PL199120B1 - Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych - Google Patents

Abstract

Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych, zwłaszcza rud miedzi, zalegających pod stropem zbudowanym z warstw samonośnych, zabierkowo-ubierkowy z obudową podporową w ubierkach i kotwiową w komorach i zabierkach, za pomocą techniki strzelniczej i samojezdnych maszyn wiercąco-kotwiących i ładująco-odstawczych z naturalną likwidacją wybranej przestrzeni, polega na jednoetapowym wybieraniu złoża zabierkami i krótkimi ubierkami o maksymalnej długości do 10 metrów. Wybieranie pokładu udostępnionego siecią wyrobisk chodnikowych prowadzi się równocześnie dwoma wzajemnie prostopadłymi frontami eksploatacyjnymi. Pierwszy szeroki front eksploatacyjny składa się z wyprzedzająco drążonych przodków komorowych, które łączy się zabierkami z pozostawieniem filarów usytuowanych dłuższą krawędzią równolegle do tego frontu. Wydzielone w ten sposób filary o maksymalnych rozmiarach 10 m x 15 m wybiera się ubierkowo, drugim ustępliwym frontem eksploatacyjnym prowadzonym krótkimi ubierkami usytuowanymi przed krótszymi bokami filarów. Ubierki prowadzone są schodowo, wzdłuż dłuższych boków tych filarów. Z tak ustalonych wymiarów filarów wynika, że długość ubierki nie może przekraczać 10 m. Dla tak ograniczonej długości ubierki przyjęto określenie - krótka ubierka. Ochronę przestrzeni roboczej w krótkiej ubierce, stanowi zmechanizowana obudowa podporowa lub przestawne stosy podporowe

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób podziemnej eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych, zwłaszcza rud miedzi, zalegających pod stropem zbudowanym z warstw samonośnych, z obudową podporową, stosowany najkorzystniej dla średniej i cienkiej grubości warstwy złoża.

W kopalniach rud miedzi mechanizacja podstawowych operacji technologicznych, zwią zanych z wybieraniem złoża, rozwinęła się na bazie samojezdnych maszyn wiercąco-kotwiących i ładująco-odstawczych i techniki strzelniczej. W istniejących warunkach za najbardziej efektywne uważane są systemy komorowo-filarowe, polegające na wybieraniu złoża jednym frontem eksploatacyjnym składającym się z szeregu równoległych przodków komorowych, łączonych pasami, między którymi pozostawiane są filary technologiczne dla zapewnienia stateczności stropu w przestrzeni roboczej. Filary wybiera się wcinkami do zawału, pozostawiając kostki podporowe. Kostki podporowe podbiera się do filarków resztkowych, które stanowią straty eksploatacyjne. Czyste wybieranie złoża umożliwiają systemy z obudową zmechanizowaną: ścianowy (długość ściany od 100 300 m) i filarowo-ubierkowe (długość ubierek od 15 50 m). Polegają one na sukcesywnym przemieszczaniu frontu eksploatacyjnego w głąb calizny pola lub filarów wąskim zabiorem, wykonywanym przed zmechanizowaną obudową, która kroczy w kierunku zgodnym z kierunkiem frontu i pełni funkcję podpierania i załamywania stropu. Systemy te sprawdziły się w górnictwie węglowym, w którym stosuje się urządzenia urabiające (kombajny, strugi) oraz transportowe (przenośniki zgrzebłowe). W przypadku trudno urabialnych skał, które wymagają zastosowania techniki strzelniczej, systemy te charakteryzują się niską wydajnością oraz uciążliwą pracą samojezdnych maszyn górniczych w wąskiej przestrzeni roboczej pomiędzy calizną ściany lub czołem ubierki, a zmechanizowaną obudową podporową. W kopalni rud miedzi „Sieroszowice” wdrażano system filarowo-ubierkowy (patent nr 120978), który polegał na wycinaniu w złożu filarów o wymiarach 15 x 45 m, następnie wybieranych ubierkami. Sposób ten charakteryzował się niską wydajnością oraz uciążliwą pracą samojezdnych maszyn górniczych w wąskiej przestrzeni roboczej pomiędzy czołem ubierki, a zmechanizowaną obudową podporową. Dodatkowe utrudnienia, przy tak przyjętej geometrii systemu, sprawiała wentylacja frontu eksploatacyjnego oraz konieczność wymuszania zawału robotami strzałowymi. Te niepowodzenia definitywnie przesądziły o rezygnacji z prób wprowadzania ubierkowych sposobów eksploatacji w kopalniach miedzi. Nie próbowano zastosować systemów zabierkowo-filarowo-ubierkowych (patenty nr: 152254 i 165963), o podobnej geometrii do zgłaszanego wynalazku, polegających na rozstrzeliwaniu całych filarów, z zabudową wybranej przestrzeni obudową podporową, przemieszczaną zgodnie z kierunkiem postępu frontu eksploatacyjnego. Wadą tych dwóch systemów byłoby nadmierne odsłonięcie stropu w polu roboczym oraz stosowanie znacznej ilości drogiej obudowy podporowej o dużej podporności.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu eksploatacji zwięzłych - cienkich i średnich złóż pokładowych - zwłaszcza rud miedzi, zalegających pod stropem zbudowanym z warstw samonośnych, łączącego zalety komorowo-filarowych i ubierkowych sposobów wybierania złóż a, którego realizacja przebiegałaby w sposób bezpieczny i ekonomicznie uzasadniony, przy zastosowaniu aktualnie dostępnych środków technicznych.

Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych, zabierkowo-ubierkowy z obudową podporową w ubierkach i kotwiową w komorach i zabierkach, za pomocą techniki strzelniczej i samojezdnych maszyn wiercąco-kotwiących i ładująco-odstawczych, według wynalazku, polega na jednoetapowym wybieraniu złoża zabierkami i ubierkami. Wybieranie pokładu udostępnionego siecią wyrobisk chodnikowych prowadzi się równocześnie dwoma wzajemnie prostopadłymi frontami eksploatacyjnymi. Pierwszy szeroki front eksploatacyjny składa się z wyprzedzająco drążonych przodków komorowych, które łączy się zabierkami z pozostawieniem filarów usytuowanych dłuższą krawędzią równolegle do tego frontu. Komory i zabierki, po ich połączeniu, wytyczają drogi odstawy urobku i rozprowadzenia powietrza. W celu zapewnienia ruchu i pracy samojezdnych maszyn górniczych przyjmuje się, że minimalna szerokość tych wyrobisk nie może być mniejsza niż 5 m. Dla zapewnienia samowentylacji, w tym sposobie wybierania złoża, przyjmuje się, że długość zamkniętej komory i zabierki prowadzonej jednostronnie nie może przekraczać 15 m. Przy tak przyjętych założeniach -wydzielone filary o maksymalnych wymiarach 15 m x 10 m -wybiera się ubierkami, drugim ustępliwym, wąskim frontem eksploatacyjnym. Ubierki prowadzone są schodowo, wzdłuż dłuższych boków filarów. Z ustalonych wielkości filarów wynika, że długość ubierki nie może przekraczać 10 m. Dla tak ograniczonej długości ubierki przyjęto określenie - krótka ubierka. Ochronę przestrzeni roboczej - krótkiej ubierki, stanowi zmechanizowana obudowa podporowa lub przestawne stosy podporowe. Otwory strzałowe urabiające

PL 199 120 B1 filar wierci się wiertnicą ustawianą w zabierce w taki sposób, aby rozstrzelić filar na całą szerokość. Po strzelaniu, wybiera się urobek i przemieszcza obudowę podporową w kierunku czoła ubierki, zabezpieczając w ten sposób odsłonięty strop. Fazy te powtarza się cyklicznie, kolejno aż do wybrania ostatniego końcowego filara. Następnie przewozi się obudowę i ustawia we wcince do zawału, wykonanej w pierwszym filarze przy linii starych zrobów. W ten sposób zakłada się pierwszą początkową krótką ubierkę. Likwidacja wybranej przestrzeni odbywa się w sposób naturalny poprzez rozwarstwianie stropu wraz z samoistnym zawałem w miarę postępu frontów eksploatacyjnych. Gabaryty zastosowanych samojezdnych maszyn górniczych i obudowy podporowej wyznaczają minimalną wysokość furty eksploatacyjnej. Fronty eksploatacyjne przewietrzane są opływowym prądem świeżego powietrza.

W sposobie, wedł ug wynalazku, ochrona przestrzeni roboczej polega na lokalizowaniu krótkich ubierek z obudową podporową w zasięgu samonośnych płyt wspornikowych, zbudowanych ze zwięzłych warstw stropu zasadniczego, który podparty jest na dwóch naturalnych krawędziach; - zasadniczej przebiegającej wzdłuż dłuższych krawędzi filarów i krótszej - przebiegającej wzdłuż calizny czoła ubierki. W wyniku takiego podparcia stropu powstaje układ trójkąta, tzw. strefa utrudnionego zawału. W jej zasię gu strop bezpoś redni dodatkowo podparty jest obudową podporową , która zapobiega rozwarstwianiu warstw stropowych. Poza zasięgiem tego trójkąta, na krawędziach bocznych filarów, wzdłuż których prowadzone są ubierki, powstaje układ jednostronnego podparcia stropu. Na tych krawędziach dokonuje się samozałamanie stropu w miarę przemieszczania ubierek do przodu. Obudowa podporowa, umieszczona przed czołem ubierki, pełni wyłącznie funkcję podpierania warstw stropu bezpośredniego w zasięgu tego trójkąta, a w przestrzeni roboczej ubierki stanowi trzecią krawędź podparcia stropu. Taka współpraca obudowy podporowej ze stropem samonośnym umożliwia bezpieczne wybieranie złoża i nie utrudnia samoczynnej likwidacji wybranej przestrzeni za obudową. Te dwie funkcje najkorzystniej realizują się w obrębie małego trójkąta podparcia stropu. Wraz ze zwiększaniem długości ubierki, obudowa podporowa - oprócz funkcji podpierania - dodatkowo przejmuje funkcję załamywania stropu, co ma miejsce w wybieraniu złoża klasycznymi długimi ubierkami lub tzw. ścianą górniczą.

