флангово-сдвоенный способ вскрытия месторождения при подземной разработке

Формула изобретения

Флангово-сдвоенный способ вскрытия месторождения при подземной разработке, включающий на противоположных флангах шахтного поля проходку вертикального ствола, не менее одного с каждого фланга, который имеет свою стройплощадку, и из каждого ствола осуществляется вскрытие месторождения подземными горизонтальными и/или наклонными выработками, отличающийся тем,что по мере проходки ствола из него проходятся подземные горизонтальные выработки и в них на расстоянии не менее 5D от ствола, где D - диаметр ствола, с поверхности и из этих горизонтальных выработок бурятся по одной оси вертикальные скважины, и при достижении нижележащей горизонтальной выработки скважина обратным ходом с помощью расширителя разбуривается до проектного диаметра вентиляционного восстающего; при этом горизонтальные выработки располагаются на расстоянии Н по вертикали одна от другой, где Н - расстояние, определяемое техническими возможностями буровой установки, а верхнюю часть вентиляционного восстающего через четвертичные отложения проходят с поверхности обычным способом, на первом этапе вскрытия каждый фланг месторождения проветривается обособленно: по стволу подается чистый воздух, а по сдвоенному с ним вентиляционному восстающему выдается исходящая струя, на втором этапе чистый воздух с одного фланга подается по паре сдвоенных вертикальных выработок, стволу и вентиляционному восстающему, а исходящая струя выдается с другого фланга по сдвоенным вертикальным выработкам.

Описание изобретения к патенту

Известен «Способ разработки пластовых месторождений» (заявка RU № 2006141618 от 24.11.2006), включающий 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, 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.

Недостатками данного способа являются:

- большие материальные затраты;

- высокая общешахтная депрессия вследствие длинного пути воздушной струи;

- необходимость наличия вентиляционного горизонта по всей длине шахтного поля.

Известен «Способ разработки крутопадающих месторождений» (заявка RU № 94026577/33 от 01.08.1994), включающий вскрытие месторождения системой подземных горных выработок и скважинами, пройденными с дневной поверхности, формирование из скважин выемочных камер с оставлением междукамерных целиков и выпуск разрушенного полезного ископаемого из выемочных камер на подземные горные выработки с последующей выдачей его на дневную поверхность. Разработку месторождения ведут по направлению от лежащего к висячему боку. Непосредственно добычу полезного ископаемого производят из выемочных камер, формируемых через скважины, углы наклона которых соответствуют углу падения месторождения, в две стадии. На первой стадии осуществляют проходку выемочных камер круглого сечения в междукамерных целиках звездообразной формы, контуры которых по их длине создают при проходке выемочных камер круглого сечения на второй стадии. Боковые поверхности выемочных камер, проходимых на первой и второй стадиях, касаются между собой образующими. Искусственные целики в виде цилиндров, образуемые после закладки выработанного пространства выемочных камер, пройденных в междукамерных целиках, используют в качестве направляющих породоразрушающего инструмента, с помощью которого проходят выемочные камеры на второй стадии. Крепость закладочного материала искусственных целиков превышает крепость полезного ископаемого.

Недостатками данного способа являются:

- высокая общешахтная депрессия вследствие длинного пути воздушной струи;

- необходимость наличия вентиляционного горизонта по всей длине шахтного поля.

Известен «Способ вскрытия месторождений при подземной разработке» (изобретение RU № 2168626 от 22.02.2000), включающий проведение вертикального главного подъемного ствола с поверхности за зоной сдвижения вмещающих пород и слепых стволов для вскрытия глубоких горизонтов, расположенных в пределах рудничного двора вышележащих подъемных стволов с перегрузкой руды, поднятой по нижележащим слепым стволам, непосредственно в бункер-накопитель и скипы вышерасположенного подъемного ствола. Благодаря такому решению отпадает надобность в загрузке руды, поднимаемой по слепому стволу, в шахтные вагонетки, ее транспортировании до рудничного двора и разгрузке ее в бункер-накопитель следующего подъемного ствола.

Недостатками данного способа являются:

- сложность и большое время проходки слепых стволов;

- большие материальные затраты;

- высокая общешахтная депрессия вследствие длинного пути воздушной струи;

- необходимость наличия вентиляционного горизонта по всей длине шахтного поля.

Известен «Способ вскрытия и проветривания месторождения центрально-сдвоенными стволами» (Горное дело. Терминологический словарь. - М: Недра, 1981), включающий проходку по середине шахтного поля двух стволов, имеющих общую стройплощадку, вскрытие месторождения горизонтальными и (или) наклонными выработками. При данном способе вскрытия свежий воздух подается по одному стволу в очистные и подготовительные забои, а затем движется по вентиляционным выработкам ко второму стволу и выдается на поверхность.

Недостатками данного способа являются:

- высокая общешахтная депрессия вследствие длинного пути воздушной струи;

- необходимость наличия вентиляционного горизонта по всей длине шахтного поля.

