Способ разработки пластов ископаемых на больших глубинах Советский патент 1993 года по МПК E21C41/18 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при решении вопросов, связанных с повышением эффективности отработки пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Цель изобретения - снижение себестоимости добычи полезного ископаемого, затрат на поддержание основных подготовительных выработок, главным образом уклонов (панельных, капитальных) при их последующей надработке и потерь полезного ископаемого при отработке пластов на больших глубинах.

По сравнению с известным способом- прототипом заявляемый способ позволяет снизить на 10-25% себестоимость добычи 1 т угля в период разгрузки области массива, в которой пройдены основные подготовительные выработки. При этом максимальный эффект достигается при углах падения пластов более 12°.

Затраты на поддержание основных подготовительных выработок в течение всего срока их службы снижаются о среднем на 30-45% и более.

Потери полезного ископаемого в целиках уменьшаются в 1,5-2,0 раза.

Сущность способа поясняется чертежом.

Приняты следующие обозначения:

1, 2, 3 - основные подготовительные выработки (например, панельный уклон 1 и ходки панельного уклона 2 и 3);

Z - ширина целика, который образуют путем выемки полезного ископаемого лава- ми № 4 (№ 6) и № 5 (№ 7) перемещающимися перпендикулярно осям основных подготовительных выработок,

АБ и СД - размеры по простиранию выемочных участков, расположенных над основными подготовительными выработками (АБ) и со стороны от целика, противоположной стороне расположения основных подготовительных выработок (СД);

Б и Д - границы выемочных участков;

О - плоскость, проходящая через ближнюю к выработкам кромку целика и перпендикулярная напластованию пород.

Номера лав указывают на очередность их отработки; вначале отрабатывается лава № А или № 6, затем N 5 и № 7. Стрелками на схемах показаны возможные направления движения лав. Лавы могут быть отработаны как прямым ходом (№ б и N 7), так и обратным (N; 4 и № 5).

Выемка пласта над местом расположения основных подготовительных выработок в сочетании с оставлением в выработанном пространстве целика полезного ископаемого позволяет разгрузить от повышенных напряжений на длительное время область массива, в которой проходят основные подготовительные выработки, а следовательно, уменьшить затраты на их поддержание. Как показывают результаты шахтных исследований, продолжительность сохранения эффекта разгрузки надработанного массива вблизи целиков, оставленных в выработанном пространстве, соизмерима со сроком существования основных подготовительных выработок.

При выемке полезного ископаемого лавами, перемещающимися от границ выемочных участков к основным подготовительным выработкам (лавы и Ns5), первоначальная отработка выемочных участков, расположенных над основными подготовительными выработками, позволяет снизить вредное влияние лав на состояние основных подготовительных выработок в период их надработки. Основные подготовительные выработки в этом случае испытывают отрицательное влияние опорного давления, возникающего только впереди лавы № А. При другой последовательности отработки выемочных участков (вначале участок СД, затем АБ) вредное влияние лавы № 4 на состояние основных подготовительных выработок резко возрастает, Это объясняется тем, что при отработке пласта лавой № 4 над основными подготовительными выработками формируется целик угля. Причем по мере подвигания лавы № А ширина этого участка уменьшается, а концентрация напряжений под целиком возрастает до величин, в несколько раз превышающих концентрацию напряжений под краевой частью угольного массива.

При выемке полезного ископаемого лавами, перемещающимися от основных подготовительных выработок к границам выемочных участков (лавы № 6 и № 7) первоначальная отработка выемочных участков,

0

5

0

расположенных над основными подготовительными выработками, позволяет уменьшить вредное влияние надрабатывающей лавы (М 6) на состояние основных подготовительных выработок. Это обьясняется тем, что начальный период работы лавы № б, при отходе ее от разрезной печи, характеризуется минимальными дополнительными напряжениями в зоне опорного давления, а следовательно минимальным влиянием лавы на состояние надрабатываемых подготовительных выработок. Кроме того уменьшается длительность нахождения выработок в области с повышенными напряжениями на период времени, равный продолжительности отработки участка. Следствием этого является уменьшение затрат на поддержание основных подготовительных выработок,

Выражение, позволяющее определить расстояние S от основных подготовительных выработок до плоскости Q, проходящей через ближнюю к выработкам кромку целика и перпендикулярную напластованию пород, получено в результате анализа данных 5 шахтных и лабораторных исследований.

