способ подготовки шахтного поля при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах

Формула изобретения

1. Способ подготовки шахтного поля при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах, включающий разгрузку горного массива от повышенных напряжений и проведение в пределах разгрузочной зоны параллельных основных воздухоподающих и отводящих воздушную струю подготовительных выработок, отличающийся тем, что отрабатывают столб полезного ископаемого разгрузочной лавой, вслед за разгрузочной лавой до обрушения пород кровли возводят породную полосу, основные подготовительные выработки проходят по породной полосе после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением, расстояние между основными воздухоподающими и отводящими воздушную струю подготовительными выработками принимают больше предельного расстояния, при превышении которого исключается утечка воздуха между этими выработками, а минимальное расстояние от основных подготовительных выработок до кромки породной полосы принимают равным трех четырехкратной высоты породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении основных подготовительных выработок по падению пласта предельное расстояние между основными воздухоподающими и отводящими воздушную струю подготовительными выработками принимают равным шестикратной высоте породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при проведении основных подготовительных выработок в направлении, противоположном направлению подвигания лавы, проходку основных подготовительных выработок по породной полосе начинают через 2 3 месяца после прекращения очистных работ в разгрузочной лаве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке пластов полезных ископаемых (угольных, соляных, сланцевых и др.) с пучащими породами почвы на больших глубинах.

Известны способы подготовки пластов полезных ископаемых, включающие проведение по пласту полезного ископаемого параллельных основных воздухоподающих и отводящих вентиляционную струю подготовительных выработок. Между основными подготовительными выработками оставляют целики полезного ископаемого (Б.Ф.Братченко и др. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. М. Недра, 1985, с. 99).

Недостатками этих способов являются значительные потери полезного ископаемого и большие затраты на поддержание подготовительных выработок при отработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Известен способ подготовки шахтного поля на больших глубинах (авт.свид. СССР N 1254156 от 22.02.84 г.), включающий проведение параллельных основных воздухоподающих и отводящих подготовительных выработок, разгрузку массива пород путем бурения между основными подготовительными выработками скважин с оставлением между забоями скважин полос полезного ископаемого шириной 3 5 диаметров скважины и заполнение скважин глиной.

Недостатками данного способа являются повышенные потери полезного ископаемого в целиках, значительные затраты на поддержание выработок и большие утечки воздуха из воздухоподающих в отводящие основные подготовительные выработки при отработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Целью изобретения является снижение затрат на поддержание основных подготовительных выработок, уменьшение потерь полезного ископаемого и утечек воздуха при разработке пластов полезных ископаемых на больших глубинах.

Для достижения этой цели отрабатывают столб полезного ископаемого разгрузочной лавой, вслед за разгрузочной лавой до обрушения пород кровли возводят породную полосу. Основные подготовительные выработки проходят по породной полосе после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением. Расстояние между воздухоподающими и отводящими отработанную струю основными подготовительными выработками принимают более предельного расстояния, при превышении которого исключаются утечки воздуха между этими выработками. Минимальное расстояние от кромки породной полосы до основной подготовительной выработки принимают более трех-четырехкратной высоты породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением.

При проведении основных подготовительных выработок по падению пласта предельное расстояние между основными подготовительными воздухоподающими выработками и основными подготовительными выработками, предназначенными для отвода отработанной струи, принимают равным шестикратной высоте породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением.

При проведении основных подготовительных выработок в направлении, противоположном направлению подвигания лавы (т.е. навстречу лаве), проходку основных подготовительных выработок по породной полосе начинают через 2 3 месяца после прекращения очистных работ в разгрузочной лаве.

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известными способами подготовки шахтных полей уменьшить затраты на поддержание основных подготовительных выработок, снизить потери полезного ископаемого и уменьшить утечки воздуха из воздухоподающих систем в отводящие основные подготовительные выработки.

На фиг. 1 дана схема проведения основных подготовительных выработок в направлении, совпадающем с направлением подвигания разгрузочной лавы, на фиг. 2 в направлении, противоположном подвиганию разгрузочной лавы, на фиг. 3 поперечный разрез выработки.

На фиг. 1-3: l длина разгрузочной лавы; 1, 2 воздухоподающие основные подготовительные выработки; 3 основная подготовительная выработка, предназначенная для отвода отработанной струи воздуха; 4, 5 участковые выработки; b ширина породной (бутовой) полосы; h высота породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением; а расстояние между основной воздухоподающей и отводящей струю подготовительными выработками; с расстояние между кромкой породной полосы и ближайшей (к этой кромке) основной подготовительной выработкой; n расстояние между основными воздухоподающими выработками; s расстояние от забоя лавы до забоев основных подготовительных выработок.

