Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при ведении очистных работ в неустойчивых вмещающих породах. Цель изобретения - уменьшение объема подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного исколаемого. В процессе выемки заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной отработки осуществляют установ: кой крепи в заходках на сформированные уступы, выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи и обрушения пород кровли. Параметры уступов из полезного ископаемого определяют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта крепления очистного забоя и применяемого выемочного оборудования . Приведены зависимости для расчета Аараметров формируемых уступов из полезного ископаемого. 3 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 41/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789494/03 (22) 07.02.90 (46) 15.03.92. Бюл. № 10 (71) . Научно-исследовательский горно-рудный институт (72) M.À.Ïÿòíèöà, С,А.Кистанов и А,В,Кирпикин (53) 622.273(088,8) (56) Аторское свидетельство СССР № 1121437, кл, Е 21 С 41/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1345710, кл. Е 21 С 41/16, 1985, (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ

ИСКОПАЕМЫХ (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при ведении очистных работ в неустойчивых вмещающих породах. Цель изобретения — уменьшение объема подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохраИзобретение относится к горному делу и мсжет быть использовано при подземной разработке пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах, например марганцевых руд, угля, строительных материалов, химического сырья и др.

Известен способ селективной выемки полезного ископаемого, включающий отработку пластов системой заходок с отбойкой при помощи зарядов ВВ и закреплением верхней пачки временной крепыш, при котором с целью повышения эффективности вы! Ы,, 1719638 А1 нения проектной высоты эаходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ископаемого. Ь процессе выемки заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого. сохранение проектной высоты эаходки в течение времени ее полной отработки осуществляют установкой крепи в заходках на сформированные уступы, выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи и обрушения пород кровли.

Параметры уступов из полезного ископаемого определяют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта крепления очистного забоя и применяемого выемочного оборудования, Приведены зависимости для расчета йараметров формируемых уступов иэ полезного ископаемого. 3 ил. емки полезного ископаемого верхнюю пачку, эакреплеиную штанговой крепыш, отбивают при помощи зарядов ВВ, которые размещают в полостях, образуемых по мере извлечения штанг.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечения устойчивости эаходок при разработке пластов, залегающих в неустойчиых вмещающих породах крепостью менее 6 баллов по шкале проф, М,М.

Протодьяконова вследствии того, что их прочность недостаточна для надежного и безопасного закрепления в них штанговой

17196;38 крепи и создания несущей балки иэ подкровельной пачки полезного ископаемого и анкеров, Известен способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ис- 5 копаемых заходками, включающий проведение выемочного штрека, формирование сопряжений штрека с заходками, образование ниш, выемку полезного ископаемого выемочным 1() оборудованием от штрека к.технической границе выемочного столба, транспортировку на штрек выемочного оборудования и крепи и обрушение пород кровли, при котором с целью обеспечения бес- 15 препятственной транспортировки выемочного оборудования по заходке на штрек после ее отработки за счет сохранения проектной высоты заходки в течение времени пол ной ее отработки g() осуществляют подрывку вмещающих пород.

Недостатком указанного способа является низкая устойчивость заходок при наличии в почве пласта пород с низкой несущей способностью вследствие погружения под воздействием горного давления стоек крепи в слабую почву и уменьшения высоты вы работки.

Известен способ разработки угольных пластов в условиях слабой почвы, включающий нарезку щелей в последней, при котором слабую почву увлажняют, а затем охлаждают до твердого. состояния путем самопроизвольного испарения жидкого хлада гента.

Недостатками известного способа являются его низкая эффективность вследствие высокой стоимости жидкого хладагента и дополнительного оборудования, сложность организации технологического процесса очистной выемки и снижения нагрузки,на очистной забой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработки заходок иэ выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в заходках, сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, 55

Практика подземной разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых заходками в условиях слабой

- почвы показывает, что большая часть общей величины уменьшения рабочей высоты выработки реализуется не за счет конструктивной податливости крепи заходки, выбираемой с учетом развивающегося горного давления, а эа счет внедрения стоек крепи в почву пласта.

Причем при превышении давления от стоек крепи, несущей способности пород почвы пласта, процесс конвергенции (сближения почвы и кровли) эаходки протекает очень быстро и становится практически неуправляе, м. Это приводит к значительному уменьшению рабочей высоты заходки, а значит, и к снижению ее устойчивости. Дальнейшее ведение работ в этой заходке невозможно.

