способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами с возведением в камерах породных полос, продольная ось которой совпадает с продольной осью камеры, отличающийся тем, что с отставанием от забоя камеры на почву пласта укладывают П-образные коробы с открытой поверхностью в сторону кровли пласта и по оси камеры и заполняют их пустой породой из прослоев пласта сложного строения, после чего короб с пустой породой перекрывают следующим П-образным коробом больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы пласта, образуя замкнутый контур первого яруса, на котором создают следующий замкнутый контур второго яруса из П-образных коробов, размещая его перпендикулярно первому, причем в П-образные коробы второго яруса, уложенные с открытой поверхностью в сторону кровли пласта, укладывают пневмобаллоны, которые перекрывают П-образным коробом больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы, после чего в пневмобаллоны подают сжатый воздух и распирают коробы первого и второго ярусов между кровлей и почвой пласта, а после смыкания коробов второго яруса под действием горного давления пневмобаллоны разгружают и извлекают, а на их место укладывают деревянные прокладки, причем высоту породной подушки принимают из соотношения

h=h₁+1/2Btg (м),

где h₁ - высота внутренних стенок П-образного короба, м;

В - ширина внутреннего контура короба, м;

- угол естественного откоса пород в П-образном коробе, град.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли.

Известен способ разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами (короткими очистными забоями), установку в камерах крепи, оставление между камерами опорных и податливых целиков полезного ископаемого (авт. свид. №1270334, кл. Е21С 41/04).

Недостатком данного способа являются низкая производительность и высокая трудоемкость очистных работ, высокая себестоимость и большие потери полезного ископаемого в целиках.

Известен способ разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами, установку в камерах крепи и оставление междукамерных целиков полезного ископаемого (Васючков Ю.Ф. Горное дело, - М.: Недра, 1990, стр.284-286). Недостатком данного способа является низкая производительность, высокая трудоемкость очистных работ и большие (40-50% и более) потери полезного ископаемого в целиках.

Известен способ (А.С. №9415 В3, кл. Е21С 41/04) разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами, оставление междукамерных целиков полезного ископаемого, возведение в камерах породных полос и отработку междукамерных целиков вторичными камерами. Недостатками данного способа являются низкая производительность очистных работ и большие эксплуатационные потери полезного ископаемого в междукамерных целиках. Указанные недостатки связаны главным образом с относительно небольшой шириной камер, составляющей 3-5 м, не позволяющей эффективно использовать современное высокопроизводительное очистное оборудование и средства доставки полезного ископаемого.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого способа, является устранение указанных недостатков, а именно повышение производительности и снижение эксплуатационных потерь полезного ископаемого за счет увеличения ширины камер.

Технический результат достигается тем, что в способе подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых, включающем отработку пласта полезного ископаемого камерами с возведением в камерах породных полос и оставление междукамерных целиков полезного ископаемого, согласно изобретению, с отставанием от забоя камеры на почву пласта укладывают П-образные коробы с открытой поверхностью в сторону кровли пласта и по оси камеры, и заполняют их пустой породой из прослоев пласта сложного строения, после чего короб с пустой породой перекрывают следующим П-образным коробом больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы пласта, образуя замкнутый контур первого яруса, на котором создают следующий замкнутый контур второго яруса, из П-образных коробов, размещая его перпендикулярно первому, причем в П-образные коробы уложенные с открытой поверхностью в сторону кровли пласта второго яруса, укладывают пневмобаллоны, которые перекрывают П-образным коробом больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы, после чего в пневмобаллоны подают сжатый воздух и распирают коробы первого и второго ярусов между кровлей и почвой пласта, а после смыкания коробов второго яруса под действием горного давления пневмобаллоны разгружают и извлекают, а на их место укладывают деревянные прокладки, причем высоту породной подушки принимают из соотношения

h=h₁+1/2Btg (м),

где h₁ - высота внутренних стенок П-образного короба, м;

В - ширина внутреннего контура короба, м;

