Способ ведения выемки

 

Изобретение относятся к способу выемки, в особенности применимому при ведении подсечной выемки с закладкой, когда в подошве выработки устанавливают стойки, на которые опирается бетонный настил расположенного выше горизонта, служащий в качестве кровли для расположенного ниже горизонта выемки. Стойки предпочтительно изготавливают из железобетона и устанавливают в отверстиях, пробуренных в породе. В целях обеспечения более высокой надежности может быть применена система двустоечной крепи, что включает в себя установку дополнительных стоек вблизи первых стоек и их связывание с помощью бетона, который используют для укладки настила/кровли. При этом повышаются надежность способа, производительность и степень механизации его процессов. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к способу ведения нисходящей выемки, обычно известному как способ выемки "с подсечкой". Более точно, изобретение относится к способу ведения выемки с подсечкой с применением стоек, на которые опираются бетонные настилы, служащие в качестве кровли для следующего лежащего ниже горизонта выемки.

Способ выемки согласно настоящему изобретению, в частности, применим для извлечения пород со слабым структурным сцеплением, таких как перекрывающие морены, лежащие под местами предполагаемого возведения многоэтажных сооружений или сильно трещиноватых, или неустойчивых пород. Так называемая система разработки подсечной выемки с закладкой в особенности отвечает целям настоящего изобретения. В литературе по горному делу существует множество описаний обычных систем подсечной выемки с закладкой, однако, возможно, одна из лучших систем раскрыта в статье Дж. А. Пиготта и Р. Дж. Холла "Система подсечной выемки с закладкой на руднике Фруд-Стоби Международной канадской никелевой компании, Лтд", напечатанной в Канадском бюллетене по горному делу и металлургии, июнь 1961 года, Монреаль, стр. 420 - 424.

Известна также система разработки руды способом подсечной выемки с закладкой с применением бетонных настилов, служащих в качестве кровли для следующего лежащего ниже горизонта выемки. Например, в статье "Горнодобывающий и перерабатывающий комплекс Косака", опубликованный в журнале "Mining Magazine" в ноябре 1984 года, стр. 404, раскрыт способ слоевой почвоуступной выемки с закладкой с применением "искусственной кровли". Согласно указанному способу квершлаги закладывают вначале слоем армирующей стальной сетки, после чего закачивают слой сравнительно бедной бетонной смеси толщиной 500 - 600 мм, и когда она высыхает, засыпают смесью песка, вулканического пепла и 3,5-процентного цемента. По завершении проходки смешанных квершлагов поперек рудного блока извлекают также промежуточные рудные корки 4-метровой ширины таким образом, что целиком весь слой руды оказывается замещенным непрерывным слоем железобетона, поверх которого укладывают слабоцементированный заполнитель. Затем, когда начинают разработку следующего, лежащего ниже горизонта выемки, бетон, уложенный на настил выше расположенного горизонта, образует уже искусственную кровлю. Однако, учитывая такое состояние боковых пород, под искусственной кровлей на расстоянии 1 метра друг от друга устанавливают деревянные стойки, на которые опирается кровля при выемке расположенного ниже горизонта.

Основная проблема, связанная с вышеназванным способом, заключается в том, что при осуществлении выемки под искусственной бетонной кровлей, первоначально у данной кровли не имеется креплений и до тех пор, пока с помощью деревянных стоек, располагать которые необходимо на расстоянии 1 метра друг от друга, не созданы такие крепления, в период их временного отсутствия существует угроза безопасности персоналу, связанная с возможностью обрушения кровли и породы, находящейся над такой кровлей. Другая проблема состоит в том, что необходимы деревянные оклады крепления, расположенные на расстоянии 1 метра друг от друга. В связи с этим площадь рабочей выработки становится перенасыщенной стойками крепления, и тем самым скорость выемки ограничивается возможностями применения малогабаритного оборудования, обладающего ограниченной подвижностью при высокой удельной стоимости. Кроме того, требуются короткие полки (длиной два метра и менее) с тем, чтобы предотвратить повреждение стоек и ограничить незакрепленные пролеты.

