PL203799B1 - Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób podziemnej eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych, zwłaszcza rud miedzi, zalegających pod stropem zbudowanym z warstw samonośnych, systemem zabierkowo-ubierkowym z obudową podporową, z naturalną samoczynną likwidacją wybranej przestrzeni, stosowany najkorzystniej dla średniej i cienkiej grubości warstwy złoża.

W kopalniach rud miedzi LGOM powszechnie stosowane są komorowo-filarowe systemy eksploatacji złoża. W systemach tych calizna złoża rozcinana jest komorami i pasami z wydzieleniem filarów technologicznych. Filary wybiera się wcinkami do zawału z pozostawieniem filarów resztkowych. Likwidacja wybranej przestrzeni następuje przez ugięcie stropu na filarach resztkowych. Filary resztkowe stanowią straty złoża związane z tym systemem eksploatacji.

Czyste wybieranie złóż pokładowych umożliwiają wyłącznie systemy ubierkowe z obudową podporową. Problem przystosowania tych systemów dla wybierania trudno-urabialnych złóż zwięzłych, jakimi są polskie złoża miedzi, nie został do tej pory rozwiązany.

W kopalni „Sieroszowice” w latach 80-tych wdrażano system filarowo-ubierkowy (patent nr 120978), który polegał na wybieraniu filarów eksploatacyjnych o wymiarach 15 x 45 m ubierkami o długości równej 15 m. Sposób charakteryzował się niską wydajnością. Uciążliwą pracą samojezdnych maszyn górniczych w wąskiej przestrzeni roboczej pomiędzy czołem ubierki a zmechanizowaną obudową podporową. Obudowa podporowa narażona była na szkodliwe skutki robót strzałowych. Wentylacja ubierek odbywała się lutniami. Zawał wymuszany był robotami strzałowymi. Te utrudnienia przesądziły o rezygnacji z prób wprowadzania ubierkowych systemów eksploatacji.

Zbliżone rozwiązanie do zgłaszanego wynalazku, przede wszystkim w zakresie geometrii systemu, przedstawia patent 199120, który opisuje wybieranie złoża krótkimi ubierkami. Przedstawiony sposób eliminuje niektóre wady klasycznego systemu ubierkowego. Nadal nie chroni obudowy podporowej przed szkodliwymi skutkami robót strzałowych oraz przed wzrostem naprężeń w filarach eksploatacyjnych w trakcie ich wybierania.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu bezpiecznej, wydajnej i bezresztkowej eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych, zalegających pod stropem zbudowanym z warstw samonośnych, przy zastosowaniu dostępnych środków technicznych i przy użyciu niewielkiej ilości kosztownej obudowy podporowej oraz przyjęcie takiej geometrii systemu, która umożliwi korzystne przewietrzanie frontów eksploatacyjnych prądem świeżego powietrza przez dyfuzję.

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 wybieraniu złoża komorami, zabierkami i ubierkami. Wybieranie pokładu udostępnionego siecią wyrobisk chodnikowych prowadzi się równocześnie dwoma wzajemnie prostopadłymi frontami eksploatacyjnymi. Pierwszy szeroki front składa się z wyprzedzająco drążonych przodków komorowych, które łączy się zabierkami z pozostawieniem filarów eksploatacyjnych usytuowanych dł u ż szą krawędzią równolegle do tego frontu. Komory i zabierki po ich połączeniu wytyczają drogi odstawy urobku i rozprowadzenia świeżego powietrza. Dla zapewnienia swobodnego ruchu i pracy maszyn górniczych przyjęto minimalną szerokość wyrobisk górniczych od 5 m do 6 m. Dla umożliwienia wentylacji przez dyfuzję przyjęto, że długość zamkniętej komory i zabierki prowadzonej jednostronnie nie powinna przekraczać 16 m. Przy tym założeniu wydzielane są w złożu filary eksploatacyjne o długości do 16 m i szerokości od 6 m do 10 m. Długość filarów może być większa jeżeli zabierki drążone są dwustronnie. Wydzielone w ten sposób filary eksploatacyjne wybiera się drugim, wąskim frontem. Najpierw krótkimi zabierkami drążonymi w filarach, w kierunku do zawał u, o dł ugoś ci od 6 m do 10 m i szerokoś ci od 5 m do 7 m. Zabierki wydzielają w złożu małe filarki o długości od 6 m do 10 m i szerokości 3 m do 6 m. Filarki urabia się za pomocą materiałów wybuchowych i mechanicznie przy pomocy ładowarki. Strzelanie wykonuje się w taki sposób, aby przed obudową podporową pozostała „noga”. Nogę rozbiera się ładowarką i wybiera do „czysta”. Następnie obudowę podporową przemieszcza się zgodnie z kierunkiem wąskiego frontu do następnego filarka lub czoła filara, zabezpieczając w ten sposób wybraną przestrzeń i odsłonięty strop. Fazy powtarza się cyklicznie, kolejno - aż do wybrania ostatniego końcowego filara. Następnie obudowę podporową przewozi się i ustawia w zabierce wykonanej w pierwszym filarze przy linii starych zrobów. W trakcie urabiania pierwszego początkowego filarka zabierka przechodzi w pierwszą krótką ubierkę.

