Способ строительства шахты Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при строительстве шахт с пологим залеганием угольных пластов.

Известен способ строительства шахт, включающий сооружение спаренных вертикальных, капитальных и подготовительных горизонтальных и наклонных выработок, подготовку лав.

Основными недостатками известного способа являются необходимость выполнения большого объема проведения капитальных и подготовительных выработок до сбойки между собой всех стволов шахт, т. е. от момента закладки шахты до начала добычи угля, и большой срок строительства. Средняя продолжи -ельность строительства шахт в Донбассе ДЕ иным способом составила 12 лет, при нормативных сроках 6,3 года, что подтверждает неэффективность известного способа строительства шахт. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению, принятым в качестве прототипа, является способ вскрытия и подготовки пологого угольного пласта, включающим дополнительную проходку на каждом фланге вспомогательного ствола, после чего разгрузочные лавы отрабатывают в период строительства шахты от центральных и фланговых стволов с проведением магистральных выработок, а отбитую породу размещают в выработанном пространстве разгрузочных лав.

Недостатком известного способа является большой срок строительства шахты и большие затраты, так как способ предусматривает проходку дополнительных фланговых стволов, что приводит к увеличению материальных затрат.

Недостатком также является то, что при проходке капитальных наклонных и горизонтальных выработок под защитой разгрузочных лав, по технологии, предлагаемой в прототипе, общий объем проведения выработок увеличивается почти в два раза, так

СО

с

XI

оо Ю

О

hO

со

L nB

, м

как кроме капитальных выработок необходимо еще проводить специально выработки для отработки разгрузочных лав.

Целью изобретения является снижение сроков строительства шахт и затрат за счет повышения устойчивости подготовительных выработок.

Поставленная цель достигается тем, что вместо фланговых стволов бурят спаренные скважины, а вместо проведения капитальных наклонных и горизонтальных выработок на месте их расположения по проекту по падению, восстанию и простиранию отрабатывают короткие лавы, подготовительные выработки которых используются после отработки лав и сбойку между собой фланговых скважин и главных стволов, в качестве капитальных при эксплуатации построенной шахты, а извлекаемую породу закладывают в выработанное пространство лав, длину каждой из которых определяют по формуле

( П - 1 ) ( ЗрбЩ Syr ) Кр

m Кп

где п - количество подготовительных выработок в выработанном пространстве лавы;

В - ширина подготовительной выработки, м;

Зобщ. - площадь поперечного сечения подготовительной выработки, м ;

Syr - площадь поперечного сечения угольного пласта в контуре выработки, м ;

Кр - коэффициент рыхления породы;

m - мощность угольного пласта, м;

Кп - коэффициент плотности закладки породы в выработанное пространство, а подготовительные выработки используются, как капитальные.

На фиг. 1 представлена схема горных выработок при пологом залегании угольного пласта; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

На основном горизонте 1 шахтного поля 2 расположены главный 3 и вспомогательный 4 стволы, на флангах 5 расположены спаренные вертикальные горные выработки 6, которые соединены между собой на отметке основного 1 и вентиляционного 7 горизонтов шахты. В месте расположения спаренных вертикальных выработок 6 (в том числе главного 3 и вспомогательного 4 стволов) имеются околоствольные дворы 8. На участках, на которых в прототипе предполагалось проведение капитальных горизонтальных 9 и наклонных 10 выработок расположены лавы по падению 11, восстанию 12, а лавы по простиранию 13 только на основном горизонте 7. За лавами 11, 12, 13 в (зыработанном пространстве 14 расположены подготовительные вы

работки 15 (фиг. 2), которые впоследствии используют в качестве капитальных. Породу 16 от подрывки почвы или кровли угольного пласта 17 при проведении выработок 15

5 размещают в выработанное пространство (раскоски) 14.

При строительстве шахты предусмотрен следующий порядок выполнения производственных процессов.

10На главной площадке шахтного поля 2 механическим или буровзрывным способами проходят главный 3 и вспомогательный 4 стволы. На флангах 5 буровзрывным или механическим способами сооружают спа15 ренные вертикальные горные выработки 6, которые известным способом ниже уровня основного 1 или вентиляционного 7 горизонтов сбивают между собой, В районе спаренных вертикальных выработок 6 (в том

20 числе главного 3 и вспомогательного 4 стволов) в зависимости от горно-геологических условий буровзрывным или механическим способом сооружают околоствольные дворы 8, предусмотренные проектом строи25 тельства шахты. На участке проведения капитальных горизонтальных 9 и наклонных 10 выработок, предусмотренных в прототипе для соединения между собой спаренных вертикальных выработок (в том числе глав30 нрго 3 и вспомогательного 4 стволов), нарез- ными комплексами, например, КН или КН78, нарезают лавы по падению 11. восстанию 12, а по простиранию 13 только на основном горизонте 1. За лавами 11, 12, 13

35 в выработанном пространстве 14 буровзрывным или комбайновым способами проводят подготовительные выработки 15.

Породу 16 от под рывки почвы или кровли угольного пласта 17 при проведении вы40 работок 15 комплексом широкого хода КШХ-1, Титат-1 или скреперной лебедкой БС-4П закладывают в выработанное пространство (раскоску) 14, расположенное между выработками 15, которые проводят с

45 площадью поперечнрго сечения, предусмотренным для капитальных выработок. В данном случае сечение выработок 15 в свету Зобщ. 12,5 м и ширина каждой выработки В 4,5м.