Важным фактором, который при проведении горных выработок может продиктовать экономическую целесообразность разработки, возможность которой рассматривается, ряда известных рудных тел способом подсечной выемки с закладкой, является критерий стоимости. Заявленный способ обеспечивает эффективную, высокопроизводительную механизированную выемку, в особенности применим для таких рудных тел. В области гражданского строительства нисходящую выемку осуществляют в настоящее время с применением дорогостоящих шпунтовых свай. Заявленный способ также обеспечивает относительно дешевую и полностью рентабельную альтернативу указанному известному способу. Наиболее близким аналогом к изобретению является способ ведения выемки по авт. свид. СССР N 581280, опубл. 25.11.77.

Задачей изобретения является создание усовершенствованного способа выемки, отличающегося большей надежностью, более высокой производительностью и легко поддающегося механизации. Другой целью является создание способа выемки с подсечкой или подсечной выемки с закладкой, применяемого, в частности, для разработки трещиноватых или неустойчивых пород, или для выемки междуэтажных или надштрековых целиков и целиков, оставляемых между очистными забоями послойной выемки с закладкой, а также для разработки более высокосортных рудных тел. Еще одной целью является создание способа выемки, обеспечивающее по существу 100-процентное извлечение руды за один проход и позволяющего осуществить выемку в любом требуемом направлении на каждом слое.

Способ выемки по существу включает установку стоек в породе, укладку бетонного настила на указанную породу, которая должна опираться на указанные стойки, и осуществление выемки под указанным настилом, который служит уже в качестве кровли. Стойки могут быть установлены в породе любым требуемым способом. Например, в породе могут быть пробурены отверстия заранее установленного размера и длины, а затем стойки, выполненные, например, из бетона, могут быть вставлены в отверстия и установлены в них таким образом, чтобы на них опирался бетонный настил, который будет уложен на породу. В качестве альтернативы в породу на определенную глубину могут быть забиты стальные стойки и установлены в заранее определенном порядке таким образом, чтобы на них опирался бетонный настил, размер и форма которого отвечают требованиям для осуществления под ним выемки.

Затем, по завершении выемки на определенном горизонте в породе, в которой производилась указанная первая выемка, устанавливают новые стойки, а на указанную породу укладывают бетонный настил, который должен опираться на указанные новые стойки, после чего продолжают осуществление выемки на новом, расположенном ниже горизонте под указанным бетонным настилом, который уже служит в качестве кровли для нового, расположенного ниже горизонта выемки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения новые стойки, которые устанавливают в породе на первом горизонте выемки, располагают в непосредственной близости от тех стоек, которые были ранее установлены в породе на расположенном выше горизонте, а поверх новые стоек устанавливают дополнительные стойки, направленные вверх и плотно контактирующие с бетонной кровлей, находящейся над расположенным ниже горизонтом выемки, с целью обеспечения дополнительного крепления для указанной кровли. Затем, после того, как установлены новые стойки, и уложен новый бетонный настил, застывший бетон скрепляет концы всех указанных стоек и, тем самым, создается система двустоечной крепи бетонной кровли.

Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения обеспечивается эффективный способ многоэтажной выемки с подсечкой, включающий: (a) бурение отверстий заранее установленного размера в породе, под которой должна вестись выемка; (b) установку стоек в указанные отверстия; (c) укладку бетонного настила на указанную породу, которая должна опираться на указанные стойки, и выдержку бетона до застывания; (d) ведение выемки под бетонным настилом, который уже служит в качестве кровли при выемке, ведущейся на расположенном ниже горизонте; (e) бурение новых отверстий в породе на более низком горизонте выемки и установку стоек в указанные отверстия; (f) установку поверх стоек, находящихся на расположенном ниже горизонте, дополнительных стоек, направленных вверх и плотно контактирующих с бетонной кровлей, с целью обеспечения дополнительного крепления для указанной кровли; (g) укладку бетонного настила на породу указанного расположенного ниже горизонта и выдержку бетона до застывания, благодаря чему скрепляются концы стоек; и (h) продолжение ведения нисходящей выемки указанным образом с одного горизонта на другой до тех пор, пока не произведена выемка требуемого числа горизонтов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения дополнительные стойки, которые помещают в отверстия на каждом расположенном ниже горизонте, устанавливают в непосредственной близости от тех стоек, на которые уже опирается бетонная кровля на данном горизонте таким образом, чтобы способствовать скреплению концов всех указанных стоек с помощью бетона, когда его укладывают, чтобы образовать новый настил. Предпочтительно все стойки изготавливают из железобетона, однако допустимо применение различных материалов, например, те стойки, которые устанавливают в отверстия, могут быть выполнены из бетона, а дополнительные стойки могут быть деревянными или стальными. Предпочтительно железобетон применяют также для настила/кровли, которые создают при ведении выемки, что позволяет располагать стойки на большем расстоянии и обеспечивает большее пространство для ведения выемки под такими настилами.

