Способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке пологих угольных пластов, соли, сланца с селективной выемкой полезного ископаемого. Способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых включает отработку пласта полезного ископаемого с возведением породных полос 4 в выработанном пространстве и оставлением в выработанном пространстве целиков 3 полезного ископаемого. На породные полосы 4 устанавливают пневмобаллоны 5, подают в них сжатый воздух, распирая пневмобаллоны 5 между кровлей и породными полосами 4. С боков пневмобаллонов 5 укладывают деревянные опоры 6 высотой больше высоты пневмобаллонов 5 в сложенном состоянии. После соприкосновения кровли с деревянными опорами 6 снимают пневмобаллоны 5 с породных опор. Ширину целиков 3 полезного ископаемого принимают меньше предельной ширины целиков оставляемых в выработанном пространстве, при снижении которой происходит разрушение целиков горным давлением, а податливость породных полос 4 принимают равной податливости горной массы, образующейся при разрушении целиков. При отработке пластов горючих сланцев с углом падения до 3-5 градусов ширину целика 3 полезного ископаемого, оставляемого в выработанном пространстве, принимают равной 0,9-0,8 предельной ширины целиков. Изобретение позволит снизить потери полезного ископаемого в целиках и повысить эффективность управления кровлей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке пологих угольных пластов, соли, сланца с селективной выемкой полезного ископаемого.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающие отработку пласта полезного ископаемого камерами (короткими очистными забоями), установку в камерах крепи, оставление между камерами опорных и податливых целиков полезного ископаемого (авт. свид. №1270334, кл. Е21С 41/04).

Недостатками данных способов являются низкая производительность и высокая трудоемкость очистных работ, высокая себестоимость и большие потери полезного ископаемого в целиках.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающие отработку пласта полезного ископаемого камерами, установку в камерах крепи и оставление междукамерных целиков полезного ископаемого (Ю.Ф.Васючков. Горное дело. Москва, «Недра», 1990, с.284-286).

Недостатками данных способов являются низкая производительность, высокая трудоемкость очистных работ и большие (40-50% и более) потери полезного ископаемого в целиках.

Известен способ (А.С. №941583, кл. Е21С 41/04) разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами, оставление междукамерных целиков полезного ископаемого, возведение в камерах породных полос и отработку междукамерных целиков вторичными камерами.

Недостатками данного способа являются низкая производительность очистных работ и большие эксплуатационные потери полезного ископаемого в междукамерных целиках. Указанные недостатки связаны главным образом с относительно небольшой шириной камер, составляющей 3-5 м, не позволяющей эффективно использовать современное высокопроизводительное очистное оборудование и средства доставки полезного ископаемого.

Известен способ разработки пологих пластов полезных ископаемых, получивший применение на шахтах «Ленинградсланец», включающий деление шахтного поля на блоки, отработку пласта полезного ископаемого камерами, установку в камерах крепи, оставление междукамерных и междублоковых целиков полезного ископаемого (Технология подземной разработки пластовых месторождений. М.: Недра, 1972, с.183, под редакцией Борисова А.А.).

Недостатками данного способа являются большие потери полезного ископаемого в целиках, оставляемых в выработанном пространстве, и невысокая эффективность управления кровлей.

Известен способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых (Патент №2276264 С1), взятый в качестве прототипа, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами с возведением в камерах породных полос и оставлением междукамерных целиков полезного ископаемого, установку на породной полосе пневмобаллонов, а между пневмобаллонами на породную полосу укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с породной полосы, при этом минимальную ширину породных полос при их сооружении принимают больше ширины пневмобаллона.

Недостатками данного способа являются большие потери полезного ископаемого в целиках и невысокая эффективность управления кровлей.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого способа, является снижение потерь полезного ископаемого в целиках и повышение эффективности управления кровлей.

Технический результат достигается тем, что в способе подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых, включающем отработку пласта полезного ископаемого с возведением породных полос в выработанном пространстве и оставлением в выработанном пространстве целиков полезного ископаемого, установку на породные полосы пневмобаллонов, подачу в них сжатого воздуха, распор пневмобаллонов между кровлей и породными полосами, укладку деревянных опор с боков пневмобаллонов высотой больше высоты пневмобаллонов в сложенном состоянии, снятие пневмобаллонов с породных опор после соприкосновения кровли с деревянными опорами, согласно изобретению ширину целиков полезного ископаемого принимают меньше предельной ширины целиков, оставляемых в выработанном пространстве, при снижении которой происходит разрушение целиков горным давлением, а податливость породных полос принимают равной податливости горной массы, образующейся при разрушении целиков.

Способ по п.1 отличается тем, что при отработке пластов горючих сланцев с углом падения до 3-5 градусов ширину целиков полезного ископаемого, оставляемых в выработанном пространстве, принимают равной 0,9-0,8 предельной ширины целиков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана система разработки пласта горючих сланцев, на фиг.2 - разрез по линии А-А, на фиг.3 - схема расположения породных полос в выработанном пространстве с пневмобаллонами, на фиг.4 - разрез по линии Б-Б, на фиг.5 - разрез по линии В-В.

