способ разработки пологих пластов полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки пологих пластов полезных ископаемых, включающий отработку запасов выемкой первичных камер с оставлением междукамерных целиков, заполнение выработанного пространства, отработку первичных междукамерных целиков выемкой камер второй очереди, отличающийся тем, что заполнение выработанного пространства первичных камер осуществляют породами деформированных первичных междукамерных целиков и породами разрушенной непосредственной кровли и почвы, а выемку камер второй очереди производят после приобретения породами, заполняющими выработанное пространство первичных камер под действием горного давления достаточной прочности и компрессионных свойств, при этом ожидаемый срок достижения спрессованным массивом достаточной прочности и компрессионных свойств определяют сравнением конечных оседаний земной поверхности при примененных параметрах ведения очистных работ в первичной стадии с графиком нарастания оседаний земной поверхности в зоне полной подработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пологих пластов полезных ископаемых.

Известен способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий выемку полезного ископаемого камерами с оставлением междукамерных целиков, закладку камер, выемку вторичными камерами междукамерного целика [1]

Однако этот способ предусматривает большой объем закладочных работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выемки полезных ископаемых, предусматривающий отработку камер с оставлением целиков, которые отрабатывают, предварительно заполнив отработанные камеры обрушенными породами кровли [2]

Недостатком способа является невозможность обеспечения безопасных условий в связи с тем, что обрушенные породы не обладают несущей способностью и не могут быть использованы в качестве целика.

Цель изобретения повышение безопасности работ при отработке камер второй очереди.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки пологих пластов, включающем отработку запасов первичными камерами с оставлением междукамерных целиков, обрушение пород кровли и заполнение ими камер, отработку первичных междукамерных целиков камерами второй очереди, которые располагают в первичных целиках и отработку осуществляют после заполнения выработанного пространства первичных камер породами деформированных первичных междукамерных целиков и породами разрушенной непосредственной кровли и почвы, и после приобретения ими под действием горного давления достаточной прочности и компрессионных свойств, при этом ожидаемый срок достижения спрессованным массивом достаточной прочности и компрессионных свойств определяют сравнением конечных оседаний земной поверхности при примененных параметрах ведения очистных работ в первичной стадии с графиком нарастания оседаний земной поверхности в зоне полной подработки.

В просмотренной научно-технической и патентной литературе не обнаружено сведений об использовании в качестве поддерживающих целиков упрочненной горным давлением породы, а также об отработке запасов, представленных массивом, состоящим из деформированных целиков и обрушаемых и выдавливаемых в камеры боковых пород.

Под достаточной прочностью и компрессионными свойствами авторы понимают их значения, обеспечивающие в технологический цикл устойчивость вторичных целиков при заданных значениях их деформаций, определяемых по известным методикам. Для уточнения сроков реализации отработки вторичных камер необходимо после вскрытия ранее образованного выработанного пространства определить агрегатную прочность и модуль деформаций уплотненного массива известными способами.

Ожидаемый срок действия опрессованным массивом достаточной прочности и компрессионных свойств определяется путем сравнения конечных оседаний земной поверхности при примененных параметрах ведения очистных работ в первичной стадии с графиком нарастания оседаний земной поверхности в зоне полной подработки, полученным на основании маркшейдерских наблюдений или на основании прогнозов, выполненных применительно к используемым параметрам камер и целиков. Срок возможной и безопасной отработки ископаемого из сдеформировавшегося пластообразного массива определяют следующим образом.

По известной методике прогнозируют закономерность нарастания во времени оседаний земной поверхности в зоне ее полной подработки h(t) при примененных при первичной отработке пласта параметрах камер и целиков и вычерчивают график этой зависимости (фиг. 4).

Откладывают на этом графике величину оседаний, при которой массив, состоящий из деформированных целиков и обрушенных и выдавленных в камеры боковых пород, приобретает достаточную прочность. Проведя из него горизонталь до пересечения с графиком и опустив из точки пересечения перпендикуляр на ось времени t, находят искомый срок.

На фиг. 1 представлена схема отработки пласта первичными камерами; на фиг. 2 схема процесса уплотнения пласта; на фиг. 3 схема отработки пласта вторичными камерами; на фиг. 4 график нарастания оседания земной поверхности на внутренней границе краевой части мульды сдвижения, где a суммарный график от влияния пл. АБ и Кр.П; б то же на пл. АБ; в то же по.Кр.П.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально осуществляют отработку промышленного пласта первичными камерами 1 с обычными для данной конкретной горно-геологической ситуации параметрами с оставлением деформирующихся междукамерных целиков 2 (фиг. 1). Под действием горного давления происходит деформирование междукамерных целиков с уменьшением их высоты и увеличением ширины, происходит также заполнение первичных очистных камер обрушенными породами непосредственной кровли, а также выдавленными породами непосредственной почвы и расширяющимися целиками 3 (фиг. 2). После заполнения породой первичных очистных камер ее уплотнения и консолидации под действием горного давления образуется пластообразный массив с разнопрочностными свойствами и с уменьшенной по сравнению с первоначальной мощностью.

После формирования такого массива на заданную величину, например на 70 - 90% проводится повторная его отработка с расположением вторичных очистных камер 2 (фиг. 3) в местах расположения первичных междукамерных целиков.

Так, например, по предварительному прогнозному графику оседаний определяется и контролируется величина оседаний в зависимости от времени. Таким образом, если, как например на фиг. 1, величина суммарных оседаний, при которых должен быть закончен процесс формирования массива с разнопрочностными свойствами, будет равна 2,1 м, то это произойдет через 20 лет.

На конкретном примере способ может быть осуществлен следующим образом.

При разработке калийного пласта мощностью 4,5 м первоначально осуществляют отработку пласта камерами, шириной 6,1 м и высотой 3,7 м с оставлением междукамерных целиков 2,9 м.

После отработки пласта первичными камерами временно прекращают его дальнейшую эксплуатацию. Под действием горного давления междукамерные целики частично разрушаются, уменьшаясь по высоте, а разрушенная порода заполняет выработанное пространство. Также происходит разрушение непосредственной кровли и пучение почвы камеры. В итоге выработанное пространство камеры оказывается заполненным породой, которая под действием горного давления уплотняется, и из уплотненной породы и деформированных целиков образуется пластообразный массив меньшей мощности с разнопрочностными свойствами. Так, например, через 17 лет к повторной отработке готов пласт мощностью 3,0 м. В дальнейшем он может быть отработан, например, комбайном "ПК-8", камерами-ходами шириной и высотой 3,2 м. При этом вторичные камеры располагают на месте первичных целиков.