SU1719638A1 - Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано при ведении очистных работ в неустойчивых вмещающих породах. Цель изобретени  - уменьшение объема подготовительных выработок за счет увеличени  продолжительности сохранени  проектной высоты заходки в услови х слабой почвы в результате использовани  несущей способности пласта полезного ис- колаемого. В процессе выемки заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной отработки осуществл ют установ: кой крепи в заходках на сформированные уступы, выемку полезного ископаемого в уступах производ т обратным ходом до извлечени  крепи и обрушени  пород кровли. Параметры уступов из полезного ископаемого определ ют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта креплени  очистного забо  и примен емого выемочного оборудовани . Приведены зависимости дл  расчета Аараметров формируемых уступов из полезного ископаемого. 3 ил. Ј

Description

Изобретение относитс  к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах, например марганцевых руд, угл , строительных материалов, химического сырь  и др.

Известен способ селективной выемки полезного ископаемого, включающий отработку пластов системой заходок с отбойкой при помощи зар дов ВВ и закреплением верхней пачки временной крепью, при котором с целью повышени  эффективности выемки полезного ископаемого верхнюю пачку , закрепленную штанговой крепью, отбивают при помощи зар дов ВВ. которые размещают в полост х, образуемых по мере извлечени  штанг.

Недостатком этого способа  вл етс  невозможность обеспечени  устойчивости заходок при разработке пластов,.залегающих в неустойчиых вмещающих породах крепостью менее 6 баллов по шкале проф. М.М. Протодь конова вследствии того, что их прочность недостаточна дл  надежного и безопасного закреплени  в них штанговой

О

С СО

00

крепи и создани  несущей балки из подкро- вельной пачки полезного ископаемого и анкеров .

Известен способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых заходками, включающий проведение выемочйого штрека, формирование сопр жений штрека с заходками , образование ниш, выемку полезного ископаемого выемочным оборудованием от штрека к технической границе выемочного столба,транспортировку на штрек выемочного оборудовани  и крепи и обрушение пород кровли, при котором с целью обеспечени  беспреп тственной транспортировки выемочного оборудовани  по заходке на штрек после ее отработки за счет сохранени  проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки осуществл ют подрывку вмещающих пород .

Недостатком указанного способа  вл етс  низка  устойчивость заходок при наличии в почве пласта пород с низкой несущей способностью вследствие погружени  под воздействием горного давлени  стоек крепи в слабую почву и уменьшени  высоты выработки.

Известен способ разработки угольных пластов в услови х слабой почвы, включающий нарезку щелей в последней, при котором слабую почву увлажн ют, а затем охлаждают до твердопхсосто ни  путем самопроизвольного испарени  жидкого хладагента .

Недостатками известного способа  вл ютс  его низка  эффективность вследствие высокой стоимости жидкого хладагента и дополнительного оборудовани , сложность организации технологического процесса очистной выемки и снижение нагрузки ,на очистной забой.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработки заходок из выемочного штрека пр мым ходом, установку крепи в заходкахт сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработ- ки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках.

Практика подземной разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых заходками в услови х слабой :почвы показывает, что больша  часть об- щей величины уменьшени  рабочей высоты выработки реализуетс  не за счет конструктивной податливости крепи заходки , выбираемой с учетом развивающегос  горного давлени , а за счет

внедрени  стоек крепи в почву пласта. Причем при превышении давлени  от стоек крепи, несущей способности пород почвы пласта, процесс конвергенции (сближени  почвы и кровли) заходки протекает очень быстро и становитс  практически неуправл емом. Это приводит к значительному уменьшению рлСочей высоты заходки, а значит, и к снижению ее устойчивости. .Дальнейшее ведение работ в этой заходке невозможно.

Это приводит к необходимости уменьшени  длины очистных заходок,.а следовательно , увеличению объема проведени  подготовительных выработок (выемочных

штреков). Указанные недостатки обуславливают низкую эффективность известного способа.

