Способ извлечения запасов полезного ископаемого из целиков

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке полезного ископаемого из целиков, оставленных при ведении горных работ подземным способом. Способ разработки включает надработку оставленных целиков подготовительными нарезными выработками, отбойку и выпуск отбитой руды на откаточный горизонт. Вскрытие оставленных целиков осуществляют из выработок, пройденных в кровле. В целиках в нисходящем порядке создают камеры цилиндрической формы, при этом параметры цилиндрических камер определяют с учетом действующих напряжений в вертикальном направлении и коэффициента неоднородности распределения напряжений вблизи горной выработки kн, в зоне повышенного горного давления kн = 2, в зоне разгрузки kн = 0,5. Отбойку и выпуск отбитой руды осуществляют на откаточный горизонт, с возможностью применения системы закладки выработанного пространства. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения запасов из оставленных целиков. 4 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке полезного ископаемого из целиков, оставленных при ведении горных работ подземным способом.

Известен способ отработки междукамерных целиков системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород, включающий послойную отбойку и выпуск отбитой руды через воронки на откаточный горизонт. При этом образуют компенсационную камеру с оставлением опорных целиков по двум его боковым сторонам, затем отбивают слой руды над потолочиной компенсационной камеры и после выпуска отбитой руды обивают слой такой же мощности от нижней части опорных целиков с последующим выпуском отбитой руды [Авторское свидетельство СССР №569712 «Способ разработки рудных месторождений», 1977 г.].

Недостатками способа являются значительные засорение и потери руды вследствие смешения ее с породой в момент взрыва, а также в связи со сложностью выпуска рудной массы, находящейся на лежачем боку залежи.

Известен способ отработки целиков, включающий проходку подготовительно-нарезных выработок в почве панели, закладку выработанного пространства закладочным материалом, бурение скважин в целиках с последующим размещением в них зарядов ВВ и их взрыванием, выпуск руды на подготовительные выработки. При этом с целью снижения разубоживания горной массы, повышения безопасности горных работ и эксплуатации объектов на земной поверхности подготовительно-нарезные выработки проходят в породах почвы после гидрозакладки выработанного пространства хвостами обогащения и удаления из них жидкой фракции, и после разрушения целиков под выпуском разрушенной горной массы образуют у кровли выработанного пространства технологические пространства, а основную часть разрушенной горной массы выпускают равномерно в направлении от центра панели к ее флангам после заполнения закладкой образованных технологических пространств и усадки закладки [Авторское свидетельство СССР №1266989 «Способ отработки целиков», 1980].

Недостатком данного способа является низкая эффективность горных работ, что связано с повышением затрат на производство дополнительных подготовительных выработок и полной закладкой выработанного пространства, с одной стороны, а с другой стороны - заниженными объемами добываемой руды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ отработки междукамерного целика, включающий массовое обрушение вмещающих пород на днище камер с воронками выпуска, бурение и взрывание скважин в массиве междукамерного целика, обрушение запасов руды целика и выпуск отбитой руды под защитой естественного перекрытия, при этом центральную часть массива междукамерного целика обрушают и магазинируют внутри образованной П-образной пространственной конструкции, которую формируют из ограждающих целиков со стороны смежных выработанных пространств и потолочины, после отрезки П-образной конструкции от пород висячего и лежачего боков производят ее перемещение по вертикали путем послойной отбойки руды ограждающих целиков и выпуска ранее замагазинированной руды, предотвращение засорения руды при отбойке ножек П-образной конструкции достигается ранее образованными рудными сопряжениями с основанием междукамерного целика [Патент РФ №2010972 «Способ отработки междукамерного целика», 1994 г. (прототип)].

К недостаткам данного способа относят большие потери, а также трудности в управлении устойчивостью образующихся выработанных пространств.

Целью изобретения является повышение эффективности горных работ при извлечении запасов из оставленных при подземной добыче междукамерных и барьерных целиков, а также снижение потерь полезного ископаемого за счет формирования свода в горизонтальном сечении и использования сил сжатия целика в горизонтальном направлении вместо его растяжения.

Указанная цель достигается повышением устойчивости целиков за счет создания выработанного пространства (камер) цилиндрической формы - круглого в горизонтальном сечении.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 изображен столбчатый целик, на Фиг. 2 - его горизонтальное сечение, на Фиг. 3 - созданное выработанное пространство в целике, на Фиг. 4 - его горизонтальное сечение.