Сущность данного способа заключается в следующем: шахтное поле делят на выемочные блоки (A, B, C, D и E, M, N, K) выемочными штреками 1 и 1¹, проводимыми между панельными штреками 2 на расстоянии 60-100 м друг от друга (фиг.1). Блок (A, B, C, D) отработан, а блок (E, M, N, K) находится в стадии отработки. Один из выемочных штреков выполняет функции сборного 1 (транспортного), а два других 1¹ - функции бортовых (вентиляционных). Между блоками A, B, C, D и E, M, N, K оставляют целики 3 полезного ископаемого (междублоковые целики). Селективную выемку пластов горючих сланцев сложного строения осуществляют в направлении от транспортного 1 к вентиляционному 1¹ штреку заходками (I, II, III, IV) по длине l_оз очистного забоя (фиг.1, 3). Ширина заходки l_з при выемке пласта горючих сланцев составляет примерно 1,8 м. При выемке заходки I (фиг.1) сланец транспортируют на транспортный штрек 1, а из известняка, получаемого при этом, образуют породную полосу 4 (фиг.1, 3, 4, 5). Породу, получаемую из прослойков пустых пород при выемке заходки II, выкладывают на ранее образованную породную полосу 4, образуя породную полосу шириной l_з. Отрабатывают заходку III и породу, получаемую из прослойков пустых пород, выкладывают рядом в ранее отработанную заходку I, отрабатывают заходку IV и породу, получаемую из прослойков пустых пород, выкладывают в заходку I, на ранее образованную породную полосу 4, образуя породную полосу 4 шириной 2l_з (фиг.3). На породную полосу укладывают пневмобаллоны 5 и подают в них сжатый воздух, распирая между кровлей и породной полосой, а по бокам пневмобаллонов укладывают деревянные опоры 6 (фиг.4, 5) (в качестве деревянных опор (прокладок) могут быть использованы, например, брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др.) Высоту деревянных опор (прокладок) h_Δ (фиг.5) принимают больше высоты пневмобаллонов в сложенном (воздух из пневмобаллона выпущен) состоянии. Установить деревянные опоры вплотную между породной полосой 4 и кровлей пласта затруднительно, поэтому они устанавливаются с зазором Δ, откуда (Δ=m_o-(h_б.n+h_Δ)) (фиг.5), где m_o - мощность вынимаемого пласта, h_б.n - высота породной полосы. С удалением очистного забоя от установленных пневмобаллонов опускания пород кровли происходят с различной интенсивностью. В непосредственной близости от очистного забоя скорости опускания пород кровли имеют максимальные значения. По мере удаления от забоя скорости уменьшаются и на определенном расстоянии, зависящем от горно-геологических условий отработки пласта, стабилизируются (т.е. в дальнейшем существенно не изменяются) или становятся практически равными нулю. Здесь происходит соприкосновение кровли с деревянными опорами, пневмобаллоны разгружают и снимают с породной полосы (фиг.4). Разгрузка пневмобаллонов заключается в выпуске из них воздуха. Разгруженный пневмобаллон переносят к линии очистного забоя, при этом ширину целиков полезного ископаемого принимают меньше предельной ширины целиков, оставляемых в выработанном пространстве, b<b_np, при снижении которой происходит разрушение целиков горным давлением, а податливость породных полос 4 принимают равной податливости горной массы, образующейся при разрушении целиков.

При отработке пластов горючих сланцев с углом падения до 3-5 градусов ширину целиков полезного ископаемого, оставляемых в выработанном пространстве, принимают равной 0,9-0,8 предельной ширины целиков.

При этом ширину породных полос и расстояние между ними принимают равным двум заходкам.

После чего операции по выемке очередных заходок, выкладке породных полос из прослоев пустых пород, установке пневмобаллонов и деревянных опор между ними, разгрузке и снятию пневмобаллонов в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами, оставлению целиков полезного ископаемого шириной меньше предельной ширины целиков, оставляемых в выработанном пространстве, при снижении которой происходит разрушение целиков горным давлением, с податливостью породных полос, равной податливости горной массы, образующейся при разрушении целиков, повторяют.

Использование заявляемого способа при отработке пласта сложного строения позволит уменьшить эксплуатационные потери сланца и повысить эффективность управления кровлей.

1. Способ подземной разработки пологих пластов полезных ископаемых, включающий отработку пласта полезного ископаемого с возведением породных полос в выработанном пространстве и оставлением в выработанном пространстве целиков полезного ископаемого, установку на породные полосы пневмобаллонов, подачу в них сжатого воздуха, распор пневмобаллонов между кровлей и породными полосами, укладку деревянных опор с боков пневмобаллонов высотой больше высоты пневмобаллонов в сложенном состоянии, снятие пневмобаллонов с породных опор после соприкосновения кровли с деревянными опорами, отличающийся тем, что ширину целиков полезного ископаемого принимают меньше предельной ширины целиков, оставляемых в выработанном пространстве, при снижении которой происходит разрушение целиков горным давлением, а податливость породных полос принимают равной податливости горной массы, образующейся при разрушении целиков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отработке пластов горючих сланцев с углом падения до 3-5° ширину целика полезного ископаемого, оставляемого в выработанном пространстве, принимают равной 0,9-0,8 предельной ширины целиков.