способ подготовки к первичной посадке труднообрушаемой кровли в условиях криолитозоны

Формула изобретения

Способ подготовки к первичной посадке труднообрушаемой кровли в условиях криолитозоны, включающий проведение конвейерного и вентиляционного штреков, проходку монтажной камеры у границы выемочного столба с установкой в ней механизированного комплекса и выемку полезного ископаемого лавой, отличающийся тем, что устанавливают органную крепь вдоль комплекса со стороны выработанного пространства или на перекрытия секции крепи комплекса укладывают антивибрационные пластины без установки органной крепи, а на поверхности над выработанным пространством лавы, подготовленным к первичной посадке кровли и не достигшем критических размеров, размещают вибраторную установку со смещением ее от центра выработанного пространства в сторону падения пласта на величину L согласно выражению:

L=H·tg ,

где Н - расстояние от поверхности до центра выработанного пространства, м,

- угол падения пласта,

после чего включают вибраторную установку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для подготовки к первичной посадке многолетнемерзлых пород кровли.

Известен способ подготовки и управления первичной посадкой кровли, включающий проведение конвейерного и вентиляционного штреков, проходки монтажной камеры и отработки выемочного столба механизированным комплексом, бурения из выработок скважин в породы кровли и подачу в них тепла [1] - прототип.

Недостатками известного способа являются:

- сложность подачи в скважины теплоносителя (горячей воды или пара);

- трудность приготовления теплоносителя в выработках;

- незначительный ореол оттаявших пород вокруг скважин.

Технической задачей являлось более раннее обрушение обнаженных пород кровли в выработанном пространстве лавы механическим воздействием на породы с помощью упругих волн, создаваемых в мерзлом массиве.

Предлагаемый способ отличается тем, что устанавливают органную крепь вдоль комплекса со стороны выработанного пространства, снимают нагрузку с крепи комплекса или на перекрытия секции крепи комплекса укладывают антивибрационные пластины без установки органной крепи, а на поверхности над выработанным пространством лавы, подготовленном к первичной посадке кровли и не достигшем критических размеров, размещают вибраторную установку со смещением ее от центра выработанного пространства в сторону падения пласта на величину L согласно выражению

L=H·tg ,

где H - расстояние от поверхности до центра выработанного пространства;

- угол падения пласта, после чего включают вибраторную установку.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что устанавливают органную крепь вдоль комплекса со стороны выработанного пространства и снимают нагрузку с крепи комплекса, позволяет создать режущий ряд для обрушения пород кровли и исключить динамические нагрузки на крепь мехкомплекса. По другому варианту органную крепь не устанавливают, но на перекрытия секции крепи укладывают антивибрационные пластины. Этот вариант возможен при достаточной сопротивляемости крепи комплекса.

Существенный признак того, что на поверхности над выработанным пространством лавы, подготовленным к первичной посадке кровле и не достигшим критических размеров, размещают вибраторную установку, создает возможность механического воздействия на многолетнемерзлый массив горных пород над выработанным пространством с помощью упругих волн, возбуждаемых вибраторной установкой.

Существенный признак того, что вибраторную установку смещают от центра выработанного пространства в сторону падения пласта на величину L согласно выражению

L=H·tg ,

где Н - расстояние от поверхности до центра выработанного пространства;

- угол падения пласта, обеспечивает первоочередное и усиленное воздействие на центр пород кровли над выработанным пространством с целью разрыва этих пород и их обрушения с началом работы вибраторной установки.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показан в плане участок выемочного столба, подготавливаемого к первичной посадке кровли, на фиг.2. - разрез А-А на фиг.1.

Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 - выемочный столб; 2 - конвейерный штрек; 3 - вентиляционный штрек; 4 - монтажная камера; 5 - механизированный комплекс; 6 - обнаженное пространство; 7 - многолетнемерзлые породы; 8 - полезное ископаемое; 9 - органная крепь; 10 - вибраторная установка.

Способ выполняют следующим образом: после оконтуривания выемочного столба 1 конвейерным штреком 2 и вентиляционным штреком 3 в монтажной камере 4 устанавливают механизированный комплекс 5 и начинают очистную выемку столба 1. При этом обнаженное пространство 6 постоянно увеличивается. Поскольку многолетнемерзлые породы 7 криолитозоны, смерзшиеся в монолитный массив, являются труднообрушаемыми, то обнаженное пространство 6 может достичь значительной величины (2500-3000 и более м²). В таком случае обрушение пород кровли происходит внезапно, кровля смещается практически мгновенно, происходит деформация установленной крепи, воздушные удары, завалы лав.

Чтобы не допустить подобных явлений при достижении обнаженного пространства 6 примерно 2/3 от ожидаемых критических значений, установленных практикой, выемку полезного ископаемого 8 прекращают. Вдоль комплекса 5 со стороны обнаженного пространства 6 устанавливают органную крепь 9, а нагрузки на секции крепи комплекса 5 снимают. К этому времени на поверхности над выработанным пространством 6 размещают вибраторную установку 10 со смещением ее от центра выработанного пространства 6 в сторону падения пласта на величину L согласно выражению

L=H·tg ,

где Н - расстояние от поверхности до центра выработанного пространства;

- угол падения пласта.

После выполнения указанных работ вибраторную установку 10 включают в работу. При этом упругие волны, возбуждаемые установкой, разрушают многолетнемерзлый массив, и происходит первичное обрушение пород кровли.

Если механизированный комплекс 5 имеет крепь повышенной сопротивляемости, то в этом случае органную крепь 9 не устанавливают, а на перекрытия секции крепи укладывают антивибрационные пластины.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить шаг первичного обрушения, что снизит нагрузки на механизированную крепь и позволит избежать воздушных ударов в выработках шахты, исключить аварийные ситуации.

Преимуществами данного способа являются:

- улучшается безопасность горных работ;

- исключаются поломки механизированного комплекса.

Источник информации

1. Технологические схемы очистных и подготовительных работ для шахт области многолетней мерзлоты, учитывающие применение систем и средств регулирования теплового режима. М.: Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, - 1987, - с.11, 12.