Способ разработки пластовых месторождений
Владельцы патента RU 2343284:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) (RU)
Способ относится к области горного дела для разработки пластовых месторождений длинными столбами по простиранию в восходящем порядке с обрушением пород непосредственной кровли. Способ разработки пластовых месторождений, включающий вскрытие шахтного поля до нижнего горизонта главным, вспомогательными и вентиляционными наклонными стволами, подготовку путем проведения этажных штреков до границ шахтного поля, а отработку этажей в восходящем порядке. В процессе подготовки нижнего этажа породу от проходки выработок размещают в подштрековых бутовых полосах. При отработке вышележащих этажей породу от проходки выработок размещают в погашаемых штреках отработанного нижележащего этажа и вскрывающих наклонных выработках - главном, вспомогательных и вентиляционных стволах, вследствие чего одновременно с отработкой запасов производится полная ликвидация выработанного пространства. Изобретение обеспечивает создание экологически чистых предприятий, повышает эффективность технологии добычи полезного ископаемого. 2 ил.
Изобретение относится к области горного дела, в частности к разработке запасов пологопадающих пластов длинными столбами по простиранию в восходящем порядке с обрушением пород непосредственной кровли.
Известны способы отработки пластовых месторождений длинными столбами по простиранию, по падению, восстанию (Подземный транспорт шахт и рудников. Справочник. - М.: Недра, 1985. - С.24-25; Устинов B.C. Сдвижение горных пород и земной поверхности в условиях отработки пластов угля длинными столбами по падению или восстанию в Карагандинском бассейне // Сдвижение горных пород: Сб. научн. трудов №100. - Л., ВНИМИ. - 1976. - С.50-57) на шахте им. Ленина объединения Ростовуголь. Кроме того, известен способ комбинированной отработки пласта по простиранию и спаренными лавами по восстанию (Лунев Н.С., Солодов В.В., Середенко Л.И. Концентрация очистных работ на пологом пласте. // Уголь Украины. - 1973. - №7. - С.19-20), способы с разворотом лавы (Шевцов В.А., Пугаченко А.Н. Отработка лавы с разворотом по восстанию на 90°. // Уголь Украины. - 1996. - №8. - С.13-15; Бальтес X. Разворот лавы с помощью компьютера на шахте Остерфельд. // Глюкауф - 1990. - №3/4. - С.57). Общим недостатком вышеуказанных способов является отсутствие твердого заполнителя в погашаемых подготовительных выработках, что приведет к увеличению оседания налегающих пород и земной поверхности. Охрана подготовительных выработок осуществляется с помощью бутовых полос, возведение которых относится к числу трудоемких работ. Полная ликвидация накопленных пустот при нисходящей отработке запасов осуществляется после окончания очистных работ на шахте.
Известен способ разработки пластовых месторождений с возведением надштрековой бутовой полосы (Ткачев В.А., Страданченко С.Г., Привалов А.А. Эффективные способы крепления и поддержания горных выработок на основе ресурсосберегающих технологий. - Ростов н/Д; ред. ж. Изв. вузов, Сев.-Кавк. регион, 2005. - 472 с.) и отработкой запасов этажа в обратном порядке.
При возведении надштрековой бутовой полосы (рис.6.6, с.294) создается сложный трехступенчатый транспортный узел в нижней части лавы с тремя конвейерами - в лаве, косовичнике и косовичном ходке (сбойке), штреки при погашении не заполняются породой, нисходящий порядок отработки этажей не позволяет осуществить полную ликвидацию выработок.
Наиболее близким к предлагаемому является способ разработки пластовых месторождений (патент РФ №2168628, Е21C 41/18, БИПМ 2001, №16), согласно которому откаточные штреки на всех горизонтах проводятся от центра к границе шахтного поля широким ходом. Выемка угля в забоях (камерах) откаточного штрека и раскоски осуществляется с помощью механизированных комплексов - нарезного КН-5 и многоцелевого КМН. Доставка угля из забоев штрека и раскоски производится скребковыми конвейерами, размещение породы осуществляется с помощью породозакладочного комплекса Титан-1, проветривание - вентилятором местного проветривания.
В процессе возведения бутовой полосы на границе с массивом угля выкрепляется косовичник, который периодически соединяется косовичными ходками (сбойками) с откаточным штреком. Косовичные ходки выкрепляют в бутопородном массиве, вместе с косовичником они предназначены обеспечить запасной выход людей и исходящей струи воздуха из лавы нижнего горизонта. По бровке откаточного штрека оставляют угольный целик шириной 2-4 м, который служит для направления исходящей струи из нижней лавы и, по мнению авторов, для смягчения горного давления на бутовую полосу. Однако этот целик создает труднопроветриваемый воздушный тупик в камере-раскоске при проходке штрека. Способ отличается высокой насыщенностью ограниченного рабочего пространства механическим оборудованием и требует постоянного присутствия людей для выполнения работ по выемке угля в забое раскоски и по размещению породы в ней. Штреки при погашении не заполняются пустой породой.
