываемого пласта Закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемою пласта, не меньшем размера возможной зоны беспорядочного обрушения, ширина выемочного столба формируется не более величины первичного шага обрушения основной кровли, из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства

А-А

ТJ 2

(Риг i

б-В

Фиг.З