Способ отработки околоствольных целиков

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при отработке запасов в околоствольных целиках. Задачей изобретения является обеспечение выбуривания полезного ископаемого в камерах скважинами при минимальном оседании налегающих пород и земной поверхности за счет оставления между камерными целиками необходимой жесткости и повышение длительности эксплуатационного режима вертикальных стволов. Способ включает проведение подготовительных выработок, отработку запасов полезного ископаемого камерами с оставлением междукамерных целиков необходимой жесткости. Отработка запасов околоствольного целика осуществляется камерно-скважинным методом путем выбуривания полезного ископаемого в камерах скважинами, причем конечная деформация земной поверхности не должна превышать величины, определяемой по математическому выражению. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к отработке околоствольных целиков на маломощных залежах.

Существуют многочисленные способы отработки запасов в околоствольных целиках: сплошной системой разработки с возведением костровой или бутокостровой крепи с заполнением выработанного пространства обрушенными породами, закладочным материалом по АС №989071 (E 21 C 41/06, БИ 1983, №2). Однако применение этих способов ограничено ввиду высокой трудоемкости работ, стоимости закладочного материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отработки запасов в околоствольных целиках камерной системой с оставлением жестких междукамерных целиков (Семчук Я.М, Гаркушин П.К. Отработка околоствольных целиков на калийных рудниках Прикарпатья. Шахтное строительство, 1990, №12, с.22-23).

Сущность этого способа состоит в том, что после проведения подготовительных выработок производится отработка запасов в околоствольном целике камерами с оставлением жестких междукамерных целиков, обеспечивающих длительную устойчивость налегающих пород и земной поверхности. Недостаток этого способа состоит в том, что выемка запасов в камерах буровзрывным способом на маломощных залежах является весьма трудоемкой и не исключает сейсмическое влияние взрывных работ на устойчивость ствола. Сплошная выемка запасов околоствольных целиков методом выбуривания (АС №1535994, E 21 C 1/16, БИ 1990, №2, патент РФ №2168625, E 21 C 27/22, 41/22, БИПМ 2001, №16) исключает сейсмическое влияние взрывных работ на приконтурный массив и крепь ствола, но не обеспечивает надежное поддержание налегающих пород и земной поверхности.

Целью настоящего изобретения являлось создание способа, обеспечивающего безвзрывную и эффективную выемку запасов маломощных залежей в околоствольных целиках при минимальном оседании налегающих пород и земной поверхности, сохранение длительного эксплуатационного режима вертикальных стволов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе отработки околоствольных целиков, включающем проведение подготовительных выработок, отработку запасов полезного ископаемого камерами с оставлением междукамерных целиков необходимой жесткости, отработка запасов околоствольного целика осуществляется камерно-скважинным методом путем выбуривания полезного ископаемого в камерах скважинами, причем конечная деформация земной поверхности не должна превышать:

где Δm конечная деформация земной поверхности, м;

m мощность пласта, м;

А - ширина камеры, м;

а - ширина междукамерного целика, м;

j - количество скважин, выбуриваемых в одной камере, шт.;

d - диаметр скважин, м;

К_р - коэффициент разрыхления полезного ископаемого;

ν - коэффициент усадки разрушенного материала целика.

На фиг.1 представлена технологическая схема подготовки к отработке запасов предохранительного целика у вертикального ствола, на фиг.2 -технологическая схема отработки запасов камерно-скважинным методом.

Осуществляется способ следующим образом: из откаточной (обгонной) выработки 1 околоствольного двора по падению (или восстанию) пластовой залежи проходят подготовительные выработки 2 - транспортные и параллельно им вентиляционные выработки через каждые 50 м. Для обеспечения запасного выхода концы транспортных и вентиляционных выработок сбивают ходовой выработкой 3. Затем производится раскройка выемочного участка на камеры 4 шириной А, м, и междукамерные целики 5 шириной а, м; полезное ископаемое в камерах выбуривают скважинами 6 диаметром d.

В промежутках между скважинами оставляют междускважинные целики 7 шириной а₁, м

Добытое полезное ископаемое погружается на конвейер СП-202 в транспортной выработке 2, с помощью которого доставляется к откаточной выработке 1 и грузится в вагоны.

Пример осуществления. Пласт угля мощностью m=0,8 м, на глубине Н=300 м отрабатывается в околоствольном целике камерно-скважинным методом со следующими параметрами: ширина камер А=5 м, ширина междукамерных целиков а=5 м, диаметр скважин d=0,65 м, ширина междускважинных целиков а₁=0,3 м, количество скважин в каждой камере j=5 шт.

Запас прочности междукамерных целиков составляет n=2,172, что позволяет отнести их к жестко-пластичным, обеспечивающим устойчивость геомеханической системы в течение 20 лет. Конечная деформация поверхности составит не более 0,115 м, что гораздо меньше допустимого значения для крепи и вмещающего массива вокруг стволов, которые относятся к объектам первой категории охраны.

Предложенный способ относится к безвзрывной и почти безлюдной технологии добычи, может быть использован для отработки целиков различного назначения: водоохранных в целиках вокруг геологоразведочных скважин, под водными объектами, под железными дорогами, промышленными объектами и т.п. Способ легко осуществим, поскольку не требует применения дорогостоящей техники: выбуривание полезного ископаемого возможно бурошнековыми установками БШК и БЗМ (Кабанов В.И., Пичко Р.Д., Редкозубов А.А. и др. Исследование технологических параметров бурошнековой выемки угля установками БШК и БЗМ. Уголь Украины, 1996, №10-11, с.40-42) или с использованием существующих буровых установок типа СБМ - 3у, БГА - 4, Стрела и др. Кроме того, выбуривание крепких пород возможно комбайном КД - 800Э с промывкой (Михайлов Ю.В., Давиденко В.И., Васильев А.Е. Технологические схемы выбуривания крепких маломощных руд. Горный журнал, 2000, №6, с.42-45).

Максимальная производительность бурошнековых установок достигает 120 т/сутки, ожидается до 200 т/сутки.

Технологические схемы добычи полезного ископаемого выбуриванием обеспечивают практически неограниченный в пространстве и во времени фронт очистных работ в условиях действующих шахт и рудников, относятся к безопасным и экологически чистым способам ведения горных работ.

Применение камерно-скважинного способа очистной выемки позволяет вовлечь в эксплуатацию маломощные залежи полезных ископаемых, запасы в которых составляют десятки миллиардов тонн, при минимальных капитальных затратах.

Формула изобретения

Способ отработки околоствольных целиков, включающий проведение подготовительных выработок, отработку запасов полезного ископаемого камерами с оставлением междукамерных целиков необходимой жесткости, отличающийся тем, что отработка запасов околоствольного целика осуществляется камерно-скважинным методом путем выбуривания полезного ископаемого в камерах скважинами, причем конечная деформация земной поверхности не должна превышать

где Δm - конечная деформация земной поверхности, м;

m - мощность пласта, м;

А - ширина камеры, м;

а - ширина междукамерного целика, м;

j - количество скважин, выбуриваемых в одной камере, шт.;

d - диаметр скважин, м;

К_р - коэффициент разрыхления полезного ископаемого;

ν - коэффициент усадки разрушенного материала целика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2