способ разработки верхних горизонтов полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки верхних горизонтов полезных ископаемых, например крутопадающих угольных пластов, включающий вскрытие месторождения котлованом конусообразной формы с уступообразными бортами, последующую выемку полезного ископаемого, отличающийся тем, что вскрытие месторождения осуществляют вскрест простирания, а последующую выемку полезного ископаемого ведут в нисходящем порядке погоризонтно от границ карьерного поля к котловану из подземных выработок, пройденных от бортов котлована по простиранию пласта с интервалом между ними по падению пласта, определяемым величиной зоны воздействия рабочих органов выемочных машин, например дальнобойностью струи гидромонитора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке верхних горизонтов крутопадающих угольных пластов.

Известен способ разработки крутопадающих залежей (пластов) открытым способом, включающий проведение въездной и разрезной траншей в покрывающих породах, проведение въездной и разрезной траншей по залежи (пласту) полезного ископаемого с последующей отработкой одного или обеих бортов разрезных траншей в направлении простирания пласта.[1]

Недостатком способа отработки является необходимость удаления значительного объема вскрышных пород, так как при разработке крутопадающих залежей вскрышные породы удаляют как со стороны висячего, так и со стороны лежачего бока залежи.

Известен комбинированный способ отработки крутопадающих залежей (пластов), согласно которому верхняя часть залежи разрабатывается открытым способом, нижняя-подземным, заключающийся в проведении горизонтальных, наклонных или вертикальных выработок (штолен, туннелей, шахтных стволов) на концентрационный горизонт [1, с. 213-214]

Недостатком указанного способа является то, что подземные выработки резко ограничивают мощность карьера (разреза) в связи с их малой пропускной способностью.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа является решение [2] согласно которому отработка месторождения осуществляется комбинированным способом, при этом верхние горизонты месторождения отрабатываются карьером, а нижние открыто-подземными и подземными ярусами.

Недостатком способа является отработка верхних горизонтов месторождения карьером, т. е. открытым способом, сопровождающимися переэкскавацией значительных объемов вскрышных пород и созданием неблагоприятной экологической ситуации на отрабатываемом месторождении.

Технтческой задачей является уменьшение экологического ущерба природному ландшафту в связи со значительным сокращением объема вскрышных работ при отработке верхних горизонтов месторождения.

Это достигается тем, что вскрытие верхних горизонтов месторождения осуществляют вкрест простиранию полезного ископаемого (пласта) котлованом конусообразной формы с уступообразными бортами, а отработку полезного ископаемого ведут в нисходящем порядке по горизонтно от границ карьерного поля к котловану из подземных выработок, пройденных от бортов котлована по простиранию пласта с интервалом между ними по падению пласта, определяемым величиной зоны воздействия рабочих органов выемочных машин, например, дальнобойностью струи гидромонитора.

Действительно, вскрытие крутопадающего пласта вкрест его простирания котлованом с предельно крутыми бортами обеспечивает минимальный объем вынимаемой породы и минимальную площадь нарушения ландшафта. Вскрытие пласта целесообразно выполнять в центральной части карьерного поля, в результате чего возможна двухсторонняя нарезка горных подготовительных выработок в направлении от бортов котлована к границам карьерного поля. При вскрытии пласта котлованом размещение вынимаемого грунта целесообразно проводить по бестранспортной схеме на оба борта, причем на один из них складируется плодородный слой грунта, а на противоположный пустая порода.

При рекультивации осуществляется засыпка котлована пустой породой, на которую после ее усадки насыпается плодородный слой грунта. Отработка верхних горизонтов из подземных выработок без вскрытия пласта на всем его простирании обеспечивает сохранность ландшафта и высокую эффективность его отработки, особенно при использовании гидромеханизации.

Сравнение предлагаемого решения с прототипом и аналогичными техническими решениями, известными из существующего уровня техники, позволило установить его соответствие критериям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез по простиранию пласта; на фиг. 2 вид А по фиг. 1; на фиг.3 узел 1 по фиг. 1.

Способ отработки верхних горизонтов полезных ископаемых, в частности, мощных крутопадающих угольных пластов (Фиг. 1-3) осуществляется следующим образом.

Первоначально производится вскрытие пласта путем проведения въездной и разрезной траншей 2 с экскавацией вскрышной породы на борта траншеи. Далее производится разнос бортов траншеи в обе стороны до конечных контуров бортов карьера 3 с образованием первого уступа с рабочей площадкой 4, вскрывающего выход пласта под наносы.

С рабочей площадки 4 первого уступа осуществляют проходку подэтажного штрека 5 в направлении к границам карьерного поля. Проходку штрека осуществляют с использованием средств гидромеханизации, для чего в устье штрека оборудуют (фиг. 3) камеру с зумпфом для обезвоживания пульпы на вибрационном обезвоживателе 6 и подачи обезвоженного угля транспортером 7 в транспортное средство 8 и возврата воды насосом 9 к забойным проходческо-добычным машинам, в частности к гидромонитору 10.

Для гидротранспортирования отбитого угля в выработке (треке) по почве уложены желоба 11, для чего штрек пройден с уклоном равным 0,05-0,07. Собственно этими работами заканчивается подготовка первого рабочего горизонта.

Второй горизонт и последующие образуются путем проведения въездных 12,13,14 и разрезных 15,16,17 траншей с соответствующих рабочих площадок.

При достижении нижней границы вскрытия образуется котлован 18 конусообразной формы, пройденный вкрест простирания пласта. С каждой рабочей площадки уступа 19, 20 проводятся подэтажные штреки 21, 22 и т.д. до границы карьерного поля.

Отметим, что интервалы между штреками по падению пласта, и следовательно между горизонтами определяются величиной зоны воздействия рабочих органов выемочных машин, например, дальнобойностью струи гидромонитора, что безусловно, обеспечивает полноту выемки пласта на всю высоту подэтажа.

Отработка пласта осуществляется в нисходящем порядке от границы карьерного поля из штрека 5 с полной выемкой подэтажа и обрушением кровли.

С этой целью от насоса 9 подается высоконапорная вода к гидромонитору 10,с помощью которого осуществляется отбойка угля заходками. Отбитый уголь с водой самотеком по желобам 11 направляется на виброобезвоживатель, после которого обезволенный уголь транспортером 7, подается на загрузку в транспортное средство 8, а подрешетная вода после виброобезвоживателя направляется в зумпф и далее насосом 9 по трубам подается к гидромонитору.

После отработки заходки, гидромонитор переставляют на новое место и работы возобновляются. Обрушение кровли происходит самопроизвольно,в результате чего, происходит подбучивание наносного слоя пород без нарушения целосности дневной поверхности.

В одновременной работе могут быть любое количество подготовленных штреков, при этом нижележащие штреки отрабатываются с некоторым отставанием по отношению к вышележащим.

Отметим, что сверхмощные пласты целесообразно двумя и более параллельными штреками на каждом горизонте со сбросом пульпы в одну камеру. После отработки всех подготовленных верхних горизонтов пласта осуществляется засыпка котловина сначала пустой породой, затем плодородной землей, после чего осуществляется озеленение поверхности котлована.