Цель изобретени  - уменьшение обьемэ проведени  подготовительных выработок за счет увеличени  продолжительности сохранени  проектной высоты заходки в услови х слабой почвы в результате использо- вани  несущей способности пласта

полезного ископаемого.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно известному способу разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающему проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека пр мым ходом, установку крепи в заходках , сохранение проектной высоты заходки в течение времени полной ее отработки и управление кровлей полным обрушением извлечением крепи в отработанных заходках , в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определ ют из выражени :

Q f 1 - 2 S ч

50Пмии , СМ

2RP -р

где Ьмин - минимальна  высота уступов, см;

G несуща  способность рамы крепи,

S - площадь поперечного сечени  стойки крепи, см ,

L - шаг установки рам крепи по длине заходки,см;

В - ширина эаходки в проходке, см;

RP - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное раст жение , кГс/см2;

р- периметр поперечного сечени  стойки крепи, см,

Ьмакс

Всв. -Ьк

, СМ

где Ьмакс предельна  ширина уступов, см;

Всв - ширина заходки в свету, см;

Ьк -1 ширина выемочного оборудовани , см;

5Х и (5НХ минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см,

сохранение проектной высоты заходки в течении времени ее полной отработки осуществл ют установкой крепи в заходках на сформированные уступы, а выемку полезного ископаемого в уступах производ т обратным ходом до извлечени  крепи.

Предлагаемое в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формирование уступов из полезного ископаемого с предлагаемыми параметрами , сохранение проектной высоты заходки в течение времени ее полной обработки установкой крепи в заходках на сформирован- ные уступы и выемка полезного ископаемого в уступах обратным ходом до извлечени  крепи обеспечивают увеличение продолжительности сохранени  проектной высоты заходки в услови х слабой почвы в результате использовани  несущей, способности пласта полезного ископаемого , что дает возможность проводить заходки большей длины, а значит, уменьшение объема проведени  подготовительных выработок .

Под вли нием горного давлени  происходит уменьшение рабочей высоты выработки . Величина конвергенции заходки при прочих равных услови х зависит от вел и- чины погружени  крепи в почву выработки . Установка крепи на уступы из полезного ископаемого с параметрами, соответствующими величине развивающегос  горного давлени  и технической характеристике примен емой крепи, позвол ет избежать погружение крепи в породы почвы пласта, имеющих низкую несущую способность. Это обеспечивает уменьшение общей конвергенции отрабатываемой заходки и ограничивает ее величину пределами вертикальной податливости примен емой крепи. Поэтому уменьшение высоты отрабатываемой заходки не достигает предельных (критических ) величин дл  беспреп тственной работы , транспортировки выемочного оборудовани  и безопасного передвижени  людей в заходке.

5Формирование в нижней части заходки

уступов из полезного ископаемого по мере ее проведени  в направлении к технической границе выемочного столба осуществл етс  путем отработки верхней части заходки ши10 риной большей ширины ее нижней части. Параметры уступов из полезного ископаемого определ ют с учетом физико-математических свойств пласта полезного ископаемого, паспорта креплени  заходок и

15 примен емого выемочного .оборудовани  согласно предлагаемым формулам. Выемку полезного ископаемого в уступах осуществл ют обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба к

0 штреку перед извлечением крепи и обрушением кровли. Перед выемкой уступов полез- . ного ископаемого под верхн ки подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки временной крепи,

5 например гидравлические, с последующим их извлечением совместно с верхн ками рам основной крепи заходки. Одновременно с отработкой уступов полезного ископаемого и перемещением выемочного

0 оборудовани  (комбайна) к штреку по мере необходимости производ т сокращение забойного конвейера путем поочередного демонтажа его секций. После выхода добычного комбайна на штрек и окончани 

5 отработки заходки приступают к отработке последующей заходки в указанной выше последовательности.

На фиг. 1 показана схема отработки выемочного столба, план; на фиг. 2 - сечение

Q А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых в услови х слабой почвы

5 осуществл ют следующим образом.

Разработку пологого пласта полезного ископаемого, в почве которого залегают песчано-глинистые осадочные породы с низкой несущей способностью, ведут, нал пример, в услови х шахт Марганецкого ГОКа .

По оси выемочного столба, подлежащего отработке, проход т по пласту 1 полезного ископаемого выемочный штрек 2, в

е котором устанавливают телескопический ленточный конвейер 3. После лтого приступают к выемке запасов столба путем после-, довательной отработки очистных заходок 4. очистную выемку в которых ведут в две стадии .

Первоначально определ ют параметры уступов 5 из полезного ископаемого из выражений

2S

П ( 1 - ЈЈ bU L.B

2 Rp -р

( 1 - -2-х21 73 75x350 .)

