Способ укрепления борта карьера при комбинированной разработке пластовых месторождений

 

Изобретение может быть использовано в горной промышленности при комбинированной разработке пластовых месторождений открытым и подземным способами. Сущность: сокращение затрат на упрочнение нарушенных пород и обеспечение контроля безопасности горных работ. Упрочнение нарушенных пород производят над выработанным пространством в пределах зоны трещин от разрабатываемого подземным способом пласта и только на участке, где коэффициент устойчивости борта карьера в результате подработки снижается на величину меньше допустимого значения. Упрочнение пород осуществляют из подземных выработок через скважины с отставанием от очистного забоя на расстоянии , обеспечивающем неподвижность обрушенных пород. 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 41/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (2 1.) 4794043/03 (22) 19.02,90 (46) 07.07.92. Бюл, ¹ 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.С.Ведяшкин (53) 622.275(088.8) (56) Горная энциклопедия. — M.: Сов, энциклопедия, т. 3, 1987, с, 71, Авторское свидетельство СССР

¹ 1176077, кл, Е 21 С 41/00. 1985. (54) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ БОРТА КАРЬЕ- .

РА ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ ПЛАСТОВ ЫХ М Е СТО РОЖДЕ НИЙ (57) Изобретение может быть использовано в горной промышленности при комбинироИзобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть преимущественно использовано при комбинированной разработке пластовых месторождений открытым и подземным способами.

Известен способ укрепления борта карьера при комбинированной разработке пластовых месторождений путем выполаживания угла откоса с учетом снижения механических характеристик горных пород при подработке.

Недостатком этого способа является большой объем вскрышных работ.

Известен способ укрепления борта карьера при комбинированной разработке пластовых месторождений, включающий выполнение вскрышных работ и очистной выемки одного пласта открытым способом с построением потенциальных поверхностей,5 1?45933 Al ванной разработке пластовых месторождений открытым и подземным способами.

Сущность: сокращение затрат на упрочнение нарушенных пород и обеспечение контроля безопасности горных работ.

Упрочнение нарушенных пород производят над выработанным пространством в пределах зоны трещин от разрабатываемого подземным способом пласта и только на участке, где коэффициент устойчивости борта карьера в результате подработки снижается на величину меньше допустимого значения, Упрочнение пород осуществляют из подземных выработок через скважины с отставанием от очистного забоя на расстоянии, обеспечивающем неподвижность обрушенных пород. 4 ил-. скольжения для борта карьера с минимально допустимыми коэффициентами запаса ъ устойчивости совместно с проведением нарезных работ и очистной выемкой другого р пласта подземным способом, с построени- у ем границ зоны трещин в. подработанном массиве и упрочнением массива нарушенных пород путем нагнетания твердеющего Оь раствора через скважины, пробуренные из Ы горн ых вы работок.

Недостатками указанного способа укрепления борта карьера являются значи- тельные затраты на упрощение нарушенных пород и отсутствие контроля безопасности горных работ, Цель изобретения — сокращение затрат на упрочнение нарушенных пород и обеспечение контроля безопасности горных работ.

Указанная цель достигается тем; что упрочнение массива нарушенных пород про1745933 изводят в пределах зоны трещин на примыкающем к потенциальной поверхности скольжения участке шириной, определяемой из соотношения а bi+ bz, где а — ширина упрочняемого участка горных пород;

bi, b2 — расстояния от потенциальной поверхности скольжения с минимальным коэффициентом запаса устоичивости для неподработанного массива до потенциальных поверхностей скольжения с ми-. нимальными коэффициентами запаса устойчивости для подработанного массива горных пород, причем упрочнение пород начинают на участках, удаленных от подземного очистного забоя, на расстоянии, определяемом из соотношения (Hctg g)+ !обр., где Н вЂ” расстояние по вертикали от пласта. до места упрочнения пород; ф — угол полных сдвижений;

l rp, — шаг обрушения пород основной кровли пласта.

Сопоставительный анализ с известным способом приводит к выводу, что заявляемый способ отличается тем, что позволяет сократить затраты на упрочнение нарушенных пород и обеспечивает контроль устойчйвости подработанного борта карьера, т,е. безопасность горных работ.

На фиг, 1 показаны пласты, совместно разрабатываемые открытым и подземным способами, вертикальный разрез; на фиг, 2 и 4 — графики коэффициентов запаса устойчивости неподработанного и подработанного борта карьера; на фиг, 3 — пласты, вертикальный разрез, Способ осуществляется следующим образом.

При комбинированной разработке пласта 1 (фиг, 1) открытым. а пласта 2 подземным способами над пластом 2 образуется зона 3 трещин, в пределах которой за счет обрушения ипотери сплошности горных пород снижаются их первоначальные механические характеристики. Это приводит к уменьшению коэффициента запаса устойчивости борта 4 карьера 5, что, в конечном итоге, может вызвать оползавшие подработанного борта карьера по поверхности 6 скольжения. Определяется положение на вертикальном разрезе поверхности скольжения с минимально допустимым коэффициентом запаса устойчивости для неподработанного массива горных пород, показанное на фиг. 1 в виде кривой 6, а

55 также верхняя 7 и боковые 8 границы зоны трещин. Определяется положение двух поверхностей скольжения с коэффициентами запаса устойчивости Кп с учетом снижения механических характеристик в пределах зоны трещин при подработке, т.е, с учетом подработки горного массива. Эти поверхности показаны линиями 9 на фиг. 1 и 2, Согласно расчетам неподработанный массив горных пород характеризуется в окрестности потенциальной поверхности скольжения коэффициентами запаса, представленными в виде графика 10 на фиг, 2.

