Способ разработки полезных ископаемых

 

Изобретение относится к разработке пологопадающих рудных залежей большой и средней мощности. Цель - повышение безопасности работ за счет сохранения сплошности кровли выбранного пространства. Проходят коллекторные выработки и из них горизонтальные выработки по оси камер. Проведение коллекторных выработок осуществляют ниже первичных камер на величину не менее мощности рудного тела. Выемку ведут камерами первой и второй очередей. Проведение горизонтальных выработок выполняют в камерах первой и второй очереди. Выработки проходят шириной, определяемой по расчетной формуле. В породном массиве камер первой очереди формируют опорные породные элементы в их почве отрезкой с горизонта выработок первичных камер. После отрезки опорных элементов перемещают их выдавливанием в распор с кровлей первичных камер подачей твердеющей закладки под давлением в горизонтальные выработки. Отрабатывают вторичные камеры. Кроме того, выдавливание опорных элементов осуществляют вязкой жидкостью под давлением. Давление выдавливающей среды создают весом ее столба в вертикальной выработке. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, представленных пологопадающими рудными залежами большой и средней мощности.

Цель изобретения заключается в повышении безопасности работ за счет сохранения сплошности кровли выработанного пространства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем проведение коллекторных выработок и из них горизонтальных выработок по оси камер, отработку запасов рудного тела камерами первой и второй очередей, формирование в породном массиве камер первой очереди опорных породных элементов отрезкой их с горизонта выработок первичных камер, перемещение опорных элементов и выработанное пространство первичных камер, подачу заполняющей среды в виде твердеющей закладки и отработку запасов вторичных камер, проведение коллекторной выработки осуществляют ниже первичных камер на величину, не менее мощности рудного тела, проведение горизонтальных выработок по оси камер выполняют в камерах первичной очереди, причем выработки проходят шириной, не менее где: γ_п плотность горной породы, кг/м³, γ_з плотность твердеющей закладки или вязкой жидкости, кг/м³, а ширина оконтуриваемой породной опоры, м, m мощность рудного тела, м, Н глубина залегания рудного тела, м.

Формирование опорных породных элементов в породном массиве камер первой очереди производят в из почве, и после отрезки опорных элементов выдавливают их в распор с кровлей первичных камер подачей заполняющей среды под давлением в горизонтальные выработки.

При этом опорные элементы выдавливают подачей вязкой жидкости под давлением в горизонтальной выработки.

Кроме того, давление заполняющей среды создают весом ее столба в вертикальной выработке, которую проходят с дневной поверхности в коллекторную выработку, при этом заполняющую среду подают в вертикальную выработку с поверхности земли.

На фиг. 1 изображена схема последовательной отработки рудной залежи с расположением подготовительных выработок, на фиг. 2 разрез по линии А А, на фиг. 3 схема подготовки и образования породных опор.

Способ осуществляется следующим образом.

Панель известным образом делят на камеры 1 первой очереди и камеры 2 второй очереди одинаковой или неравновеликой ширины, значение которых принимают с учетом устойчивости кровли. После проведения очистной выемки камер 1 первой очереди по любой известной технологической схеме оформляют породные опорные элементы 3 в почве выработанного пространства. Предварительно параллельно и ниже горизонта выработанного пространства на глубину, не менее мощности рудного тела, проходят полевую выработку коллектор 4. Из коллектора 4 вдоль центральной оси отработанных камер 1 первой очереди проходят горизонтальные горные выработки 5, из которых, например, при использовании буровзрывного способа, производят отсечку оформляемого породного элемента от массива по горизонтальной плоскости 6. Оконтуривание опорного элемента 3 осуществляют с горизонта выработанного пространства первичных камер 1. Для чего по периметру камер 1 создают в почве оконтуривающую щель 7 до пересечения ее с горизонтом подсечки 6. Выдавливание породных опорных элементов 3 из почвы выработанного пространства камер 1 первой очереди осуществляют после заполнения горизонтальных выработок 5 твердеющей закладкой 8 или вязкой жидкостью. Создание в коллекторе 4 гидростатического давления обеспечит условия поднятия породных элементов к кровле выработок. При ширине горизонтальных выработок, равной ширине первичных камер 1, давление, создаваемое в коллекторе 4, необходимое для подъема породных элементов высотой 15 20 м при плотности породы 2500 кг/м³, не превышает 0,6 МПа. Для поднятия породных опорных элементов 3 может быть использовано гидростатическое давление вязкой жидкости или твердеющей закладки 8, создаваемое только в горизонтальных горных выработках 5. Для этого между выработками 5 и коллектором 4 возводится герметизирующая перемычка, а давление создают с использованием насосных станций. Для снижения энергетических затрат на поднятие опорных элементов 3 наиболее целесообразно использовать давление веса столба жидкой среды. Это достигается тем, что с дневной поверхности 9 в коллектор 4 проходят ствол 10 или бурят скважины. При проходке горных выработок 5, их ширину выбирают равной или большей: где: γ_п плотность горной породы, кг/м³, γ_з плотность твердеющей закладки или вязкой жидкости, кг/м³.

