RU2215144C2 - Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых - Google Patents
Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215144C2 RU2215144C2 RU2001134620/03A RU2001134620A RU2215144C2 RU 2215144 C2 RU2215144 C2 RU 2215144C2 RU 2001134620/03 A RU2001134620/03 A RU 2001134620/03A RU 2001134620 A RU2001134620 A RU 2001134620A RU 2215144 C2 RU2215144 C2 RU 2215144C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- worked
- out space
- deposit
- filling material
- uprising
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке слепых залежей полезного ископаемого. Задачей изобретения является снижение трудоемкости и повышение безопасности работ. Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых включает проходку с поверхности до залежи восстающего и перепуск закладочного материала по восстающему в выработанное пространство залежи. Закладочный восстающий для локализации выработанного пространства камер предохранительной подушкой, образуемой из закладочного материала, проходят в лежачем боку залежи под углом наклона к поверхности, превышающим угол внутреннего трения закладочного материала. Устье закладочного восстающего располагают вне зоны сдвижения пород лежачего бока, а нижнюю часть закладочного восстающего проходят с разветвлением на 2-3 рукава в зависимости от мощности залежи. Для контроля за состоянием выработанного пространства и закладочного материала вне зоны влияния зоны выработанного пространства проходят контрольно-смотровые выработки. Минимально необходимую толщину предохранительной подушки в выработанном пространстве определяют из приведенного соотношения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке слепых залежей полезного ископаемого.
Известен способ возведения закладочного массива (см. ас. 370346, Е 21 F 15/00) с подачей материала через скважины, при котором в нижней части скважины создают воронки, а после чего производят досылку закладочного материала, причем угол наклона образующей воронки соответствует углу естественного откоса подаваемого закладочного материала.
Недостатком данного способа является заштыбовка глубоких скважин при перепуске закладочного материала по скважинам, что не дает возможности использовать данный способ для слепых залежей, расположенных глубоко от дневной поверхности. К тому же глубокие скважины при длительной эксплуатации деформируются, осыпаются, что также затрудняет использование данного способа для глубоко залегающих слепых залежей при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.
Известен также способ защиты подрабатываемых сооружений и природных объектов (см. а.с. 594339, Е 21 F 15/00), заключающийся в приготовлении закладочного материала, проходке скважин и подаче по ним закладочного материала в подземные пустоты, при котором скважины проходят до полостей расслоения пород, возникающих над выработанным пространством за пределами зоны водопроводящих трещин.
Данный способ можно использовать только для неглубоко залегающих залежей, так как перепуск закладки через скважины при глубоких скважинах сопровождается запрессовкой скважин, глубоких скважин в трещиноватых массивах, также склонных к деформациям.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых (см. Закладочное хозяйство шахт и рудников. - М. : Недра, 1978, с. 60-61, рис. 1-16), включающий проходку с поверхности до залежи восстающего и перепуск закладочного материала по восстающему в выработанное пространство залежи.
Недостатком данного способа является несоответствие ведения горных работ правилам техники безопасности.
Единый технический результат предлагаемого технического решения - снижение трудоемкости и повышение безопасности работ.
Единый технический результат достигается тем, что в известном способе закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, включающем проходку с поверхности до залежи восстающего и перепуск закладочного материала по восстающему в выработанное пространство залежи, в котором закладочный восстающий для локализации выработанного пространства камер предохранительной подушкой, образуемой из закладочного материала, проходят в лежачем боку залежи под углом наклона к поверхности, превышающим угол внутреннего трения закладочного материала, причем устье закладочного восстающего располагают вне зоны сдвижения пород лежачего бока, а нижнюю часть закладочного восстающего проходят с разветвлением на 2-3 рукава в зависимости от мощности залежи, для контроля за состоянием выработанного пространства и закладочного материала проходят контрольно-смотровые выработки, при этом контрольно-смотровые выработки проходят вне зоны влияния зоны выработанного пространства, а минимально необходимую толщину предохранительной подушки в выработанном пространстве определяют из соотношения:
где КЗМ - коэффициент пропорциональности толщины предохранительной подушки высоте падения кусков закладочного материала; Нв.п - высота выработанного пространства, м.
где КЗМ - коэффициент пропорциональности толщины предохранительной подушки высоте падения кусков закладочного материала; Нв.п - высота выработанного пространства, м.
Размещение закладочного восстающего в лежачем боку залежи под углом наклона к поверхности, превышающим угол внутреннего трения закладочного материала, обеспечивает беспрепятственное продвижение закладочного материала от устья восстающего до его нижней части. Движущийся закладочный материал по такому восстающему не образуют сводов равновесия, которые необходимо разрушать дополнительными техническими средствами.