Это приводит к необходимости уменьшения длины очистных эаходок,.а следовательно, увеличению объема проведения подготовительных выработок (выемочных штреков). Указанные недостатки обуславливают низкую эффективность известного способа.

Цель изобретения — уменьшение объема проведения подготовительных выработок за счет увеличения продолжительнОсти сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ископаемого.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающему проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в заходках, сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определяют из выражения:

О(1 „, ) пмин 2, CM

tCp P где h > — минимальная высота уступов, см;

G — несущая способность рамы крепи, к c:

S — площ2адь поперечного сечения стойки крепи, см, 1 — шаг установки рам крепи по длине эаходки, см;

1719638

 — ширина заходки в проходке, см;

Яр — расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное растяжение, кГс/см; р — периметр поперечного сечения стойки крепи, см, 5

Всв. -Ьк- — А — < нх макс 2, см

55 где Ьмакс — предельная ширина уступов, см;

Всв — ширина заходки в свету, см;

Ьк —. ширина выемочного оборудования, см; д„и 䄄— минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см, сохранение проектной высоты заходки в течении времени ее полной отработки осуществляют установкой крепи в заходках на сформированные уступы, а выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи.

Предлагаемое в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формирование уступов из полезного ископаемого с предлагаемыми параметрами, сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной обработки уста- новкой крепи в заходках на сформированные уступы и выемка полезного ископаемого в уступах обратным ходом дб извлечения крепи обеспечивают увеличение продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ископаемого. что дает возможность проводить заходки большей длины. а значит, уменьшение объема проведения подготовительных выработок.

Под влиянием горного давления происходит уменьшение рабочей высоты выработки. Величина конвергенции заходки при прочих равных условиях зависит от велйчины погружения крепи в почву выработки, Устанбвка крепи на уступы из полезного ископаемого с параметрами, соответствующими величине развивающегося горного давления и технической ха-. рактеристике применяемой крепи, позволяет избежать погружение крепи в породЫ почвы пласта, имеющих низкую несущую способность.. Это обеспечивает уменьшение общей конвергенции отрабатываемой заходки и ограничивает ее вели- . чину пределамИ вертикальной податливости применяемой крепи. Поэтому уменьшение высоты отрабатываемой заходки не достигает предельных (критических) величин для беспрепятственной работы, транспортировки выемочного оборудования и безопасного передвижения людей в заходке.

Формирование в нижней части заходки уступов из полезного ископаемого по мере ее проведения в направлении к технической границе выемочного столба осуществляется путем отработки верхней части заходки шириной большей ширины ее нижней части.

Параметры уступов из полезного ископаемого определяют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта крепления заходок и применяемого выемочного, оборудования согласно предлагаемым формулам. Выемку полезного ископаемого в уступах осуществляют обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба к штреку перед извлечением крепи и обрушением кровли. Перед выемкой уступов полезного ископаемого под верхняки подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки временной крепи, например гидравлические, с последующим их извлечением совместно с верхняками рам основной крепи заходки, Одновременно с отработкой уступов полезного ископаемого и перемещением выемочного оборудования (комбайна) к штреку по мере необходимости производят сокращение забойного конвейера путем поочередного демонтажа его секций. После выхода добычного комбайна на штрек и окончания отработки заходки приступают к отработке последующей заходки в указанной выше последовательности.

На фиг. 1 показана схема отработки выемочного столба, план; на фиг, 2 — сечение

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг.

1, Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых в условиях слабой почвы осуществляют следующим образом.

Разработку пологого пласта полезного ископаемого, в почве которого залегают песчано-глинистые осадочные породы с низкой несущей способностью, ведут, например, в условиях шахт Марганецкого ГОКа.

По оси выемочного столба, подлежащего отработке, проходят по пласту 1 полезного ископаемого выемочный штрек 2, в котором устанавливают телескопический ленточный конвейер 3. После . того приступают к выемке запасов столба путем после-, довательной отработки очисгных заходок 4. очистную выемку в Ko Topb x ведут в две стадии.

