Способ подготовки сдвоенных лав

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых, в кровле которых залегают неустойчивые породы. Способ включает определение рациональной длины сдвоенной лавы, проходку промежуточной подготовительной выработки на удалении от выработанного пространства, равном рациональной длине лавы с последующим определением площадей зон с неустойчивыми породами кровли в пределах подготавливаемых столбов. По величине отношения суммарной площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах столба, отрабатываемого первой лавой, к суммарной площади зон с неустойчивой кровлей в пределах столба, отрабатываемого второй лавой, судят о длине второй лавы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластовых месторождений, главным образом угольных, при использовании систем разработки сдвоенными (или спаренными) лавами.

Известны способы подготовки сдвоенных лав, включающие определение рациональной длины лавы, проведение подготовительных выработок на границах выемочного участка, отрабатываемого сдвоенными лавами, и двух промежуточных подготовительных выработок в средней части выемочного участка (Андрушкевич С. Г. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений. М. Недра, 1972). Недостатками данного способа являются значительные потери полезного ископаемого в целиках, большие объемы проведения и поддержания подготовительных выработок.

Известен способ подготовки сдвоенных лав (Бурчаков А. С. и др. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. М. Недра, 1983, с. 254 260), включающий определение рациональной длины лав, проведение участковых подготовительных выработок на границах подготавливаемого выемочного участка и промежуточной подготовительной выработки. Длина сдвоенных лав принимается одинаковой. Лавы отрабатываются с сохранением оптимального расстояния между ними.

Недостатками данного способа являются значительное отрицательное взаимное влияние сдвоенных лав при отработке пластов с неустойчивыми породами кровли, имеющими зональное распространение. Взаимное влияние лав в данных условиях, как правило, приводит к потерям добычи, неравномерности грузопотока из участка и повышению себестоимости.

Целью изобретения является повышение технико-экономических показателей очистной выемки при отработке пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, имеющими зональное распространение.

Для достижения этой цели определяют рациональную длину первой лавы, на расстоянии от выработанного пространства, равном рациональной длине первой лавы, проходят промежуточную подготовительную выработку. Определяют площади зон с неустойчивыми породами кровли, по которым рассчитывают суммарные площади зон с неустойчивой кровлей в пределах столбов, подготавливаемых для отработки первой и второй лавой. Находят величину отношения суммарной площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах столба, отрабатываемого первой лавой, к суммарной площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах столба, отрабатываемого второй лавой. По величине этого отношения судят о длине второй лавы.

При отработке тонких и средней мощности пластов с углами падения до 30^o при величине отношения суммарных площадей зон с неустойчивыми породами кровли более 1,3 1,4, длину второй лавы принимают на 10 15% больше длины первой лавы.

При отработке тонких и средней мощности пластов с углами падения до 30^o при величине отношения суммарных площадей зон с неустойчивыми породами кровли менее 0,7-0,8, длину второй лавы принимают на 15- 20% меньше длины первой лавы.

На чертеже показана отрабатываемая часть шахтного поля, вид сверху.

На чертеже обозначено АВСD выемочный столб, отрабатываемый первой лавой N 1; ЕАDМ выемочный столб, отрабатываемый второй лавой N 2; 3 - промежуточная подготовительная выработка; 4, 5 подготовительные выработки, пройденные на границах выемочного участка; 6, 7 разрезные печи соответственно первой (N 1) и второй (N 2) лав; l₁ длина первой лавы; l₂ длина второй лавы.

Зоны с неустойчивой кровлей заштрихованы.

Одним из факторов, оказывающих существенное влияние на технико-экономические показатели сдвоенных лав, является соотношение скоростей их подвигания. Максимальные показатели очистной выемки достигаются при равенстве скоростей подвигания сдвоенных лав, что относительно легко достигается при отработке выемочных столбов, характеризующихся примерно одинаковой устойчивостью пород непосредственной кровли.