Przedstawiony sposób eksploatacji, według wynalazku, umożliwia bezpieczne i czyste wybieranie złoża. Charakteryzuje się dużym wydobyciem pochodzącym jednocześnie z dwóch frontów. Stwarza dogodne warunki dla zastosowania samojezdnych maszyn górniczych. Zmniejsza ilość obudowy podporowej w stosunku do znanych ubierkowych sposobów eksploatacji. Sprzyja samomoczynnej likwidacji wybranej przestrzeni. Zapewnia samowentylację frontów eksploatacyjnych.

Wynalazek, w przykładzie wykonania, opisany jest w oparciu o załączony rysunek (fig. 1), na którym przedstawiono w rzucie poziomym geometrię systemu, miejsce założenia ubierki początkowej oraz kolejne fazy wybierania filarów krótką ubierką: sposób wiercenia otworów strzałowych w filarze, strzelanie, wybieranie urobku. Strzałki na rysunku określają kierunki: kierunek szerokiego frontu eksploatacyjnego, kierunek ♦ wąskiego frontu eksploatacyjnego, kierunek —> dopływu świeżego powietrza, kierunek => odstawy urobku i odprowadzenia zużytego powietrza, kierunek fi drążenia komór i zabierek, kierunek lii przemieszczania obudowy podporowej.

Pole 1 eksploatacyjne ograniczone wzdłuż starych zrobów 2, szeregiem filarów 3 oporowych o wymiarach 15 m x 30 m, wybiera się komorami 4 o szerokości 6 m i zabierkami 5 o szerokości 6 m, z pozostawieniem filarów 6 o wymiarach 6 m x 15 m. Filary 6 wybiera się pięcioma krótkimi ubierkami 7 o długości 6 m, prowadzonymi schodowo ze zmechanizowaną obudową 8 podporową. W filarach 6 wierci się wiertnicą 9 otwory 10 strzałowe urabiające. Po wykonaniu strzelania wybiera się urobek 11 ładowarką 12. Za obudową 8 podporową następuje rozwarstwianie i samoczynne załamywanie warstw stropowych i tworzą się zroby 13. We wcince do zawału wykonanej w pierwszym filarze 6 (patrząc od góry rysunku) zakłada się pierwszą początkową ubierkę 7. Obudowę 8 podporową ustawia się wozem 14 do przemieszczania obudowy.

Rysunek (fig. 2) przedstawia w sposób porównawczo-poglądowy, przejmowanie obciążeń stropu przez obudowę podporową 8 usytuowaną w ubierce 15 - klasycznej o dł. np. 18 m i w ubierce 7-krótkiej o dł. 6 m. Długość ubierki oznaczono literą l a jej szerokość literą s. Nad krawędzią calizny czoła ubierki 16 i krawędzi calizny bocznej filarów 17, wzdłuż których prowadzona jest ubierka 7, powstają układy trójkątów nacisku stropu bezpośredniego na obudowę podporową. Trójkąt ABC_ - małe pole (nad krótką ubierką 7 o długości 6 m) i trójkąt A'B'C - wielokrotnie większe pole (nad ubierką 15 o długości 18 m). Pomiędzy filarami 6 rozmieszczone są stojaki 18 podporowe wzmacniające krawędź łamania stropu 19 wzdłuż której następuje załamanie stropu.

PL 199 120 B1

Z analizy rysunku wynika, ż e wraz ze skracaniem dł ugoś ci ubierki dział ają znacznie mniejsze naciski warstw stropowych na obudowę 8 podporowa - mniejsze pola trójkątów - co umożliwia zastosowanie obudowy podporowej o mniejszej podporności. Obciążenie jest równomierniej rozłożone.

Samozapalanie przestrzeni wybranej, na krawędzi łamania stropu 19 przebiega korzystniej przy mniejszej odległości od Unii obudowy 20 podporowej do punktu B niż do B'. Generalna linia zawału całego systemu prostuje się i skraca.

Claims (1)

1. Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych o średniej i cienkiej miąższości, jednoetapowym systemem zabierkowo-ubierkowym, za pomocą techniki strzelniczej i samojezdnych maszyn wiercąco-kotwiących i ładująco-odstawczych, z zastosowaniem obudowy kotwiowej w komorach i zabierkach i zmechanizowanej obudowy podporowej lub przestawnych stosów podporowych w ubierkach, z naturalną samoczynną likwidacją wybranej przestrzeni, polegający na wybieraniu złoża szerokim frontem eksploatacyjnym składającym się z szeregu równoległych przodków komorowych, łączonych zabierkami, między którymi pozostawiane są filary podtrzymujące strop w przestrzeni roboczej, znamienny tym, że wydzielone filary wybiera się równocześnie wąskim, ustępliwym frontem eksploatacyjnym, prostopadłym do szerokiego frontu eksploatacyjnego, ubierkowo - krótkimi ubierkami o maksymalnej długości do 10 metrów, prowadzonymi wzdłuż dłuższych boków filarów.