Способ проведения горных выработок при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном в условиях повышенного горного давления

 

Изобретение относится к горному делу, позволяет снизить влияние горного давления на устойчивость горных выработок и повысить эффективность их проведения в условиях повышенного напряженного состояния горного массива при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном. Сущность изобретения: способ проведения горных выработок при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном в условиях повышенного горного давления, включающий бурение компенсационных скважин и отбойку на них горной массы, с окончательным формированием сечения горной выработки, отличающийся тем, что выработку формируют в три этапа: вначале формируют первичную компенсационную полость выработки бурением по крайней мере одной пилот скважины радиусом где η - переводной коэффициент сечения выработки (при сечении формируемой выработки до 12-16 м² η= 0,4), к - коэффициент расширения разрушаемой горной массы (к= 1,2-1,6), затем первичную компенсационную полость расширяют радиусом где R - радиус формируемой выработки круглого сечения (при трапецеидальной или прямоугольной форме выработки R = Н/2, где Н - высота выработки, м); на третьем этапе формируют выработку с окончательным проектным сечением буровзрывным способом с отбойкой на созданное компенсационное пространство. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и позволяет снизить влияние горного давления на устойчивость горных выработок и повысить эффективность их проведения в условиях повышенного напряженного состояния горного массива при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном.

Известен способ проведения горных выработок буровзрывным способом с применением врубовых, отбойных и оконтуривающих шпуров. При этом для создания компенсационного пространства с целью обеспечения качественной отбойки горного массива часть шпуров расширяют большим диаметром без заряжания их ВВ (см. Чупрунов Г. Д. Технология и комплексная механизация проведения горных выработок. -М. : Недра, 1970, 368 с. или Смирняков В. В. и другие Технология строительства горных предприятий. -М. : Недра, 1989, с. 290 - 291).

Наиболее близким аналогом является работа Михайлова Ю. В. и других. "Проходка выработок с применением самоходного оборудования на рудниках Норильского комбината". Цветная металлургия. 1984, N 9, с. 35-39, в которой даны результаты промышленных экспериментов по испытанию проходки выработок различного сечения с прямыми врубами и компенсационными скважинами. Компенсационные скважины бурили в две стадии: вначале шпур диаметром 42 мм, а затем коронкой-расширителем до диаметра 85 или 105 мм.

Недостатком данного способа является то, что компенсационное пространство не было увязано с коэффициентом расширения разрушаемого горного массива и, вследствие этого, во-первых, не исключалась возможность запрессовки рудной массы, во-вторых, исключалась возможность единовременной контурной отбойки на всю длину выработки, в-третьих, осуществлялось только локальное снятие напряжения горного массива, не влияющего в целом на весь очистной блок.

Цель изобретения - повышение устойчивости горных выработок и эффективности их проведения в условиях повышенного горного давления за счет разгрузки напряженного состояния горного массива (бурением предварительных компенсационных скважин но рудному телу на всю длину и высоту очистного блока в плоскости, перпендикулярной воздействию максимальных нагрузок) и снижения воздействия взрывной ударной волны на горный массив.

Поставленная цель достигается тем, что проведение горных выработок при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном в условиях повышенного горного давления выполняют вначале проходкой штреков вкрест простирания рудного тела (верхнего и нижнего), а затем из пройденных штреков формируют блоковые восстающие (по простиранию рудного тела, перпендикулярно штрекам). При этом выработки формируют в три этапа: вначале формируют первичную компенсационную полость выработки бурением по крайней мере одной пилот скважины радиусом где η - переводной коэффициент выработки (при сечении формируемой выработки до 12-16 м², η = 0,4); k - коэффициент расширения разрушаемой горной массы (k = 1,2-1,6); затем первичную компенсационную полость расширяют радиусом где R - радиус формируемой выработки круглого сечения (при трапецеидальной или прямоугольной форме выработки R = H/2, где H - высота выработки, м); на третьем этапе формируют выработку с окончательным проектным сечением буровзрывным способом с отбойкой на созданное компенсационное пространство.

В случае очень высокого горного давления первичную компенсационную полость выработки формируют тремя пилот скважинами с радиусом расположенными на одной оси посредине рудного тела в плоскости, перпендикулярной направлению максимальных напряжений σ_max, причем вначале бурят пилот скважины по краям выработки, после чего бурят центральную пилот скважину, которую затем расширяют радиусом после этого выполняют окончательное формирование выработки радиусом R до проектной величины буровзрывным способом.