Вышеописанный способ ведения выемки может быть успешно применен при осуществлении гражданского строительства или при выемке с подсечкой. В последнем случае желательно также бурение небольших (например, 5 см) "вспомогательных" шпуров вокруг стоек и их подрыв с целью предварительного обрушения породы вокруг стоек. Это также разгружает от напряжения участок выработки и способствует ведению дальнейшей выемки с подсечкой. Предпочтительно также использование средств армирования бетона. В частности, до укладки бетона поверх слоя (например, 200 - 300 мм) обрушенной породы укладывают арматурные стержни или сетку. Арматурные стержни и сетка также расположены вертикально между стойками и вокруг них таким образом, чтобы установленная стойка не могла пробить бетонный настил или, в качестве альтернативы, чтобы бетонный настил не мог сползти по наклонной плоскости стойки без того, чтобы не сдвинуть арматурные стержни, сетку и бетон.

Настоящее изобретение обеспечивает также особо эффективный способ подсечной выемки с закладкой при ведении горной выработки, включающий: (a) проходку исходных горизонтальных штреков в подземной выработке с целью создания камер обычным путем и извлечение выработанной породы из указанных камер;
(b) бурение отверстий заранее установленного размера и длины в подошве каждой камеры и установку стоек в указанные отверстия;
(c) укладку бетонного настила в указанных камерах, которые должны опираться на указанные стойки;
(d) закладку камер соответствующим наполнителем;
(e) по завершении выемки полного горизонта указанным способом осуществление повторной выемки на расположенном ниже горизонте, причем бетонный настил служит уже в качестве кровли, которая опирается на указанные стойки; и
(f) продолжение ведения нисходящей выемки указанным способом с одного горизонта на другой до тех пор, пока не произведена выемка рудного тела.

В предпочтительном варианте изобретения на каждом горизонте, находящемся под первым горизонтом, между бетонным настилом указанного горизонта и бетонной кровлей предыдущего горизонта устанавливают дополнительные стойки, которые обеспечивают дополнительное крепление для указанной кровли. Данные дополнительные стойки предпочтительно устанавливают вертикально поверх стоек, установленных в отверстиях, пробуренных в подошве каждого рабочего горизонта под образованной выше бетонной кровлей таким образом, что, когда укладывают новый бетонный настил, он скрепляет концы всех указанных стоек. Дополнительные стойки также предпочтительно располагают в непосредственной близости к исходным стойкам, опирающимся на бетонную кровлю, таким образом, чтобы обеспечить их скрепление и, тем самым, создать систему двустоечной крепи, на которую опирается бетонная кровля на каждом горизонте.

Отверстия бурят в подошве через заранее установленные промежутки, а расстояния между сеткой, также как и система связывания стоек бетонным настилом сконструирована таким образом, чтобы обеспечить надежное и экономичное ведение выработки. Конструкция кровли также предусматривает наличие соответствующих арматурных стержней и сетки внутри бетона таким образом, что дополнительная стойка, которая находится в плотном контакте с кровлей, не может пробить ее. По крайней мере некоторые из стоек и даже все стойки могут быть выполнены из стали или дерева или подобных материалов.