PL 203 799 B1

W sposobie, wedł ug wynalazku, likwidacja wybranej przestrzeni odbywa się w sposób naturalny poprzez rozwarstwianie i załamywanie warstw stropowych na dłuższych krawędziach filarów eksploatacyjnych w miarę postępu frontów eksploatacyjnych. Gabaryty samojezdnych maszyn górniczych i obudowy podporowej wyznaczają minimalną wysokość furty eksploatacyjnej. Fronty eksploatacyjne przewietrzane są opływowym prądem świeżego powietrza.

Parametrem charakteryzującym ubierkę, w sposobie według wynalazku, jest skok ubierki. Skok ubierki jest odległością na jaką przemieszcza się obudowę podporową, dla zabezpieczenia otwartej przestrzeni roboczej po urobieniu i całkowitym wybraniu filarka, do czoła kolejnego filarka lub filara. Skok ubierki S równy jest sumie szerokości krótkiej zabierki + szerokość filarka. Dla przyjętych wcześniej wielkości skok ubierki nie powinien być mniejszy niż S min = 5 m + 3 m (S min = 8 m) i nie większy niż S max = 7 m + 6 m (S max = 13 m). Ubierki prowadzone są schodowo, wzdłuż dłuższych boków filarów eksploatacyjnych.

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 krawędziach; - zasadniczej przebiegającej wzdłuż dłuższych krawędzi filarów eksploatacyjnych i krótszej - przebiegającej wzdłuż calizny czoła filarka lub filara. W wyniku takiego podparcia stropu powstaje układ trójkąta, tzw. strefa utrudnionego zawału. W jej zasięgu strop bezpośredni podparty jest obudową podporową, która dodatkowo 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 rozwarstwianie i załamywanie stropu w miarę przemieszczania ubierek do przodu. Obudowa podporowa umieszczona przed filarkiem pełni wyłącznie funkcję podpierania warstw stropu bezpośredniego w zasięgu tego trójkąta. W momencie całkowitego wybrania filarka do czysta, powstaje duża otwarta przestrzeń robocza ubierki, w której obudowa podporowa stanowi na krótko trzecią krawędź podparcia stropu. W tym czasie obudowa podporowa przejmuje największe obciążenie. Należy wtedy możliwie szybko przemieścić obudowę podporową do kolejnego filarka i zamknąć dużą otwartą przestrzeń ubierki.

Taka sytuacja była wielokrotnie sprawdzona w praktyce. Pojawiała się każdorazowo w momencie wybierania końcówki filara eksploatacyjnego i przekraczania komory ubierką w testowanym systemie eksploatacji filarowo-ubierkowym (patent nr 120978). Ze względu na krótki czas trwania takiej sytuacji oraz właściwości stropu samonośnego przejście komory ubierką nie przysparzało trudności.

Współpraca obudowy podporowej, według wynalazku, ze stropem samonośnym umożliwia bezpieczne wybieranie złoża a zarazem nie utrudnia samoczynnej likwidacji wybranej przestrzeni za obudową. Te dwie funkcje najkorzystniej realizują się w obrębie małego trójkąta podparcia stropu co ma miejsce przy wybieraniu złoża krótkimi ubierkami. Wraz ze zwiększaniem długości ubierki obudowa podporowa oprócz funkcji podpierania stropu stopniowo przejmuje dodatkową funkcję załamywania stropu. Tak się dzieje przy wybieraniu złoża klasyczną ubierką (długość od 15 m do 50 m) lub ścianą górniczą (długość od 100 m do 300 m). Wtedy konieczne staje się zastosowanie masywnej, odpornej na uszkodzenia związane z robotami strzałowymi, kosztownej zmechanizowanej obudowy podporowej. Rośnie ilość potrzebnej obudowy. Powiększa się powierzchnia otwartego stropu do zabezpieczenia. Pogarszają się warunki przewietrzania wyrobisk.

