способ разработки пластов полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки пластов полезных ископаемых, включающий проведение разрезных печей, основных и участковых подготовительных выработок, оконтуривающих столбы полезного ископаемого, монтаж очистных механизированных комплексов в разрезных печах, последовательную попарную отработку столбов полезного ископаемого лавами и демонтаж очистных механизированных комплексов в демонтажных камерах, отличающийся тем, что разрезную печь второй лавы проходят на одной линии с демонтажной камерой первой лавы в два этапа, вначале до момента прекращения очистных работ в первой лаве проходят участок разрезной печи второй лавы, расположенный со стороны нетронутого массива полезного ископаемого, после прекращения очистных работ в первой лаве разрезную печь второй лавы проходят до выработанного пространства, образовавшегося при отработке первой лавы, при этом длину участка разрезной печи второй лавы, проходимого после прекращения очистных работ в первой лаве, принимают больше ширины зоны повышенных напряжений, возникающей впереди забоя первой лавы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых лавами, оборудованными очистными механизированными комплексами.

Известен способ разработки пластов полезных ископаемых (Авт. свид. №1434109, Бюл. 40, 1988. Авторы: Зубов В.П., Лазченко К.Н., Мельков А.Д., Иванов А.А.), включающий разделение отрабатываемого участка шахтного поля на столбы полезного ископаемого, отработку которых осуществляют лавами. Для подготовки столбов полезного ископаемого к выемке проходят подготовительные выработки. После завершения отработки столба производят демонтаж очистного оборудования в демонтажной печи.

Недостатками данного способа являются значительная стоимость демонтажных работ, большая продолжительность их выполнения и повышенная опасность труда горнорабочих, связанные с повышенной степенью разрушения пород кровли и вывалами пород в демонтажных камерах.

Известен способ разработки пластов полезных ископаемых с использованием механизированных комплексов (Патент РФ №2101497 на изобретение «Способ разработки пластов полезных ископаемых». Авторы: В.П. Зубов, А.Б. Соколов, А.Е. Кононова, В.В. Карин, Бюл. №1, 1998), принятый в качестве способа-прототипа. Данный способ включает проведение разрезных печей, основных и участковых подготовительных выработок, оконтуривающих столбы полезного ископаемого, монтаж очистных механизированных комплексов в разрезных печах, попарную отработку столбов полезного ископаемого лавами и демонтаж очистных механизированных комплексов в демонтажных камерах.

Недостатками данного способа являются значительные затраты, связанные с демонтажем механизированного комплекса, большая продолжительность выполнения демонтажных работ и повышенная их опасность. Эти недостатки в значительной степени обусловлены высокой степенью разрушения пород непосредственной кровли пласта на участке разрезной печи второй лавы, прилегающем к выработанному пространству, образовавшемуся при отработке первой лавы, а также в месте сопряжения разрезной печи и демонтажной камеры. Повышенная степень разрушения пород непосредственной кровли в разрезной печи второй лавы и на ее сопряжении с демонтажной камерой связана с воздействием на них повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы. Отрицательное влияние повышенных напряжений на состояние пород непосредственной кровли начинает проявляться при подходе первой лавы к месту ее демонтажа на расстояние менее ширины зоны повышенных напряжений (зоны опорного давления), возникающих впереди ее забоя.

Как правило, при использовании известного способа-прототипа в периоды подхода первой лавы к месту ее демонтажа и при выполнении демонтажно-монтажных работ наблюдаются обрушения пород кровли на участке разрезной печи, прилегающем к выработанному пространству, образовавшемуся при отработке первой лавы, а также в месте сопряжения разрезной печи и демонтажной камеры. Для обеспечения безопасности горных работ в указанных местах устанавливается дополнительная крепь, что приводит к удорожанию монтажно-демонтажных работ и увеличению времени их выполнения.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков известного способа, а именно уменьшение затрат, связанных с выполнением демонтажно-монтажных работ, сокращение времени выполнения демонтажно-монтажных работ и повышение их безопасности.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки пластов полезных ископаемых, проводят разрезные печи, основные и участковые подготовительные выработки, оконтуривающие столбы полезного ископаемого, производят монтаж очистных механизированных комплексов в разрезных печах, последовательную попарную отработку столбов полезного ископаемого лавами и демонтаж очистных механизированных комплексов в демонтажных камерах.

Согласно изобретению разрезную печь второй лавы проходят на одной линии с демонтажной камерой первой лавы в два этапа. Вначале, до момента прекращения очистных работ в первой лаве, проходят участок разрезной печи второй лавы, расположенный со стороны нетронутого массива полезного ископаемого. После прекращения очистных работ в первой лаве разрезную печь второй лавы проходят до выработанного пространства, образовавшегося при отработке первой лавы. При этом длину участка разрезной печи второй лавы, проходимого после прекращения очистных работ в первой лаве, принимают больше ширины зоны повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы.