При отработке сдвоенными лавами участков шахтного поля, в пределах которых имеются зоны с неустойчивыми кровлями, обеспечить одинаковую скорость подвигания сдвоенных лав при использовании известных способов подготовки сдвоенных лав практически невозможно без потерь добычи, нарушения равномерности грузопотока или увеличения затрат на поддержание промежуточного штрека.

Различие скоростей сдвоенных лав приводит к уменьшению или к увеличению расстояния S (см. чертеж) между лавами. При увеличении этого расстояния резко возрастают затраты на ремонт участка промежуточного штрека между лавами, находящегося в наиболее сложных условиях поддержания. Ремонтные работы в этом технологически загруженном участке штрека приводят к дополнительным простоям лав и потерям добычи.

При уменьшении расстояния S между лавами на их концевых участках, прилегающих к промежуточному штреку 3 (см. чертеж), возрастает степень нарушенности пород кровли трещинами эксплуатационного происхождения, что приводит к увеличению интенсивности обрушений пород кровли и, следовательно, к дополнительным простоям очистных забоев, связанных с уборкой породы и выкладыванием клетей над секциями крепи.

Для обеспечения одинаковой скорости подвигания сдвоенных лав и сохранения оптимального расстояния S (см. чертеж) в допустимых пределах при использовании известных способов периодически останавливают одну из лав, которая отрабатывается в более благоприятных условиях по фактору "неустойчивые породы кровли". Это мероприятие приводит к потерям добычи и ухудшению состояния кровли при включении лав в работу после простоев.

В предлагаемом способе определяют рациональную длину лавы для данных горно-геологических условий, затем проходят промежуточную подготовительную выработку на удалении от выработанного пространства равном рациональной длине лавы. Под рациональной длиной лавы здесь понимается длина лавы, при которой обеспечивается минимум суммарных затрат, связанных с подготовкой и отработкой одного столба при отсутствии зон с неустойчивыми породами кровли. Таким образом, одна из лав (первая лава) будет иметь рациональную длину, независимо от наличия зон с неустойчивой кровлей в пределах подготавливаемых столбов. Это в сочетании с другими существенными признаками, позволяет достигнуть максимально возможных для данных условий технико-экономических показателей очистной выемки в пределах добычного участка (в добычной участок входят две лавы).

Определение суммарных площадей зон с неустойчивой кровлей в пределах сдвоенных столбов и нахождение величины суммарной площади зон с неустойчивой кровли в пределах столба АВСD (см. чертеж), отрабатываемого первой лавой, к суммарной площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах столба EADM, отрабатываемого второй лавой, позволяет судить о длине второй лавы с учетом наличия зон с неустойчивыми породами кровли в пределах сдвоенных столбов.

В общем случае, при величине этого отношения больше 1 длину второй лавы l₂ принимают больше длины первой лавы l₁. При величине данного отношения меньше 1 принимают l₂ < l₁. Т.е. столб с более неблагоприятными условиями по фактору "неустойчивая кровли" отрабатывается лавой меньшей длины. Это позволяет обеспечить одинаковую скорость подвигания лав без вынужденных остановок одной из них.

В результате шахтных исследований установлено, что при отработке тонких и средней мощности пластов с углом падения до 30^o при величине указанного отношения более 1,3·1,4 длину второй лавы принимают на 10-15% больше длины первой лавы.

При отработке тонких и средней мощности пластов с углами падения до 30^oC при величине отношения суммарных площадей зон с неустойчивыми породами кровли менее 0,7-0,8 длину второй лавы принимают на 15-20% меньше длины первой лавы.

Площади зон с неустойчивой кровлей в пределах подготавливаемых выемочных столбов могут быть определены с использованием известных геофизических методов или методов геологоразведки после проходки промежуточной подготовительной выработки.

Использование заявленного способа позволяет уменьшить потери добычи полезного ископаемого, обеспечить равномерность грузопотока из лав, снизить затраты на поддержание промежуточного штрека на участке между сдвоенными лавами.