Размещение устья закладочного восстающего вне зоны сдвижения пород лежачего бока обеспечивает надежную устойчивость устья восстающего и безопасную доставку и загрузку закладочного материала в восстающий.
Разветвление нижней части закладочного восстающего на 2-3 рукава в зависимости от мощности залежи обеспечивает надежную доставку закладочного материала по всей площади выработанного пространства, что способствует повышению безопасности горных работ.
Проходка контрольно-смотровых выработок вне зоны влияния выработанного пространства обеспечивает контроль за состоянием массива при отработке слепых залежей с целью обеспечения безопасности подземных горных работ, а также людей, сооружений и объектов, находящихся в зоне возможного вредного влияния горных работ на поверхности. Из контрольно-смотровых выработок производится оценка геометрических параметров фактически образованных пустот, контроль толщины предохранительной подушки, определение геомеханических процессов, происходящих в налегающих породах и вмещающем массиве, оценка их состояния и развития на основе имеющихся критериев и аналитических расчетов.
При образовании предохранительной подушки минимально необходимая толщина определяется по вышеприведенной формуле, а коэффициент КЗМ устанавливается по формуле:
КЗМ=К1•К2•К3•К4,
где К1, К2 и К3 - коэффициенты, учитывающие аэродинамическое сопротивление соответственно предохранительной подушки, поступающего закладочного материала и горных выработок; К4 - коэффициент, учитывающий степень изолированности выработанного пространства.
КЗМ=К1•К2•К3•К4,
где К1, К2 и К3 - коэффициенты, учитывающие аэродинамическое сопротивление соответственно предохранительной подушки, поступающего закладочного материала и горных выработок; К4 - коэффициент, учитывающий степень изолированности выработанного пространства.
Высота образующейся минимальной предохранительной подушки, определенная по данной формуле, обеспечивает аэродинамическое сопротивление, при котором скорость и перепад давления воздуха в действующих горных выработках в случае самообрушения налегающих пород не достигают опасных величин (для человека безопасно перепад давления до 0,2 кг/см2, скорость движения воздуха до 15 м/с).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вертикальный разрез по залежи; на фиг.2 - план поверхности с проекцией залежи.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: над залежью полезного ископаемого 1 в породах лежащего бока 2 одновременно с проходкой выработок для ее отработки 3 проходят до дневной поверхности под углом наклона α, находящимся в интервале углов, на несколько градусов (например, 5...10) меньше угла сдвижения пород лежащего бока β и на определенное количество градусов (например, 4. . . 7) больше угла статического трения закладочного материала γ, закладочный восстающий 4, при этом устье закладочного восстающего на поверхности располагают вне зоны сдвижения пород лежащего бока 5. В нижней части восстающей 4 разветвляют на 2-3 рукава в зависимости от размеров выработанного пространства для обеспечения надежной доставки закладочного материала по всей площади. После чего отрабатывают залежь полезного ископаемого 1 и производят самотечную закладку выработанного пространства 6, при этом закладочный материал 7 подается в выработанное пространство 6 через закладочный восстающий 4. Угол наклона закладочного восстающего 4 выбирается с учетом физико-механических свойств рудной залежи вмещающих пород и глубины залегания слепой залежи полезного ископаемого в интервале углов, на 5...10o меньших угла сдвижения пород лежачего бока для расположения устья закладочного восстающего на поверхности вне зоны сдвижения пород лежащего бока, включая предохранительную берму, и на 4. ..7o больших угла статического трения закладочного материала для обеспечения самотечного перепуска закладочного материала в выработанное пространство. Для контроля за состоянием выработанного пространства 6 и закладочного материала 7 вне зоны влияния выработанного пространства проходят контрольно-смотровые горные выработки 8. Углы сдвижения пород лежащего бока определяются для конкретных горно-геологических условий и составляют, например, для железорудных месторождений Горной Шории 50. ..65o. Величина предохранительной бермы принимается в соответствии с категорией охраны, к которой относится закладочный восстающий, равной 5 м.
Заполнение выработанного пространства 6 закладкой осуществляют на высоту, определенную из расчета.