После подработки коэффициенты запаса снижаются — график 11, и в интервале между точками 12 и 13 становятся меньше минимально допустимого значения Кнмин. После упрочнения нарушенных пород на этом интервале коэффициент запаса устойчивости борта карьера повысится и будет превыШатЬ Кнмин — ЛОМаНаЯ ЛИНИЯ 14 На фИГ, 2.

Ширина а (фиг, 1, 2) участка упрочнения нарушенных пород определяется на графиках фиг, 2 как сумма расстояний bi u bz от потенциальной поверхности 6 скольжения для неподработанного массива с коэффициентом запаса Кн»н до поверхностей 9 скольжЕНИЯ С КОЭффИЦИЕНтаМИ ЗаПаСа Kn = Кнмин для подработанного массива, Ширину участка определяют на уровне пласта 2 (фиг. 1) и у верхней границы 7 зоны 3 трещин, после чего намечают контур упрочнения пород

АВСО.

Упрочнение нарушенных пород производят путем бурения скважин (не показаны) из вентиляционного или откаточного штреков (на фиг, 1 показаны, но не обозначены) и нагнетания по ним химических или цементных растворов, Упрочнение пород производят в пределах зоны трещин высотой Н> с отставанием от очистного забоя на расстоянии I, определяемом, согласно фиг, 3, из выражения L o Hctg ф+ loep., где Н вЂ” расстояние по вертикали от пласта до места упрочнения массива, ф — угол полных сдвижений, 4ор, — шаг обрушения пород основной кровли, т.е. на расстоянии, где процесс сдвижения пород закончен.

Пример. На шахте им. Кузембаева ПО

"Карагандауголь" совместно разрабатывают открытым способом угольный пласт k iz (1 на фиг, 1) мощностью 7 м и подземным способом пласт kig (пласт 2) мощностью 2 м.

Для пласта kiz рассчитывается высота зоны трещин, При средней мощности аргиллитов, и алевролитов в толще 60 — 80 она составит

Н, = 85 м. На вертикальном разрезе (фиг. 1) строят верхнюю 7 (на расстоянии 85 м от кровли пласта 2) и боковые 8 (под углами

1745933

Pay) границы зоны трещин над выработанным пространством. Механические характеристики массива горных пород в контуре зоны 3 трещин нэд выработанным пространством пласта klan (пласт 1) снижа- 5 ются, что приводит к уменьшению коэффициента запаса устойчивости борта разреза.

Расчетом определяют положение на вертикальном разрезе поверхности скольжения с минимальным (принятым равным 1,15) ко- 10 эффициентом запаса устойчивости kH> H, Также расчетом определяют положение двух поверхностей 9 скольжения с коэффициентом Кп = K>«н =1,15 с учетом снижения механических характеристик горных пород 15 в зоне 3 трещин, Изменение коэффициента запаса устойчивости в окрестности поверхности 6. скольжения для сечений массива на уровне пласта 2 и верхней границы .7 зоны 3 тре- 20 щин, полученное расчетом, для неподработанного и подработанного массивов показано на фиг. 4, там же указаны расстояния от поверхности 6 скольжения до поверхностей 9 скольжения, сумма которых 25 дает ширину полосы пород, подлежащих упрочнению. Ширина полосы.а1 = Ь1+ Ьг = 27 м (на горизонте верхней границы зоны трещин) и эг = 22 м (на горизонте пласта). Упрочнение пород в контуре ABCD (фиг. 1) 30 производят путем нагнетания твердеющего раствора через скважины, пробуренные с вентиляционного штрека пласта k>a (плас.

2). Нагнетание производят в точках, удаленных от очистного забоя на расстояние от 35

1 15 м (при!обр. = 15 м, и Н = 0 на уровне отработанного пласта до L 85 . 0,58+

+15 = 64 м (на уровне верхней границы зоны трещин).

Ь; результате упрочнения нарушенных пороД коэффициент запаса устойчивости возрастает на рассматриваемом участке до первоначального значения, а за его пределами он равен или более допустимого зна- 45 чения Кл KHM H.

Преимуществом предлагаемого способа является сокращение затрат на упрочнение нарушенных пород и обеспечение

50 контроля безопасности горных рабат благодаря упрочнению горных пород на наиболее ослабленном. ограниченном по размерамучастке, Формула изобретения

Способ укрепления борта карьера при комбинированной разработке пластовых месторождений, включающий выполнение вскрышных работ и очистной выемки одного пласта открытым способом с построением потенциальных поверхностей скольжения для борта карьера с минимально допусти-. мыми коэффициентами запаса устойчивости совместно с проведением нарезных рабат и очистной выемкой другого пласта подземным способом, с построением границ зоны трещин в подработанном массиве и упрочнением массива нарушенных пород путем нагнетания твердеющего раствора через скважины, пробуренные из горных выработок, отл ича ю щи и с я тем, что, с целью сокращения затрат на упрочнение нарушенных пород и обеспечения контроля безопасности горных работ, упрочнение массива нарушенных пород производят в пределах зоны трещин на примыкающем к потенциальной поверхности скольжения участке шириной, определяемой из соотношения а >b<+ Ьг, где а — ширина упрочняемого участка горных пород;

bi, b2 — расстояние скольжения с минимальным коэффициентом запаса устойчивости для неподработанного массива до потенциальных порверхностей скольжения с минимальными коэффициентами запаса устойчивости для подработанного массива горных пород, причем упрочнение пород начинают на участках, удаленных от подземного очистного забоя на расстояние L. определяемое из соотношения

L HCtg + .бр, где Н вЂ” расстояние по вертикали от пласта до места упрочнения пород;

tp — угол полных сдвижений;

1Обр шаг обрушения основной кровли пласта.

1745933

Составитель А.Ведяшкин

Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор В.Данко

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

Заказ 2373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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