Отработка полосы полезного ископаемого разгрузочной лавой позволяет разгрузить от повышенных (опасных) напряжений область горного массива, в которой предполагается прохождение основных подготовительных выработок и, следовательно, уменьшить интенсивность пучения пород почвы в этих выработках.

Возведение породной полосы до обрушения кровли позволяет уменьшить степень разрушения пород кровли пласта, связанного с опусканием кровли в выработанном пространстве разгрузочной лавы. По данным шахтных наблюдений, непосредственная кровля над породной полосой опускается плавно, без существенных нарушений ее сплошности. Это позволяет уменьшить утечки воздуха по трещинам в породах кровли между воздухоподающими и отводящими струю основными подготовительными выработками. Кроме того, сохранение несущей способности кровли в конечном итоге снижает затраты на поддержание основных подготовительных выработок, связанные с их перекреплением, а также повышает безопасность работ при их проходке.

Проведение основных подготовительных выработок после стабилизации процесса уплотнения породной полосы горным давлением позволяет уменьшить утечки воздуха из воздухоподающих в отводящие струю подготовительные выработки, а также исключить деформирование выработок, связанное с опусканиями кровли при уплотнении породной полосы.

По данным шахтных исследований, утечки воздуха из воздухоподающих выработок в выработки, предназначенные для отвода отработанной струи, практически полностью исключаются при а 6h (фиг. 1 и 2).

При величине расстояния с (фиг. 3) между основными подготовительными выработками и кромками породной полосы равной трех-четырехкратной высоте h породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением практически полностью исключается дополнительное уплотнение породной полосы после проведения выработок 1, 2 и 3 (фиг. 1 и 2). По данным лабораторных исследований опускания пород кровли, связанные с уплотнением породной полосы, при с 3h не превышают 0,1h.

При выполнении этого условия (с 3.4h) практически полностью исключаются также утечки воздуха из основных подготовительных выработок в выработанное пространство.

При проведении основных подготовительных выработок в направлении, противоположном направлению подвигания разгрузочной лавы (фиг. 2), проходку основных подготовительных выработок по породной полосе начинают через 2,0 - 3,0 мес после прекращения в разгрузочной лаве очистных работ. В условиях больших глубин разработки через 2 3 мес после прекращения очистных работ процесс деформирования и опускания подработанной толщи пород, как правило, полностью стабилизируется.

Необходимые для реализации заявляемого способа параметры, а именно, промежуток времени, в течение которого происходит стабилизация процесса уплотнения породной полосы горным давлением, а также расстояние между воздухоподающими и отводящими вентиляционную струю выработками в каждом конкретном случае могут быть определены путем шахтных, лабораторных или аналитических исследований.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа в условиях шахты "Глубокая" ПО "Ростовуголь" при подготовке уклонной панели. Панель подготавливается по пласту К₅^в, угол падения пласта 7 8^o, его мощность 1,2 м. Глубина горных работ 900 м.

Подготовка панели начинается с отработки разгрузочной лавы (фиг.1) по восстанию от нижней границы панели. При отработке разгрузочной лавы до обрушения пород кровли в выработанном пространстве возводят полосу из кусков породы. Первоначальная высота породной полосы равна вынимаемой мощности пласта.

Через 2 месяца после завершения очистных работ в разгрузочной лаве начинают проходку основных подготовительных выработок: панельного уклона 2, людского 1 и грузового 3 ходков. При отработке подготавливаемой панели по людскому ходку 1 и уклону 2 будут подаваться свежие струи воздуха, по грузовому ходку 3 будет отводиться из панели отработанная струя воздуха.

Людской 1 и грузовой 3 ходки проходят на расстоянии с от кромок породной полосы, величина которого принимается равной трехкратной высоте h породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением. Для условий шахты "Глубокая" h составляет около 0,5-0,6 м, т.е. с 1,5 1,8 м.

Расстояние между грузовым ходком 3 и близлежащей к нему воздухоподающей выработкой (уклоном 2) принято равным 4, что превышает шестикратную высоту породной полосы после стабилизации процесса ее уплотнения горным давлением. Расстояние n между выработками 1 и 2 принято равным 3h, т.е. 1,5 м.

Суммарная ширина основных подготовительных выработок 1, 2 и 3 составляет 12 м.

Ширина породной полосы b принята равной 20,5 м.

Технико-экономический эффект от использования способа.

Заявляемый способ позволяет обеспечить практически безремонтное поддержание основных подготовительных выработок при одновременном исключении утечек воздуха между этими выработками при отработке пластов полезных ископаемых с пучащими породами почвы на больших глубинах. Ожидаемый экономический эффект от использования данного способа в условиях шахты "Глубокая" ПО "Ростовуголь" при отработке только одной панели N 6 составляет 600-700 миллионов рублей в ценах на 01.09.93 г.