Предлагаемый способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых прошел апробацию на Шерегешской шахте (п. Шерегеш, Кемеровской области) при отработке слепых рудных залежей участка "Новый Шерегеш" Шерегешевского железорудного месторождения. Расчет минимально необходимой толщины предохранительной подушки 9 при отработке слепых рудных тел на Шерегешской шахте был произведен следующим образом:
- проведенный согласно расчету устойчивости налегающих пород над слепым рудным телом показал, что в процессе разработки участка "Новый Шерегеш" на определенной глубине возможно самообрушение налегающих пород в объеме свода естественного равновесия;
- высота первого и последующих отрабатываемых этажей составляет 70 м, в то числе высота днища блока 15 м, площадь блока 2700 м2, выработанное пространство изолировано, сечение закладочного восстающего 3 м.
- проведенный согласно расчету устойчивости налегающих пород над слепым рудным телом показал, что в процессе разработки участка "Новый Шерегеш" на определенной глубине возможно самообрушение налегающих пород в объеме свода естественного равновесия;
- высота первого и последующих отрабатываемых этажей составляет 70 м, в то числе высота днища блока 15 м, площадь блока 2700 м2, выработанное пространство изолировано, сечение закладочного восстающего 3 м.
Определяем коэффициент К1, учитывающий аэродинамическое сопротивление пород предохранительной подушки по формуле:
где dcp - диаметр среднего куска пород (равный 0,2 м) закладочного материала; f - крепость пород закладочного материала по М.М. Протодьяконову, составляющая на Шерегешской шахте f=14.
где dcp - диаметр среднего куска пород (равный 0,2 м) закладочного материала; f - крепость пород закладочного материала по М.М. Протодьяконову, составляющая на Шерегешской шахте f=14.
Значение коэффициента K2, учитывающего аэродинамическое сопротивление пород закладочного материала, зависит от параметров выработанного пространства и характера самообрушения пород. Для отрабатываемой залежи Шерегешской шахты выработанное пространство с предельно устойчивым состоянием обнажения коэффициент K2 составил:
К2=0,36-0,0004 Нв.п,
где Нв.п - для первого этажа составил 70 м, для второго этажа 140 м и т. д
К2=0,36-0,000470=03.
Коэффициент К3, учитывающий аэродинамическое сопротивление горных выработок, определялся по формуле:
где Sбл - площадь блока, м2; n - число выпускных выработок в блоке; S - площадь выпускных выработок, м2; а - коэффициент, учитывающий характер самообрушения выработанного пространства (в данном случае а=1 с учетом частичного самообрушения пород выемочного пространства).
где Sбл - площадь блока, м2; n - число выпускных выработок в блоке; S - площадь выпускных выработок, м2; а - коэффициент, учитывающий характер самообрушения выработанного пространства (в данном случае а=1 с учетом частичного самообрушения пород выемочного пространства).
Коэффициент К4, учитывающий изолированность выработанного пространства залежи участка "Новый Шерегеш", принят равным 1,0, так как выработанное пространство изолировано.
Соответственно минимально необходимая толщина предохранительной подушки для участка "Новый Шерегеш" после определения коэффициента пропорциональности (КЗМ):
КЗМ=0,3+0,3+1,3+1,0=2,9
толщина предохранительной подушки для первого этажа составила:
Последующие расчеты для остальных этажей отрабатываемой залежи проведены согласно представленных формул.
КЗМ=0,3+0,3+1,3+1,0=2,9
толщина предохранительной подушки для первого этажа составила:
Последующие расчеты для остальных этажей отрабатываемой залежи проведены согласно представленных формул.
С закладкой по предлагаемому способу извлечено 12,0 млн. т сырой руды, снижение трудоемкости извлечения тонны руды уменьшилось на 30%, по безопасности работ претензий со стороны органов Госгортехнадзора России не было. Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа по Шерегешской шахте составил свыше 3,0 млн. рублей.
