Способ добычи полезных ископаемых
Изобретение относится к горной промышленности, к способам комбинированной разработки месторождений. Способ добычи полезных ископаемых 20 включает удаление вскрышных пород 15, добычу полезного ископаемого 20 и рекультивацию, которые осуществляют одной наклонной ступенчатой горной выработкой, открывающей доступ к полезному ископаемому 20 с поверхности и поступательно перемещающейся по мере извлечения полезного ископаемого 20 с перемещением покрывающей 15 и разрушенной горной массы 3 в освобождающееся за выработкой пространство с образованием отвала 3, угол откоса которого равен углу наклона выработки. Поступательное перемещение ступенчатой наклонной горной выработки осуществляют посредством горизонтальных горных выработок, образующих вместе по вертикали одну наклонную выработку с ведением забоя каждой горизонтальной выработки под массивом неразрушенной породы 2. Проходку горизонтальных выработок осуществляют устройствами 1, установленными вертикально-ступенчато друг на друга и на формируемые уступы отвала 3 горной массы, при этом транспортировку горной массы от проходки для ее размещения в отвал 3 осуществляют через этот ряд устройств 1. Изобретение позволяет снизить себестоимость добычи и повысить экологичность процесса. 7 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, касается способа добычи полезных ископаемых и может быть использовано в угольной и других добывающих отраслях.
Добыча полезных ископаемых заключается в извлечении их из недр земли на ее поверхность для дальнейшего использования и включает в себя как минимум следующие операции - дробление, погрузка и транспортирование их из глубины на поверхность земли после подготовительных вскрышных работ.
Известен открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых, залегающих вблизи земной поверхности, который заключается в приближении земной поверхности к залежам ископаемых удалением пустых горных пород, покрывающих их, путем дробления, погрузки в карьерный транспорт и транспортирования на удаленное расстояние в отвал с образованием котлована, карьера, очистных работ по добычи полезных ископаемых также их дроблением, погрузкой и транспортированием их с увеличением высоты и с завершающей необходимостью рекультивации нарушенной поверхности земли возвратом горной массы в выработанное пространство.
Карьеры, котлованы, по форме образующие воронку, перевернутую пирамиду трапециевидного сечения с уступами, по которым прокладываются автомобильные, железнодорожные дороги, достигают в глубину 200-300 м, в поперечнике несколько километров, по которым автомобильным, железнодорожным или другим карьерным транспортом производится транспортировка горной массы в отвалы, расположенные как в отработанном ранее карьере с одновременным восстановлением поверхности земли, так и расположенные вне карьера, с дополнительным плечом и подъемом на высоту отвала, измеряемая километрами по дорогам, образованным на уступах разрыхленной горной отвальной вскрышной пустой породы, что составляет основную часть себестоимости добытого полезного ископаемого открытым способом в сравнении с их залеганием на поверхности земли с открытым доступом без подготовительных вскрышных работ, и рентабельность определяется именно стоимостью и трудоемкостью транспортирования вскрышной горной массы при большом коэффициенте вскрыши, достигающим десяти и более.
Границей открытого способа добычи является глубина залегания полезного ископаемого, при которой себестоимость единицы добытого угля будет одинаковой с себестоимостью той же единицы полезного ископаемого, добытого подземным способом, который производится без удаления пород, закрывающих эти полезные ископаемые от поверхности земли, с глубины сотни и тысячи метров с необходимостью их дробления, погрузки и транспортирования на поверхность и с оставлением полостей выработанного пространства в виде пустот.
Подземный способ добычи угля и других полезных ископаемых включает в себя подготовительные, вскрывающие и очистные вертикальные, горизонтальные или наклонные горные выработки на глубину залегания ископаемого, по которым производится транспортировка грузов на высоту поверхности земли и между собой при рыхлении горных пород и их перемещении рудничным транспортом в ранее выработанное пространство или на поверхность, что меньше объема транспортируемых пород и меньше расстояние, чем при открытой разработке этих залежей, но стесненные условия, необходимость крепления горных выработок, их проветривание, очистные работы при добыче угля без крепления выработанного пространства с последующем обрушением кровли и созданием большого давления, которое вынуждает оставлять "целики" - естественные перекрытия, колонны, сдерживающие горное давление недр земли, образующееся также от нарушения равновесия наличием пустот, полостей в выработанном пространстве, в которых остается большая или значительная часть полезных ископаемых, при этом открытые поверхности пластов угля могут самовозгораться с последующим уходом на большую глубину разработки под этими целиками, делает себестоимость добытого угля высокой.