2x3,2x51,645,4 см,

где,пМин - минимальна лзысота уступов, см;

S - площадь поперечного сечени  стойки крепи, см , согласно технической характеристики рамы крепи СВП-17 принимаем ,73 см2;

G - несуща  способность рамы крепи согласно технической характеристики рамы крепи СВГТ-17, кГс, принимаем G 15000 кГс;

L - шаг установки рам крепи по длине заходки, см, согласно паспорта креплени  и управлени  кровлей в заходке принимаем L 75 см;

В - ширина заходки в проходке, см, согласно паспорта креплени  и управлени  кровлей в заходке принимаем В 350 см;

Rp - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное раст жение , кГс/см2, принимаем дл  марганце вого пласта Rp 3,2 кГс/см2;

р - периметр поперечного сечени  крепи, см, согласно технической характеристике рамы крепи СВП-17 принимаем ,6см

Принимаем высоту уступов h 50 см.

Эмакс -

- Всв Ьк Ох Он

32,5 см,

где Ьмакс - предельна  ширина уступов, см;

Все - ширина заходки в свету, см, .согласно паспорта креплени  и управлени  кровлей в заходке принимаем Все т 305 см;

Вк - ширина.выемочного оборудовани , см, согласно технической характеристики добычного комбайна КМШ принимаем

Ьк 120см;

5х и 5нх минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см. согласно ЕПБ принимаем (5х 70 см и 5мх 40 см.

Принимаем .высоту уступов b 30 см, После этого с выемочного штрека 2 засекаетс  заходка 4. Вручную при помощи

отбойного молотка с погрузкой горной массы на штрековый конвейер 3 проход т первые 3 м (нишу) заходки 4, так как техническа  характеристика добычного комбайна б КМШ

не позвол ет ему вести выемку в заходке непосредственно с выемочного штрека. После проходки ниши в нее завод т добычной комбайн и производ т монтаж переносного забойного конвейера 7. В дальнейшем по

0 мере проведени  заходки к технической границе 8 выемочного столба производ т наращивание забойного конвейера путем

добавлени  секций и мерных отрезков транспортерной ленты. По мере проведени 

5 заходки в направлении от штрека к технической границе выемочного столба в нижней ее части формируют уступы 5 из марганцевой руды с определенными выше параметрами , где устанавливают крепежные рамы 9

0 вразбеж.ку с полной или неполной зат жкой кровли 10, крепи состоит из двух боко- вых стоек 11 и верхн ка 12 из шахтного спецпрофил  СВП-17, соединенных между собой внахлестку при помощи замков 13.

5 Отбиваема  в заходке горна  масса грузитс  добычным комбайном на забойный конвейер с последующей перегрузкой ее на штрековый конвейер и далее транспортируетс  в общешахтную транспортную цепоч0 УФормирование в нижней части заходки

уступов из полезного ископаемого по мере ее проведени  в направлении к технической гарнице выемочного столба осуществл ют

5 следующим образом. .

Выемку горной массы в верхней части заходки 14 ведут на всю ширину заходки сечением, соответствующим конструкции примен емой крепи, с оставлением в почве,

0 заходки пачки (сло ) полезного ископаемого мощностью,.исключающей продавливание ее стойками крепи 11.

В приведенном примере h 50 см. После выемки верхней части забо  14 на шаг

5 установки крепи осуществл ют сборку крепи , дл  чего устанавливают боковые стойки

11,на которые сверху укладывают верхн к

12,устанавливают в местах нахлестки замки

13,соедин ют установленную раму посред- Q ством планок-ст жек и хомутов с ранее установленной крепью заходки, и возвод т межрамное ограждение, например, из дерев нной зат жки. После этого производ т частичную выемку ранее оставленной в почве

jg заходки пачки полезного ископаемого. При этом ширину нижней части 15 заходки выполн ют шириной меньшей ширины заходки в ее верхней части 14. В результате в нижней части проводимой заходки формируют уступы 5 из полезного ископаемого, на

которые опираетс  крепь заходки. Ширину этих уступов определ ют из условий маневрировани  добычным комбайном и передвижени  людей в заходке. В приведенном примере b 30 см. Длина L (м) очистных заходок от штрека до технической границы выемочного столба определ етс  в соответствии с величиной конструктивной податливости Л h (мм) крепи, скоростью деформации (оседани ) VKp (мм/ч) пород кровли и достигнутой скоростью Va (м/ч) проведени  заходок. В приведенном примере

Ah

V,

кр

200 х -If- 37,5 м. о

Во вторую стадию обратным ходом в направлении от технической границы выемочного столба 8 к штреку 2 осуществл ют выемку запасов в оставленных ранее уступах 5 из полезного ископаемого. При этом перед их выемкой под верхн ки 12 подрабатываемых рам крепи устанавливают переносные стойки 16 временной крепи, например индивидуальные гидравлические стойки типа 2ГСК. Одновременно с выемкой уступов 5 из полезного ископаемого по мере перемещени  добычного комбайна 6 к выемочному штреку 2 производ т сокращение забойнрго конвейера 7 путем последовательного демонтажа его секций и мерных отрезков транспортерной ленты. С отставанием от добычного комбайна 6 не менее 5.м извлекают элементы основной крепи 9 и переносную временную крепь 16 и кровл 

10заходки самопроизвольно обрушаетс . Это рассто ние принимаетс  с целью обеспечени  безопасных условий дл  горно-рабочих , ведущих посадочные работы.

