close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9826

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
E 21C 41/00
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА НА
БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
(21) Номер заявки: a 20041141
(22) 2004.12.06
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Белгорхимпром" (BY);
Зубов Владимир Павлович (RU)
(72) Авторы: Зубов Владимир Павлович
(RU); Смычник Анатолий Данилович (BY); Кириенко Валерий Михайлович (BY); Плескунов Владимир Николаевич (BY)
BY 9826 C1 2007.10.30
BY (11) 9826
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Белгорхимпром" (BY);
Зубов Владимир Павлович (RU)
(56) Нормативные и методические документы по ведению горных работ на
Старобинском месторождении калийных солей. - Солигорск-Минск, 1995. С. 129-134.
RU 2186975 C1, 2002.
RU 2235879 C1, 2004.
RU 2206741 C2, 2003.
SU 80007, 1948.
(57)
Способ разработки мощного калийного пласта на больших глубинах, включающий
разделение пласта на панели, а в пределах панелей на слои, параллельные плоскостям напластования пород, отработку слоев в нисходящем порядке лавами с использованием панельных подготовительных, слоевых и монтажных выработок, проходку между слоевыми
и панельными подготовительными выработками вспомогательных выработок, отличающийся тем, что мощность верхнего слоя принимают меньше предельной мощности слоя,
при превышении которой возможно образование в результате ведения горных работ водопроводящих трещин между выработанным пространством и водоносными горизонтами,
расположенными в подрабатываемой породной толще; панельные подготовительные выработки проходят в надработанном массиве с отставанием от лав верхнего слоя; слоевые
выработки по верхнему слою создают путем сооружения породных полос за лавами верхнего слоя на удалении от краевой части массива полезного ископаемого, равном ширине
Фиг. 1
BY 9826 C1 2007.10.30
слоевой выработки; причем длину лавы верхнего слоя принимают равной расстоянию
между слоевой выработкой, создаваемой в отрабатываемой панели, и породной полосой,
сооруженной при отработке рядом расположенной панели, а расстояние l от панельных
подготовительных выработок до плоскостей, перпендикулярных к напластованию и проходящих через неподвижные краевые части массива полезного ископаемого, образовавшиеся при отработке лавы верхнего слоя, выбирают из соотношения:
b + a + n ≤ l ≤ с,
где a - ширина породной полосы,
b - расстояние от кровли панельной подготовительной выработки до верхнего слоя,
n - ширина слоевой выработки,
c - ширина зоны разгрузки надработанного массива от повышенных напряжений, образующейся вблизи неподвижной краевой части массива полезного ископаемого, формируемой при отработке лавы верхнего слоя.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной
разработке мощных пологих пластов полезных ископаемых, главным образом калийных,
залегающих на больших глубинах.
Известны способы разработки мощных пластов полезных ископаемых [1], включающие разделение пласта полезного ископаемого на выемочные участки (панели), а в пределах панелей на два слоя, параллельные плоскостям напластования пород и отрабатываемые в нисходящем порядке. Подготовку слоев полезного ископаемого к отработке
осуществляют путем проведения подготовительных выработок и монтажных камер, монтажа механизированных комплексов в монтажных камерах, отработку столбов полезного
ископаемого лавами обратным ходом от границ выемочных участков к основным подготовительным выработкам и демонтаж механизированных комплексов в демонтажных камерах при подходе лав к границам выемочных участков. Недостатками данных способов
при использовании их на больших глубинах разработки являются значительные затраты
на поддержание подготовительных выработок, невозможность их повторного использования и значительные объемы горно-проходческих работ.
Известен способ разработки мощных пластов полезных ископаемых [2], принятый в
качестве прототипа, включающий разделение пласта на панели, а в пределах панелей на
слои, параллельные плоскостям напластования пород, отработку слоев в нисходящем порядке лавами с использованием панельных подготовительных, слоевых и монтажных выработок, проходку между слоевыми и панельными подготовительными выработками
вспомогательных выработок.
