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 породных опор в выработанном пространстве, образуемом при проведении заходок, вначале из прослоев пустых пород, получаемых при разработке первой заходки, а затем рядом с этими опорами укладывают опоры со второй заходки, после чего на ранее установленные опоры укладывают слой пустых пород с последующей заходки с образованием свободного пространства между породными опорами по длине очистного забоя, при этом ширину b породных опор принимают равной ширине l_з двух заходок, а расстояние между ними - равным ширине одной заходки, после возведения породных опор на них устанавливают пневмобаллоны и подают в них сжатый воздух, распирая пневмобаллоны между кровлей и породными опорами, а с боков пневмобаллонов на породные опоры укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами пневмобаллоны снимают с породных опор, при этом высоту породных опор h₀ выбирают из соотношения:

где m_п - суммарная мощность прослойков пустой породы в общей m₀ мощности пласта, м;

k_p - коэффициент разрыхления пород;

l - длина породных опор по длине очистного забоя, м;

с - расстояние между породными опорами по длине очистного забоя, м.

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 пустым пород (А.С. №909178, М. кл. Е 21 С 41/04 Б.И. №8 1982), 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 камер-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, включающим 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 породных опор в выработанном пространстве, образуемом при проведении заходок вначале из прослоев пустых пород, получаемых при разработке первой заходки, а затем рядом с этими опорами укладывают опоры со второй заходки, после чего на ранее установленные опоры укладывают слой пустых пород с последующей заходки с образованием свободного пространства между породными опорами по длине очистного забоя, при этом ширину b породных опор принимают равными ширине l_з двух заходок, а расстояние между ними, равными ширине одной заходки, после возведения породных опор на них устанавливают пневмобаллоны, и подают в них сжатый воздух, распирая пневмобаллоны между кровлей и породными опорами, а с боков пневмобаллонов на породные опоры укладывают деревянные опоры, высоту которых принимают больше высоты пневмобаллона в сложенном состоянии, затем в точках соприкосновения кровли с деревянными опорами, пневмобаллоны снимают с породных опор, при этом высоту породных опор h_о выбирают из соотношения:

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

k_p - коэффициент разрыхления пород;

l - длина породных опор по длине очистного забоя, м;

с - расстояние между породными опорами по длине очистного забоя, м.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема выемки полезного ископаемого длинными очистными забоями, с расположением породных опор в плане, 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 (I, II, III), по длине l_оз очистного забоя (фиг.1). (Ширина заходки l_з при выемке пласта горючих сланцев составляет примерно 1,8 м). При выемке заходки I (фиг.1), сланец транспортируют на транспортный штрек 1, а известняк, получаемый при этом, оставляют в заходке I, образуя при этом породную опору 3 шириной, равной величине заходки l_з, длину которой принимают, по длине очистного забоя, как правило, кратной ширине l_з заходки, а между опорами по длине очистного забоя оставляют свободные пространства с, величина которых должна быть не меньше 0,7 м для свободного перемещения людей между породными опорами 3. После выемки заходки I по всей длине очистного забоя l_оз приступают к выемке очередной заходки II, при этом сланец транспортируют на транспортный штрек 1, а известняк оставляют в заходке II, в створе с ранее образованной породной опорой 3. После выемки заходки II, приступают к выемке заходки III, при этом сланец транспортируют на транспортный штрек 1, а слой пустых пород (известняк), на ранее образованную породную опору 3, образуя при этом породную опору шириной, равной двум величинам заходки l_з. На породные опоры 3 укладывают пневмобаллоны 4. В пневмобаллоны подают сжатый воздух, распирая их между кровлей и породными опорами, а по бокам пневмобаллонов укладывают деревянные опоры 5. Установить деревянные опоры достаточно плотно между бутовой полосой и кровлей затруднительно, поэтому опоры устанавливают с некоторым минимальным зазором (фиг.3). (В качестве деревянных опор (прокладок) могут быть использованы, например, брусья, рудничные стойки, шпалы, доски и др.) Высоту деревянных опор (прокладок) h (фиг.3), принимают больше высоты пневмобаллонов в сложенном состоянии (воздух из пневмобаллона выпущен). 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 и 3). Здесь происходит соприкосновение кровли с деревянными опорами. После чего пневмобаллоны разгружают и снимают с породных опор. Разгрузка пневмобаллонов заключается в выпуске из них воздуха. Разгруженный пневмобаллон переносят к линии очистного забоя.

После чего операции по выемке очередных заходок, выкладке породных опор 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 b породных опор принимают равными ширине l _з двух заходок, а расстояние между ними равными ширине одной заходки, а высоту породных опор h_о выбирают из соотношения:

где m_п - суммарная мощность прослойков пустой породы ( m_п=m_1-2+m_2-3+m_3-4 ); m₁, m₂, m₃, m₄ - мощности соответственно первого, второго, третьего и четвертого слоев сланца в общей мощности m_о пласта, м; а 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.); k_р - коэффициент разрыхления пород, l - длина породных опор по длине очистного забоя, м; с - расстояние между породными опорами по длине очистного забоя, м.

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