Przedstawiony sposób eksploatacji, według wynalazku, umożliwia bezpieczne i czyste wybieranie złoża. Charakteryzuje się dużym wydobyciem pochodzącym równocześnie z dwóch frontów. Stwarza dogodne warunki pracy dla maszyn górniczych. Maleje ilość obudowy podporowej w stosunku do znanych ubierkowych sposobów eksploatacji. Czyste wybieranie złoża zmniejsza zagrożenie tąpaniami. Podłużne usytuowanie wąskich filarów eksploatacyjnych, równolegle do kierunku przepływu świeżego powietrza umożliwia wentylację dwóch frontów eksploatacyjnych równocześnie.

Wynalazek, w przykładzie wykonania, opisany jest w oparciu o załączony rysunek (fig. 1), na którym przedstawiono geometrię systemu, miejsce założenia ubierki początkowej oraz fazy wybierania filarów eksploatacyjnych krótką zabierką i krótką ubierką. Pokazano wiercenie otworów strzałowych w filarze wiertnicą, wybieranie urobku ładowarką, przemieszczanie obudowy podporowej wozem do przemieszczania obudowy. Strzałki na rysunku określają kierunki: kierunek atacyjnego, kierunek wąskiego frontu eksploatacyjnego, kierunek szerokiego frontu eksplodopływu świeżego powietrza, 17 kierunek odstawy urobku i odprowadzenia zużytego powietrza, kierunek rek, kierunek Ϋ przemieszczania obudowy podporowej.

drążenia komór i zabie4

PL 203 799 B1

Pole 1 eksploatacyjne ograniczone wzdłuż zrobów 2 starych, szeregiem filarów 3 oporowych o wymiarach 16 m x 30 m, wybiera się komorami 4 o szerokości 6 m i zabierkami 5 o szerokości 6 m, z pozostawieniem filarów 6 eksploatacyjnych o wymiarach: szerokość 6 m, długość 16 m. Filary 6 eksploatacyjne wybiera się krótkimi zabierkami 7 o szerokości 6 m i długości 6 m. Po wydrążeniu zabierki 7 w złożu wydzielone zostają dwa filarki 8 małe o wymiarach 6 m x 5 m. Po częściowym wykonaniu strzelania filarka 8 znajdującego się przed obudową 9 podporową, wybiera się urobek ładowarką 10. Zabierka 7 krótka przechodzi w ubierkę 11 krótką. Po rozebraniu i całkowitym wybraniu nogi 12 przy pomocy ładowarki 10 zabezpiecza się wybraną przestrzeń roboczą ubierki 11 obudową 9 podporową, którą przemieszcza się do kolejnego filarka 8 na odległość S = 11 m (S - skok ubierki), wozem 13 do przemieszczania obudowy. Za obudową 9 podporową, na dłuższych krawędziach filarów 6 eksploatacyjnych, następuje rozwarstwianie i załamywanie warstw stropowych. Tworzą się zroby 14. Wiertnica 15 wierci otwory strzałowe w filarze 6 eksploatacyjnym. Rozpoczyna się drążenie zabierki 7 krótkiej. Wiertnica 15 wierci otwory strzałowe w filarku 8. Rozpoczyna się cykl wybierania filarka 8 ubierką 10 krótką.

Claims (1)

1. Sposób eksploatacji zwięzłych złóż pokładowych o średniej i cienkiej miąższości, 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 eksploatacyjne, które to filary wybiera się równocześnie drugim wąskim, ustępliwym frontem eksploatacyjnym, prostopadłym do szerokiego frontu eksploatacyjnego krótkimi zabierkami z pozostawieniem filarków, które następnie wybiera się krótkimi ubierkami o długości do 10 m, znamienny tym, że skok krótkiej ubierki w kierunku postępującego wąskiego frontu eksploatacyjnego jest równy odległości przemieszczania obudowy podporowej dla zabezpieczenia powstałej otwartej przestrzeni roboczej w cyklu urabiania i wybierania filarka do czysta i wynosi od 8 m do 13 m.