Подсечку практически обычно осуществляют способом бурения и подрыва, однако могут быть применены и другие способы выемки в зависимости от того, какая разрабатывается руда. Если ведется разработка мягкой руды, такой как уголь или поташ или им подобные, там, где обычно используются механизированные системы выемки, может быть легко применен способ, заявленный в настоящем изобретении. При разработке более твердых пород, где обычно используют технологию бурения и подрыва, также может быть соответствующим образом применен способ по настоящему изобретению. Как было ранее описано со ссылкой на способ выемки с подсечкой, вокруг ранее установленных бетонных стоек могут быть пробурены небольшие взрывные скважины таким образом, что в результате взрыва порода вокруг стоек будет обрушена до того момента, как будут уложены бетонные покрытия, и также будет разгружена от напряжения находящаяся внизу порода, однако, при этом не будет нанесен ущерб стойкам. Такая разгрузка от напряжения устраняет опасность внезапного обрушения породы, что часто происходит в сильно напряженных горных породах. Дополнительные разгружающие от напряжения шпуры могут быть пробурены в стенах или даже еще ниже камер, в которых ведется выемка, если это необходимо.

Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает за один проход по существу 100-процентную выемку руды из участков, где ведется выработка, на которых оставляют лишь стойки в виде целиков перед тем, как пустые камеры закладывают соответствующим наполнителем. Как уже было отмечено, предпочтительно в непосредственной близости к первой стойке, вертикально поверх стойки, установленной на ниже расположенном горизонте, установлена вторая стойка, плотно пригнанная и расположенная под стойкой, установленной на лежащем ниже горизонте. Таким образом, указанная вторая стойка, которая ни при каких условиях не подвергается разрушению в результате взрыва, обеспечивает жесткое крепление для бетонной кровли, расположенной выше, и для заложенной заполнителем камеры, находящейся над указанной кровлей. Это укрепляет целиком всю систему и обеспечивает надежное и стабильное ведение выемки. Тем не менее, если это необходимо при определенном состоянии породы, система может быть снабжена дополнительными стойками, расположенными на различных горизонтах, с целью обеспечить еще более надежное крепление кровли. В целях обеспечения дополнительной надежности бетонные стойки могут быть снабжены устройствами контроля за напряжением таким образом, что нагрузка на данные стойки может контролироваться горнопроходческими бригадами и, в случае возникновения неожиданной нагрузки, она может быть зафиксирована и компенсирована за счет дополнительных стоек, если это необходимо.

Для стандартных горнопроходческих условий при выемке горизонта толщиной 5 м конструируют бетонный настил толщиной 0,2 - 0,3 м, соответствующим образом армированный стержнями и сеткой и опирающийся на бетонные стойки диаметром 0,5 м, которые установлены в сетке отверстий, размещенных через каждые 8 м. Тем не менее, такая стандартная конструкция ни в коей мере не ограничивает возможности использования других соответствующих конструкций. В этом отношении заявленный новый способ может быть гибко приспособлен к любым данным горнопроходческим условиям и типам горных пород.

Следует отметить, что исходные стойки способны сами по себе крепить кровлю, что обеспечивает возможность ведения одновременной выемки нескольких камер. По мере ведения выемки при каждом последующем заходе в отверстиях, пробуренных вертикально вплотную к стойкам, расположенным на предыдущем слое выемки, устанавливают новые стойки. Дополнительные стойки затем устанавливают поверх указанных стоек вплоть до кровли. Каждая установленная таким образом заранее отлитая дополнительная стойка по существу более чем вдвое повышает степень надежности конструкции, поскольку они не при каких условиях не подвергаются воздействию взрыва или другим издержкам ведения выемки. За счет укладки последовательных железобетонных настилов связываются все указанные стойки и повышается общая прочность конструкции. До момента укладки бетонного настила на подошве выработки может быть оставлен соответствующий слой обрушенной породы, что предотвращает возможное повреждение бетонного настила в результате взрыва при ведении выработки под настилом, который служит в качестве кровли. Отдельные бетонные участки бетонного настила также связывают обычно с помощью арматурных стержней и сеток с целью образования сплошного бетонного плитного настила, связывающего различные стойки.

Ведение нисходящей выемки при переходе с одного уровня на другой может сопровождаться постепенным увеличением высоты подъездного пути к выемке и созданием пандуса для перехода на расположенный ниже уровень выемки. Конечная конструкция и расположение сетки двустоечной крепи зависит от величины приходящейся на них нагрузки в результате давления, которое оказывает в горизонтальном и вертикальном направлениях разрабатываемая порода, а также от массы настилов, образованных на разработанных выше горизонтах, включая массу удерживаемой ими заложенной породы. Бетонные настилы также должны быть сконструированы таким образом, чтобы указанная нагрузка передавалась на стойки, с учетом действия сил трения и сдвига наполнителя и бетонных настилов.

