Способ подземной разработки пластов полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пологих пластов полезных ископаемых. Способ включает разделение участка с ограниченными размерами на панели, а панелей - на столбы полезного ископаемого, последовательную отработку двух столбов полезного ископаемого одной лавой, отработку первого столба лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка, проведение по внешней границе выемочного участка обводной выработки, проведение участковых и панельных подготовительных выработок, проведение печей между панельными и участковыми подготовительными выработками, разворот лавы на границе выемочного участка с оставлением угловых целиков и последующей отработкой второго столба лавой в направлении, противоположном направлению отработки первого столба. Одновременно с отработкой первого столба до начала разворота лавы производят отработку параллельными камерами угловых целиков панели с оставлением междукамерных целиков одинаковой ширины, при этом отработку угловых участков завершают до подхода лавы к месту начала ее разворота на расстояние, превышающее ширину зоны опорного давления, формирующегося впереди забоя лавы. Податливость h междукамерных целиков полезного ископаемого при их равномерной частичной отработке определяют из математического выражения. Изобретение направлено на снижение эксплуатационных потерь полезного ископаемого в местах разворота лавы, уменьшение интенсивности вывалов на концевых участках лавы и повышение эффективности управления кровлей в лаве в период ее разворота. 3 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке пологих пластов полезных ископаемых, главным образом соляных и угольных, на участках с ограниченными размерами.

Известен способ подземной разработки пластов полезных ископаемых на участках с ограниченными размерами, включающий последовательную отработку двух рядом расположенных столбов полезного ископаемого одной лавой. Отработку столбов ведут во взаимно противоположных направлениях. На границе выемочного участка осуществляют разворот лавы. При этом у центра разворота группу секций механизированной крепи лавы демонтируют на время разворота, а кровлю на данном участке лавы поддерживают индивидуальной крепью (Авт. свид. СССР №578457, кл. Е 21 С 41/04, БИ №40 1977 г.). Недостатками данного способа являются значительные затраты на поддержание подготовительных выработок, повышенная интенсивность обрушений пород кровли на участке лавы, прилегающем к центру разворота.

Известен способ (принятый в качестве прототипа) подземной разработки пластов полезных ископаемых на участках с ограниченными размерами, включающий последовательную отработку двух столбов полезного ископаемого одной лавой, отработку первого столба лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка, проведение по внешней границе отрабатываемого выемочного участка обводной выработки, проведение участковых и панельных подготовительных выработок, проведение печей между панельными и участковыми подготовительными выработками, разворот лавы на границе выемочного участка с последующей отработкой второго столба лавой в направлении, противоположном направлению отработки первого столба, проведение обводных выработок и разворот лав у границ выемочного поля из отработанных выемочных столбов в подлежащие отработке столбы (Авт. свид. СССР №863860, кл. Е 21 С 41/04, Бюллетень, №34, 1981 г.). Недостатками данного способа являются значительные затраты на поддержание обводной выработки и потери полезного ископаемого в угловых целиках при развороте, а также повышенная интенсивность вывалов в лаве в период ее разворота.

Указанные недостатки связаны с тем, что при использовании известного способа неизбежным является оставление угловых целиков полезного ископаемого в местах разворота лавы, следствием чего являются дополнительные эксплуатационные потери полезного ископаемого. Кроме того, целики являются местами повышенной концентрации напряжений в массиве, что приводит к увеличению затрат на поддержание обводной выработки и повышению интенсивности вывалов на концевом участке лавы, прилегающем к обводной выработке.

Техническим результатом является устранение указанных недостатков известного способа-прототипа, а именно снижение потерь полезного ископаемого и затрат на поддержание внешней обводной подготовительной выработки и интенсивности вывалов в лаве.

Технический результат достигается тем, что заявляемый способ включает последовательную отработку двух столбов полезного ископаемого одной лавой, отработку первого столба лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка, проведение по внешней границе выемочного участка обводной выработки, проведение участковых и панельных подготовительных выработок, проведение печей между панельными и участковыми подготовительными выработками, разворот лавы на границе выемочного участка с последующей отработкой второго столба лавой в направлении, противоположном направлению отработки первого столба, отличающийся тем, что одновременно с отработкой первого столба до начала разворота лавы производят отработку параллельными камерами угловых целиков панели на ее границе с оставлением междукамерных целиков одинаковой ширины, при этом отработку угловых участков завершают до подхода лавы к месту начала ее разворота на расстояние, превышающее ширину зоны опорного давления, формирующегося впереди забоя лавы, причем податливость h междукамерных целиков полезного ископаемого при их равномерной частичной отработке определяют из выражения: ε_у<h<ε_кр, где ε_у - деформации упругого восстановления пород кровли, залегающих над целиком, при их полной разгрузке от горного давления; ε_кр - предельные величины опускания пород кровли над междукамерными целиками полезного ископаемого, при превышении которых происходит разрушение пород кровли, расположенных над междукамерными целиками.

Сущность заявляемого способа поясняется схемами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

На фиг.1 приведена принципиальная схема выемочного участка с ограниченными размерами (вид в плане) в период отработки первого столба.

На фиг.2 приведена принципиальная схема выемочного участка с ограниченными размерами в период отработки второго столба.

На фиг.3 показан разрез по А-А (см. фиг.2).

