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 и оставлением междукамерных целиков полезного ископаемого, отличающийся тем, что с отставанием от забоя камеры сооружают породную полосу, продольная ось которой совпадает с продольной осью камеры, на породной полосе устанавливают пневмобаллоны, а между пневмобаллонами на породную полосу укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с породной полосы, при этом минимальную ширину породных полос при их сооружении принимают больше ширины пневмобаллона, а высоту породных полос определяют из выражения

h_o=m_о-с _о (м),

где h_о - начальная высота породной полосы после ее сооружения;

m_о - вынимаемая мощность пласта, м;

с_о - начальная высота пневмобаллона после его установки, м.

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.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающие 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. Е 21 С 41/04). Недостатками данных способов являются низкая производи дельность и высокая трудоемкость очистных работ, высокая себестоимость и большие потери полезного ископаемого в целиках.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающее обработку пласта полезного ископаемого камерами, установку в камерах крепи и оставление междукамерных целиков полезного ископаемого (Ю.Ф.Васючков. Горное дело, Москва, "Недра", 1990, стр.284-286). Недостатками данных способов являются низкая производительность и высокая трудоемкость очистных работ и большие (40-50% и более) потери полезного ископаемого в целиках.

Известен способ (А.С. №941583, кл. Е 21 С 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 сооружают породную полосу, продольная ось которой совпадает с продольной осью камеры, а на породной полосе устанавливают пневмобаллоны, а между пневмобаллонами на породную полосу укладывают деревянные опоры (брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др.), высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с породной полосы, при этом минимальную ширину породных полос при их сооружении принимают больше ширины пневмобаллона, а высоту породных полос определяют из выражения

h_o=m_o-с _о (м),

где h_o - начальная высота породной полосы после ее сооружения, м;

m_о - вынимаемая мощность пласта, м;

с_о - начальная высот пневмобаллона после его установки, м.

Изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и 2. На фиг.1 показан вертикальный разрез (вид сбоку) по продольной оси камеры, на фиг.2 показана схема (вид в плане) расположения породных полос, пневмобаллонов и деревянных опор (прокладок) в камере по ее длине.

На фиг.1 и 2: 1- породная полоса, 2 - пневмобаллоны, 3 - деревянные опоры (прокладки), m₀ - вынимаемая мощность пласта (начальная); m _к - высота камеры после опускания пород кровли на величину с_к; h_o - начальная высота породной полосы после ее сооружения, h_к - конечная высота породной полосы после ее уплотнения опускающимися породами кроили; c _о - начальная высота пневмобаллона после его установки; b - расстояние от породной полосы до забоя камеры; z - ширина породной полосы, l - ширина камеры, n₁ и n₂ - расстояния между породной полосой и стенками камеры (междукамерными целиками). L - расстояние от линии забоя камеры до точки соприкосновения кровли с деревянными опорами.

Способ осуществляют следующим образом.

С отставанием от забоя камеры на величину b (фиг.1) на почве пласта выкладывают пустые породы, создавая при этом породную полосу 1 высотой h₀. На породную полосу устанавливают пневмобаллоны 2, а между пневмобаллонами на породную полосу укладывают деревянные опоры (прокладки) 3. В качестве деревянных опор (прокладок) могут быть использованы, например, брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др. Высоту деревянных опор (прокладок) 3 принимают больше высоты пневмобаллонов в сложенном (воздух из пневмобаллона выпущен) состоянии. Ширину Z породных полос 1 принимают меньше ширины камеры. При этом между породной полосой и стенками камеры (междукамерными целиками) образуют ходки шириной n₁ и n₂ (фиг.2), используемые для проветривания и выполнения транспортных операций. В пневмобаллоны 2 подают сжатый воздух и распирают их между породной полосой 1 и кровлей пласта. Высоту пневмобаллона при этом увеличивают до С₀ (фиг.1).

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, зависящем от горно-геологических условий отработки пласта, стабилизируются (т.е. в дальнейшем существенно не изменяются) или становятся практически равными нулю. Здесь происходит соприкосновение кровли с деревянными опорами.