Закладка выработанного пространства в шахтах применяется ограниченно для управления горным давлением, для охраны от разрушений зданий, сооружений и водоемов, для более полного извлечения, но не всего полезного ископаемого и т.д., так как это трудоемкий и затратный процесс, в который входит главным образом транспортировка закладочного материала на большие расстояния, в том числе и с поверхности.
Из угольных пластов выделяется взрывоопасный газ метан с необходимостью дополнительных мер и затрат по контролю и удалению его из длинных многочисленных горных выработок, особенно из очистных, тупиковых или куполообразных, где он может выделиться и скапливаться в верхних полостях до взрывоопасной концентрации.
Известен способ добычи полезных ископаемых (авторское свидетельство SU 1176078 A1, 30.08.1985), принятый за прототип.
Цель изобретения - снижение себестоимости добычи полезного ископаемого исключением транспортирования вскрышных пород путем совмещения отвала и забоя с зазором для извлечения ископаемого, меньший урон окружающей среде отсутствием транспортных средств, в частности автомобильного, незначительные нарушения земной поверхности в связи с отсутствием открытой выработки, площадей отвалов, пустот в недрах.
Способ добычи полезных ископаемых осуществляется следующим образом. Удаление вскрышных пород, добычу полезного ископаемого и рекультивацию осуществляют одной наклонной ступенчатой горной выработкой, открывающей доступ к полезному ископаемому с поверхности и поступательно перемещающейся по мере извлечения полезного ископаемого с перемещением покрывающей и разрушенной горной массы в освобождающееся за выработкой пространство с образованием отвала, угол откоса которого равен углу наклона выработки, при этом поступательное перемещение ступенчатой наклонной горной выработки осуществляют посредством горизонтальных горных выработок, образующих вместе по вертикали одну наклонную выработку с ведением забоя каждой горизонтальной выработки под массивом неразрушенной породы, а проходку горизонтальных выработок осуществляют устройствами, установленными вертикально-ступенчато друг на друга и на формируемые уступы отвала горной массы, при этом транспортировку горной массы от проходки для ее размещения в отвал осуществляют через этот ряд устройств.
Достигается это тем, что вскрытие, добыча полезного ископаемого и рекультивация осуществляется одной наклонной ступенчатой горной выработкой, открывающей доступ к нему с поверхности и поступательно перемещающейся по мере извлечения полезного ископаемого, разрушая и перемещая покрывающую породу в освобождающееся пространство за ней с образованием отвала, угол откоса которого равен общему углу наклона разрабатываемого массива.
Поступательное перемещение ступенчатой наклонной горной выработки после извлечения по ней с глубины залегания полезного ископаемого осуществляется рядом горизонтальных горных выработок, образующих вместе по вертикали эту одну наклонную выработку с ведением забоя каждой выработки под массивом неразрушенной породы, образуя вместе ступенчатую поверхность массива общей наклонной выработки с перемещением отбитой породы через нее в отработанное пустое пространство, оставшееся после извлечения полезного ископаемого и наклонной вскрыши покрывающих пород с образованием ее насыпи, или наклонного отвала, угол откоса которого предотвращает свободное засыпание выработок и определяет наклон общей выработки, который может регулироваться путем искусственного поддержания и регулирования бокового давления породной насыпи образованием уступов с подпоркой их бортов от бортов уступов массива.
Уступы массива неразрушенной породы расположены вверху без возможности опоры на них искусственных сооружений, конструкций, а для устойчивого положения необходимо как минимум две опоры, что осуществимо путем частичной опоры на уступы отвала и на нижестоящую конструкцию, которая в свою очередь также частично оперта на нижний уступ и нижележащую конструкцию с распределением давления конструкций по своей площади на нижележащие уступы отвала через нижние конструкции, причем самая нижняя из ряда этих конструкций стоит полностью на длинном уступе отвала отработанной горной массы или неразрушенного горного массива или на почве выработки с частично увеличенной нагрузкой от частично стоящих на ней верхних конструкций.
