способ разработки пластов сложного строения с прослоями пустых пород

Формула изобретения

Способ разработки пластов сложного строения с прослоями пустых пород, включающий селективную выемку заходками полезного ископаемого, управление кровлей и размещение отбитого породного прослоя в выработанном пространстве, отличающийся тем, что заходки проходят вприсечку к выработанному пространству, а управление кровлей осуществляют выкладкой бутовой полосы в выработанном пространстве, образуемом при проведении заходок, вначале из прослоев пустых пород, получаемых при разработке рядом расположенной заходки, а затем на эту же полосу укладывают слой пустых пород с последующей заходки, после чего операции по селективной выемке двух последующих заходок и выкладку поочередно одного слоя пустых пород на другой, примыкающий к ранее созданной бутовой полосе, повторяют, после возведения породной полосы на ней устанавливают пневмобаллоны и подают в них сжатый воздух, распирая пневмобаллоны между кровлей и бутовой полосой, а между пневмобаллонами на бутовую полосу укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с бутовой полосы, при этом ширину бутовых полос и расстояние между ними принимают равными ширине двух заходок, а высоту h_бп бутовой полосы выбирают из соотношения

h_бп=2m _пк_р, (м),

где m_п - суммарная мощность прослойков пустой породы в общей мощности пласта, м;

к_р - коэффициент разрыхления пород.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке пологих пластов с селективной выемкой полезного ископаемого.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающие отработку пласта полезного ископаемого камерами (короткими очистными забоями), установку в камерах крепи, оставление между камерами опорных и податливых целиков полезного ископаемого (авт. свид. №1270334, кл. Е 21 С 41/04).

Недостатками данных способов являются низкая производительность и высокая трудоемкость очистных работ, высокая себестоимость и большие потери полезного ископаемого в целиках.

Известны способы разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающие отработку пласта полезного ископаемого камерами, установку в камерах крепи и оставление междукамерных целиков полезного ископаемого (Ю.Ф.Васючков, Горное дело, Москва, "Недра", 1990, стр.284-286).

Недостатками данных способов являются низкая производительность и высокая трудоемкость очистных работ и большие (40-50% и более) потери полезного ископаемого в целиках.

Известен способ (А.С. №941583, кл. Е 21 С 41/04) разработки пологих пластов полезных ископаемых с неустойчивыми породами кровли, включающий отработку пласта полезного ископаемого камерами, оставление междукамерных целиков полезного ископаемого, возведение в камерах породных полос и отработку междукамерных целиков вторичными камерами. Недостатками данного способа являются низкая производительность очистных работ и большие эксплуатационные потери полезного ископаемого в междукамерных целиках. Указанные недостатки связаны главным образом с относительно небольшой шириной камер, составляющей 3-5 м, не позволяющей эффективно использовать современное высокопроизводительное очистное оборудование и средства доставки полезного ископаемого.

Известен способ разработки пластов сложного строения с прослоями пустых пород (А.С. №909178, М. Кл. Е 21 С 41/04, Б.И. №81982), взятый в качестве прототипа, включающий селективную выемку полезного ископаемого панелями, управление кровлей и размещение отбитого породного прослоя в выработанном пространстве, при этом панель по ширине разделяют на две части, при этом часть панели, смежную с ранее отработанной, разрабатывают длинным забоем с полным обрушением кровли, а часть панели, смежную с нетронутым массивом, разрабатывают камерой-лавой с оставлением целиков, причем выемку полезного ископаемого и размещение отбитого породного прослоя в камере-лаве ведут с опережением по отношению к части панели, отрабатываемой длинным забоем, на величину, превышающую зону влияния опорного давления отстающей части панели, а длину камеры-лавы принимают исходя из условия размещения в ней пустой породы, но не меньше зоны влияния опорного давления отстающей части панели.

Недостатками данного способа являются большие эксплуатационные потери полезного ископаемого в междукамерных целиках и невысокая эффективность управления кровлей.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого способа, является снижение эксплуатационных потерь полезного ископаемого и повышение эффективности управления кровлей.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки пластов сложного строения с прослоями пустых пород, включающем селективную выемку заходками полезного ископаемого, управление кровлей и размещение отбитого породного прослоя в выработанном пространстве, согласно изобретению заходки проходят вприсечку к выработанному пространству, а управление кровлей осуществляют выкладкой бутовой полосы в выработанном пространстве, образуемом при проведении заходок вначале из прослоев пустых пород, получаемых при разработке рядом расположенной заходки, а затем на эту же полосу укладывают слой пустых пород с последующей заходки, после чего операции по селективной выемке двух последующих заходок и выкладку поочередно одного слоя пустых пород на другой, примыкающий к ранее созданной бутовой полосе, повторяют, после возведения породной полосы на ней устанавливают пневмобаллоны и подают в них сжатый воздух, распирая пневмобаллоны между кровлей и бутовой полосой, а между пневмобаллонами на бутовую полосу укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с бутовой полосы, при этом ширину бутовых полос и расстояние между ними принимают равными ширине двух заходок, а высоту бутовой полосы h_бп выбирают из соотношения:

h_бп=2m _пк_р, (м)