На фиг.1 - 2: NBCJM - выемочный участок; CJM - граница выемочного участка, на которой производят разворот лавы; ABCJO - первый столб полезного ископаемого; AJMN - второй столб полезного ископаемого; АО - внутренняя граница первого столба полезного ископаемого; NM - участок обводной выработки, расположенный со стороны нетронутого массива; 1 - обводная выработка; 2, 3 - панельные подготовительные выработки; 4 - камера; 5 - технологические сбойки; 6 - повторно используемая участковая подготовительная выработка; 7 - участковая подготовительная выработка, пройденная по внутренней границе первого столба; 8 - граница целика у тектонического нарушения (отработки панели и т.п.); 9 - междукамерный целик;

l₁ и l₂ - длина лавы соответственно при отработке первого и второго столбов (как правило l₁=l₂);

L - минимальная величина опережения отработки камер от очистных работ в лаве.

Число панельных подготовительных выработок может быть равным 1, 2 или 3. На фиг.1 - 2 и в описании даны схемы, где применяется две (2, 3) панельные подготовительные выработки.

Способ осуществляют следующим образом. В пределах выемочного участка NBCJM выемочные столбы полезного ископаемого ABCJO и NAJM последовательно отрабатывают одной лавой. Вначале производят отработку первого столба ABCJO лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка. При отработке первого столба полезного ископаемого с опережением забоя лавы проходят: по внешней границе отрабатываемого выемочного участка обводную выработку 1; панельные 2, 3 и участковые 6, 7 подготовительные выработки. Между панельными 2, 3 и участковыми 6, 7 подготовительными выработками проходят технологические сбойки 5.

Одну участковую подготовительную выработку (7) проходят по внутренней границе АО первого столба. Вторую повторно используемую участковую подготовительную выработку 6, а также панельные подготовительные выработки 2, 3 проходят в пределах площади, занимаемой вторым столбом. При отработке первого столба (фиг.1) сбойки 5 проходят впереди лавы между панельными и участковыми подготовительными выработками, при отработке второго столба (фиг.2) сбойки 5 проходят между панельными подготовительными выработками и обводной выработкой 1. Одновременно с отработкой первого столба до начала разворота лавы производят отработку параллельными камерами 4 угловых целиков панели CDJ и MQJ на ее границе с оставлением междукамерных целиков 9 одинаковой ширины, при этом отработку угловых участков завершают до подхода лавы к месту начала ее разворота на расстояние, превышающее ширину зоны опорного давления, формирующегося впереди забоя лавы, причем податливость h междукамерных целиков полезного ископаемого при их равномерной частичной отработке определяют из выражения: ε_у<h<ε_кр, где ε_у - деформации упругого восстановления пород кровли, залегающих над целиком, при их полной разгрузке от горного давления; ε_кр - предельные величины опускания пород кровли над междукамерными целиками полезного ископаемого, при превышении которых происходит разрушение пород кровли, расположенных над междукамерными целиками.

Положительный эффект при использовании заявляемого способа разработки достигается тем, что при опережающей выемке параллельными камерами 4 угловых целиков полезного ископаемого, оставляемых на границах выемочных панелей, происходит разгрузка массива от повышенного горного давления над междукамерными целиками без разрушения пород кровли, расположенных над целиком. Это позволяет повысить эффективность управления кровлей в лаве на ее участке, прилегающем к обводной выработке 1, а также улучшает условия поддержания обводной выработки на участке CJM.

Параметры, необходимые для реализации заявляемого способа: ширина зоны опорного давления, формирующегося впереди лавы; предельные величины опускания пород кровли над междукамерным целиком; деформации упругого восстановления пород кровли, залегающих над междукамерным целиком при их полной разгрузке от горного давления и др. определяют с использованием известных методик в результате шахтных, лабораторных или аналитических исследований (например, Методическое руководство по выбору геомеханических параметров технологии разработки угольных пластов короткими забоями, СПб, 2003 и т.п.).

Область рационального использования заявляемого способа.

Заявляемый способ предназначен для использования при подземной отработке пластовых месторождений полезных ископаемых (в основном, соляных и угольных) с углами падения пластов до 36°. Использование предложенного способа в рассматриваемых условиях позволяет: уменьшить на 12% и более потери полезного ископаемого, в 2-3 раза снизить затраты на поддержание участковых подготовительных выработок, уменьшить интенсивность вывалов на концевом участке лавы, прилегающем к обводной выработке.

Способ подземной разработки пластов полезных ископаемых на участках с ограниченными размерами, включающий разделение участка с ограниченными размерами на панели, а панелей - на столбы полезного ископаемого, последовательную отработку двух столбов полезного ископаемого одной лавой, отработку первого столба лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка, проведение по внешней границе выемочного участка обводной выработки, проведение участковых и панельных подготовительных выработок, проведение печей между панельными и участковыми подготовительными выработками, разворот лавы на границе выемочного участка с оставлением угловых целиков и последующей отработкой второго столба лавой в направлении, противоположном направлению отработки первого столба, отличающийся тем, что одновременно с отработкой первого столба до начала разворота лавы производят отработку параллельными камерами угловых целиков панели с оставлением междукамерных целиков одинаковой ширины, при этом отработку угловых участков завершают до подхода лавы к месту начала ее разворота на расстояние, превышающее ширину зоны опорного давления, формирующегося впереди забоя лавы, причем податливость h междукамерных целиков полезного ископаемого при их равномерной частичной отработке определяют из выражения

ε_у<h<ε_кр,

где ε_у - деформации упругого восстановления пород кровли, залегающих над целиком, при их полной разгрузке от горного давления;

ε_кр - предельные величины опускания пород кровли над междукамерными целиками полезного ископаемого, при превышении которых происходит разрушение пород кровли, расположенных над междукамерными целиками.