В искусственных сооружениях, конструкциях, стоящих частично друг на друге и на ступенях отвала, ведут горизонтальные горные выработки под уступами неразрушенной породы в недрах земли с нахождением забоя над нижестоящей конструкции, через них производится извлечение полезного ископаемого на поверхность и транспортировка отбитой горной массы из забоя в отвал отработанного пространства нижепроходящей горной выработки с удлинением опорных уступов с необходимостью продвижения по ним вслед за забоем с сохранением возможности транспортировки через них полезного ископаемого, что накладывает определенные требования к конструкциям, число которых соизмеримо или меньше задействованных на разработке открытым способом (экскаваторов, автосамосвалов, бульдозеров, буровых установок, различных дорожных и других вспомогательных машин), но практическое отсутствие транспортной составляющей по удалению покрывающих ископаемое пустых пород в том же объеме или большим за счет укосов из карьера и обратно дает перспективы в освоении предлагаемого способа и разработке новых конструкций, похожие на которые уже используются в шахтах.
Известен горизонтальный способ послойной выемки угля из мощного пласта механизированными крепями поддерживающе-оградительного типа, установленными на уступах монолитного ископаемого ступенчато [3, стр.276], где забой верхней выработки опережает забой нижней с образованием общей наклонной выработки, а обрушенная порода кровли через перекрытия и щиты скатывается в отвал, образованный за ними в отработанном пространстве с образованием естественного укоса, засыпающего эти выработки.
Число уступов горизонтальной отработки пласта и число механизированных крепей ограничено из-за этой горной массы, которая давит на нижнюю крепь и при последующих проходах механизированных крепей под ней превысит допустимую нагрузку на них.
Известен способ разработки мощного крутого пласта в восходящем или нисходящем порядке горизонтальными слоями по уступам с твердеющей закладкой механизированными крепями [1, стр.195], который увеличивает высоту отработки угля путем заполнения отработанного пространства связанным монолитным веществом вместо бывшего целика угля с более полной его выемкой из пласта, но применение цементирующего закладочного материала резко увеличивает себестоимость добытого угля.
Известны одностоечные конструкции очистных комплексов, комбайнов, механизированных крепей, поступательно ведущих забой с образованием отвалов обрушенных пород над ними и за ними, устойчивость которым обеспечивает широкая площадь опоры и перекрытия, распертых между почвой и кровлей выработки с возможностью их частичной установки друг на друга и на уступы отвала для ведения забоя над перекрытием нижней (3, стр.266).
Известна двухстоечная линейная секция крепи M1 30 и другие, имеющие две гидростойки с опорными плитами на почву пласта, перекрытие и оградительный щит (3, стр.274), при частичной установке которых в вертикальный ряд с опорой передней стойки на перекрытие нижней крепи, а задней на уступы отвала возможна добыча полезного ископаемого с постоянным пополнением и удлинением уступов отвала при передвижке за забоем с образованием естественного откоса отвала с засыпанием отработанных горных выработок, но горизонтальное сообщения их между собой и подготовительными горными выработками делает это вариант неработоспособным, что устраняется при их вертикальном сообщении между собой и с поверхностью почвы подготовительной горизонтальной выработки, которые перекрываются при полной установке каждой крепи на отдельную ступень отвала, тогда как при частичной опоре возможно их вертикальное сообщение между собой с распределением горной массы по уступам, поступающей с поверхности и вышерасположенных забоев, при этом количество опор, опертых на уступ и на нижележащую крепь, может быть любым при условии сохранения между ними достаточного пространства для перемещения между ними грузов и т.д.
Оградительный щит приобретает новые функции - перепускную и распределяющую, которые перепускают и распределяют породу с перекрытия верхней крепи перед задними стойками каждой нижележащей механизированной крепи, удлиняя уступ отвала, при этом сохраняется необходимость и в оградительной функции щита для предотвращения засыпания выработки, и осуществляется попутное заполнение выработанного пространства отвальными породами, кроме выработанного пространства верхней крепи с возможностью цементирования выработанного пространства выборочно одной нижней горной выработки, и полное извлечение запасов угля при установке ряда крепей сразу на всю глубину залегания полезного ископаемого, что недостижимо при установке крепей в вертикальный ряд с линейным расположением забоев и отвалов из-за ограниченной грузоподъемности нижней крепи, на которую давят все вышестоящие, или при частичной установке крепей друг на друге, когда передняя опора каждой крепи устанавливается на уступ массива, а задняя на перекрытие нижестоящей с опережением забоя и отвала в восходящем порядке из-за давления отвальной горной массы, особенно на нижнюю крепь, тогда как нагрузка от верхних крепей в предлагаемом варианте перераспределяется через нижние на уступы отвала.