Посадочные работы осуществл ют следующим образом..

Демонтируют замки 13 и продольные планки-ст жки. Убирают боковые стойки

11рам крепи, зат жки. После этого при помощи гибкой св зи (троса) и ручкой, лебедки извлекают стойку временной крепи 16 и верхн к 12. Кровл  заходки самопроизвольно обрушаетс . Извлекаемые элементы крепи доставл ют на выемочный штрек и складируют. После выхода добычного комбайна на штрек и посадки кровли в отработанной заходке в ее устье возвод т дощатую перемычку 17 дл  предотвращени  прорыва обрушенных пород в выемочный штрек.

На этом цикл работ в заходке завершаетс . При отработке по следующих заходок пор док и последовательность приемов и операций повтор ютс  в описанной выше

последовательности до полной отработки запасов выемочного столба. ,

Предлагаемый способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ис5 копаемых может быть реализован при подземной добыче полезных ископаемых, залегающих в неустойчивых вмещающих породах.

Использование способа наиболее эф0 фективно при разработке пластов полезных ископаемых заходками в услови х слабой почвы в св зи с особой важностью решени  проблемы уменьшени  обьема проведени  подготовительных выработок.

5 Использование предлагаемого способа разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

0 повышение устойчивости заходок позвол ет уменьшить объемы проведени  подготовительных выработок, значительно снизить себестоимость добычи;

-предотвращение погружени  крепи в 5 почву заходки облегчает ее извлечение и

уменьшает трудоемкость очистных работ;

-вследствие повышени  устойчивости заходок улучшаетс  безопасность ведени  работ в заходках,

о Дл  осуществлени  предлагаемого способа дополнительных меропри тий и затрат не требуетс , Kg 0;

Экономический эффект от использовани  предлагаемого способа определ ем ис- 5 ход  из уменьшени  объема проведени  . подготовительных выработок на один очистной забой по формуле

Э Cuj(Vi-V2), руб/г. .

где Сш - стоимость проведение  1 м выемочного штрека, м;

Vi и V2 - объем проходки выемочных штреков соответственно по базовому и предлагаемому способам, м, принимаем Vi 740 м и V2 370 м.

50

Claims (1)

1. Э - 254,94 (740-370) 94327 р/год. Формула изобретени 

   Способ разработки пологих пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий проходку выемочного штрека, выемку полезного ископаемого последовательной отработкой заходок из выемочного штрека пр мым ходом, установку крепи в заходках, сохранение проектной высоты эа- ходки в течение времени полной ее отработки , и управление кровлей полным

   обрушением извлечением крепи в отработанных заходках, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  объема подготовительных выработок за счет увеличени  продолжительности сохранени  проектной высоты заходки в услови х слабой почвы в результате использовани  несущей способности пласта полезного ископаемого, в процессе выемки заходки в ее нижней части вдоль боковых стенок формируют уступы из полезного ископаемого, параметры которых определ ют из выражени 

   Пмин

   so-fnH

   2 RD Р

   где Нмин - минимальна  высота уступов, см;

   G - несуща  способность рамы крепи, кГс;.

   $ - площадь поперечного сечени  стойки крепи, см ;

   L - шаг установки рам крепи по длине заходки,см;

   В - ширина заходки в проходке, см;

   RP - расчетное сопротивление пласта полезного ископаемого на одноосное раст жение , кГс/см2;

   5Р - периметр поперечного сечени 

   стойки крепи, см;

   Все Ьк Ох Он

   JM3KC

   где Ьмакс - предельна  ширина уступов, см;

   Все - ширина заходки в свету, см;

   Ьк - ширина выемочного оборудовани .

   см;

   5х и 3нх - минимально допустимые зазоры соответственно с ходовой и неходовой стороны заходки, см, а дл  сохранени  высоты заходки в течение

   времени .ее полной отработки устанавливают крепь в зэходке на сформированные ус- тупы и выемку полезного ископаемого в уступах производ т обратным ходом до извлечени  крепи.

   6-6

   А-А

   фиг. 2