Необходимые для реализации заявляемого способа параметры, а именно размеры и границы зон разгруженных от повышенного горного давления, предельные размеры целика, при которых происхо- / дит их раздавливание горным давлением, i угля полных сдвижений подработанных пород, определяются в каждом конкретном случае шахтными, лабораторными или аналитическими исследованиями.

Пример конкретного выполнения для условий П-го горизонта шахты Гуковскал.

Отрабатывается уклонная панель пласта Кб на глубине 1000 м. Ярусы отрабатываются в нисходящем порядке с периодической углубкой панельного уклона 1 и ходков 2 и 3 на длину, равную наклонной высоте яруса. Конечная длина уклона 1000 м, срок службы панели - 20 лет,

Уклон 1 и ходки 2 иЗ проходят по пласту КБВ, расположенному ниже пласта . Расстояние между пластами -10м,

По пласту вначале отрабатывается лава № 6, затем лава № 5. При этом в выра- 0 ботанном пространстве пласта Кб образуют целик угля шириной Z, равной 40 м, Предельная ширина целика, при которой происходит его раздавливание горным давлением, составляет 25-35 м, 5 .

Расстояние S от ближайшей к целику . подготовительной выработки 3 до проекции краевой части целика на нижний пласт принимается равным 15 м. Зона разгрузки распространяется от целика в сторону выра0

5

0

5

ботанного пространства на расстояние, превышающее 300-350 м.

Формула изобретения 1. Способ разработки пластов ископаемых на больших глубинах, включающий про- ведение основных подготовительных выработок в породах почвы разрабатываемого пласта и разгрузку области массива, в которой пройдены основные подготовительные выработки, путем отработки лава- ми участков пласта над основными подготовительными выработками, отличающийся тем, что. с целью снижения себестоимости добычи полезного ископаемого, затрат на поддержание основных под- готовительных выработок, главным образом уклонов, при их последующей надработке и потерь полезного ископаемого, отработку пласта полезного ископаемого производят лавами, перемещающимися в направлении, перпендикулярном осям основных подготовительных выработок, при этом с одной стороны от основных подготовительных выработок оставляют целик полезного ископаемого, ширину которого принимают боль- ше предельной ширины целика, при которой происходит его разрушение под воздействием горного давления, причем вначале отрабатывают выемочные участки, расположённые над основными подготови-

тельными выработками, затем выемочные участки, расположенные с противоположной стороны от целика полезного ископаемого..

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что выемочные участки, расположенные над основными подготовительными выработками, отрабатываются лавами, перемещающимися в направлении от основных подготовительных выработок к границам выемочных участков.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающи- й с я тем, что расстояние S от основных подготовительных выработок до плоскости, проходящей через ближнюю к основным подготовительным выработкам краевую часть целика и расположенную перпендикулярно к пласту, определяют из выражения

h S H ctgyj,

где h - расстояние от основных подготовительных выработок до пласта полезного ископаемого;

Н - глубина расположения пласта от поверхности;

(р- угол полных сдвижений подработанных пород.

Использование: изобретение относится к.горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах. Сущность изобретения: подготовительные выработки проходят параллельно плоскостям напластования породных слоев в замках пликативных складок. При залегании неустойчивых пород в кровле пласта подготовительные выработки проходят без нарушения сплошности этих слоев в замках пликативных складок, обращенных изгибами вверх, а при залегании неустойчивых пород в почве пласта выработки проходят в замках складок, обращенных изгибами вниз. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.