Скорость ведения подсечной выемки с закладкой способом, заявленным в настоящем изобретении, очень высока. За смену может быть произведена выемка до 320 кубических метров при осуществлении разработки под бетонным настилом в любом направлении. Способ также обладает достаточной гибкостью и позволяет вести выемку или закладку одновременно на нескольких участках. В каждом направлении могут быть вскрыты три камеры слева, справа и прямо по ходу выемки, что обеспечивает более высокую степень гибкости, чем при традиционных способах, когда выемка ведется только лишь прямо по ходу. Такая конструкция с большими пролетами между стойками позволяет осуществлять механизированную выемку с применением погрузочных машин, вагонеток с лобовым опрокидыванием и буровых кареток, что обеспечивает быструю и высокопроизводительную работу. Операции по ведению выработки, например бурение, заряжание шпуров, уборка обрушенной породы, бурение отверстий для стоек, укладка бетонных настилов и т. д., могут осуществляться на определенном расстоянии друг от друга с целью оптимизации циклов выемки.

Такой способ значительно более экономичен, чем обычный способ подсечной выемки с закладкой главным образом благодаря непрерывности рабочего цикла. Количество остановок в работе минимально, поскольку может быть вскрыто большое число камер, так как конструкция бетонных настилов рассчитана на то, чтобы крепить большие открытые пространства. Нет необходимости также в обычных средствах крепления кровли, таких как сетки, штанговая крепь и им подобные.

Повышается также степень безопасности за счет того, что персоналу ни при каких условиях не угрожает обрушение породы.

Способ также очень высоко эффективен для ведения выработки при возведении объектов гражданского строительства. Крепления, необходимые при ведении выработки, выступают в роли временных или постоянных настилов и целиков в зависимости от требований к конструкции. Способ в особенности применим для выемки породы для подземных гаражей в многоэтажных фундаментах высотных зданий там, где невозможно применить другую технологию.

Изобретение будет далее описано с помощью примеров со ссылкой на приложенные чертежи, где:
на фиг. 1 изображен вид в перспективе выемки согласно способу, заявленному в настоящем изобретении;
на фиг. 2 изображен вид сверху той же выемки и показано расположение стоек;
на фиг. 3 изображен вид в разрезе указанной выемки;
на фиг. 4 изображен вид сбоку участка двуштрековой выработки и показано расположение отверстий для стоек и "вспомогательных" или взрывных скважин;
на фиг. 5 изображен вид сбоку в разрезе того же устройства и показана обрушенная порода вокруг стоек и участки двуштрековой выработки, заложенные заполнителем;
на фиг. 6 изображен вид сверху сетки размещения стоек на горизонте подсечной выемки и пандус, соединяющий один горизонт с другим;
на фиг. 7 изображен вид в разрезе той же сетки размещения отверстий;
на фиг. 8 изображен вид в разрезе участка выработки со стойками и вертикальный ствол для подачи оборудования.

Подошва выработки 10 (фиг. 1) представляет собой любую поверхность, с которой ведут нисходящую выемку согласно настоящему изобретению. В указанной подошве 10, которая может находиться на поверхности земли или в подземной выработке, бурят отверстия, в частности отверстия 12, с помощью, например, буров марки DTH фирмы Ингерсол Рэнд, групповых буров или вращательных буров. Отверстия, например, диаметром 0,5 м и глубиной 5 м могут быть пробурены на расстоянии 8 м друг от друга в продольном направлении L и поперечном направлении W, а бетонные стойки 14 диаметром около 0,45 м и длиной приблизительно 5 м могут быть установлены в указанных отверстиях. Данные бетонные стойки предпочтительно изготавливают из железобетона с использованием арматурных стержней или им подобных в качестве армирующих элементов. По завершении этой операции на подошву выработки, предпочтительно покрытую слоем обрушенной породы или руды, укладывают бетонный настил 16 толщиной 0,2 - 0,3 м. Бетон предпочтительно армирован сетками и арматурными стержнями с целью придания большей прочности.