Сущность заявляемого способа разработки пластов полезных ископаемых поясняется схемой, представленной на чертеже.

На чертеже приведена схема, поясняющая взаимное расположение отрабатываемого и подготавливаемого к отработке столбов, а также демонтажной камеры первой лавы и разрезной печи второй лавы.

На чертеже: 1-4 - основные подготовительные выработки; 5-10 - участковые подготовительные выработки; 11 - разрезная печь первой лавы (№1), отрабатывающей столб ABCD; 12 - демонтажная камера первой лавы; 13 - разрезная печь второй лавы (№2), предназначенной для отработки подготавливаемого столба DCMN; l₁ - длина первой лавы; l ₂ - длина второй лавы; а - длина участка разрезной печи 13 второй лавы, проходимого до момента прекращения очистных работ в первой лаве; b - длина участка разрезной печи 13 второй лавы, проходимого после прекращения очистных работ в первой лаве.

Способ осуществляют следующим образом. Проводят разрезную печь 11, основные 1-4 и участковые 5-8 подготовительные выработки, оконтуривающие столб ABCD. В разрезной печи 11 монтируют очистной механизированный комплекс. После отработки первой лавой (№1) столба ABCD производят демонтаж очистного механизированного комплекса в демонтажной камере 12. Проводят основные 1-4 и участковые 9-10 подготовительные выработки, оконтуривающие столб DCMN. Участковую подготовительную выработку 5 используют повторно. Разрезную печь 13 второй лавы проходят в два этапа на одной линии с демонтажной камерой 12 первой лавы. Вначале, до момента прекращения очистных работ в первой лаве, проходят участок разрезной печи 13 длиной «а», расположенный со стороны нетронутого массива полезного ископаемого. После прекращения очистных работ в первой лаве завершают проходку разрезной печи 13. Ее проходят до выработанного пространства, образовавшегося при отработке первой лавы. Длину участка «b» разрезной печи 13, проходимого после прекращения очистных работ в первой лаве, принимают больше ширины зоны повышенных напряжений, возникающей впереди забоя первой лавы.

Проведение участка «b» разрезной печи второй лавы после прекращения очистных работ в первой лаве позволяет уменьшить отрицательное влияние повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы, на состояние пород непосредственной кровли в разрезной печи 13 на участке «b», а также в месте сопряжения разрезной печи 13 и демонтажной камеры 12 (точка С, см. чертеж).

Ширина разрезных печей и демонтажных камер при использовании, например, механизированных комплексов типа «Джой» составляет 8,5-9,0 м. Обеспечение устойчивого состояния выработки с такой шириной в период нахождения ее в зоне повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы (способ-прототип), сопряжено со значительными дополнительными затратами, потерями времени на установку вспомогательной крепи и повышенной опасностью труда горнорабочих, связанной с вывалами пород кровли.

При длине участка «b» разрезной печи 13, большей ширины зоны повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы, исключается отрицательное влияние повышенных напряжений на состояние пород непосредственной кровли пласта на участке «а» разрезной печи 13, проходимом до прекращения очистных работ в первой лаве.

Следствием уменьшения отрицательного влияния первой лавы на состояние пород непосредственной кровли в месте расположения разрезной печи 13, а также на сопряжении разрезной печи 13 и демонтажной камеры 12 является увеличение предельно допустимых обнажений кровли в данных выработках при выполнении демонтажных и монтажных работ. Это позволяет уменьшить затраты, связанные с возведением дополнительной крепи и уборкой обрушившихся пород кровли при демонтаже механизированного комплекса в демонтажной камере 12 и его монтаже в разрезной печи 13. При этом сокращается общая продолжительность выполнения демонтажно-монтажных работ и повышается безопасность труда горнорабочих.

Ширину зоны повышенных напряжений, возникающих впереди забоя первой лавы, определяют в каждом конкретном случае с использованием известных методов шахтных, лабораторных или аналитических исследований.

Использование заявляемого способа разработки пластов полезных ископаемых позволяет на 10-20% уменьшить затраты на демонтажно-монтажные работы и продолжительность их выполнения. При этом за счет уменьшения вероятности обрушений пород непосредственной кровли в демонтажной камере и разрезной печи повышается безопасность труда горнорабочих.

Заявляемый способ рационально использовать при отработке пластов полезных ископаемых (угольных, соляных и др.) с углами падения до 30-32° лавами, оборудованными механизированными комплексами.

Максимальный эффект при использовании заявляемого способа достигается при отработке мощных (более 3,5 м) угольных пластов, в непосредственной кровле которых залегают породы (аргиллиты, алевролиты) с относительно низкими прочностными характеристиками (до 30-40 МПа). С увеличением глубины ведения горных работ эффективность использования заявляемого способа возрастает.