Способ разработки свит пластов полезных ископаемых

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке свит сближенных пластов полезных ископаемых на больших глубинах. Способ включает разделение пластов на панели, проведение по нижерасположенному пласту или в породах почвы нижерасположенного пласта основных подготовительных выработок и отработку панелей по одному из пластов. После завершения отработки указанных панелей и стабилизации процесса сдвижения пород покрывающей толщи отрабатывают панели по другому пласту. При этом панели первого пласта отрабатывают в нисходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у верхней границы панели, а панели второго пласта отрабатывают в восходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у нижней границы панели. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке свит сближенных пологих пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Известны способы разработки свит пластов (А.С. Бурчаков, Б.М. Воробьев, К. К. Кузнецов и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. М. Недра, 1969, с.71, рис.49), включающие разделение пластов на панели и панелей на ярусы, проведение по каждому из пластов основных подготовительных выработок и последующую отработку ярусов длинными очистными забоями. Недостатками данных способов при разработке сближенных пластов являются значительные затраты на поддержание основных подготовительных выработок, низкая эффективность очистной выемки, большие объемы проходческих работ и потери полезного ископаемого в целиках, оставляемых для охраны основных подготовительных выработок.

Известен способ разработки свит пластов (С.Г.Андрущкевич, А.А.Борисов и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений. М. Недра, 1972, с. 53, рис.19), включающий разделение пластов на панели, а панелей на ярусы, проведение по одному из пластов основных подготовительных выработок, проведение участковых квершлагов между пластами и отработку панелей по обоим пластам в нисходящем порядке, начиная с ярусов, расположенных у верхних границ панелей.

Недостатками данного способа являются значительные затраты на поддержание основных подготовительных выработок (панельных или капитальных уклонов, ходков уклонов), низкая эффективность очистной выемки и большие потери в целиках, оставляемых для охраны основных подготовительных выработок, при отработке сближенных пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Целью заявляемого способа является устранение указанных недостатков, а именно снижение затрат на поддержание основных подготовительных выработок, повышение эффективности очистных работ и снижение потерь полезного ископаемого в уклонных панелях при отработке сближенных пластов на больших глубинах.

Для достижения этой цели основные подготовительные выработки проводят по нижерасположенному пласту или в породах почвы нижерасположенного пласта, вначале отрабатывают панель по одному из сближенных пластов (1-й пласт), после завершения отработки этой панели и стабилизации процесса сдвижения пород покрывающей толщи отрабатывают панель по другому пласту (2-й пласт). При этом панель первого пласта отрабатывают в нисходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у верхней границы панели, а панель второго пласта отрабатывают в восходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у нижней границы панели.

При опережающей отработке панели по нижерасположенному пласту промежуток времени между завершением отработки панели по нижерасположенному пласту и началом отработки панели по вышерасположенному пласту определяют из выражения где t промежуток времени между завершением отработки панели по нижерасположенному пласту и началом отработки панели по вышерасположенному пласту; V скорость подвигания лавы по нижерасположенному пласту; l длина лав, отрабатываемых по нижерасположенному пласту; k коэффициент, учитывающий применяемую систему разработки (k 1 при системах разработки одинарными лавами, k 2 при системах разработки сдвоенными лавами).

При мощности междупластья больше предельной мощности междупластья, при превышении которой исключается отрицательное влияние очистных работ, выполняемых в нижерасположенном пласте, на состояние вышерасположенного пласта и пород непосредственной кровли вышерасположенного пласта, вначале отрабатывают панель по нижерасположенному пласту, затем панель по вышерасположенному пласту.

При отработке угольных пластов мощностью до 2,0 м и углами падения до 35^o величина предельной мощности междупластья может быть определена из выражения M 20 m, (2) где M предельная мощность междупластья, при превышении которой исключается отрицательное влияние очистных работ, выполняемых по нижерасположенному пласту, на состояние вышерасположенного пласта; m мощность нижерасположенного пласта.

Использование заявляемого способа при отработке уклонных панелей сближенных пластов на больших глубинах позволяет снизить затраты на поддержание основных подготовительных выработок на 25-30% уменьшить в 1,5-2,0 раза потери полезного ископаемого в целиках, оставляемых для охраны основных подготовительных выработок; повысить эффективность отработки пластов полезных ископаемых на участках, прилегающих к основным подготовительным выработкам.

На фиг.1 приняты следующие условные обозначения: m_в - вышерасположенный пласт; m_н -нижерасположенный пласт; M мощность междупластья; H^в_п и H^н_п размеры панелей по падению, соответственно по пластам m_в и m_н, h_я -наклонная высота яруса; 1, 2, 3 соответственно панельный уклон, грузовой и людской ходки панельного уклона; 4 ярусные квершлаги; 5 ярусные штреки.