- угол естественного откоса пород в П-образном коробе, град.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема размещения П-образных коробов по длине камеры (вид сбоку): на фиг 2 - схема размещения П-образных коробов по длине камеры (вид сверху), на фиг.3 - П-образный короб, повернутый к кровле пласта, заполненный пустой породой и перекрытый следующим П-образным коробом с открытой поверхностью к почве пласта; на фиг.4 показан П-образный короб, повернутый к кровле пласта, заполненный пустой породой и перекрытый следующим П-образным коробом с открытой поверхностью к почве, образуя замкнутый контур первого яруса, на котором перпендикулярно первому размещены два П-образных короба, представляющие замкнутый контур второго яруса, внутри которого размещен спущенный пневмобаллон; на фиг.5 показан П-образный короб, повернутый к кровле пласта, заполненный пустой породой и перекрытый следующим П-образным коробом с открытой поверхностью к почве, образуя замкнутый контур первого яруса, на котором перпендикулярно первому размещены два П-образных короба, представляющие замкнутый контур второго яруса, внутри которого размещен пневмобаллон в рабочем состоянии; на фиг.6 показан П-образный короб, повернутый к кровле пласта, заполненный пустой породой и перекрытый следующим П-образным коробом с открытой поверхностью к почве, образуя замкнутый контур первого яруса, на котором перпендикулярно первому размещены два П-образных короба, представляющие замкнутый контур второго яруса, внутри которого размещены деревянные прокладки.

Способ осуществляют следующим образом.

С отставанием от забоя камеры на величину b (фиг.1, 2) на почве пласта выкладывают П-образные коробы 1 с открытой поверхностью в сторону кровли пласта и длинной стороной по оси камеры, которые заполняют пустой породой 2 из слоев пласта сложного строения. После чего на пустую породу укладывают следующий П-образный короб 3 несколько больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы пласта, образуя замкнутый контур первого яруса (фиг. 3). Затем на замкнутый контур первого яруса укладывают следующий П-образный короб 4 с открытой поверхностью в сторону кровли пласта, размещая его перпендикулярно первому ярусу и оси камеры. В короб 4 укладывают пневмобаллон 5 и перекрывают его следующим П-образным коробом 6 несколько больших размеров с открытой поверхностью в сторону почвы пласта, образуя замкнутый контур второго яруса (фиг.4), при этом образуется свободное пространство между коробом 6 и кровлей пласта (фиг.4). В пневмобаллоны 5 подают сжатый воздух и распирают коробы первого и второго ярусов между кровлей и почвой пласта, при этом происходит уплотнение пустых пород 2 в коробе 1. После опускания пород кровли на величину +h₂ (фиг.6), пневмбаллоны разгружают и извлекают, а на их место укладывают деревянные прокладки 7. В качестве деревянных опор (прокладок) могут быть использованы, например, брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др.) Ширину П-образных коробов B₁ принимают меньше ширины камеры. При этом между искусственной полосой и стенками камеры (междукамерными целиками) образуют ходки шириной n ₁ и n₂ (фиг.2), используемых для проветривания и выполнения транспортных операций. Опускания пород кровли по длине камеры происходят с различной интенсивностью. В непосредственной близости от забоя камеры скорости опускания пород кровли имеют максимальные значения. По мере удаления от забоя камеры скорости уменьшаются и на определенном расстоянии l_пр, зависящем от горно-геологических условий отработки пласта, стабилизируются (т.е. в дальнейшем существенно не изменяются) или становятся практически равными нулю. Кровля опустилась на величину С_к. Здесь происходит соприкосновение верхних коробов между собой. На расстоянии от очистного забоя, большем предельного расстояния l _пр (30-40 м), при превышении которого опускания пород кровли в камере практически прекращаются, из пневмобаллона выпускают воздух. Пневмобаллон при этом складывается. Пневмобаллон снимают с породной полосы, переносят к забою камеры, а операции по укладке П-образных коробов, заполнению их пустой породой, укладке следующих П-образных коробов и пневмобаллонов в них, а также их перекрытию П-образными коробами с дальнейшим извлечением пневмобаллонов и заполнению замкнутого контура деревянными прокладками повторяют. И так далее, по мере проходки камеры пневмобаллоны последовательно снимаются, переносятся к забою камеры и вновь устанавливаются.

Использование заявляемого способа позволяет повысить на 7-25% производительность и в 1,2-1,3 раза уменьшить эксплуатационные потери полезного ископаемого при подземной отработке пластов (угольных, соляных, сланцевых и др.) камерами. Улучшение указанных показателей достигается за счет увеличения ширины камер в 2 раза и более. Областью рационального использования данного способа являются пласты полезного ископаемого с углами падения 0-18° и мощностью до 2,5 м.

Использование заявляемого способа при отработке пласта сланца на шахте «Ленинградская» позволяет за счет увеличения ширины камеры повысить производительность очистных работ более чем на 15% и уменьшить эксплуатационные потери сланца в 1,2 раза.