Claims (1)
- Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, включающий проходку с поверхности до залежи восстающего и перепуск закладочного материала по восстающему в выработанное пространство залежи, отличающийся тем, что закладочный восстающий для локализации выработанного пространства камер предохранительной подушкой, образуемой из закладочного материала, проходят в лежачем боку залежи под углом наклона к поверхности, превышающим угол внутреннего трения закладочного материала, причем устье закладочного восстающего располагают вне зоны сдвижения пород лежачего бока, а нижнюю часть закладочного восстающего проходят с разветвлением на 2-3 рукава, в зависимости от мощности залежи, для контроля за состоянием выработанного пространства и закладочного материала проходят контрольно-смотровые выработки, при этом контрольно-смотровые выработки проходят вне зоны влияния зоны выработанного пространства, а минимально необходимую толщину предохранительной подушки в выработанном пространстве определяют из соотношения
где КЗМ - коэффициент пропорциональности толщины предохранительной подушки высоте падения кусков закладочного материала;
Нв.п - высота выработанного пространства, м.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134620/03A RU2215144C2 (ru) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001134620/03A RU2215144C2 (ru) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001134620A RU2001134620A (ru) | 2003-08-20 |
| RU2215144C2 true RU2215144C2 (ru) | 2003-10-27 |
Family
ID=31988601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001134620/03A RU2215144C2 (ru) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2215144C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818643A (zh) * | 2010-05-18 | 2010-09-01 | 中南大学 | 深井特厚大破碎矿体盘区阶梯式无间柱连续充填采矿法 |
| CN104612689A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-13 | 辽宁工程技术大学 | 一种露天矿下部煤层开采境界的优化方法 |
| CN109973091A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-07-05 | 北京昊华能源股份有限公司 | 一种呈多分叉型煤体的采煤方法 |
-
2001
- 2001-12-18 RU RU2001134620/03A patent/RU2215144C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101818643A (zh) * | 2010-05-18 | 2010-09-01 | 中南大学 | 深井特厚大破碎矿体盘区阶梯式无间柱连续充填采矿法 |
| CN101818643B (zh) * | 2010-05-18 | 2012-06-27 | 中南大学 | 深井特厚大破碎矿体盘区阶梯式无间柱连续充填采矿法 |
| CN104612689A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-13 | 辽宁工程技术大学 | 一种露天矿下部煤层开采境界的优化方法 |
| CN104612689B (zh) * | 2015-01-20 | 2016-08-24 | 辽宁工程技术大学 | 一种露天矿下部煤层开采境界的优化方法 |
| CN109973091A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-07-05 | 北京昊华能源股份有限公司 | 一种呈多分叉型煤体的采煤方法 |
| CN109973091B (zh) * | 2019-02-20 | 2021-08-24 | 北京昊华能源股份有限公司 | 一种呈多分叉型煤体的采煤方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cao et al. | CO2 gas fracturing: A novel reservoir stimulation technology in low permeability gassy coal seams | |
| CN104632221B (zh) | 一种采用液态二氧化碳爆破诱导崩落采矿方法 | |
| CN103924976B (zh) | 一种露天复采过残煤区的方法 | |
| Van As et al. | Caving induced by hydraulic fracturing at Northparkes mines | |
| WO2011103620A1 (en) | A method of reducing subsidence or windblast impacts from longwall mining | |
| AU2012272545A1 (en) | Mining method for gassy and low permeability coal seams | |
| CN104329113B (zh) | 一种地面钻孔松动爆破煤层底板卸压抽采瓦斯的方法 | |
| CN104850695B (zh) | 一种确定有效采空区放顶爆破方案的方法 | |
| Yang et al. | Application cumulative tensile explosions for roof cutting in Chinese underground coal mines | |
| Chistyakov et al. | Investigation of the geomechanical processes while mining thick ore deposits by room systems with backfill of worked-out area | |
| Liu et al. | Pressure relief, gas drainage and deformation effects on an overlying coal seam induced by drilling an extra-thin protective coal seam | |
| RU2215144C2 (ru) | Способ закладки выработанного пространства камер при подземной разработке месторождений полезных ископаемых | |
| Mishra et al. | Blast-induced caving from surface over continuous miner panel at a 110m cover in an Indian mine | |
| CN110675273B (zh) | 一种采煤工作面溃水溃砂灾害的判断方法 | |
| RU2086773C1 (ru) | Способ дегазации надрабатываемого пласта-спутника | |
| UA26265U (en) | Method for degassing outburst-dangerous and gas-bearing coal beds | |
| RU2564888C1 (ru) | Способ гидравлической добычи угля из газонасыщенных пластов | |
| Konicek | Destressing | |
| Zhou et al. | Geological barrier–a natural rock stratum for preventing confined karst water from flowing into mines in North China | |
| Sun et al. | Case study: Mechanism and effect analysis of presplitting blasting in shallow extra-thick coal seam | |
| RU2672296C1 (ru) | Способ разработки сближенных пластов угля | |
| Yang et al. | Study on the gas migration laws of non-pillar mining with gob-side entry retaining in high gas outburst coal seam | |
| Ngah et al. | Groundwater problems in Surface mining in the united kingdom | |
| RU2415267C1 (ru) | Способ разработки слепых рудных залежей | |
| Tang et al. | Rapid co-extraction of coal and coalbed methane techniques: a case study in Zhangji coal mine, China |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031219 |