Способ реализуется следующим образом.

При подземной разработке месторождений полезных ископаемых вскрытие оставленных ленточных целиков осуществляют из выработок, пройденных в кровле целиков. Затем в ленточных целиках в нисходящем порядке создают камеры цилиндрической формы. При этом повышение несущей способности происходит за счет действия сил бокового распора. Кроме того, при оценке действующих напряжений, испытываемых целиками, учитывают расположение ленточных целиков в шахтном поле.

Главное напряжение в вертикальном направлении определяется весом пород вышележащей толщи и плотностью (объемным весом) покрывающих пород (Фиг. 1):

где γi - объемный вес i-го слоя пород, т/м3;

hi - мощность i-го слоя, м;

Н - глубина рассматриваемой точки от дневной поверхности, м;

kн - коэффициент неоднородности распределения напряжение вблизи горной выработки; в зоне повышенного горного давления kн=2; в зоне разгрузки kн=0,5.

Так, в случае расположения ленточных целиков в зоне повышенного горного давления (как правило, это барьерные целики), действующие напряжения в 4 раза выше напряжений в целиках, расположенных в зоне разгрузки (междукамерные целики).

Каждый элементарный объем под действием вертикального гравитационного напряжения σ1 будет испытывать деформации сжатия в вертикальном и деформации растяжения в горизонтальных направлениях (Фиг. 1, 2). Однако последним препятствует реакция окружающих пород, в результате чего возникают горизонтальные сжимающие напряжения σ2 и σ3, численно равные

σ23=ξσ1,

где ξ - коэффициент бокового давления (коэффициент бокового отпора), показывающий, какую часть вертикальной нагрузки, действующей в рассматриваемой точке массива, составляют силы или напряжения, действующие в вертикальной плоскости.

При нагружении целики испытывают сжатие вдоль вертикальной оси - σ1, при этом возникают силы бокового отпора, σ2 и σ3, которые разрушают целик, то есть реализуются растягивающие силы вместо сил сжатия. Это приводит к разрушению оставленного целика, поскольку сопротивление горных пород растяжению в несколько раз меньше, чем сжатию.

Принимая свойства горного массива, состоящего из структурных единиц с определенной степенью связности, свойства некоторой условной сыпучей среды, образующийся свод естественного равновесия приобретает устойчивую форму. При этом нагрузка от вышележащей части массива горных пород не передается внутрь этого свода.

Для повышения несущей способности выработанному пространству придают форму свода в горизонтальном сечении (Фиг. 3, 4). При этом массив испытывает горизонтальные сжимающие силы σ2 и σ3, образуется так называемый некоторый свод естественного равновесия в плане, обеспечивающий устойчивое состояние горной конструкции. При этом целик сохраняет свою несущую способность и обеспечивается требуемый уровень полноты его отработки.

Отбойку и выпуск отбитой руды осуществляют на откаточный горизонт. Возможно применение системы с закладкой выработанного пространства.

Схема расположения цилиндрических камер принимается в соответствии с обеспечением несущей способности и полноты отработки целика.

При этом должно обеспечиваться условие устойчивости выработанного пространства, исходя из соотношения:

σ1сж,

где σсж - временное сопротивление горных пород сжатию, МПа.

Таким образом, способ извлечения запасов полезного ископаемого из целиков при подземной разработке месторождений полезных ископаемых включает надработку оставленных целиков подготовительными нарезными выработками, отбойку и выпуск отбитой руды на откаточный горизонт, при этом выработанному пространству придают цилиндрическую форму для повышения несущей способности массива горных пород и расположенных в нем выработок за счет использования сил сжатия целика в горизонтальном направлении вместо его растяжения.

Способ позволяет повысить эффективность горных работ при извлечении запасов из оставленных при подземной добыче междукамерных и барьерных целиков, а также снизить потери полезного ископаемого за счет использования сил сжатия целика в горизонтальном направлении вместо его растяжения.