50Лавы 11,12,13 отрабатывают по сплошной системе разработки и минимальную длину каждой лавы (L) определяют из условия возможности размещения взорванной породы кровли 16 угольного пласта 17 выра55 боток 15 в выработанное пространство 14, расположенное между выработками 15.

Проветривание лав 11, 12, 13 производится за счет общешахтной депрессии с помощью выработок 15, примыкающих к лавам 11, 12, 13, выработок околоствольных

дворов 8 и спаренных вертикальных выработок 6, в том числе главного 3 и вспомога- тельного 4 стволов. Спаренность перечисленных выработок позволяет по одной из них подавать свежий воздух, по другой возвращать отработанную.

Длина каждой из лав 11, 12, 13 определяется по формуле.

L пВ + ( п 1 X 5У ) КР , м m Кп

где п - количество подготовительных выработок в выработанном пространстве лавы, принимаем п 3.

В - ширина подготовительной выработки, м, принимает В 4,5 м;

Зобщ. - площадь поперечного сечения подготовительной выработки, м2, принимаем Зобщ. 12,5 м ;

Syr. - площадь поперечного сечения угольного пласта в контуре выработки, м , принимаем Syr. 4,5 м ;

Кр - коэффициент разрыхления пород, принимаем Кр 1,8:

m - мощность угольного пласта, м, принимаем m 1,0 м;

Кп - коэффициент плотности закладки породы в выработанное пространство; при механизированных способах Кп 0,6 - 0,7; принимает Кп 0,6.

Исходя из числовых значений перечисленных параметров определяют оптимальную длину лав для закладки в выработанное ее пространство породы, получаемой при проведении подготовительных выработок, используемых как капитальные.

-4,5

(3 - 1 ) С 12.5 -4.5) 1.8

1,0-0,6 61,5м

Определенная длина лав 61,5, позволяет при ширине каждой их трех подготовительных выработок 4,5 м обеспечить расстояние 24,2 м между указанными выработками, что больше зоны влияния (20 - 23 м) одной выработки на другую.

При расчетной длине лав 61,5 м и общем количестве - 10 лав, общая длина очистной линии забоя (L) составит 615 м. При мощности угольного пласта m 1 м, суточном по- двигании забоя b 2 м и объемной массе угля у 1,8 т/м3 суточная добыча угля АСут составит:

ACVT L m b у

615- 1,0-2,0- 1,8-2134 т.

Предлагаемый способ строительства шахты в соответствии с приведенным примером дает возможность после проходки главного3, вспомогательного4 испаренных стволов 6, сооружения выработок околоствольного двора 8 и нарезки лав 11, 12,13

приступить к добыче угля в десяти лавах с суммарной суточной производительностью 2134 т. Добычу угля производят задолго до сбойки между собой спаренных вертикальных выработок 3, 4 и 6 капитальными горизонтальными и наклонными выработками 15. При наличии свиты пологих пластов аналогичные работы производят по каждому пласту.

Таким образом, предложенный способ

строительства шахты позволяет сократить срок строительства от момента закладки до начала добычи угля в 1,5-2 раза, т. е. с 12 до 7 лет, и объем капитальных затрат на 15- 20%.

Формула изобретения

Способ строительства шахты, включающий проведение спаренных вертикальных выработок, подготовку и отработку от них лав по угольному пласту с проведением и

сохранением за лавами в выработанном пространстве подготовительных выработок на основном и вентиляционном горизонте по падению, восстанию и простиранию, сбойки между собой спаренных вертикальных выработок отработкой лав и извлечение породы и угля при проведении подготовительных выработок, отличающийся тем, что, с целью снижения сроков строительства и затрат на него за счет повышения

устойчивости подготовительных выработок, извлекаемую породу закладывают в выработанное пространство лав, длину L каждой из которых определяют по формуле

пВ+;(П-1Н5общ-Зуг)-Кр м

m Кп

где п - количество подготовительных выработок в выработанном пространстве лавы; В - ширина подготовительной выработ- ки, м;

Зобщ. площадь поперечного сечения подготовительной выработки, м ;

3Уг. - площадь поперечного сечения угольного пласта в контуре выработки, м ; Кр - коэффициент разрыхления пород; m - мощность угольного пласта, м; Кп - коэффициент плотности закладки породы в выработанное пространство, а подготовительные выработки используют как капитальные.

Составитель Б.Лысиков Техред М.Моргентал

Корректор Н.Король

Редактор

Заказ 85Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Н.Король

Использование: горное дело, для снижения сроков строительства и затрат на него за счет повышения устойчивости подготовительных выработок. Сущность изобретения: проводят спаренные вертикальные выработки. От них отрабатывают лавы по пласту с сохранением за ними подготовительных выработок. В выработанное пространство лав закладывают извлекаемую при проведении породу. Длину лав определяют по представленной формуле в зависимости от мощности пласта, коэффициентов разрыхления пород и плотности закладки породьгв выработанное пространство, количества и геометрических размеров выработок. После сбойки между собой пар вертикальных выработок подготовительные выработки используют как капитальные. 2 ил.