На фиг.2 показаны панели по пластам m_н и m_в в периоды их отработки. Условные обозначения на фиг.2 те же, что и на фиг.1. Первой в данном случае отрабатывают панель ABCD, расположенную по пласту m_н. Отработка этой панели ведется в нисходящем порядке. После завершения очистных работ в панели ABCD начинают отработку в восходящем порядке панели NMFK, расположенный по пласту m_в над панелью АВСD. Для подготовки и отработки ярусов панели МNFК проходят ярусные квершлаги 4.

В случае когда первым отрабатывается вышерасположенный пласт m_в, панель по данному пласту отрабатывают в нисходящем порядке с использованием панельных уклонов с ходками, пройденными по пласту m_н, и ярусных квершлагов. После завершения очистных работ в панели пласта m_в начинают отработку в восходящем порядке панели пласта m_н.

Последовательный порядок отработки панелей в сближенных пластах позволяет по сравнению с известными способами резко снизить отрицательное влияние очистных работ, выполняемых в пластах, а следовательно, повысить эффективность очистных работ. Отрицательное взаимное влияние при одновременной отработке сближенных пластов проявляется, в частности, в увеличении интенсивности обрушений пород кровли в лавах или на их участках в периоды ведения очистных работ по одному из пластов в областях повышенного горного давления или в областях сдвижений массива, связанных с отработкой другого пласта. При последовательной отработке сближенных пластов и соблюдении условия (1) такие ситуации практически полностью исключаются.

Опережающая отработка уклонных панелей по одному из сближенных пластов в нисходящем порядке и последующая отработка панелей другого пласта в восходящем порядке позволяет погашать отдельными участками уклоны и ходки уклонов в период выемки запасов панели, отрабатываемой в восходящем порядке. Погашение уклонов и ходков производят на участках, расположенных ниже откаточного штрека отрабатываемого яруса. Это позволяет уменьшить удельную протяженность поддерживаемых основных подготовительных выработок за время отработки панелей, а следовательно, снизить общие затраты на их поддержание. Кроме того, при принятом порядке отработки панелей снижается отрицательное влияние очистных работ на интенсивность смещений пород в уклонах и ходках уклонов, что также приводит к существенному снижению затрат на поддержание этих выработок.

Принятый порядок отработки панелей в сближенных пластах позволяет уменьшить размеры целиков, оставляемых для охраны уклона и ходков, и тем самым снизить потери полезного ископаемого. Это объясняется улучшением условий поддержания данных выработок, а также сокращением общего времени поддержания.

Первоочередная отработка нижерасположенного пласта при мощности междупластья больше предельной мощности междупластья, при превышении которой исключается отрицательное влияние очистных работ, выполняемых по нижнему пласту, на состояние вышерасположенного пласта и пород непосредственной кровли вышерасположенного пласта, позволяет уменьшить потери полезного ископаемого и повысить эффективность очистных работ при отработке участков, примыкающих к уклонам. Это связано с тем, что при данной очередности отработки пластов вышерасположенный пласт отрабатывается практически полностью, без оставления целиков над уклоном и ходками. При этом отработка пласта в средней части панели производится обычными лавами, перемещающимися по простиранию пласта.

Предельная мощность междупластья, при превышении которой исключается влияние очистных работ, выполняемых по нижнему пласту, на состояние вышерасположенного пласта и пород его непосредственной кровли, в каждом конкретном случае может быть определена путем аналитических, шахтных или лабораторных исследований. Результаты проведенных нами шахтных исследований показали, что при отработке угольных пластов до 20 м с углами падения до 32^o величина предельной мощности междупластья может быть определена из выражения (2).

Формула изобретения

1. Способ разработки свит пластов полезных ископаемых, включающий разделение пластов на панели, а панели на ярусы, проведение по падению пласта основных подготовительных выработок и участковых квершлагов между пластами, а также отработку ярусов длинными очистными забоями, отличающийся тем, что основные подготовительные выработки проходят по нижерасположенному пласту или в породах почвы нижерасположенного пласта, вначале отрабатывают панель по одному из сближенных пластов, после завершения отработки этой панели и стабилизации процесса сдвижения пород покрывающей толщи отрабатывают панель по другому пласту, причем панель первого пласта отрабатывают в нисходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у верхней границы панели, а панель второго пласта отрабатывают в восходящем порядке, начиная с яруса, расположенного у нижней границы панели.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при опережающей отработке панели по нижерасположенному пласту панель вышерасположенного пласта отрабатывают по истечении времени стабилизации процесса сдвижения пород покрывающей толщи, определяемом из выражения

где l длина лав, отрабатываемых в панелях нижерасположенного пласта;
v скорость подвигания лав, отрабатываемых в панелях нижерасположенного пласта;
К коэффициент, учитывающий применяемую систему разработки (К 1 при системах разработки с одинарными лавами, К 2 при системах разработки сдвоенного лавами).

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при мощности междупластья больше предельной мощности междупластья, при превышении которой исключается отрицательное влияние очистных работ в нижерасположенном пласте на состояние вышерасположенного пласта, и пород непосредственной кровли вышерасположенного пласта вначале отрабатывают панель по нижерасположенному пласту, затем панель по вышерасположенному пласту.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2