Добавляются и изменяются функции и конструкция перекрытия и сама передвижная механизированная крепь как уменьшенная площадь перекрытия с разрабатываемым массивом, наличие в основании и перекрытии отверстий для сообщения крепей между собой качения по ней вышестоящей крепи, возникает необходимость в перекрытии боковой поверхности выработки с возможностью движения в ней с изменением профиля и одновременно при изменении направления движения забоя и отвала сохранять работоспособность, что достижимо при ее форме в виде квадрата, ромба или круга, вести проходку по крепкой породе буровзрывным способом, а не только по углю.
Выемка полезного ископаемого и заполнение очищенного выработанного пространства отвальными породами вертикальным ступенчатым рядом частично смещенных устройств с отставанием забоя и отвала в восходящем порядке включает в себя горизонтальную горную выработку, транспортировку закладного материала, породы до крепей из других породных забоев или с поверхности, при этом возможна раздельная послойная укладка цементирующей твердеющей закладки и разрыхленной породы, транспортировку угля на поверхность, поэтому наиболее эффективен этот способ, когда ступенчатый ряд механизированных крепей имеет непосредственный выход на поверхность земли с помощью, например, наклонного ствола, проходящего сквозь них между опорами и двигающегося вместе с ними.
Соответственно увеличиваются и размеры секции механизированной крепи до размера, превышающего диаметр ствола, для сохранения жесткости конструкции при одновременной опоре на отвал и нижнюю крепь и для возможности транспортировки отбитой горной массы от массива, прикрывающего это месторождение, находящейся перед стволом за забоем, до отвала этой массы, находящееся за стволом, при этом сохраняется возможность горизонтально-ступенчатой отработки забоя применением более узких козырьков, щитков, закрепленных к перекрытию с возможностью выдвижения без частого поступательного движения всей крепи.
Установка горизонтального ряда крепей, которые используются в лаве с выходом в боковую горную выработку друг на друга и с частичной опорой на ступени отвала с боковым выходом, предполагает также столь высокую боковую выработку или несколько боковых выработок друг на друге по ходу забоя, что трудновыполнимо, поэтому используется один вертикально-ступенчатый ряд крепей с вертикальным выходом на плоскую горизонтальную поверхность почвы горизонтальной выработки с ведением узкого, но высокого ступенчатого забоя, но с открывающейся возможностью трехстороннего ведения забоя горизонтальным ступенчатым смещением крепей как между собой, так и относительно наклонного ствола переносом забоя и отвала в соответствующую сторону с расширением зоны выемки полезного ископаемого, что вместе с большой высотой общего забоя увеличивает производительность и полноту извлечения полезного ископаемого по сравнению с ограниченным горизонтальным проходом крепей, многократности которых противодействует высота и горное давлении обрушающихся на них пород в отличие от их бокового давления.
Дальнейшая сущность способа добычи угля и других полезных ископаемых раскрывается и поясняется на примерах графических изображений, где:
на фиг.1 - общий вид способа добычи с помощью частично установленных друг на друге и на уступах отвала устройств прохода горных выработок с наклонным стволом;
на фиг.2 - использование способа добычи с разделением на секции;
на фиг.3 - использование способа из подземной горной выработки;
на фиг.4 - вариант одностоечного устройства;
на фиг.5 - устройства транспортирования породы из забоя в отвал;
на фиг.6 - изменения направления проходки поворотом устройств;
на фиг.7 - изометрия участка добычи предлагаемым способом.
Ступенчатый ряд механизированных передвижных двухопорных крепей 1, предназначенных для ведения горизонтальных горных выработок по породе 2 наиболее распространенным буровзрывным способом (фиг.1), одновременно установлены на уступах насыпной горной массы 3 и нижестоящей крепи 1 под уступами разрабатываемого массива породы 2 в наклонной горной выработке, образованной ими, каждая из которых состоит из основания 4, передних и задних опорных колес 5 и 6, перекрытия 7 с встроенными в нем выдвижными щитками 8, переднего призабойного щита 9 с противовзрывным отбойником 10 и заднего оградительного щита 11, боковых щитов (на чертеже не показаны), погрузочно-транспортного устройства 12. В передней призабойной части крепи 1 на основании 4 находится буровой станок 13 на турели, основание 4 и перекрытие 7 имеют отверстия, через которые проходит наклонный ствол 14, открывается доступ к отвалу перед уступом насыпной горной массы 3 и задними колесами 6, через которые дополнительно сообщаются по вертикали соседние крепи 1 и т.д. В верхней крепи 1 при проходе поверхностной непрочной породы 15 на оси 16 установлен погрузчик 17 цикличного действия с радиусом действия на оси 16, достигающего отвального отверстия в основании 4, без переднего призабойного или боковых щитов в зависимости от направления фронта работ, на перекрытии 7 которого установлено подъемное устройство 18. Нижняя крепь 1 выполнена на базе проходческого комбайна 19, установленного на почве наклонной выработки, или на почве нижней горизонтальной выработки, соединенного с перекрытием 7 и оградительным щитом 10 жестко. Наклонный ствол 14 упирается в комбайн 19 нижней крепи 1 неподвижно или с возможностью движения по нему.
