Способ бурогидравлической разработки тонких и средней мощности пластов

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке тонких и средней мощности пластов с углом падения более 4^o. Способ включает проведение подготовительных выработок и очистной выемки горной массы бурогидравлическим способом с гидротранспортом пульпы, выемку полезного ископаемого производят в три этапа: на первом бурогидравлическим способом проводят опережающие параллельные вентиляционные скважины по простиранию столба диаметром 100 - 200 мм с шагом по длине, равным сумме размеров радиуса расширителя скважины и ширины целика, обеспечивающего сохранность скважины на время очистной выемки, на втором выемку горной массы ведут за счет расширения скважины на полную мощность пласта, при этом воду подают с вентиляционной выработки, а в скважину заводится высоконапорный шланг с насадкой, закрепленный на ставе, на третьем этапе проводят при обратном ходе става погашение целика гидравлической струей насадки при давлении 5 - 6 МПа, а смыв горной массы происходит через сохранившуюся скважину. Способ позволяет повысить производительность добычи, безопасность ведения работ, снизить энергоемкость очистных и подготовительных процессов. 4 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при отработке тонких и средней мощности пластов с углом падения более 4^o.

Известны открытый и подземный бурошнековые способы разработки пологих пластов (Крючков В.В. Бурошнековая выемка угля в карьерах США. - М.: ЦНИИИТЭИУП. Серия "Механизация и автоматизация добычи и обогащения угля", 1963. - 47 с. , Яцких В.Г., Имас А.Д., Спектор Л.А. Горные машины и комплексы. - М. Недра, 1974. - С.108-109), включающие проведение вентиляционной и аккумулирующей выработок или использование борта разреза, очистную выемку полезного ископаемого бурошнековым способом, его выгрузку шнеком и транспортировку по выработкам механизированным способом.

Недостатком способа являются большие габариты и металлоемкость выемочных машин, высокая энергоемкость добычи и небольшая длина скважины 40-60 м.

Известен буровой способ разработки тонких крутых пластов (Яцких В.Г., Имас А. Д., Спектор Л.А. Горные машины и комплексы. - М.: Недра, 1974. - С. 99-106), включающий проведение вентиляционной и аккумулирующей выработок, буровую выемку полезного ископаемого скважиной малого диаметра и ее расширение прямым или обратным ходом.

Недостатком способа является повышенная опасность ведения горных работ и возможность взрыва газа в скважине.

Известен способ скважинной добычи полезного ископаемого (Нетрадиционные решения в горной промышленности. / Под ред. Ю.А. Чернегова. - М.: Недра, 1991. - С. 215-274), включающий бурогидравлическое проведение скважин, гидравлическую выемку полезного ископаемого и гидравлическую транспортировку пульпы на поверхность.

Недостатком способа является высокая энергоемкость гидротранспорта и низкая производительность гидравлической выемки, которая производится затопленной струей.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ разработки пластов гидромониторными агрегатами (гидромониторный скважинный агрегат АГС, гидромониторный агрегат ГВД-3) (Коденцев А.Я. Гидротехнология на шахтах. - М.: Недра, 1994. - С. 42-49), включающий проведение вентиляционной и аккумулирующей выработок, выемку полезного ископаемого гидравлическим разрушением качающимися или вращающимися струями, гидросмыв, транспортировку горной массы по выработкам.

Недостатком способа является высокий расход энергии на гидравлическое разрушение массива.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности добычи и безопасности ведения работ, снижение энергоемкости очистных и подготовительных процессов за счет перераспределения во времени и пространстве горного давления, объемов монтажно-демонтажных работ, дополнительной подачи низконапорной воды для смыва горной массы в скважины с верхнего горизонта и улучшения качества проветривания.

Поставленная цель достигается тем, что для обеспечения вентиляции за счет общешахтной депрессии, дополнительной подачи воды для смыва горной массы, разгрузки горного массива и сохранения заданного направления очистных скважин выемка полезного ископаемого производится в три этапа: на первом бурогидравлическим способом проводят опережающие параллельные вентиляционные скважины по простиранию столба диаметром 100-200 мм с шагом по длине, равным сумме размеров радиуса расширителя скважины и ширины целика, обеспечивающей сохранность скважины на время очистной выемки, на втором выемку горной массы ведут за счет расширения скважины на полную мощность пласта, при этом воду подают с вентиляционной выработки, а в скважину заводится высоконапорный шланг с насадкой, закрепленный на ставе, затем на третьем этапе проводят погашение целика гидравлическим способом под давлением 5-6 МПа, при обратном ходе става, а смыв горной массы происходит через сохранившуюся скважину.

На фиг. 1 - общий вид проведения опережающей скважины; фиг. 2 - проведение опережающих скважин, вид сверху: фиг. 3 -расширение опережающей скважины, вид сверху; фиг. 4 - погашение целика гидравлическим способом, вид сверху.

Способ бурогидравлической разработки тонких и средней мощности пластов заключается в следующем.

На первом этапе из аккумулирующей выработки 1 на вентиляционную выработку 2 (фиг. 1) бурогидравлической установкой 3 проводят 2-3 опережающие параллельные скважины 4 диаметром 100-200 мм с шагом, равным по величине сумме размеров радиуса расширителя скважины 5 и ширины целика 6, обеспечивающего сохранность скважины на период выемки (определяется по методике ВНИМИ), которые позволяют вентилировать выработки за счет общешахтной депрессии, что повышает безопасность производства, выдержать заданное направление бурения при расширении скважин и перераспределении горного давления на последующих этапах.

На втором этапе скважина 4 расширяется до мощности пласта 7, при этом остается целик 6, обеспечивающий сохранность расширенной скважины до ее погашения. В скважину заводится при расширении высоконапорный шланг 8 с насадкой 9, закрепленные на ставе 10 буровой установки 3. Смыв отбитой горной массы производится водой, которая подается в скважину 4 из низконапорного трубопровода 11 вентиляционной выработки 2, а транспортировка пульпы производится по ставу желобов 12.

На третьем этапе производится разрушение и смыв горной массы целика, который находится в зоне опорного горного давления, производится гидравлической струей насадки 9 среднего давления 5-6 МПа, что снижает энергоемкость разрушения и повышает производительность добычи, а для смыва отбитой горной массы дополнительно подается вода из трубопровода 11, что также ведет к снижению энергоемкости и повышению производительности выемки угля.

Формула изобретения

Способ бурогидравлической разработки тонких и средней мощности пластов, включающий проведение подготовительных выработок и очистной выемки горной массы бурогидравлическим способом с гидротранспортом пульпы, отличающийся тем, что для обеспечения вентиляции за счет общешахтной депрессии, дополнительной подачи воды для смыва горной массы, разгрузки горного массива и сохранения заданного направления очистных скважин выемку полезного ископаемого производят в три этапа: на первом бурогидравлическим способом проводят опережающие параллельные вентиляционные скважины по простиранию столба диаметром 100-200 мм с шагом по длине, равным сумме размеров радиуса расширителя скважины и ширины целика, обеспечивающего сохранность скважины на время очистной выемки, на втором выемку горной массы ведут за счет расширения скважины на полную мощность пласта, при этом воду подают с вентиляционной выработки, а в скважину заводится высоконапорный шланг с насадкой, закрепленный на ставе, с помощью которых на третьем этапе проводят при обратном ходе става погашение целика гидравлическим способом при давлении 5-6 МПа, а смыв горной массы происходит через сохранившуюся скважину.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4