Способ извлечения запасов полезного ископаемого из целиков при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, включающий надработку оставленных целиков подготовительными нарезными выработками, отбойку и выпуск отбитой руды на откаточный горизонт, отличающийся тем, что вскрытие оставленных целиков осуществляют из выработок, пройденных в кровле, в целиках в нисходящем порядке создают камеры цилиндрической формы, при этом параметры цилиндрических камер определяют с учетом действующих напряжений в вертикальном направлении и коэффициента неоднородности распределения напряжений вблизи горной выработки kн, причем в зоне повышенного горного давления kн = 2, в зоне разгрузки kн = 0,5, отбойку и выпуск отбитой руды осуществляют на откаточный горизонт, с возможностью применения системы закладки выработанного пространства.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано для заряжания взрывных скважин, шпуров, независимо от степени их обводненности, на открытых горных работах и на специальных взрывных работах, а также при строительстве.

Изобретение относится к области горного дела и строительства, а именно к скважинной гидродобыче твердого полезного ископаемого и строительству подземных сооружений.

Изобретение относится к горному делу, а именно к подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Способ включает бурение скважин по горным породам, размещение в них зарядов ВВ, формирование зоны разрушенных пород взрыванием пород.

Изобретение относится к блочной системе разработки для хранения углеводородов. Техническим результатом является обеспечение непроницаемости целиков угля.

Изобретение относится к горной промышленности. Способ включает проведение подготовительных откаточных выработок по породе и нарезных выработок, состоящих из буровых и транспортных ортов, разгрузочных выработок и заездов к ним, формируя блоки, состоящие из камер первой и второй очереди.

Изобретение относится к горному делу. Способ разработки мощных пологих калийных пластов включает оконтуривание выемочного блока подготовительными выработками, отработку запасов блока камерами с оставлением междукамерных податливых целиков.
Изобретение относится к области горного дела, к разработке рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Способ ослабления контакта между рудным телом и твердеющим закладочным массивом включает размещение на поверхности рудного борта выработки активирующего вещества, подачу твердеющей закладки.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом для отработки первичных камер в пологих и крутопадающих залежах в условиях повышенного горного давления.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом в условиях повышенного горного давления для отработки рудных камер, ограниченных породными и закладочными массивами.

Изобретение относится к способу предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа из угольных пластов. Способ предотвращения и контроля внезапных зональных выбросов угля и газа, согласно которому разделяют район производства горных работ на зоны (5) производства горных работ путем распределения дефектов и складок в месторождении таким образом, что границы зон (5) производства горных работ по возможности располагаются в осевых частях дефектов или складок.
Изобретение относится к области нефтегазового дела. Способ создания техногенного месторождения нефти в литосфере включает бурение закачных и откачных скважин на глубину литосферы с давлением 8-10 МПа, температурой 125-200°С и пористостью коллектора 10-20%, подачу в закачные скважины неочищенных городских стоков с содержанием органического вещества не менее 100-300 мг/л и объемом не менее 20 тыс. м3/сутки, осуществляя гидроразрыв пласта, выдерживание стоков до образования техногенной нефти и последующее ее извлечение на дневную поверхность, при этом бурение скважин производят на расстоянии, рассчитанном исходя из скорости миграции органосодержащих вод и периода синтеза техногенной нефти. Способ позволяет получать промышленные объемы нефти с одновременной утилизацией отходов человеческой жизнедеятельности.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых, опасных по газо- и геодинамическим явлениям. В забое производят отделение потоков газа от взрывоопасной пыли, подготавливают изолированную выработку, изолируя ее от выработанного пространства забоя перемычкой с люк-лазом и выпуклой ударостойкой заслонкой. Сопло всасывающего газопровода крепят на кровле у забоя выработки, а сопло пылепровода устанавливают в нижней части выработанного пространства на его почве. Вентиляторы местного проветривания включают на отсос от забоя, на всасывание в изолированную выработку, где, смешивая потоки газа с шахтной пылью, изготавливают газонасыщенные пылегазоугольные брикеты, перемешивая продукты разрушения полезного ископаемого и вмещающих пород, уплотняя их давлением. Прочность полученных брикетов повышают добавлением вяжущих веществ, например нефтебитумов, а полученную смесь выдавливают через калибровочные отверстия в контейнер-брикетосборник. Затем брикеты сушат и герметизируют. Обеспечивается предотвращение взрывов газа и шахтной пыли, образующихся при добыче полезных ископаемых и проходке горных выработок современными высокопроизводительными комплексами, использование этих газов и пыли для изготовления энергоемких брикетов и исключение выбросов в атмосферу вредных веществ. 2 ил.