Известен «Способ вскрытия и проветривания месторождения фланговыми стволами» (Горное дело. Терминологический словарь. - М: Недра, 1981), выбираемый за прототип, включающий проходку по краям шахтного поля двух стволов, имеющих две (каждый свою) стройплощадки, вскрытие месторождения горизонтальными и (или) наклонными выработками. При данном способе вскрытия свежий воздух подается по одному стволу в очистные и подготовительные забои и, проходя через шахтное поле, - к второму стволу.

Недостатками данного способа являются:

- децентрализованность вентиляционных сооружений;

- увеличение капитальных затрат вследствие того, что до соединения флангов проветривание осуществляется по временной схеме;

- подача свежего воздуха осуществляется по системе трубопроводов, что обуславливает недостаточное количество воздуха и низкую скорость проходки выработок.

Технический результат заключается в снижении затрат на проходку и крепление вертикальных стволов, снижении сроков строительства шахты или рудника, повышении надежности проветривания, уменьшении энергозатрат на проветривание вследствие сокращения пути воздушной струи и снижения общешахтной депрессии.

Технический результат достигается тем, что флангово-сдвоенный способ вскрытия месторождения при подземной разработке, включающий проходку по краям шахтного поля двух стволов, имеющих две (каждый свою) стройплощадки, вскрытие месторождения горизонтальными и (или) наклонными выработками, согласно изобретению одновременно со стволами из горизонтальных заходок способом бурения проходятся вентиляционные восстающие на расстояние не менее 5D от ствола (где D - диаметр ствола), при этом горизонтальные заходки располагаются на расстоянии Н по вертикали одна от другой (где Н - расстояние, определяемое техническими возможностями буровой установки), также верхнюю часть вентиляционного восстающего через четвертичные отложения проходят с поверхности стандартным способом.

Способ поясняется 3 рисунками: фиг.1 - проходка ствола с одновременным бурением восстающего; фиг.2 - вскрытие месторождения на I этапе; фиг.3 - вскрытие месторождения на II этапе; на которых изображено: 1 - копер, 2 - четвертичные отложения; 3 - коренные горные породы; 4 - вертикальный ствол; 5 - горизонтальные заходки; 6 - вентиляционный восстающий; 7 - разбуриватель; 8 - буровая установка; 9 - направляющая скважина; 10 - рудный горизонт; 11 - вентиляционный горизонт.

Способ заключается в том, что на противоположных флангах месторождения с шахтного копра 1 проходится ствол 4 диаметром D, от которого к вентиляционному восстающему 6 отходят горизонтальные заходки 5 на расстояние не менее 5D, где D -диаметр ствола (это расстояние определяется по геомеханическиму фактору из условия устойчивости вертикальных горных выработок). Расстояние Н между горизонтальными заходками 5, по вертикали, определяется техническими возможностями буровой установки 8 и устойчивостью коренных горных пород 3. В горизонтальных заходках 5 устанавливаются буровые установки 8 (например, типа Роббинс), которые бурят вентиляционный восстающий 6. Диаметр вентиляционного восстающего 6 определяется техническими возможностями буровой установки 8. Бурение пород возможно только по коренным породам 3, поэтому верхнюю горизонтальную заходку 5 проходят в коренных породах в непосредственной близости от четвертичных отложений 2 на расстоянии, определяемом устойчивостью потолочины. Верхнюю часть вентиляционного восстающего 6 с поверхности через четвертичные отложения 2 проходят стандартным способом (например, буровзрывным).

На первом этапе строительства рудника (см. фиг.2), когда фланги месторождения не соединены между собой горизонтальными выработками и работают автономно друг от друга, необходимо на противоположных флангах месторождения осуществлять сдвоенную схему проветривания, при которой свежий воздух подается по вентиляционному восстающему 6, далее по горизонтальным выработкам 10 разветвляется на крылья шахтного поля, омывает подготовительные и очистные забои, а затем по стволу 4 выдается на поверхность. Причем порядок подачи воздуха можно изменить на противоположный, подавать свежий воздух по стволу 4, а выдавать по вентиляционному восстающему 6. При этом скорость воздуха в стволе 4 ограничена ЕПБ и его целевым назначением, а в вентиляционном восстающем 6 ограниченна лишь технологическими возможностями оборудования.

На втором этапе эксплуатации рудника (см. фиг.3), когда фланги шахтного поля соединены друг с другом горизонтальными горными выработками, осуществляют фланговую схему проветривания, по которой свежий воздух подается по основному стволу и вентиляционному восстающему (на фиг. правый фланг) с одного фланга и движется по горизонтальным выработкам, омывает подготовительные и очистные забои, а затем движется на другой фланг шахтного поля и по другому стволу и другому вентиляционному восстающему (на фиг. левый фланг) выдается на поверхность.

Предлагаемый способ вскрытия позволяет:

- уменьшить объем работ по проходке выработок за счет наличия восстающего;

- существенно увеличить скорость проходки из-за применения бурового оборудования;

- сократить срок строительства и ввода в эксплуатацию шахты или рудника;

- увеличить безопасность за счет наличия двух дополнительных выходов на поверхность;

- на этапе эксплуатации шахты или рудника увеличить надежность проветривания за счет вентиляционных восстающих.