способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий деление шахтного поля на блоки, проведение вертикальных стволов в каждом блоке у нижней границы каждого блока, отработку каждого блока в нисходящем порядке полосами от границы блока к центру, отличающийся тем, что вертикальные стволы проводят слепыми снизу вверх из групповых подземных горизонтальных выработок до пласта, при этом групповые горизонтальные выработки проводят в почве нижнего из разрабатываемых пластов на глубину нижней границы шахтного поля и соединяют с основной грузоподъемной вскрывающей выработкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного производства, в частности к подземной разработке угольных месторождений.

При эксплуатации угольных месторождений в существующей технической обстановке достаточно часто шахтные поля делят на блоки по простиранию или(и) падению. При этом в центре шахтного поля обычно проводят два (реже три) вертикальных ствола, из которых один служит для подъема горной массы, поступающей из забоев всех блоков, шахты, второй (второй и третий) - для спуска-подъема людей, оборудования, материалов и целей вентиляции. В каждом из блоков, кроме того, проводятся (на отметку основного откаточного горизонта и на флангах) блоковые стволы. Последние используются для спуска-подъема людей, оборудования и материалов, обеспечения вентиляции.

Вид дополнительных вскрывающих выработок в этом случае (капитального, погоризонтных квершлагов, гезенков и др.) принимается в зависимости от ряда горно-геологических и горнотехнических факторов.

Каждый из блоков готовят к выемке, применяя панельный, погоризонтный или этажный способы подготовки, или их комбинацию. Что касается системы разработки, то ее вариант, как и способ подготовки, выбирается в зависимости от горно-геологических и горно-технических факторов (см., пример, Горная энциклопедия, т. 1, М.: Изд-во "Советская энциклопедия", 1984, с. 247).

Данный способ разработки пластовых месторождений применяется обычно при большой производственной мощности шахты и требует не только околоствольного двора со значительной пропускной способностью, но и наличия в нем аккумулирующего бункера большой емкости. Недостатком способа, кроме того, является значительный объем проведения и поддержания выработок, наклонных, на 1000 т добычи.

Известен способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий деление шахтного поля на блоки путем оконтурирования подготовительными выработками, проведение по одному вертикальному стволу и каждом блоке у нижней границы каждого блока в его средней части, отработку каждого блока в нисходящем порядке полосами от границ блока к центру (см. авт. св. 1097796, кл. E 21 C 21/04, 1983).

Указанный способ подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых имеет следующие недостатки. Во-первых, оконтурирование блоков подготовительными выработками резко снижает число возможных вариантов подготовки их к выемке и отработке. Например, по условиям поддержания выемочные выработки, подготавливающие в целом блок к эксплуатации, должны быть полевыми. В этом случае они будут находиться чаще всего в породах под блоком, а не оконтуривать его. Пластовые выработки части целесообразнее проводить не сразу на всю длину, а лишь на определенное расстояние впереди забоя, и они также не будут оконтуривать первоначально блок. Во-вторых, проходка вертикальных стволов по ним горной массы на поверхность и, следовательно, вызовет необходимость иметь их значительные сечения и большое количество околоствольных дворов в шахтном поле, используемых лишь на период отработки одного блока. Кроме того, наличие вертикальных стволов в каждом блоке, имеющих выход на земную поверхность, а иначе не возможно при известном способе осуществления горных работ в блоке, потребует занятия значительных площадей на поверхности, протяженную сеть связывающих их транспортных и другого вида коммуникаций. В конечном итоге указанные выше недостатки будут вести к деконцентрации работ на поверхности шахты, ухудшению экономической обстановки в регионе. И, наконец, вскрытие блока вертикальными стволами, пройденными на горизонт блока вне связи с сетью других выработок шахты не позволит вводить в эксплуатацию запасы на свободных участках, примыкающих к отрабатываемому шахтному полю.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности способа подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, включающем деление шахтного поля на блоки, проведение вертикальных стволов в каждом блоке у нижней границы каждого блока, отработку каждого блока в нисходящем порядке полосами от границ блока к центру, вертикальные слепые стволы проводят снизу вверх из групповых подземных горизонтальных выработок, при этом групповые горизонтальные выработки проводят в почве нижнего из разрабатываемых пластов на глубину нижней границы шахтного поля и соединяют с основной грузоподъемной вскрывающей выработкой.

