Способ защиты рудных массивов от проявлений горного давления

 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в условиях высокого горного давления. Цель - повышение эффективности защиты и обеспечение безопасности работ на горизонтах. При подготовке к выемке месторождения, после проведения этажных 2, 3 и подэтажных буровых 4, 5 выработок в массиве отрабатываемого блока (ОБ) формируют разгрузочную щель (РЩ) 7. РЩ 7 образуют в пределах этажа ступенями, расширяющимися под углом 3-5° по высоте каждой ступени . РЩ 7 заполняют отбитой рудой с размером кусков, равным 0,3-0,5 ширины РЩ 7, образованной при формировании РЩ 7 секционным взрыванием. РЩ 7 проходят за пределы ОБ по простиранию и падению рудного тела на расстояние, определяемое линией пересечения плоскостей 11, расположенных под углом внутреннего трения пород друг к другу. При этом одна из плоскостей совпадает с плоскостью РЩ 7, а другая является касательной к границам ОБ. При возрастании напряжений в рудном массиве до критических значений взрывают скважины 13, пробуренные параллельно РЩ 7, и частично выпускают руду на выработку 14.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 С 41/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774779/03 (22) 27.12.89 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Восточный научно-исследовательский горнорудный институт (72) В.А.Конаныхин, А.И.Кананыхин, Б.В.Покровский, Г. В. Кузнецова, В.А. Квочин и Е.М.Кожевников (53) 622.273(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1582733, кл. Е 21 С 41/22, 1988. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ МАССИВА ОТ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в условиях высокого горного давления. Цель— повышение эффективности защиты и обеспечение безопасности работ на горизонтах.

При подготовке к выемке месторождения, Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в условиях горного давления.

Известен способ управления напряженно-деформированным состоянием массива горных пород, заключающийся в образовании буровзрывным способом щели с параллельными стенками и длиной, равной длине отрабатываемого участка. Недостаток спосба заключается в том, что относительно небольшая длина щели ведет к нарушению состояния взрывных скважин, удаленных от щели, а позднее и вблизи щели, из-за быстЫЛ„„1731949 А1 после проведения этажных 2, 3 и подэтажных буровых 4, 5 выработок в массиве отрабатываемого блока (ОБ) формируют разгрузочную щель (РЩ) 7. РЩ 7 образуют в пределах этажа ступенями, расширяющимися под углом 3-5 по высоте каждой ступени. РЩ 7 заполняют отбитой рудой с размером кусков, равным 0,3 — 0,5 ширины

РЩ 7, образованной при формировании РЩ

7 секционным взрыванием. РЩ 7 проходят за пределы ОБ по простиранию и падению рудного тела на расстояние, определяемое линией пересечения плоскостей 11, расположенных под углом внутреннего трения пород друг к другу. При этом одна из плоскостей совпадает с плоскостью P Щ 7, а другая является касательной к границам ОБ.

При возрастании напряжений в рудном массиве до критических значений взрывают скважины 13, пробуренные параллельно

РЩ 7, и частично выпускают руду на выработку 14. 2 ил. рого уплотнения рудной массы под напором обрушаемых пород.

Наиболее близким техническим решением является способ защиты массива от проявления горного давления, заключающийся в образовании щели, сужающейся на глубину, и длиной, соответствующей длине отрабатываемого блока. Недостатком ciloсоба является то, что щель в данном способе защищает от разрушения скважины и массив в непосредственной близости от нее.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты и обеспечения безопасности работ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование в

1731949

35 (2) 40

55 массиве вертикальной разгрузочной щели ступенчатой формы, расширяющейся по высоте под углом 3 — 5 в каждой ступени, заполнение щели отбитой рудой с размером кусков, равным 0,3 — 0,5 ширины щели, образование днища, измерение действующих в массиве напряжений и управление горным давлением при достижении напряжений критической величины путем частичного выпуска из щели отбитой руды, щель проходят за и редел ы отрабаты ваемого блока.

Проходка разгрузочной щели за пределы отрабатываемого блока позволяет создать защитную зону, ограниченную нисходящими с торца щели лучами, направленными к плоскости щели, под углом внутреннего трения пород. Указанный отличительный признак служит достижению поставленной цели — повышению эффективности защиты массива от разрушения в условиях горного давления и обеспечения безопасности работающих на горизонте, что обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна".

На фиг.1 изображен разрез А — А месторождения по высоте этажами; на фиг.2— план (B — В) расположения щели в рудном теле.

