способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, включающий отработку угольного пласта с использованием щитового агрегата и заполнением выработанного пространства отходами производства и их сжиганием в огневом забое, отличающийся тем, что вначале с поверхности на пласт пробуривают скважины, затем ведут подготовку пласта для выемки угля щитовым агрегатом с проведением восстающих выработок и оставлением целиков в районе этой скважины, а в следующем щитовом столбе при проведении восстающих выработок посредством проемов в секциях крепи оборудуют искусственные опоры, удерживаемые от сползания по падению пласта анкерами, которые также возводят и оставляют позади агрегата при выемке горной массы в очистном забое для поддержания выработанного пространства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке крутых пластов угля средней мощности с использованием подземного пространства для размещения отходов производства.

Известен способ разработки угольных пластов с использованием крепи СК. Крепь СК имеет плоское щитовое перекрытие оградительного типа, состоит из отдельных секций, связанных между собой канатами, и оборудована скреперной установкой (УСЩ), отработка пласта ведется по падению с транспортировкой угля в печи, расположенные на флангах щитового столба (А.П.Килячков, Технология горного производства. - М.: Недра, 1992, с.227-229).

Недостатком известного способа отработки является большие потери угля в недрах и применение буровзрывных работ.

Известен способ отработки крутых пластов очистными щитовыми агрегатами 1 АЩМ и АНЩ. Агрегаты предназначены для комплексной механизации выемки, доставки угля, крепления и управления горным давлением полным обрушением широкими полосами по падению без постоянного присутствия людей непосредственно в забое на пластах, опасных по газу, пыли, а также склонных к внезапным выбросам угля и газа (А.П.Килячков, Технология горного производства. - М.: Недра, 1992, с.214-220). Данный способ характеризуется значительными затратами на возведение вентиляционной печи и разборкой углеспускного ската, находящихся на флангах очистного забоя.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является "Способ разработки пластовых месторождений горючих ископаемых" (Патент RU (11) 2102592 (13) С, Червяков Е.В., Пугачев Е.В., Фрянов В.Н., Любогощев В.Н.), включающий отработку пласта маарообразными заходками и заполнение образованных камер органическими отходами производства, которые затем сжигаются совместно с угольным целиком.

Наряду с имеющимися достоинствами этот способ имеет недостатки:

- высокая энергоемкость процесса при выемки угля и доставки его на поверхность, низкое качество продукции и низкая в целом эффективность способа;

- возможность обрушения стенок и невозможность дальнейшей выемки из-за неуправляемости процессов отбойки угля и поддержания кровли

Кроме того, увеличиваются потери полезного ископаемого.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков прототипа и тем самым создание такого способа разработки месторождений полезных ископаемых, который позволит осуществить:

- комплексное и рациональное использование угля в недрах за счет расширения области применения способа;

- утилизацию отходов производств и снижение экологической нагрузки на природную среду.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе разработки пластовых месторождений полезных ископаемых, включающем отработку угольного пласта с использованием щитового агрегата и заполнение выработанного пространства отходами производства и их сжиганием в огневом забое, вначале с поверхности на пласт пробуривают скважины, затем ведут подготовку пласта для выемки угля щитовым агрегатом с проведением восстающих выработок и оставлением целиков в районе этой скважины, а в следующем щитовом столбе при проведении восстающих выработок посредством проемов в секциях крепи оборудуют искусственные опоры, удерживаемые от сползания по падению пласта анкерами, которые также возводят и оставляют позади агрегата при выемке горной массы в очистном забое для поддержания выработанного пространства.

Таким образом, отработка пласта ведется длинными столбами по простиранию с выемкой угля с помощью щитового агрегата, полосами по падению, с заполнением выработанного пространства (через оставляемые в искусственном ограждении печей) отходами производства. Для поддержания кровли пласта в выработанном пространстве в заднем ограждении щитового перекрытия имеются специальные проемы. Проемы заполняются твердеющей закладкой, которая подается по трубам с вентиляционного горизонта. В последующем эти искусственные целики являются опорами для кровли пласта, обеспечивая возможность ее поддержания. Поэтапная отработка пласта обеспечивает комплексное использование.

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

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая последовательность подготовки, отработки и утилизации отходов производства с размещением оборудования. На фиг.2 - схема очистного забоя; на фиг.3 - разрез I-I на фиг.1; на фиг.4 - разрез II-II на фиг.1; на фиг.5 - разрез III-III на фиг.1; на фиг.6 - разрез IV-IV на фиг.1.

Способ разработки крутых пластов средней мощности осуществляется следующим образом. По линии простирания пласта через установленный интервал с поверхности бурятся скважины 1. После вскрытия пласта скважинами и квершлагами 2, 3 на вентиляционном и откаточном горизонтах проводятся основной 4 и вентиляционный 5 штреки до границы выемочного поля. Штреки соединяются скатом 6. Отработка пласта ведется отдельными блоками, состоящими из двух щитовых столбов 8. Для изоляции блока на основном и вентиляционном штреках устанавливаются перемычки 9, 10. Свежий воздух для поддержания горения бытовых отходов в блоке подается по скважине 11, пробуренной из полевого штрека. Продукты горения (смолы и газ) по скважине 1 выдаются на поверхность и далее по трубам 12 поступают в установку малой энергетики 13 или ТЭЦ.

Подготовка следующего блока 14 производится по мере отработки щитовых столбов 15, 16. Для отработки щитового столба проводятся углеспускные 17 и ходовые 18 печи. Печи соединяются сбойками 19. Ниже вентиляционного штрека 5 монтируется агрегат 20, а выше агрегата искусственное ограждение 21 с печами 22 для заполнения выработанного пространства 23 бытовыми отходами и отходами производства. Для поддержания кровли пласта в выработанном пространстве гидрофицированная крепь оснащается проемами 24, в которые по трубам 25 с вентиляционного горизонта подается твердеющая закладка 26. После затвердения закладочной смеси открывается задвижка 27 и крепь передвигается к забою. За крепью остаются искусственные опоры 28, которые удерживаются от сползания по падению пласта анкерами. Одновременно с отработкой полосы 16 и заполнения выработанного пространства через печи с вентиляционного штрека отходами производства подготавливается следующий щитовой столб с монтажом агрегата и искусственного ограждения.

На расстоянии длины щитового столба с помощью нескольких секций агрегат 29 по скважине 30 проводятся спаренные печи 31, 32, которые соединяются сбойками, а вместо целиков оборудуются искусственные опоры 33.

После отработки щитового столба на вентиляционном штреке устанавливается перемычка. Образовавшиеся камеры, заполненные с вентиляционного штрека органическими отходами производства, коммунального хозяйства и других служб, сжигаются в огневом забое совместно с угольными целиками в блоке подземной газификации.

После извлечения продуктов горения в блок подается глинистая пульпа для консервации выработанного пространства.