Способ разработки камерной системой при пластовой подготовке включает деление шахтного поля на выемочные участки, проходку пластовых подготовительных выработок, отработку полезного ископаемого очистными камерами прямым или обратным порядком, доставку руды самоходным оборудованием, транспортировку руды конвейерами, проветривание очистных камер с помощью вентилятора местного проветривания. Отработку пластов ведут поочередно, сначала отрабатывают верхний пласт, а затем нижний. Свежий воздух подают по подготовительным выработкам нижнего пласта, а исходящую струю воздуха удаляют по подготовительным выработкам верхнего пласта. Почву конвейерного штрека на нижнем пласте заглубляют относительно почвы выемочных штреков. На верхнем пласте проходят один транспортный штрек, а на нижнем пласте - конвейерный, с которых ведут зарубку на очистные камеры. Изобретение позволяет повысить производительность очистных работ и снизить трудозатраты при добыче полезного ископаемого за счет исключения проходки вентиляционных скважин и междукамерных сбоек, а также повысить эффективность вентиляции рабочей зоны за счет организации схемы проветривания с удалением исходящей струи воздуха по подготовительным выработкам обособлено от рабочих зон. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области разработки угольных месторождений. Способ ступенчатой разработки угля с закладкой в ответвляющихся очистных штреках по типу wangeviry. Главный транспортный штрек и ответвляющиеся очистные штреки располагают согласно способу wangeviry, назначают местоположение многочисленных ответвляющихся очистных штреков на многочисленных стадиях разработки и проводят ступенчатую разработку согласно разделению на многочисленные стадии разработки, и угольные целики не резервируются между ответвляющимися очистными штреками. Главный транспортный штрек является основным транспортным путем, и ответвляющиеся очистные штреки являются штреками разработки угля. Во всех ответвляющихся очистных штреках последовательно выполняют выемку способом ступенчатой разработки согласно проектной последовательности разработки, а также последовательную и своевременную закладку. Угольные залежи, в которых не выполняют выемку, или заложенные ответвляющиеся очистные штреки применяют, как опоры для несения кровли с двух сторон ответвляющихся очистных штреков. В ответвляющихся очистных штреках последовательно выполняют выемку в нескольких стадиях разработки, и в итоге реализуют разработку без угольных целиков. Способ позволяет осуществлять эффективный контроль вызванных разработкой трещин покрывающих слоев и просадки поверхности грунта, обеспечивая безопасную и эффективную очистную выработку сдавленного угля под зданиями, железными дорогами и водными объектами, и эффективный контроль просадки поверхности грунта. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подземной разработки месторождений полезных ископаемых. Способ проведения восстающих горных выработок, включает предварительное щелеобразование по контуру восстающего на всю его высоту и последующее дробление отделившегося от массива блока породы взрывным способом. Восстающий оформляют в виде усеченной пирамиды, направленной большим основанием вниз, скважины бурят по боковым граням и ребрам пирамиды и расположенные в них заряды ВВ взрывают одновременно, образуя по контуру восстающего щель. Отделившийся от массива блок породы в контурах восстающего дробят взрывом зарядов, заряжаемых в скважины, пробуренные вблизи оси восстающего. Инициирование этих зарядов с помощью короткозамедленного взрывания производят после образования контурной щели в период падения отделившегося блока породы. Заряжаемые скважины по контуру восстающего чередуют с незаряжаемыми. Изобретение позволяет сократить объем бурения скважин для проходки и обеспечить надежность образования восстающего на всю заданную высоту за один взрыв. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области разработки россыпных месторождений, представленных суглинистыми отложениями. Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых включает бурение технологических скважин, размещение в них гидростволов и напорных трубопроводов, размыв продуктивного пласта. Размыв продуктивного пласта производят в направлении от борта разрезной траншеи к выходу на поверхность. Формируют горную выработку, устойчивость свода которой определяется параметрами размыва по ширине и высоте продуктивного пласта и физико-механическими свойствами разрабатываемых пород. Пульпу доставляют к пульпоприемной канаве через формируемую горную выработку в напорно-самотечном режиме. Обеспечивается увеличение производительности процесса добычи полезного ископаемого. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к разработке мощных месторождений полезных ископаемых подземным способом с площадным выпуском руды. Днище включает откаточную, вентиляционную, траншейную и погрузочно-доставочные с камерами оператора выработки. Конец погрузочно-доставочной выработки выводят под траншейную и их сопряжение формируют в виде расширяющейся вверх приемной камеры. Вентиляционную выработку проводят параллельно откаточной в районе торца камер оператора выше их кровли, при этом вентиляционную выработку сообщают с погрузочно-доставочной посредством вентиляционных скважин, обеспечивающих необходимую подачу свежего воздуха за счет общешахтной депрессии. Перекрытием вентиляционных скважин регулируют расход свежего воздуха по отдельным участкам и в целом по откаточным выработкам шахты. Цель изобретения - улучшение условий, повышение безопасности и производительности труда в днище блоков с вибровыпуском руды, снижение затрат на добычу руды достигается путем увеличения высоты козырька, рационального расположения вентиляционной выработки и ее надежного аэродинамического сообщения с откаточной и погрузочно-доставочными выработками днища. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности к разработке пластовых месторождений. Способ отработки выемочного участка включает проходку выемочного и вентиляционных штреков, камерную систему отработки, транспортировку полезного ископаемого конвейером. Выемочный штрек проходят до середины выемочного участка, затем проходят вспомогательные штреки под углом к выемочному штреку. Очистные камеры отрабатывают с вспомогательных штреков. Вспомогательные выемочные штреки проходят под углом 30-60 градусов к выемочному штреку. Очистные камеры в пределах выемочного участка отрабатывают как в меридиональном, так и в широтном направлении. Устья очистных камер в широтном направлении располагают по диагонали от устьев очистных камер в меридиональном направлении. Изобретение позволяет сократить объем горно-подготовительных работ за счет уменьшения длины выемочного, конвейерного штрека и самого конвейера, а также повысить безопасность ведения работ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, к способам подэтажной разработки крутых пластов с закладкой выработанного пространства. Способ включает подготовку выемочного участка к отработке, отработку выемочного участка подэтажами короткими очистными забоями, проветриваемыми за счет общешахтной депрессии. Отработку пласта начинают под защитой заранее возведенной межгоризонтной изоляционной полосы и при наличии в межучастковых целиках также заранее возведенных одновременно с фланговыми скатами изоляционных полос из твердеющей закладки с подвиганием фронта очистных работ в направлении от межгоризонтной полосы к основному штреку. Отработку выемочного участка ведут в одном крыле - от отработанного участка в сторону центрального ската, а в другом - от центрального ската на целик в сторону неотработанного выемочного участка, при заданной величине шага закладки выработанного пространства не более допустимого пролета обнажения кровли пласта по линии падения и простирания. Технический результат - снижение трудоемкости и обеспечение безопасности горных работ. 2 ил.

