способ отработки полезных ископаемых при оптимальных параметрах

Формула изобретения

Способ отработки полезных ископаемых при оптимальных параметрах, заключающийся в поддержании устойчивого состояния выработанного пространства междукамерными опорными целиками, рассчитанными на восприятие давления веса столба пород, равного глубине горных работ, расположенными внутри границ свода естественного равновесия, отличающийся тем, что опорные междукамерные целики выполняют разного размера, величину которых определяют из реального давления на них пород, расположенных внутри свода естественного равновесия в окончательном его положении, вершина которого определяется углом полных сдвижений , а целик, расположенный на стыке сводов естественного равновесия, определяют с учетом давления на пяты сводов тех пород, которые расположены над контурами сводов естественного равновесия, при этом для предотвращения разрушения целика пяты свода естественного равновесия рассчитывают его несущую способность на нагрузку пород в пределах пяты свода с учетом того, что нагрузка веса - Р всей налегающей толщи пород рассчитывают с учетом соотношений:

и

где - нагрузка, сформированная весом горных пород в массиве, оконтуренном точками аЕВ;

- нагрузка, сформированная весом горных пород в массиве, оконтуренном точками ЕБб;

- нагрузка, сформированная весом горных пород в массиве, оконтуренном точками гЕ'А';

- нагрузка, сформированная весом горных пород в массиве, оконтуренном точками Е'Б'в,

или осуществляют закладку оконтуривающих целик камер с таким расчетом, чтобы размер целика плюс размер заложенных камер могли выдержать давление веса пород контура пяты свода естественного равновесия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горной промышленности, а в частности к камерной разработке полезных ископаемых, в том числе к отработке калийных, магниевых и каменных солей.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых Л.Д.Шевякова, согласно которому междукамерные опорные целики оставляются по всему шахтному полю одинаковыми. Размеры этих целиков рассчитывают на восприятие давления от веса столба пород от почвы целика до земной поверхности [1].

Недостатком данного способа являются большие потери полезного ископаемого в целиках между камерами за счет сильного завышения веса столба пород, оказывающего давление на целик в одних случаях, и аварийного разрушения целиков за счет существенного занижения веса столба пород в других случаях. Этот недостаток обусловлен тем, что размеры целиков принимаются одинаковыми независимо от их местоположения в шахтном поле.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ камерной системы разработки обширных пологих залежей различных полезных ископаемых Г.Е.Гулевича, согласно которому разрабатываемое поле разделяется на панели шириной, равной предельному пролету обнажения кровли, по границам которых оставляются сплошные ленточные целики - опорные, рассчитанные на восприятие всей налегающей толщи пород, а в интервале между опорными целиками располагаются искусственно податливые поддерживающие целики, рассчитанные на восприятие давления от веса пород, находящихся в своде естественного равновесия между двумя соседними опорными целиками [2].

Недостатком этого способа является неверная исходная предпосылка, что в процессе ведения горных работ свод естественного равновесия не меняет своих размеров и местоположения. Инструментальные наблюдения за развитием деформационных процессов убедительно показали, что параметры свода естественного равновесия постоянно меняются и в конечном счете свод достигает земной поверхности, при этом давление на податливые целики резко увеличивается и они разрушаются. Кроме того, ленточные целики, оставляемые по смежным границам соседних панелей, испытывают давление, существенно превышающее давление столба пород, что также приводит к их разрушению.

Целью изобретения является оптимальное снижение потерь добываемого полезного ископаемого и повышение безопасности горных работ за счет дифференцированного подхода к определению размеров опорных целиков с учетом их местоположения в шахтном поле.

Указанная цель достигается тем, что вместо целиков одинакового размера, рассчитанных на восприятие давления веса столба пород, равного глубине горных работ, размеры междукамерных опорных целиков определяют из реального давления на них пород, находящихся внутри свода естественного равновесия в окончательном его положении, а целик, расположенный на стыке сводов естественного равновесия, определяют с учетом давления на пяты сводов тех пород, которые расположены над контурами сводов естественного равновесия.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная схема расположения целиков и сводов естественного равновесия, а на фиг.2 показан фрагмент пяты свода естественного равновесия.

На чертежах показаны целики 1 (1, 2, 3 n) внутри границ сводов (границы шахтного поля - А-В; А'-В'; , Aⁿ-Bⁿ), естественного равновесия 2 и целики 3 (пята свода естественного равновесия) вне этих границ. Точка - Б пересечения с земной поверхностью 4 линий полных сдвижений (полупролет свода естественного равновесия), расположенных под углом .

Способ отработки полезных ископаемых при оптимальных параметрах, например при камерной системе разработки месторождений твердых полезных ископаемых, реализуется следующим образом. От границы шахтного поля А свода естественного равновесия 2 проводят линию под углом полных сдвижений до пересечения с земной поверхностью 4 в точке Б и определяют конечное положение вершины свода естественного равновесия 2 при полной подработке земной поверхности 4. Из точки Б под углом проводят линию до пересечения с пластом и определяют положение пяты свода естественного равновесия 2. Те же построения производят от другой границы свода естественного равновесия 2 в точке А' и соответственно те же операции производят для n сводов естественного равновесия 2 в точках А', Б', В' А'', Б'', В''. По точкам А, Б, В и А', Б', В' строят параболы (границы сводов естественного равновесия 2) и определяют давление на целики пород 1, находящихся внутри сводов естественного равновесия 2, так на целики 1 (1, 7, 8 и 14) будут давить столбы пород высотой h₁, h ₇, h₈ и h₁₄ на целики 1 (2, 6, 9 и 13) - столбы пород высотой h₂, h₆, h ₉ и h₁₃ и соответственно на целики (3, 5, 10 и 12) - столбы пород высотой h₃, h₅, h ₁₀ и h₁₂, которые значительно меньше глубины горных работ Н, принимаемой по Л.Д.Шевякову, и лишь на целики 1 (4 и 11) будет давить вес столба пород, равный высоте Н, соответственно равный глубине горных работ. Таким образом из четырнадцати целиков 1, расположенных в границах сводов естественного равновесия 2, только два - (4 и 11) будут испытывать давление по формуле Шевякова Л.Д., т.е. в 86% случаев будет происходить неоправданное завышение размеров целиков и соответствующее увеличение потерь, а целик В-А', наоборот, будет испытывать давление, существенно превышающее давление столба пород показанного а, б, в, г, при этом целик В-А' будет испытывать давление массива пород, оконтуренных точками В, Б, Б', А'. Для предотвращения разрушения целика В-А' рассчитывают его несущую способность на нагрузку пород в пределах пяты свода В, Б, Б', А' с учетом того, что нагрузку веса Р всей налегающей толщи пород рассчитывают с учетом соотношений и , или осуществляют закладку оконтуривающих целик В-А' камер (на чертежах не показано) с таким расчетом, чтобы размер целика плюс размер заложенных камер могли выдержать давление веса пород в контуре пяты свода естественного равновесия В, Б, Б', А'. Таким образом, определяя границы свода естественного равновесия 2, значительно снижаются потери полезных ископаемых и повышается безопасность горных пород.

Источники информации

1. Шевяков Л.Д. Основы теории проектирования угольных шахт. - М. - Л., 1958 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 142978, Кл. E21C 41/16, приоритет от 06.12.1960 г. (прототип).