Способ разработки угольных месторождений

 

Способ разработки угольных месторождений относится к горной промышленности, конкретно к технологии разработки крутых пожароопасных угольных пластов. Способ включает отработку нижележащего этажа системами с закладкой выработанного пространства в верхней части этажа, а нижнюю часть этажа отрабатывают с применением систем с принудительным обрушением кровли, при этом наклонную высоту части пласта, отрабатываемой с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия; принудительное обрушение кровли производят путем ее подрезки на нижней границе участка этажа, отрабатываемого с закладкой, определяя длину взрывных скважин для обрушения кровли из выражения: K = h_o-h_з/0,5h_o(K_p-1), где K - коэффициент кратности мощности при определении длины взрывных скважин (шпуров); h_з - наклонная высота части пласта, отрабатываемая с закладкой, м; h_o - наклонная высота пласта, отрабатываемая с обрушением кровли, м; K_p - коэффициент разрыхления пород кровли. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для отработки крутых и наклонных угольных пластов под запожаренными участками.

Известен способ разработки мощных угольных пластов, склонных к самовозгоранию на участках под потушенными эндогенными пожарами, а также в замках антиклинальных и синклинальных складов с полной закладкой выработанного пространства [1] Недостатками этой технологии являются более низкая производительность труда и более высокая себестоимость (в 2-3 раза) по сравнению с системами разработки с полным обрушением кровли.

Известен также способ подземной разработки месторождений, включающий отработку пласта выемочными участками, выемку полезного ископаемого в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку полезного ископаемого под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, выемку полезного ископаемого под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством [2] Целью изобретения является обеспечение контролируемого обрушения пород кровли при выемке полезного ископаемого на участках пласта, отрабатываемого под участками, отработанными с закладкой, и за счет выбора оптимальных (рациональных) параметров этих участков повышение эффективности горных работ.

Цель достигается тем, что при разработке угольных месторождений, включающей отработку пласта выемочными участками, выемку угля в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку угля под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства, выемку угля под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством, наклонную высоту выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород, а обрушение налегающих пород в выемочном участке под закладкой осуществляют принудительно их подрезкой взрывными скважинами, которые буpят на нижней границе выемочного участка, отработанного с закладкой. При этом длину взрывных скважин определяют из выражения l_ск Km, где m мощность пласта, а коэффициент К определяют из выражения K= где h_o наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли под заложенным выработанным пространством, м; h₃ наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, м; К_р -коэффициент разрыхления пород кровли.

На фиг.1 изображена схема отработки части угольного месторождения, представленной крутым пластом, разрез в плоскости пласта; на фиг.2 вертикальная проекция выемочного участка пласта; на фиг.3 расчетная схема.

Месторождение полезного ископаемого, представленное свитой крутых и наклонных угольных пластов, отрабатывается выемочными участками, при этом на верхних этажах (горизонтах) 1 выемку угля ведут с обрушением налегающих пород кровли. Нижележащие этапы отрабатываются по комбинированной технологии: верхняя часть этажа отрабатывается с закладкой выработанного пространства, в том числе с применением твердеющих смесей, а нижняя с обрушением кровли.

Выемочный участок пласта вскрывается квершлагом 2 на откаточном горизонте и вентиляционным квершлагом 3. С квершлага 2 по пласту проходится основной (откаточный) штрек 4. Определив величину наклонной высоты подэтажа h₃, который должен отрабатываться с закладкой, проходят подэтажный штрек 5, на уровне которого отрабатывается первый горизонтальный или поперечно-наклонный слой 6.Вышележащая часть пласта до межгоризонтного целика отрабатывается слоями 7 с закладкой выработанного пространства. Наклонную высоту h₃ этого подэтажа, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород.

После того, как на границе выемочного участка верхняя часть пласта будет полностью отработана с закладкой, начинают очистные работы в нижней части пласта, которую, например, отрабатывают столбами по падению 8 с применением щитовых перекрытий или каким-либо другим способом. При этом до начала ведения очистных работ в нижней части этажа с обрушением налегающих пород кровли на уровне первого отработанного слоя 6, т.е. на нижней границе выемочного участка (подэтажа) отработанного с закладкой, производят принудительное обрушение налегающих пород кровли путем подрезки их взрывными скважинами 9.

Длину взрывных скважин 9 определяют из выражения l_ск Km, где m мощность пласта, м; К коэффициент, определяемый из равенства 0,5 х h_o x K(K_p-1)=h_o h₃, где h_o наклонная высота подэтажа выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли, м; h₃ наклонная высота подэтажа, отработанного с закладкой, м; К_р коэффициент разрыхления пород кровли.

Коэффициент К определяется и оптимизируется исходя из расчетной схемы (фиг.3), которая основывается на том, что объем выработанного пространства с обрушением кровли V_o равен сумме объемов перепускаемого закладочного массива V₃ и приращения объема разрушаемых пород кровли V_к за счет их разрыхления V_кр V_к˙К_р, т. е. V_o V₃ + (V_кр V_к), а V_o h_o˙m˙l₃, где l₃ длина забоя по простиранию пласта.

Объем выработанного пространства, заполненного закладкой, V₃ h₃˙m˙l₃. Принято, что обрушается минимум половина объема подрезаемых взрыванием пород кровли над выработанным пространством нижней части подпожарного участка, т. е. V_к 0,5h_o˙l_cк˙l₃.

Преобразуя вышеприведенные выражения, получают формулу для определения коэффициента К в выражении для определения необходимой (оптимальной) длины взрывных скважин.

Применение предлагаемой технологии позволит более эффективно отрабатывать выемочные участки мощных крутых пластов, находящихся под списанными (потушенными) эндогенными пожарами.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, включающий отработку пласта выемочными участками, выемку угля в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку угля под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства, выемку угля под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством, отличающийся тем, что наклонную высоту выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород, а обрушение налегающих пород в выемочном участке под закладкой осуществляют принудительной их подрезкой взрывными скважинами, которые бурят на нижней границе выемочного участка, отработанного с закладкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину l_ск взрывных скважин определяют из выражения l_ск K · m, где m мощность пласта, м;

где h_о наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли под заложенным выработанным пространством, м;
h_з наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, м;
K_р коэффициент разрыхления пород кровли.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3