Способ осуществляют следующим образом. При подготовке к выемке месторождения 1 после проведения этажных выработок 2 и 3 на горизонтах откатки и подэтажных буровых выработках 4 и 5, в контуре разгрузочной щели б, оформляют известными приемами буровзрывных работ разгрузочную щель 7, располагая ее под щелью 8 ранее отработанного этажа, и удлиняют ее за пределы 9 блока 10 по простиранию и в глубину месторождения на расстояние, обеспечивающее снятие напряжений, возникающих при проявлении горного давления, Снятие напряжений обеспечивается встречным сопротивлением пород от растягивающих до скалывающих напряжений под углом их внутреннего трения; Один луч располагается в плоскости щели 7, другой луч 11 сдвигается в глубину месторождения на расстояние L, перекрывающее защищаемый блок 10.

Щель образуют в пределах этажа ступенями, суженными под углом 3-5 от бурового горизонта до горизонта подсечки (почва буровой выработки 4) и от подсечки до выпускных дучек 12 (ниже горизонта откатки 2). Разгрузочную щель заполняют крупными фракциями отбитой руды, образованными при формировании щели секционным взрыванием. Параметры секционного взрывания выбирают из условия образования полости и выпуска из нее мелкой фракции и при последующем взрывании получения крупнокусковой руды.

Дальнейшие подготовительно-нарезные и буровые работы выполняют по принятой технологии ведения горных работ (см. авт.

hL 1582733). При ведении горных работ осуществляют постоянный контроль за напряженным состоянием горного массива путем установки в массиве датчиков регистрации сейсмоакустической эмиссии и аппаратуры

"Прогноз М". Данная аппаратура работает в автоматическом режиме регистрации акустических сигналов. При возрастании напряжений сжатия в рудном массиве до критических значений взрывают скважины

13, пробуренные параллельно разгрузочной щели, частично выпускают руду на доставочную выработку 14 или подготовленный горизонт откатки, если в блоке 10 к этому времени подготовлены выработки выпуска.

Длину щели за пределами блока определяют из выражения:

Licos cosa l — ct + М-Lo> sin a+ 90 с19

sin а + уд — 90 (1) где 1щ — длина щели за пределами блока, м;

Li — ширина эоны защиты на рабочем горизонте за пределами рудного тела со стороны лежачего (2) и висячего (4) боков, м; уЪ вЂ” угол внутреннего трения пород, град;

pap — средневзвешенный угол внутреннего трения пород и руд в пределах рудного тела, град, который определяют по формуле: рср

1 (mn + mp) где m< и mp — горизонтальная мощность прослоев породы и руды соответственно, м; рр — угол внутреннего трения руды, град;

a — угол падения рудного тела, град;

Lo1 — расстояние от щели на горизонте до контактов с породами висячего (Lo>) или лежачего (Ыг) боков, м;

М вЂ” горизонтальная мощность рудного тела, м.

В качестве примера и для пояснения физической сущности расчетных формул (13) определим длину щели и расстояние, на которое необходимо пройти щель за пределы блока со следующими исходными данными для расчета щели; бац=10 м, Log=30 м, р р=45, угол падения рудного тела a=85О, горизонтальная мощность рудного тела 40 м, 1 — — 35 м, L)=15 м, La=20 м, pa=420, рр =47О, п п=16 м, mp=24 м.

1731949

1щ= =30 м, (1) — 45 (3) (16 +24) где рср

При условии 4=0

40 — 10 ! щ= т 45- 30 M т9

Разработанный способ защиты массива от проявлений горного давления заложен в проект подготовки блока 21 в этаже -140 (-210) м Таштагольского рудоуправления.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволит обеспечить эффективную защиту отрабатываемого участка массива, а также повысить безопасность работающих на подготовительных и эксплуатационных горизонтах.

Формула изобретения

Способ защиты рудных массивов от проявлений горного давления, включающий формирование в массиве вертикальной разгрузочной щели ступенчатой формы, расширяющейся по высоте под углом 3-5О в каждой ступени, заполнение щели отбитой

5 рудой с размером кусков, равным 0,3-0,5 ширины щели, образование днища, измерение действующих в массиве напряжений и управление горным давлением при достижении напряжений критической величины

10 путем частичного выпуска из щели отбитой руды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты и обеспечения безопасности работ на горизонтах, щель проходят за пределы отрабатываемо15 го блока по простиранию и падению рудного тела на расстояние, определяемое линией пересечения плоскостей расположенных под углом внутреннего трения пород друг к другу, одна из которых

20 расположена в плоскости щели, а другая является касательной к границам отрабатываемого блока.

1731949

Составитель Г. Кузнецова

Редактор Б. Федотов Техред М.Моргентал Корректор Д. Сычева

Заказ 1564 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101