Чтобы обеспечить селективную выемку руды и высокую степень устойчивости выработок при разработке маломощных и тонких залежей, пилот скважины бурят по оси рудного тела, причем центральную скважину бурят на расстоянии R или H/2 от кровли и почвы выработки, а оконтуривающие шпуры (скважины) выполняют щелевыми или спаренными. При этом ось щели шпуров или пары шпуров (скважин) сохраняют параллельно контуру выработки.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема расположения пилот скважин, расширяемой скважины и контура горной выработки по простиранию рудного тела.

Способ осуществляется следующим образом.

В центральной части маломощной залежи по ее оси формируют первичную компенсационную полость выработки бурением по крайней мере одной пилот скважины 1 радиусом
где η - переводной коэффициент сечения выработки (при сечении формируемой выработки до 12-16 м², η = 0,4), k - коэффициент расширения разрушаемой горной массы (k = 1,2-1,6); затем первичную компенсационную полость расширяют до размеров компенсационного пространства 2 радиусом

где R - радиус формируемой выработки 3 круглого сечения (при трапецеидальной или прямоугольной форме выработки 3 величина R = H/2, где H - высота выработки, м); на третьем этапе формируют выработку с окончательным проектным сечением буровзрывным способом с отбойкой на созданное компенсационное пространство 2.

В случае очень высокого напряженного состояния горного массива первичную компенсационную полость выработки формируют тремя пилот скважинами 1 с радиусом r_n, расположенными на одной оси рудного тела в плоскости, перпендикулярной направлению максимальных напряжений σ_max, причем вначале бурят пилот скважины по внутренней касательной к краям выработки, после чего бурят центральную пилот скважину, которую затем расширяют радиусом r до размеров компенсационного пространства 2, после этого выполняют окончательное формирование выработки 3 радиусом R до проектной величины буровзрывным способом.

Чтобы обеспечить селективную выемку руды и высокую степень устойчивости выработок при разработке маломощных и тонких залежей, пилот скважины бурят по оси рудного тела 4. Таким образом, пилот скважинами 1 и расширяемой скважиной 2 извлекается наиболее богатая руда. Центральную пилот скважину 1 бурят на расстоянии R или H/2 от кровли и почвы выработки, а две другие пилот скважины 1 на одной оси с центральной скважиной - по наиболее богатой части рудного тела. Такой прием обеспечивает извлечение наибольшего объема богатой руды выбуриванием на всем протяжении выработки, ограничивающей параметры очистного блока.

Для обеспечения устойчивости выработки в условиях повышенного проявления горного давления оконтуривающие шпуры (скважины) 5 выработки выполняют щелевыми или спаренными, при этом ось щели или пары шпуров (скважин) сохраняют параллельно контуру выработки. Таким образом взрывная волна оказывает минимальное разрушающее воздействие на законтурную часть горного массива.

Формула изобретения

1. Способ проведения горных выработок при разработке маломощных месторождений крепких руд добычным комбайном в условиях повышенного горного давления, включающий бурение компенсационных скважин и отбойку на них горной массы, с окончательным формированием сечения горной выработки, отличающийся тем, что выработку формируют в три этапа: вначале формируют первичную компенсационную полость выработки бурением по крайней мере одной пилот-скважины радиусом

где η - переводной коэффициент сечения выработки (при сечении формируемой выработки до 12-16 м² η= 0,4); к - коэффициент расширения разрушаемой горной массы (к= 1,2-1,6), затем первичную компенсационную полость расширяют радиусом

где R - радиус формируемой выработки круглого сечения (при трапецеидальной или прямоугольной форме выработки R= Н/2, где Н - высота выработки, м); на третьем этапе формируют выработку с окончательным проектным сечением буровзрывным способом с отбойкой на созданное компенсационное пространство.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первичную компенсационную полость выработки формируют тремя пилот-скважинами с радиусом

расположенными на одной оси рудного тела в плоскости, перпендикулярной направлению максимальных напряжений σ_max, причем вначале бурят пилот-скважины по внутренней касательной к краям выработки, после чего бурят центральную пилот-скважину, которую затем расширяют радиусом

после этого выполняют окончательное формирование выработки радиусом R до проектной величины буровзрывным способом.

3. Способ по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что пилотные скважины бурят по оси рудного тела, причем центральную скважину бурят на расстоянии R или Н/2 от кровли и почвы выработки, а оконтуривающие шпуры (скважины) выработки выполняют щелевыми или спаренными, при этом ось щели или пары шпуров (скважин) сохраняют параллельно контуру выработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1