По мере продвижения забоя и выдачи полезного ископаемого 20 на поверхность через наклонный ствол 14 подъемным устройством 18 комбайн 19 не продвигается за забоем при жестком соединении его со стволом 14, а выдвигает щитки 8 из перекрытия 7, поэтому необходима первоначальная емкость отвального пространства за оградительными щитами 10 всех крепей 1. После буровзрывных работ, производимых в вышележащих горных выработках с выдвижением щитков 8 из перекрытия 7, отбитая горная масса 3 через погрузочно-транспортное устройство 12 транспортируется в предварительно освобожденное выработанное пространство за нижней крепью 1 за задний щит 10 на расстояние, не превышающее длину крепи 1 по горизонтали, а выемочно-погрузочный процесс верхней крепи 1 происходит в радиусе действия ковша погрузчика 17, увеличивая площадь уступа отвала перед своими задними колесами 6, а оградительный щит 10 крепей 1 каждой выработки предотвращает засыпание крепи 1 и выработки, сдерживает давление насыпной массы 3, как боковые борта кузова автосамосвала.
После продвигания забоя и выдвижения призабойных щитков 8 из перекрытия 7 всех крепей 1, зачистки призабойного пространства, находящегося на перекрытии 7 каждой нижней крепи 1, удлинения уступов отвала горной массой 3 производится перемещение всей конструкции за забоем на проходческий шаг комбайном 19 нижней крепи 1 и под давлением бортов насыпной горной массы 3 с задвиганием всех щитков 8 обратно в перекрытие 7, качением задних колес 6 по уступам отвала с освобождением емкости выработанного пространства для последующего цикла.
При достаточно больших размерах отверстий в основании 4 и перекрытиях 7, через которые проходит наклонный ствол 14, упертый в комбайн 19 нижней крепи 1 с возможностью перемещения по ней с зазором не меньше шага проходки, перемещение каждой крепи 1 может быть раздельным - раздельно передвигается добычной комбайн 19, увеличивая отвальную емкость в отработанном пространстве за ним, затем частично стоящая на нем крепь 1 после буровзрывных работ, перемещения отбитой горной массы 3 погрузочно-транспортным устройством 12 в освободившееся емкость за комбайном 19 за оградительном щитом 10 с вращением передних колес 5 по перекрытию нижней крепи 1 и увеличенной площадке уступа отвала горной массы 3 с освобождением емкости для работы вышестоящей крепи 1, которая в свою очередь также после буровзрывных и очистительных работ с транспортировкой отбитой горной массы 3 в отвал, образованной за нижней крепью 1 и удлинению опорной ступени, передвигается вслед за забоем и так далее в восходящем порядке, пока последняя не передвинется, после которой по опорной площадки комбайна 19 смещается ствол 14 за крепями 1 в пределах разницы в размерах ствола 14 и сквозных отверстий в основаниях 4 и перекрытиях 7.
Соединение с крепью 1 и конструкция ствола 14 может быть различна - шарнирным с телескопическим выдвижением ствола 14, без ствола 14 перевалкой полезного ископаемого 20 через отверстия погрузочно-транспортными машинами, например краном, лебедкой или конвейером, с сохранением описанного порядка прохода горизонтальных выработок крепями 1.
В отличие от шахтового ствола, выполненного в вертикальной горной выработке и закрепленного в нем неподвижно, ствол 14, проходящий сквозь горизонтальные выработки и крепи 1, не имеет прямого контакта с внутренними поверхностями этих выработок, не играет закрепляющей роли в постоянно обновляющемся или все время перемещаемом пространстве горизонтальных выработок, пройденных по новым недрам, поэтому требования к его конструкции менее жесткие, ствол выполнен как ферма с целью подъема грузов, а не противодействия горному давлению.