После того, как бетонный настил затвердел, под ним продолжают вести выемку, например, в направлении, указанном стрелкой E. Данная выемка может производиться любым соответствующим образом и очевидно, что в ходе ведения такой выемки настил 16 будет служить в качестве жесткой кровли для разрабатываемого под ним пространства. Таким образом, ведение выемки на горизонте A может быть эффективно и безопасно продолжено. Расстояние 8 м x 8 м между стойками позволяет применять тяжелое экскаваторное оборудование, например погрузочно-разгрузочные машины, 15-тонные грузовики для перевозки руды или отвала породы, буровые каретки с одной или двумя гидравлическими колонками, автомобильные краны для механизированной транспортировки стоек и тому подобное.

По мере ведения выемки на горизонте A осуществляют бурение дополнительных отверстий того же размера и глубины, что и отверстия 12. Согласно схеме данные отверстия пробуривают вертикально в непосредственной близости к уже установленным бетонным стойкам 14. Затем в указанные отверстия устанавливают бетонные стойки 24. Данные стойки аналогичны стойкам 14, которые были ранее установлены в подошве горизонта A. Поверх стоек 24 устанавливают показанные пунктирной линией дополнительные стойки 18, которые зажаты между подошвой 20 горизонта A и настилом/кровлей 16. Данные закладочные стойки 18 подобны стойкам 14 и 24, однако они незначительно короче их, в результате чего они могут быть плотно пригнаны между верхом стойки 24 и настилом/кровлей 16 и обеспечивают дополнительное крепление для настила/кровли 16. После того, как все указанные стойки 14, 18 и 24 соответствующим образом установлены и закреплены, укладывают бетонный настил 26 с целью скрепления стойки на подошве 20, тем самым укрепляя в целом всю конструкцию. Между различными стойками предпочтительно устанавливают арматурные стержни и сетки для обеспечения дополнительного укрепления при укладке бетона.

По завершении выемки или выработки горизонта A указанным образом он может быть заложен соответствующим заполнителем. Например, может быть использован заполнитель из породы и 5-процентного раствора цемента. Поскольку в соответствии с настоящим изобретением одновременно могут быть вскрыты несколько камер, укладка бетонных настилов, бурение отверстий, установка стоек и закладка камер не замедляют циклы бурения-подрыва-отгрузки-закладки при ведении выработки. Установки для закладки метанием, смонтированные на грузовиках, могут быть применены для осуществления плотной закладки заполнителем из цементированной породы наряду с закладкой пастообразным заполнителем или цементированным песком.

При ведении выработки с применением буровзрывного способа, например на горизонте A, исходные стойки 14 могут быть незначительно повреждены, хотя они и будут при любых обстоятельствах сохранять достаточную прочность, чтобы крепить настил/кровлю 16 по крайней мере первоначально. Затем, после установки стоек 18 они уже никогда не подвергаются воздействию взрыва и всегда остаются неповрежденными, обеспечивая прочное крепление для настила/кровли 16. Такую же операцию осуществляют на горизонте B, где по мере ведения выемки вертикально под стойками 14 пробуривают отверстия 12, в которые устанавливают стойки 28. Затем на горизонте B поверх стоек 28 устанавливают показанные пунктирной линией стойки 25, которые закрепляют между указанными стойками 28 и кровлей 26, что обеспечивает дополнительное крепление для указанной кровли 26. Данные стойки 25 также остаются неповрежденными при осуществлении любой операции выемки и, тем самым, обеспечивают надежное крепление для находящегося над ними настила даже после его закладки. После того, как стойки 24, 25 и 28 соответствующим образом установлены и закреплены, снова укладывают бетонный настил 27 с целью скрепления стоек с бетоном и укрепить целиком всю конструкцию. Такая же операция может быть затем повторена на горизонте C и на любом дополнительном горизонте, расположенном по направлению вниз. Как указывалось ранее, до момента укладки бетонного настила 27 предпочтительно укладывают слой 22 обрушенной породы или руды.

На фиг. 2 схематически проиллюстрировано расположение двойной крепи в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения на каждом разрабатываемом горизонте. Стойку 14 устанавливают в пробуренное отверстие для стойки 12, а вблизи от стойки 14 устанавливают стойку 18 для создания дополнительного крепления. Бетонный настил/кровля 16 показан пунктирной линией. Расстояние L обычно соответствует расстоянию W, а в данном предпочтительном варианте изобретения равно 8 метрам. Тем не менее размеры стоек и их расстановку выбирают исходя из существующей механики породы и практики горного дела.