Изобретение относится к области горного дела. Способ раздельной разработки и транспортировки мощных угольных пластов с пустой породой и засыпки выработанного пространства пустой породой включает прокладку транспортного штрека (1) и дорожного полотна (2), расположенных параллельно в шахте. Соединение транспортного штрека и дорожного полотна с образованием открытого забоя. Использование полностью механизированной технологии угледобычи с твердой закладкой для добычи угля и засыпки выработанного пространства в ходе угледобычи. Последовательную разработку угольного пласта и пустой породы слоями в направлении сверху вниз. Транспортировку угля вниз к транспортному штреку через передний скребковый конвейер (10) и транспортировку угля из очистного забоя с помощью ленточного конвейера (5) в транспортный штрек. Во время добычи пустой породы использование обратного хода переднего скребкового конвейера для транспортировки пустой породы к дорожному полотну, транспортировки пустой породы к выработанному пространству (14) с помощью обратного хода погрузчика пустой породы (6) и подающего скребка (7) на дорожном полотне и засыпку пустой породы в выработанное пространство (14) с помощью скребкового конвейера (12). Способ улучшает качество и степень извлечения угля. 7 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выемке полезного ископаемого из целиков, оставленных при ведении горных работ подземным способом. Способ разработки включает надработку оставленных целиков подготовительными нарезными выработками, отбойку и выпуск отбитой руды на откаточный горизонт. Вскрытие оставленных целиков осуществляют из выработок, пройденных в кровле. В целиках в нисходящем порядке создают камеры цилиндрической формы, при этом параметры цилиндрических камер определяют с учетом действующих напряжений в вертикальном направлении и коэффициента неоднородности распределения напряжений вблизи горной выработки kн, в зоне повышенного горного давления kн 2, в зоне разгрузки kн 0,5. Отбойку и выпуск отбитой руды осуществляют на откаточный горизонт, с возможностью применения системы закладки выработанного пространства. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения запасов из оставленных целиков. 4 ил.

Наверх