В задачу настоящего изобретения входило создание способа разработки пластовых месторождений в восходящем порядке, обеспечивающего непосредственную выдачу полезного ископаемого из лавы на откаточный штрек, размещение всей породы в шахте и полное погашение (ликвидацию) выработанного пространства.
Поставленная задача решается таким образом, что в способе разработки пластовых месторождений, включающем вскрытие шахтного поля до нижнего горизонта главным и вспомогательными наклонными стволами в центре и вентиляционными стволами на флангах, подготовку путем проведения этажных штреков до границ шахтного поля и последующую отработку запасов в этажах лавами к центру шахтного поля, а отработку этажей в восходящем порядке, в процессе подготовки нижнего этажа породу от проходки выработок размещают в подштрековых бутовых полосах, а при отработке вышележащих этажей породу от проходки выработок размещают в погашаемых штреках отработанного нижележащего этажа и вскрывающих наклонных выработках - главных и вентиляционных стволах.
На фиг.1 представлен план развития горных работ при отработке запасов третьего от нижней границы шахтного поля этажа и погашенных выработок первого и второго этажей.
На фиг.2 представлен продольный разрез по главному наклонному стволу и этажные выработки в поперечном сечении.
Осуществляется способ следующим образом. Вначале проходят наклонные стволы главный 1, вспомогательные 2 в центре и фланговые стволы 3 с поверхности до нижнего контура шахтного поля. Затем от центра шахтного поля к границам проходят вентиляционный 4 и откаточный 5 штреки нижнего этажа одинакового сечения. Породу от проходки размещают в бутовых полосах 6, возводимых ниже откаточного и вентиляционного штреков. Раскоску проходят с помощью нарезных комплексов, а породу в ней размещают с помощью породозаклад очного комплекса Титан-1. Оптимальным может быть вариант возведения бутовых полос следующим образом: производится выбуривание скважин бурошнековыми машинами БШК, БЗМ, БУГ в подштрековых целиках и размещение в них породы от проходки горных выработок. При проходке выработок на вышележащих этажах порода в вагонетках доставляется на этаж ниже и размещается в погашаемом откаточном штреке действующего горизонта.
Для повторного использования вентиляционных штреков в качестве откаточных по нижней бровке каждого из них возводят тумбы из железобетонных плит 7 с деревянными прокладками и чураковую глинобитную стенку 8 шириной 1 м для снижения утечек воздуха из лавы через выработанное пространство. Исходящая струя на каждом крыле по вентштреку поступает к фланговому вентиляционному стволу 3 и выдается на поверхность с помощью вентилятора главного проветривания 9.
Несомненным преимуществом предложенного способа является то, что погашение выработок совмещается с восходящей отработкой, вследствие чего ликвидация выработанного пространства происходит в процессе отработки запасов, а не в послеэксплуатационный период. Причем за счет заполнения выработок пустой породой уменьшается оседание земной поверхности, даже в случае подработки тектонических разломов и в случае размокания обрушенных пород в выработанном пространстве при мокрой ликвидации шахт (Кипко Э.Я., Соболев Е.Г., Савченко О.В. О предотвращении экологического ущерба при мокрой консервации шахт. // Уголь Украины. - 1997. - №10. - С.27-31; Семенов А.П., Ермаков В.Н., Петренко С.Я. О ликвидации шахт в Украине, Российской Федерации и Казахстане. // Уголь Украины. - 2003. - №2. - С.21-22).
Кроме того, прямоточная схема проветривания выработок отличается минимальной протяженностью воздушной струи, длина которой в предложенном способе с переходом на вышележащий горизонт сокращается. Подобным образом постепенно сокращается длина транспортных линий, поддерживаемых выработок, трубопроводов для откачки воды, что существенно повышает эффективность технологии добычи полезного ископаемого. За счет отработки запасов в целиках у наклонных стволов снижаются потери полезного ископаемого до минимума.
В целом применение предложенного способа обеспечивает создание экологически чистых предприятий по добыче угля за счет полного размещения пустой породы в погашаемых выработках - откаточных штреках, наклонных стволах, уклонах и бремсбергах, приводит к сокращению срока послеэксплуатационного существования шахты, исключает изъятие полезных площадей на поверхности под породные отвалы. Способ применим при разработке пластовых месторождений, не опасных по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа.
Способ разработки пластовых месторождений, включающий вскрытие шахтного поля до нижнего горизонта главным, вспомогательными и вентиляционными наклонными стволами, подготовку путем проведения этажных штреков до границ шахтного поля, а отработку этажей - в восходящем порядке, отличающийся тем, что в процессе подготовки нижнего этажа породу от проходки выработок размещают в подштрековых бутовых полосах, а при отработке вышележащих этажей породу от проходки выработок размещают в погашаемых штреках отработанного нижележащего этажа и вскрывающих наклонных выработках - главном, вспомогательных и вентиляционных стволах, вследствие чего одновременно с отработкой запасов производится полная ликвидация выработанного пространства.