Буровзрывной способ проходки предпочтительнее как наиболее производительный при проходе крепких закрывающих месторождение пород 2 с учетом тех преимуществ, которые возникают в предлагаемом случае:
- взрыв и отбойка породы 2 в забое происходит в непосредственной близости от ствола 14 и рабочего места горняков, но за прочным призабойным щитом 9, устойчивость которого обеспечивается сопротивления упором об отвал горной массы 3 задним предохранительным щитом 10 с жестким сопротивлением материалов конструкции крепи 1 на сжатие в отличие от распорного упора с силами трения об внутренние горизонтальные поверхности выработки, если использовать крепь 1 при проходке длинных горных выработок без отвала за ней, работает крепь 1 как щит при щитовом способе добычи угля, когда под ним взрывают уголь, скатывающийся через печи в погрузочные устройства, изготовленные из более прочных материалов;
- давление газов будет рассеиваться наличием зазоров между крепями 1 с возможностью гашения энергии закреплением щита 9 к крепи 1 через энергопоглощающие устройства, через пружины например, или можно использовать закрывающие зону взрыва отбойники 11 с возможностью вторичного использования энергии взрыва для транспортировки ранее отбитой породы 2 от горного массива в отвал перекрытием им призабойного пространства в трубе;
- газообразные продукты взрыва удаляются из выработки более интенсивно за счет постоянной близости ствола 14, по которому проложены главные вентиляционные магистрали в сравнении с забоем выработки, расположенной за сотни метров и километры от ствола 14;
- звуковой волне противодействует закрытость помещения в крепи 1, в которой может находиться и отдельная камера, перемещаемая вместе с крепью 1 за забоем;
- вместе с этими преимуществами могут применяться известные меры безопасности, такие как перемещение людей в другие крепи 1 разноуровневых выработок, средства индивидуальной защиты, поочередное взрывание зарядов, другой способ прохождения горных выработок и т.д.;
- более реальные перспективы применения автоматического ведения горных выработок и добычу угля 20 в связи с компактностью расположения оборудования, фронта работ, постоянным расстоянием в рабочих зонах, близостью к стволу 14 и т.д.
Общий объем разрыхленной массы 3 вскрышной породы 2, взорванной в карьере и в предлагаемом способе, соизмерим между собой, в карьере несколько больше, но это происходит более производительным способом большими блоками по разным участкам на большой территории с более крупными кусками разрыхленной породы 2, чем в предлагаемом случае, и т.к. производительность складывается в основном от транспортирования взорванной горной массы 3, производимой также в больших количествах, то в предлагаемом варианте полностью отсутствует транспортная составляющая с расходом топлива, и производительность в основном зависит от скорости взрывания горного массива породы 2, складывающейся от скорости проходки шпуров, укладки зарядов, производимых в меньшем объеме, но часто пробуриванием неглубоких шпуров меньшим диаметром, возможностью быстрого удаления взорванной массы 3 в отвал с одновременной рекультивацией нарушенных недр с перспективами ускорить этот процесс, тогда как в карьере после взрывания необходимо сначала удалить горную массу 3 за пределы карьера, извлечь полезное ископаемое 20, а затем вернуть ее обратно для восстановления нарушенной земли, что более затратно, чем в предлагаемом случае, когда отвал находится в радиусе действия погрузчика 17 или экскаватора в пределах размеров крепи 1, что снижает себестоимость добытого угля 20 с перспективами повышения производительности.
При значительной глубине залегания полезного ископаемого 20 (фиг.2) при разделении большого ряда крепей 1, наклонных стволов 14 на секции в зависимости от высоты действия подъемного механизма 18 и по другим факторам при использовании этого метода при подземной разработки каждая секция также расположена ступенчато с полной опорой на уступ 21 отвала горной массы 3 всей опорной площадью, при этом начало нового ряда крепей 3 начинается впереди опорной площадки уступа 21 верхней секции крепей 1 более длинной соединяющей их горной выработкой и соответствующей крепью 22, при этом возможна постепенная отработка месторождения с последующей отработкой более низкого горизонта с предварительной цементацией смесью 23 самого низкого слоя под горной массой 3 (фиг.3 - вид сзади) возможностью его регулируемого поступления по наклонному стволу 14 или через отвал горной массы 3 с последующей под ним горизонтальной подземной горной выработки 24, с почвы 25 которого начато освоение нового горизонта.