На расстоянии от очистного забоя, большем предельного расстояния, при превышении которого скорости опускания кровли в очистной камере стабилизируются, пневмобаллоны разгружают и снимают с породной полосы. Разгрузка пневмобаллонов заключается в выпуске из них воздуха. Разгруженный пневмобаллон переносят к забою камеры и устанавливают на породную полосу.

Пример конкретного применения заявляемого способа при отработке пласта сланца на шахте "Ленинградская" ОАО "Ленинградсланец".

Пласт сланца залегает на глубине 90 м от поверхности. Угол падения пласта - 0-5°. Пласт сланца имеет сложное строение: состоит из пачек сланца, между которыми расположены пачки известняка. Вынимаемая мощность (m_о) пласта сланца равна 1,7 м.

Обработку пласта производят камерами с оставлением между камерами целиков сланца. По мере подвигания забоя камеры осуществляют раздельную выемку сланца и пустых пород (известняка).

С отставанием от забоя камеры из пустых пород, полученных при проведении камеры, сооружают породную полосу (фиг.1 и 2), продольная ось которой совпадает с продольной осью камеры. Минимальную ширину породной полосы в верхней ее части принимают равной 1,8 м. Между породной полосой и между камерными целиками создают ходки шириной 2,5-3,5 м для обеспечения транспортных операций и проветривания забоя камеры. На породной полосе устанавливают пневмобаллоны шириной 1,0 м, а между пневмобаллонами на породную полосу укладывают рудничные стойки (опоры) диаметром 150 мм. Между пневмобаллонами и рудничными стойками оставляют зазоры 0,2-0,3 м. Минимальная высота пневмобаллона в сложенном (спущенном) состоянии составляет 120-130 мм.

На расстоянии от очистного забоя, большем предельного расстояния (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, устанавливают на породную полосу и подают в него сжатый воздух. И так далее, по мере проходки камеры пневмобаллоны последовательно снимаются, переносятся к забою камеры и вновь устанавливаются.

Первоначальная высота пневмобаллона (с_о) после подачи в него сжатого воздуха (в рабочем состоянии) составляет 400 мм.

Начальную высоту породной полосы ho после ее сооружения определяют из выражения

h_o=m_o-с_о.

Для рассматриваемых условий высота породной полосы равна 1,3 м.

Обоснование существенности отличительных признаков.

Сооружение породной полосы, продольная ось которой совпадает с продольной осью камеры, позволяет увеличить ширину камеры по фактору "устойчивость кровли" в 2,0 раза и более, а следовательно, повысить производительность очистных работ и снизить потери полезного ископаемого в целиках.

При ширине породной полосы меньше ширины камеры между породной полосой и боками камеры (междукамерными целиками) образуются ходки шириной n₁ и n₂, которые используют для обеспечения транспортных операций и проветривания забоя камеры. Т.е. данный признак является условием, при выполнении которого возможно ведение очистных работ в камере.

Установка пневмобаллонов на породной полосе позволяет повысить производительность работ, связанных с поддержанием кровли камеры в период ее интенсивного деформирования.

Укладка на породную полосу между пневмобаллонами деревянных прокладок, толщину которых принимают больше минимальной высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, повышает производительность работ, связанных с извлечением пневмобаллонов перед их повторным использованием.

При ширине породной полосы больше ширины пневмобаллона обеспечивается устойчивость породной полосы как конструкции, предназначенной для поддержания пород кровли в камере. Т.е. данный признак является условием, при выполнении которого возможно ведение очистных работ к камере.

"...на расстоянии от очистного забоя, большем предельного расстояния, при превышении которого скорости опускания пород кровли в камере стабилизируются, пневмобаллоны снимают с породной полосы... ". При снятии пневмобаллонов на меньшем (чем указанное) расстоянии возможны обрушения кровли над породной полосой, при снятии пневмобаллонов на большем расстоянии увеличивается трудоемкость работ, связанных с переносом пневмобаллонов к забою камеры.

При определении высоты породной полосы из выражения

(h_o=m _о-c_о) обеспечивается минимальная трудоемкость работ, связанных с ее сооружением.

Использование заявляемого способа позволяет повысить на 7-25% производительность и в 1,2-1,3 раза уменьшить эксплуатационные потери полезного ископаемого при подземной обработке 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.