способ разработки угольных месторождений

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, включающий отработку пласта выемочными участками, выемку угля в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку угля под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства, выемку угля под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством, отличающийся тем, что наклонную высоту выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород, а обрушение налегающих пород в выемочном участке под закладкой осуществляют принудительной их подрезкой взрывными скважинами, которые бурят на нижней границе выемочного участка, отработанного с закладкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину l_ск взрывных скважин определяют из выражения

l_ск K m,

где m мощность пласта, м;



где h_о наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли под заложенным выработанным пространством, м;

h_з наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, м;

K_р коэффициент разрыхления пород кровли.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для отработки крутых и наклонных угольных пластов под запожаренными участками.

Известен способ разработки мощных угольных пластов, склонных к самовозгоранию на участках под потушенными эндогенными пожарами, а также в замках антиклинальных и синклинальных складов с полной закладкой выработанного пространства [1]

Недостатками этой технологии являются более низкая производительность труда и более высокая себестоимость (в 2-3 раза) по сравнению с системами разработки с полным обрушением кровли.

Известен также способ подземной разработки месторождений, включающий отработку пласта выемочными участками, выемку полезного ископаемого в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку полезного ископаемого под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями, выемку полезного ископаемого под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством [2]

Целью изобретения является обеспечение контролируемого обрушения пород кровли при выемке полезного ископаемого на участках пласта, отрабатываемого под участками, отработанными с закладкой, и за счет выбора оптимальных (рациональных) параметров этих участков повышение эффективности горных работ.

Цель достигается тем, что при разработке угольных месторождений, включающей отработку пласта выемочными участками, выемку угля в вышележащем выемочном участке с обрушением налегающих пород, выемку угля под отработанным с обрушением выемочным участком системами с закладкой выработанного пространства, выемку угля под заложенным выработанным пространством с обрушением налегающих пород и образование сводов естественного равновесия над выработанным пространством, наклонную высоту выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород, а обрушение налегающих пород в выемочном участке под закладкой осуществляют принудительно их подрезкой взрывными скважинами, которые буpят на нижней границе выемочного участка, отработанного с закладкой. При этом длину взрывных скважин определяют из выражения

l_ск Km, где m мощность пласта, а коэффициент К определяют из выражения

K= где h_o наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли под заложенным выработанным пространством, м;

h₃ наклонная высота выемочного участка, отрабатываемого с закладкой, м;

К_р -коэффициент разрыхления пород кровли.

На фиг.1 изображена схема отработки части угольного месторождения, представленной крутым пластом, разрез в плоскости пласта; на фиг.2 вертикальная проекция выемочного участка пласта; на фиг.3 расчетная схема.

Месторождение полезного ископаемого, представленное свитой крутых и наклонных угольных пластов, отрабатывается выемочными участками, при этом на верхних этажах (горизонтах) 1 выемку угля ведут с обрушением налегающих пород кровли. Нижележащие этапы отрабатываются по комбинированной технологии: верхняя часть этажа отрабатывается с закладкой выработанного пространства, в том числе с применением твердеющих смесей, а нижняя с обрушением кровли.

Выемочный участок пласта вскрывается квершлагом 2 на откаточном горизонте и вентиляционным квершлагом 3. С квершлага 2 по пласту проходится основной (откаточный) штрек 4. Определив величину наклонной высоты подэтажа h₃, который должен отрабатываться с закладкой, проходят подэтажный штрек 5, на уровне которого отрабатывается первый горизонтальный или поперечно-наклонный слой 6.Вышележащая часть пласта до межгоризонтного целика отрабатывается слоями 7 с закладкой выработанного пространства. Наклонную высоту h₃ этого подэтажа, отрабатываемого с закладкой, принимают не менее высоты свода естественного равновесия налегающих пород.

После того, как на границе выемочного участка верхняя часть пласта будет полностью отработана с закладкой, начинают очистные работы в нижней части пласта, которую, например, отрабатывают столбами по падению 8 с применением щитовых перекрытий или каким-либо другим способом. При этом до начала ведения очистных работ в нижней части этажа с обрушением налегающих пород кровли на уровне первого отработанного слоя 6, т.е. на нижней границе выемочного участка (подэтажа) отработанного с закладкой, производят принудительное обрушение налегающих пород кровли путем подрезки их взрывными скважинами 9.

Длину взрывных скважин 9 определяют из выражения l_ск Km, где m мощность пласта, м; К коэффициент, определяемый из равенства 0,5 х h_o x K(K_p-1)=h_o h₃, где h_o наклонная высота подэтажа выемочного участка, отрабатываемого с обрушением кровли, м; h₃ наклонная высота подэтажа, отработанного с закладкой, м; К_р коэффициент разрыхления пород кровли.

Коэффициент К определяется и оптимизируется исходя из расчетной схемы (фиг.3), которая основывается на том, что объем выработанного пространства с обрушением кровли V_o равен сумме объемов перепускаемого закладочного массива V₃ и приращения объема разрушаемых пород кровли V_к за счет их разрыхления V_кр V_кК_р, т. е. V_o V₃ + (V_кр V_к), а V_o h_oml₃, где l₃ длина забоя по простиранию пласта.

Объем выработанного пространства, заполненного закладкой, V₃ h₃ml₃. Принято, что обрушается минимум половина объема подрезаемых взрыванием пород кровли над выработанным пространством нижней части подпожарного участка, т. е. V_к 0,5h_ol_cкl₃.

Преобразуя вышеприведенные выражения, получают формулу для определения коэффициента К в выражении для определения необходимой (оптимальной) длины взрывных скважин.

Применение предлагаемой технологии позволит более эффективно отрабатывать выемочные участки мощных крутых пластов, находящихся под списанными (потушенными) эндогенными пожарами.