В условиях глубоких шахт Восточного района Донбасса увеличение суммарной производительности сдвоенных лав при применении заявляемого способа достигает 10-15% Пример конкретного выполнения в условиях шахты им. 50-летия Октября А.о. "Гуковуголь".

Отрабатывается пласт Л₆ мощностью 1,3 м, угол падения пласта 12^oC.

Система разработки пласта сдвоенными лавами по простиранию. Длина выемочных столбов 1500 м. Рациональная длина лав составляет 200 м, оптимальное расстояние между лавами 20 30 м.

Различная скорость подвигания сдвоенных лав одинаковой длины приводит: к потерям добычи (до 25%), что связано со "сдерживанием" лавы, отрабатывающей столб с меньшей площадью зон с неустойчивой кровлей; к потерям добычи (до 10% ) при сокращении расстояния между лавами до величины меньше 10 12 м; к увеличению затрат на поддержание участка промежуточной выработки между сдвоенными лавами (в 3 4 раза и более).

В пределах подготавливаемого к отработке участка шахтного поля имеются зоны с неустойчивыми породами кровли, размеры которых составляют до десятков тысяч квадратных метров. Породы непосредственной кровли в пределах этих зон представлены глинистыми или песчано-глинистыми сланцами, обрушение которых происходит во многих случаях при обнажении кровли, связанном с выемкой полосы угля. Зоны расположены бессистемно.

Подготовка участка (два столба) производится в следующей последовательности.

На расстоянии от выработанного пространства, равном 200 м, проходят промежуточный штрек.

Производят доразведку состава пород кровли в пределах подготавливаемых столбов с использованием известных геофизических методов. При этом, для размещения оборудования используют промежуточный штрек. В результате доразведки устанавливают площади зон с неустойчивой кровлей. Суммируют эти площади для определения суммарных площадей зон с неустойчивой кровлей в пределах каждого из подготавливаемых столбов. Суммарная площадь зон в пределах первого столба составляет 150х10³ м², в пределах второго столба 100 х 10³ м². Величина отношения суммарной площади зон с неустойчивой кровлей в пределах первого столба и суммарной площади зон в пределах второго столба составляет 1,5.

В соответствии с п. 2 формулы изобретения длину второй лавы принимаем на 10% больше длины первой лавы. Т.е. длина второй лавы составляет 220 м.

Разная длина лав обеспечивает примерно одинаковую среднюю скорость подвигания лав, что в рассматриваемых условиях позволяет в 1,5 2,0 раза уменьшить потери добычи, связанные с взаимным влиянием лав, и в 3 4 раза уменьшить затраты на поддержание промежуточного штрека на участке между лавами за время отработки столбов.

Формула изобретения

1. Способ подготовки сдвоенных лав, включающий определение рациональных длин лав, проведение участковых подготовительных выработок на границах подготавливаемого выемочного участка и промежуточной подготовительной выработки, отличающийся тем, что при отработке пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, имеющими зональное расположение, определяют рациональную длину первой лавы, на расстоянии от выработанного пространства, равном длине первой лавы, проходят промежуточную подготовительную выработку, определяют площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах подготавливаемых сдвоенных столбов, по величине отношения суммарной площади с неустойчивыми породами кровли в пределах столба отрабатываемого первой лавой к суммарной площади зон с неустойчивыми породами кровли в пределах столба, отрабатываемого второй лавой, определяют длину второй лавы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отработке тонких и средней мощности пластов с углами падения до 30^o при величине отношения суммарных площадей зон с неустойчивыми породами кровли более 1,3 1,4 длину второй лавы принимают на 10-15% больше длины первой лавы.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при величине отношения суммарных площадей зон с неустойчивыми породами кровли менее 0,7 0,8 длину второй лавы принимают на 15-20% меньше длины первой лавы.

РИСУНКИ

Рисунок 1