где m_п - суммарная мощность прослойков пустой породы в общей мощности m_о пласта, м;

к_р - коэффициент разрыхления пород.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема выемки полезного ископаемого длинными очистными забоями с расположением породных полос параллельно линии очистного забоя, на фиг.2 - разрез по линии А-А, на фиг.3 - разрез по линии Б-Б. На фиг.4 - структурная колонка пласта сложного строения.

Способ осуществляется следующим образом: селективную выемку пластов горючих сланцев сложного строения осуществляют в направлении от транспортного 1 к вентиляционному 2 штрекам заходками (0, I, II, III, IV) по длине l_оз очистного забоя.(фиг.1). (Ширина заходки l_з при выемке пласта горючих сланцев составляет примерно 1,8 м). Породу (известняк), получаемую из прослойков при выемке заходки I пласта горючих сланцев, выкладывают рядом в отработанную заходку 0 (фиг.1), затем отрабатывают заходку II, и известняк, получаемый при выемке пласта горючих сланцев, снова выкладывают в ранее отработанную заходку 0, образуя бутовую полосу шириной, равной величине заходки l_з. После чего отрабатывают заходку III и известняк, получаемый при отработке пласта горючих сланцев, выкладывают в заходку I, затем отрабатывают заходку IV, и породу, получаемую из прослойков пустых пород, выкладывают в заходку, образуя бутовую полосу 3 шириной, равной двум величинам заходки l_з. На бутовую полосу по длине очистного забоя l_оз укладывают пневмобаллоны 4. Пневмобаллоны укладывают в разбежку с расстояниями, примерно равными двум величинам заходки l_з. В пневмобаллоны подают сжатый воздух, распирая их между кровлей и бутовой полосой, а по бокам пневмобаллонов укладывают деревянные опоры 5. Установить опоры достаточно плотно между бутовой полосой и кровлей затруднительно, поэтому опоры устанавливают с некоторым минимальным зазором А (фиг 3). (В качестве деревянных опор (прокладок) могут быть использованы, например, брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др.) Высоту деревянных опор h (фиг.3) (прокладок) принимают больше высоты пневмобаллонов в сложенном (воздух из пневмобаллона выпущен) состоянии. С удалением очистного забоя от установленных пневмобаллонов опускание пород кровли происходит с различной интенсивностью. В непосредственной близости от очистного забоя скорость опускания пород кровли имеет максимальные значения. По мере удаления от забоя скорости уменьшаются и на определенном расстоянии l_пр, зависящем от горно-геологических условий отработки пласта, стабилизируются (т.е. в дальнейшем существенно не изменяются) или становятся практически равными нулю. Кровля опустилась на величину (фиг.1, фиг.3). Здесь происходит соприкосновение кровли с деревянными опорами, после чего пневмобаллоны разгружают и снимают с породной полосы. Разгрузка пневмобаллонов заключается в выпуске из них воздуха. Разгруженный пневмобаллон переносят к линии очистного забоя.

После чего операции по выемке очередных заходок, выкладке бутовых полос из прослоев пустых пород, установке пневмобаллонов и деревянных опор между ними, разгрузке и снятию пневмобаллонов в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами повторяют, при этом ширину бутовых полос и расстояние между ними принимают равными ширине двух заходок l_з, а высоту бутовой полосы h_бп выбирают из соотношения:

h_бп=2m_пк_р (м),

где m_п - суммарная мощность прослойков пустой породы (m_п=m_1-2+m_2-3+m _3-4), m₁, m₂, m₃, m ₄ - мощности соответственно первого, второго, третьего и четвертого слоев сланца в общей мощности m_o пласта, м, a m_1-2 - мощность прослойка между первым и вторым слоем сланца, м, m_2-3 - мощность прослойка между вторым и третьим слоем сланца, м, m_3-4 - мощность прослойка между третьим и четвертым слоем сланца, м (фиг.4);

к _р - коэффициент разрыхления пород.

Использование заявляемого способа при отработке пласта сложного строения позволит уменьшить эксплуатационные потери сланца и повысить эффективность управления кровлей.