На фиг. 3 схематически проиллюстрировано то же самое устройство. Высота каждого горизонта A, B, C соответствует длине стоек 14, 24 и 28. Дополнительные стойки 18 и 25, установленные вблизи стоек 14 и 24, также показаны пунктирными линиями. Вся нумерация на фиг. 3 соответствует нумерации на фиг. 1.

На фиг. 4 проиллюстрированы два горизонтальных штрека размером 5 м x 5 м в выработке, в которой под каждым штреком пробурены стандартные отверстия диаметром 0,5 м и глубиной 5 м. Вокруг отверстий 29 пробурены несколько (6 или 8) вспомогательных отверстий 31 приблизительно той же глубины, что и отверстия 29.

На фиг. 5 изображена следующая операция, а именно, когда стойки 33 устанавливают в отверстия 29, а шпуры 31 подрывают с целью обрушения породы вокруг стоек 33 в подошве, находящейся под штреком 1 и штреком 2, не повреждая при этом указанные стойки 33. Исходной целью для такого обрушения породы вокруг стоек 33 является желание избежать вызванной взрывом чрезмерной вибрации, которая передается стойкам через необрушенную породу при последующем ведении выработки бурением и подрывом, что может привести к повреждению стоек. Кроме того, последующие взрывные скважины могут быть затем пробурены еще дальше от стоек, тем самым предотвращая вызванные взрывом повреждения, когда выемку производят вокруг стоек.

До момента укладки бетонного настила 37 на подошву на нее укладывают слой 35 обрушенной руды. Для армирования бетона используют арматурные стержни и сетки. Затем штрек 1 и штрек 2 могут быть последовательно заложены соответствующим заполнителем, например заполнителем из породы и 5-процентного раствора цемента.

На фиг. 6 схематически проиллюстрирована сетка размещения стоек на горизонте подсечной выемки в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Стойки 30, 32 представляют собой соответственно стойки, установленные в пробуренном отверстии, и стойки, установленные вблизи от них, для обеспечения дополнительного крепления кровли. Данные стойки могут располагаться на любом горизонте выемки, а в соответствии с данным вариантом изобретения они установлены через промежуток 8 м. С целью обеспечения подъездного пути с одного горизонта на следующий, расположенный ниже горизонт предусмотрен пандус 34 шириной 5 м. Как показано на фиг. 7, данный пандус 34 также снабжен бетонным настилом, например, толщиной 0,3 м. Такие пандусы могут быть постоянными или временными в зависимости от последовательности операций выработки.

На фиг. 8 показано устройство для ведения многоэтажной выработки с вертикальным стволом 36. В данном варианте осуществления имеется облицованное листовой сталью отверстие вертикального ствола диаметром 4 м, через который производят подачу различного горного оборудования. Для спуска клетей 42, 44 с оборудованием, буровыми каретками и т.п. применяют клетевой привод 40.

В данном варианте осуществления также применима система двустоечной крепи согласно настоящему изобретению, причем на стойки 30, 32 опираются кровли горизонтов A, B, C, D и E. По мере осуществления выемки верхних горизонтов A, B, C, D их затем закладывают таким же образом, что и при обычном способе подсечной выемки с закладкой. В соответствии с данным вариантом осуществления толщина каждого горизонта равна 5 м, что по существу соответствует длине установленных стоек 30. Стойки 32, показанные пунктирной линией, являются дополнительными, расположенными вблизи от установленных стоек 30 стойками, на которые опирается кровля.

Ключевым элементом способа подсечной выемки с закладкой, заявленного в настоящем изобретении, являются стойки, служащие для крепления сплошной бетонной кровли. Данные стойки должны иметь такую конструкцию, чтобы обладать соответствующим сопротивлением сжатию и, тем самым, обеспечивать крепление для бетонной кровли. В случае применения бетонных стоек в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения их обычно изготавливают на поверхности и затем опускают в выработку по мере необходимости. Для изготовления стоек диаметром 0,45 м применяют железобетон, армированный снаружи сеткой 7 см x 7 см и соответствующим числом арматурных стержней изнутри. Допустимая нагрузка на такие стойки составляет около 500 тонн на стойку или, при использовании двух стоек в каждой точке, 1000 тонн на точку, что совершенно достаточно для крепления бетонного настила размером 8 м x 8 м x 0,3 м плюс находящейся над указанной кровлей заложенной породы. Установка таких стоек в заранее пробуренные отверстия представляет собой механизированную операцию, занимающую относительно мало времени.