1719638

10

15ppp (1 2 х 21,73 )

75 х 350

2 х3,2 х51,6

30 д" д"" — 32,5 см, 40 ее стайками крепи 11

Ьк =120 см;

Первоначально определяют параметры уступов 5 из полезного ископаемого из выражений где h gp — минимальнаялысота уступов, см;

S — плошадь поперечного сечения стойки крепи, см, согласно технической характеристики рамы крепи СВП-17 принимаем

S= 21,73 см;

G — несущая способность рамы крепи согласно технической характеристики рамы крепи СВП -17, кГс, принимаем

G= 15000 кГс;

L — шаг установки рам крепи по длине заходки, см, согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем

I=- 75 см;

 — ширина заходки в проходке, см, согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем В 350 см; йр — расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на однооснае растяжение, кГс/см, принимаем для марганцевого пласта Rð = 3,2 кГс/см; р — периметр поперечного сечения крепи, см, согласно технической характеристике рамы крепи СВП-17 принимаем

Р= 51,6 см: . Принимаем высоту уступов h = 50 см. где Ь к — предельная ширина уступов, см;

ВС8 — ширина заходки в свету, см,,согласно паспорта крепления и управления кровлей в заходке принимаем Все 305.см;

Вк — ширина, выемочного оборудования, см, согласно технической характеристики добычного комбайна КМШ принимаем

4, и д„— минимальна допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны эаходки, см, согласно ЕПБ принимаем д„= 70 см и дх = 40 см.

Принимаем, высоту уступов Ь " 30 см.

После этого с выемочного штрека 2 засекается заходка 4. Вручную при помощи отбойного молотка с погрузкой. горной массь на штрековый конвейер 3 проходят первые

3 м (нишу) заходки 4, так как техническая характеристика добычного комбайна 6 КМШ не позволяет ему вести выемку в заходке непосредственно с выемочного штрека. После проходки ниши в нее заводят добычной комбайн и производят монтаж переносного забойного конвейера 7. В дальнейшем по мере проведения заходки к технической границе 8 выемочного столба производят наращивание забойного конвейера путем добавления секций и мерных отрезков транспортерной ленты. По мере проведения заходки в направлении от штрека к техниче-. ской границе выемочного столба в нижней ее части формируют уступы 5 иэ марганцевой руды с определенными выше параметрами, где устанавливают крепежные рамы 9 вразбежку с полной или неполной затяжкой кровли 10. Ра" а крепи состоит из двух боковых стоек l1 и верхняка 12 из шахтного спецпрофиля СВП-17, соединенных между собой внахлестку при помощи замков 13.

Отбиваемая в заходке горная масса грузится добычиным комбайном на забойный конвейер с последующей перегрузкой ее на штрековый конвейер и далее транспортируется в общешахтную транспортную цепочку.

Формирование в нижней части заходки уступов из полезного ископаемого по мере ее проведения в направлении к технической гарнице выемочного столба осуществляют

35 следующим образом.

Выемку горкой массы в верхней части заходки 14 ведут на всю ширину эаходки сечением, соответствующим конструкции применяемой крепи, с оставлением в почве. заходки пачки (слоя) полезного ископаемого мощностью, исключающей продавливание

В приведенном примере h - 50 см. После выемки верхней части забоя 14 на шаг установки крепи осуществляют сборку крепи, для чего устанавливают боковые стойки

11, на когорые сверху укладывают верхняк

12, устанавливают в местах нахлестки замки

13, соединяют установленную раму посредством планок-стяжек и хомутов с ранее установленной крепыш заходки, и возводят межрамное ограждение, например. иэ деревянной затяжки. После этого производят частичную выемку ранее Оставленной в почве заходки пачки полезного ископаемого. При этом ширину нижней части 15 заходки выполняют шириной меньшей ширины заходки в ее верхней части 14. В результате в нижней части проводимой эаходки формируют уступы 5 из полезного ископаемого, на

1719638

10 которые опирается крепь заходки. Ширину этих уступов определяют из условий маневрирования добычным комбайном и передвижения людей в заходке, В приведенном примере b = 30 см. Длина L (м) очистных 5 заходок от штрека до технической границы выемочного столба определяется в соответствии С величиной конструктивной податливости Ь h (мм) крепи, скоростью деформации (оседания) Чкр (мм/ч) пород 10 кровли и достигнутой скоростью V> (м/ч) проведения заходок. В приведенном при. мере