Это условие необходимо для создания усилия подъема при известной глубине скважины или ствола 9 и плотности закладочного твердеющего материала 8 или вязкой жидкости, которую подают в устье скважины или ствола. Вязкая жидкость или твердеющая закладка по скважине 10, заполняя пустоты через коллектор 4 и горизонтальные выработки 5, поступает под оконтуренные опорные элементы 3. Гидростатическое давление выдавливания создают по мере увеличения уровня жидкого материала в скважине 10, которое достигает максимального значения при выравнивании уровня жидкого материала с горизонтом дневной поверхности и равно:
P = γ_з(H+m), м.
При глубине залегания рудного тела 150 200 м и плотности закладочного материала, близкой к 2000 кг/м³, под опорными элементами создается гидростатическое давление от 30 до 40 МПа.

Отработку вторичных камер 2 осуществляют после выдавливания опорных породных элементов 3 в распор с кровлей и набора твердеющим материалом 8 нормативной прочности. При использовании вязкой жидкости для выдавливания опорных элементов 3, отработку вторичных камер 2 осуществляют после тампонажа скважины или ствола 10. Выдавливание породных элементов из почвы выработанного пространства камер первой очереди позволяет сохранить устойчивость кровли и естественную прочность грузонесущих элементов, которая превосходит в несколько раз прочность искусственного материала закладки. Проведение буровзрывных работ по оформлению опорных элементов под устойчивой кровлей не снижает условий безопасности труда по отношению к технологии очистных работ. При отработке камер второй очереди исключается отстаивание боковых стенок породных опор, что снижает разубоживание руды и повышает безопасность ведения горных работ.

Использование вязкой жидкости в качестве закладочного материала позволит равномерно распределять давление, оказываемое налегающей толщей пород на грузонесущие элементы, что является эффективным способом управления горным давлением. При отработке месторождений полезных ископаемых по предлагаемому способу повышается технологичность операций по созданию породных опорных элементов. Исключается вероятность разрушения создаваемых опор или их оформлении от воздействия гравитационных сил и от природных напряжений. Подъем опорных элементов к кровле выработанного пространства может быть осуществлен без использования дополнительных энергетических затрат.

Формула изобретения

1. Способ разработки полезных ископаемых, включающий проведение коллекторных выработок и из них горизонтальных выработок по оси камер, отработку запасов рудного тела камерами первой и второй очередей, формирование в породном массиве камер первой очереди опорных породных элементов отрезкой их с горизонта выработок первичных камер, перемещение опорных элементов в выработанное пространство первичных камер, подачу твердеющей закладки и отработку запасов вторичных камер, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работ за счет сохранения сплошности кровли выработанного пространства, проведение коллекторной выработки осуществляют ниже первичных камер на величину не менее мощности рудного тела, проведение горизонтальных выработок по оси камер выполняют в камерах первой очереди, причем выработки проходят шириной не менее

где γ_п плотность горной породы, кг/м³;
γ_з плотность твердеющей закладки или вязкой жидкости, кг/м³;
a ширина оконтуриваемой породной опоры, м;
m мощность рудного тела, м;
H глубина залегания рудного тела, м,
формирование опорных породных элементов в породном массиве камер первой очереди производят в их почве и после отрезки опорных элементов выдавливают их в распор с кровлей первичных камер подачей твердеющей закладки под давлением в горизонтальные выработки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорные элементы выдавливает подачей вязкой жидкости под давлением в горизонтальные выработки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление выдавливающей среды создают весом ее столба в вертикальной выработке, которую проходят с дневной поверхности в коллекторную выработку, при этом выдавливающую среду подают в вертикальную выработку с поверхности земли.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3