Следует отметить, что выше на примерах был проиллюстрирован и описан лишь предпочтительный вариант осуществления изобретения и следует понимать, что изобретение может быть приспособлено к разнообразным условиям и может быть осуществлено рядом различных путей, не выходя за рамки его сущности и объема нижеследующей формулы изобретения.


Формула изобретения

1. Способ ведения выемки, включающий формирование стоек в отверстиях, пробуренных в подошву выработки горизонта, укладку твердеющего материала на указанную подошву и на верхние концы стоек с формированием настила, опирающегося на стойки, и ведение выемки под указанным настилом, служащим в качестве кровли, отличающийся тем, что стойки формируют путем установки их в пробуренные отверстия заранее заданного размера при ведении выемки на очередном горизонте, в подошву его выработки устанавливают новые стойки, поверх новых стоек устанавливают дополнительные стойки в контакте с настилом вышерасположенного горизонта и укладывают твердеющий материал, связывающий при затвердевании концы всех стоек, продолжают вести нисходящую выемку указанным образом с одного горизонта на другой до выемки требуемого числа горизонтов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стойки размещают по заранее установленной сетке с целью образования над ними настила требуемых размера и формы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что новые стойки устанавливают, располагая их вблизи стоек, ранее установленных в подошву выработок на расположенном выше горизонте.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительные стойки, установленные вертикально поверх стоек, ранее установленных в отверстиях на каждом нижерасположенном горизонте, устанавливают вблизи стоек, на которые опирается кровля.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что все стойки изготавливают из железобетона.

6. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что стойки, установленные в отверстия, могут быть изготовлены из железобетона, а дополнительные стойки - из дерева или стали.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что для настилов, формируемых при ведение выемки, могут применять бетон, армированный железом.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что настил снабжают арматурными стержнями и сеткой, располагаемой внутри бетона так, чтобы дополнительные стойки не могли пробить его.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что до формирования настила вокруг отверстий, в которых установлены стойки, пробуриваниют шпуры и подрывают их с целью обрушения породы вокруг указанных стоек без повреждения самих стоек.

10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что осуществляют закладку выработки.

11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что выемку ведут с подсечкой путем бурения и подрыва.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке мощных крутых пластов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разработки пластов полезного ископаемого камерными системами, при разработке забалансовых запасов, в том числе опасных по динамическим явлениям
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке месторождений подземным способом

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче крутопадающих полезных ископаемых, в частности при добыче алмазосодержащих из кимберлитовых трубок

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке подземным способом рудных тел этажно-камерными системами

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при очистной выемке пластов угля с использованием энергии горного давления

Изобретение относится к подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных горизонтальных и пологопадающих рудных и нерудных месторождений, в частности, для охраны и поддержания междукамерных целиков

Изобретение относится к горному делу, а точнее, к способам подземной отработки твердых полезных ископаемых, предпочтительно низкопрочных, и может быть использовано при отработке мощных угольных пластов

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке твердых полезных ископаемых

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной отработке кимберлитовых трубок в районах с холодным климатом, например, якутских алмазных месторождений

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подготовки к подземной отработке обводненных кимберлитовых трубок в условиях Якутских алмазных месторождений

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений в условиях криолитозоны (в многолетнемерзлых породах) системами с закладкой выработанного пространства при формировании закладочного массива (искусственного целика)

Изобретение относится к горному делу, к добыче алмазов из крутопадающих тел кимберлитовых месторождений

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при разработке месторождений в условиях многолетнемерзлых пород (криолитозоны) системами с закладкой выработанного пространства при формировании закладочного массива (искусственного ледяного целика)

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подготовке газонасыщенного пласта к отработке длинными столбами

Способ ведения выемки

Наверх