Во вторую стадию обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба 8 к штреку 2 осуществляют 20 выемку запасов в оставленных ранее уступах 5 из полезного ископаемого. При этом перед их выемкой под верхняки 12 подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки 16 временной крепи, 25 например индивидуальные гидравлические стойки типа 2ГСК. Одновременно с выемкой уступов 5 из полезного ископаемого по мере перемещения добычного комбайна 6 к выемочному .штреку 2 производят сокращение 30 забойнрго конвейера 7 путем последовательного демонтажа его секций и мерных отрезков транспортерной ленты. С отставанием от добычного комбайна 6 не менее 5,м извлекают элементы основной крепи 9 и 35 переносную временную крепь 16 и кровля

10 эаходки самопроизвольно обрушается.

Это расстояние принимается с целью обеспечения безопасных условий для горно-рабочих, ведущих посадочные работы. 40

Посадочные работы осуществляют следующим образом.

Демонтируют замки 13 и продольные планки-стяжки. Убирают боковые стойки

11 рам крепи, затяжки. После этого при 45 помощи гибкой связи (троса) и ручкой. лебедки извлекают стойку временной крепи

16 и верхняк 12. Кровля заходки самопроизвольно обрушается. Извлекаемые элементы крепи доставляют на выемочный 50 штрек и складируют. После выхода добычного комбайна на штрек и посадки кровли в отработанной эаходке в.ее устье возводят дощатую перемычку 17 для предотвраО ения прорыва обрушенных пород в 55 выемочный штрек.

На этом цикл работ в заходке завершается. При отработке по следующих заходок порядок и последовательность приемов и операций повторяются в описанной выше

Э = Сш(Ч1-Ч2), руб/г, Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включак1щий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека прямым ходом, установку крепи в эаходках, сохранение проектной высоты эаходки в течение времени полной ее отработки и управление кровлей полным

L Лh — =200 х =37,5 м.

ЧЗ 15

Чкр 8 последовательности до полной. отработки запасов выемочного столба.

Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых может быть реализован при подземной добыче полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах.

Использование способа наиболее эффективно при разработке пластов полезных ископаемых заходками в условиях слабой . почвы в связи с особой важностью решения проблемы уменьшения объема проведения подготовительных вы работок.

Использование предлагаемого способа разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: — повышение устойчивости заходок позволяет уменьшить объемы проведения подготовительных выработок, значительно снизить себестоимость добычи; — предотвращение погружения крепи в почву заходки облегчает ее извлечение и уменьшает трудоемкость очистных работ; — вследствие повышения устойчивости заходок улучшается безопасность ведения работ в заходках, Для осуществления предлагаемого способа дополнительных мероприятий и затрат не требуется, Кд = 0;

Экономический эффект от использования предлагаемого способа определяем исходя из уменьшения объема проведения подготовительных выработок на один очистной забой по формуле где Сш — стоимость проведениея 1 м выемочного штрека, м, V> и Чг — объем проходки выемочных штреков соответственно по базовому и предлагаемому способам, м, принимаем

V>- 740 м и Vz - 370 м.

Э 254,94 (740 — 370) = 94327 р/год

Формула изобретения

1719638

12 обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения объема подготовительных выработок за счет увеличения продолжительности сохранения проектной высоты заходки в условиях слабой почвы в результате использования несущей способности пласта полезного ископаемого, в проl цессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определяют из выражения

6(1 ) 2 S

hMин 2.Р .Р где h„ „— м:,íèìàëüíàÿ высота уступов, см;

G = несущая способность рамы крепи, кГс;.

$ — площадь поперечного сечения стойки крепи, см;

L — шаг установки рам крепи по длине заходки, см;

 — ширина заходки в проходке, см;

Rp — расчетное сопротивление пласта

I полезного ископаемого на одноосное растяжение, кГс/см2;

5 P — периметр поперечного сечения стойки крепи, см;

Всв — Ьк — А — днх

Ьмакс

10 где Ьмакв — предельная ширина уступов, см;

Всв — ширина заходки в свету, см;

Ь» — ширина выемочного оборудования, 15 см; ох и днх — минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см, а для сохранения высоты заходки в течение

20 времени,ее полной отработки устанавливают крепь в за".Одке на сформированные уступы и выемку полезного ископаемого в уступах производят обратным ходом до извлечения крепи.

1719638 т1 1Ф

Составитель В.Тычина

Техред М,Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 751 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5