На фиг. 1 приведена схема подготовки и отработки одного пласта из свиты тонких пологих угольных пластов по предлагаемому способу подземной разработки. В работе показана уклонная часть шахтного поля с двумя блоками в эксплуатации. На фиг. 2 изображен разрез вкрест простирания пластов. Заметим, что от традиционных схем вскрытия и отработки шахтных полей с использованием слепых стволов или гезенков предлагаемая схема отличается наличием транспортного горизонта с горизонтальными выработками, заложенными на уровне нижней границы шахтного поля.

Предлагаемый способ разработки включает два центрально-сдвоенных сдвоенных вертикальных ствола 1 и 2, пройденные до глубины нижней технической границы шахтного поля, околоствольный двор 3, групповые горизонтальные выработки 4 и 5 (первые (4) пройдены по простиранию пласта, вторые (5) - вкрест простирания пласта), боковые вертикальные стволы 6, 7 и 8 (количество их может быть различным); на фиг. 1 показаны ствол для спуска горной массы (6), для выполнения вспомогательных операций и пропуска свежей струи воздуха (7), для спуска-подъема людей. От стволов 6, 7 и 8 проводятся выемочные выработки 9 и 10, разрезная печь монтируется, и осуществляется выемка полезного ископаемого в очистном забое-блоке. При этом горная масса из очистных и подготовительных забоев транспортируется к стволам 1 и 2 по схеме: очистной забой - ярусный откаточный штрек - блоковый вертикальный ствол - горизонтальная транспортная выработка - околоствольный двор.

Использование предлагаемого способа подземной разработки пластовых месторождений обеспечивает по сравнению с известным способом меньший объем проведения вскрывающих и подготовительных выработок.

Подтверждением вышесказанного служат укрупненные расчеты объемов проведения вскрывающих и подготовительных выработок по известному и предлагаемому способам (см. фиг. 3, 4 и 5). Расчеты выполнены для уклонной части шахтного поля (8000 м по простиранию х 1200 м по падению) одиночного пологого пласта (угол падения 15^o). Нижняя граница шахтного поля расположена на отметке "-900 м". Размеры блоков: 200 м по падению х 2000 м по простиранию.

Для отработки уклонной части шахтного поля известным способом за весь период эксплуатации будет пройдено (см. фиг. 3, необходимые выработки показаны сплошной линией и фиг. 4):

блоковых вертикальных стволов

5250 м 3,14 1,5² 4 = 148365 м³

(диаметр стволов принят 3 м);

околоствольных дворов при объеме одного = 17300 м³ (принят в 4 раза меньше, чем на шахте с головой мощностью 1800 тыс. т)

17300 м³ 7 4 = 484400 м³

Итого: 632765 м³

Для отработки шахтного поля по предлагаемому способу необходимо будет пройти (см. фиг. 3, необходимые выработки показаны пунктирной линией и фиг. 5).

Два центрально-сдвоенных вертикальных ствола глубиной по 900 м каждый (диаметром стволов принят по 8 м)

2 ствола 900 м 3,14 4² = 90432 м³

околоствольный двор (2-х центрально-сдвоенных вертикальных стволов) = 69200 м³

блоковые вертикальные стволы (средний диаметр одного ствола принят 2 м, выемочное поле подготавливается 6 стволами, 3 из которых используются двукратно)

3 ствола 1050 м 3,14 1,0² 4 = 39544 м³

обгонные выработки и приемные площадки у блоковых вертикальных стволов (сечение 17 м²)

60 м 17 м² 7 4 = 28560 м³

пройденные по простиранию шахтного поля сечением по 17 м² каждая

6000 м 2 выработки 17 м² = 204000 м³

пройденные вкрест простирания

1170 м 2 выработки 17 м² 4 = 160120 м³

Итого: 591856 м³

В расчет не включены объемы сооружения технологических комплексов на поверхности, транспортных коммуникаций и др., лишь усугубляющие недостатки известного способа. Кроме того, по предлагаемому способу вертикальные стволы проводятся снизу вверх, что позволяет применить более производительную технику.

Что касается поддержания горизонтальных подготовительных выработок, то вряд ли затраты на них будут оказывать существенное влияние на эффективность способа разработки, так как они будут находиться в разгруженной от горного давления зоне.

Способ, кроме того, позволяет

иметь большую концентрацию работ на поверхности;

снизить затраты на реализацию мероприятий по охране окружающей среды;

вскрывать и отрабатывать свободные участки шахтопластов, примыкающих к действующему шахтному полю, без проведения основной грузоподъемной вскрывающей выработки, сооружения новой поверхности и коммуникаций различного назначения (после отработки запасов шахтного поля по предлагаемому способу остаются мощные околоствольный двор и стволы, горизонтальный транспортный горизонт с которого можно вскрывать новые шахтные поля).