На фиг.4. Одностоечное устройство горных выработок добывания полезных ископаемых путем частичной опоры их друг на друга и на ступени горной массы 3 состоит из рамы 26 с передней гидростойкой 27, которой она опирается на нижележащую раму 26, и опорной части конца 28 рамы 26, которой она опирается на уступ отвала горной массы 3. Отличительной особенностью от предыдущей крепи 1 является совмещение основания и перекрытия из-за частичной потери ее основной функции - противодействовать горной массе 3 и поддерживать кровлю выработки монолита породы 2, от которой остался один уступ, и рама 26 для верхней выработки служит основанием, почвой, а для нижней является перекрытием, кровлей; отсутствие задней опорной стойки и колес с опорой конца 28 рамы 26 на уступ и с передвижкой по нему с помощью, например, лебедки 29 за счет перераспределения давления на соседние рамы 26 и горизонтальной составляющей, как шагают крепи лавы, а также возможны другие варианты перетаскивания устройств за забоем без применения колес и других механизмов, которые могут сломаться или требуют технического обслуживания, т.к. суть состоит в уменьшении сил трения при перемещении, которые можно уменьшить смачиванием поверхности уступа в момент перетаскивания, нанесения на поверхность уступа глины и т.п.
Оградительный поворотный щит 30 или его часть закреплена шарнирно снизу рамы 26 над концом нижней рамы 26 перед своей задней опорной частью 28 и отвальным отверстием 31, как передний забойный козырек или оградительный щит крепи М 130 (3, стр.274), поворот которого регулирует поступление горной массы 3 сверху в нижнюю выработку перекрытием отвальных отверстий 31 рамы 26 и перемещает ее при заполнении отвальной емкости 32 и удлинении уступа.
Транспортировка отбитой породы, горной массы 3 от забоя в отвал (фиг.4) через отвальное отверстие 31 рамы 26 осуществляется транспортным средством 33 по горизонтальной раме 26 на расстояние в пределах размеров рамы 26, или самотеком из призабойного пространства по наклонным рештакам 34 в нижний отвал на расстояние в пределах высоты выработки, самотеком при разрушении породы гидромониторами 35 или под действием взрыва по наклонному трубопроводу 36 из под забойного пространства на расстояние в пределах высоты двух выработок.
Устройство подъема состоит из вращающего кольца 37 по центральному отверстию 38 рамы 26 с закрепленными к нему телескопическими направляющими 39, которые не противодействуют линейному смещению рам 26 и их повороту между собой, сохраняя при этом свою работоспособность по подъему и опусканию грузов (фиг.5).
На фиг.7 изображен общий изометрический вид способа добычи угля и других полезных ископаемых вертикально-наклонным ступенчатым рядом крепей с частичной опорой каждой крепи на уступы отвала горной массы вскрышной породы, переваленной через крепь, и с частичной опорой на нижестоящую крепь без образования карьера.
Источники информации
1. Килячков А.П. Горное дело. Недра, 1989 г.
2. Потапов. М.Г. Карьерный транспорт. Недра. 1985 г.
3. Яцких В.Г. Горные машины и комплексы. Недра. 1984 г.
4. Петров А.И. Проходчик горных выработок.
5. SU 1176078 A1, 30.08.1985.
Способ добычи полезных ископаемых, характеризующийся тем, что удаление вскрышных пород, добычу полезного ископаемого и рекультивацию осуществляют одной наклонной ступенчатой горной выработкой, открывающей доступ к полезному ископаемому с поверхности и поступательно перемещающейся по мере извлечения полезного ископаемого с перемещением покрывающей и разрушенной горной массы в освобождающееся за выработкой пространство с образованием отвала, угол откоса которого равен углу наклона выработки, при этом поступательное перемещение ступенчатой наклонной горной выработки осуществляют посредством горизонтальных горных выработок, образующих вместе по вертикали одну наклонную выработку с ведением забоя каждой горизонтальной выработки под массивом неразрушенной породы, а проходку горизонтальных выработок осуществляют устройствами, установленными вертикально-ступенчато друг на друга и на формируемые уступы отвала горной массы, при этом транспортировку горной массы от проходки, для ее размещения в отвал, осуществляют через этот ряд устройств.