Недостатками данного способа при использовании его на больших глубинах являются:
1. Большие потери полезного ископаемого (до 20 % и более) в целиках, оставляемых
между панелями при отработке калийных пластов на больших глубинах.
2. Значительные объемы горнопроходческих работ, связанных с проведением подготовительных выработок. При использовании данного способа каждая лава подготавливается индивидуальными слоевыми подготовительными выработками. Общее число проходимых и поддерживаемых панельных и слоевых подготовительных выработок,
обеспечивающих работу двух лав в панели, например на калийных рудниках РУП ПО
"Беларуськалий", достигает семи.
3. Значительные затраты на поддержание подготовительных выработок, длина которых при использовании в лавах современных высокопроизводительных механизированных комплексов достигает 2,5-3,0 км и более. Специфика ведения горных работ на больших глубинах (более 550-600 м) связана с трудностью обеспечения технологически
удовлетворительного состояния подготовительных выработок, особенно в зонах влияния
2
BY 9826 C1 2007.10.30
очистных работ. Это объясняется переходом горных пород в окрестностях подготовительных выработок под воздействием значительных напряжений в предельное состояние.
Следствием этого является повышенная интенсивность деформирования породных массивов и смещений пород на контуре сечения подготовительных выработок.
Задача предполагаемого изобретения - снижение потерь полезного ископаемого в целиках, уменьшение объемов горно-проходческих работ и затрат на поддержание панельных и слоевых выработок.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе разработки мощного калийного пласта на больших глубинах, включающем разделение пласта на панели, а в пределах панелей на слои, параллельные плоскостям напластования пород, отработку слоев в
нисходящем порядке лавами с использованием панельных подготовительных, слоевых и
монтажных выработок, проходку между слоевыми и панельными подготовительными выработками вспомогательных выработок, при этом мощность верхнего слоя принимают
меньше предельной мощности слоя, при превышении которой возможно образование в
результате ведения горных работ водопроводящих трещин между выработанным пространством и водоносными горизонтами, расположенными в подрабатываемой породной
толще; панельные подготовительные выработки проходят в надработанном массиве с отставанием от лав верхнего слоя; слоевые выработки по верхнему слою создают путем сооружения породных полос за лавами верхнего слоя на удалении от краевой части массива
полезного ископаемого, равном ширине слоевой выработки; причем длину лавы верхнего
слоя принимают равной расстоянию между слоевой выработкой, создаваемой в отрабатываемой панели, и породной полосой, сооруженной при отработке рядом расположенной
панели, а расстояние l от панельных подготовительных выработок до плоскостей, перпендикулярных к напластованию и проходящих через неподвижные краевые части массива
полезного ископаемого, образовавшиеся при отработке лавы верхнего слоя, выбирают из
соотношения
(1)
b+a+n≤1≤с,
где а - ширина породной полосы;
b - расстояние от кровли панельной подготовительной выработки до верхнего слоя;
n - ширина слоевой выработки;
с - ширина зоны разгрузки надработанного массива от повышенных напряжений, образующейся вблизи неподвижной краевой части массива полезного ископаемого, формируемой при отработке лавы верхнего слоя.
Сущность заявляемого способа поясняется схемами, представленными на фиг. 1-3:
фиг. 1 - вид в плане первой (начало ведения очистных работ, например, в крыле шахтного
поля) панели в период отработки верхнего слоя; фиг. 2 - вид в плане второй (аналогично и
последующих панелей) в период их отработки; фиг. 3 - схема, поясняющая место расположения панельных подготовительных выработок относительно неподвижных краевых частей
массива полезного ископаемого, образовавшихся при отработке лавы верхнего слоя.
Сплошными линиями показаны выработки, пройденные по верхнему слою, пунктирными линиями - выработки, пройденные в породах почвы верхнего слоя.
На фиг. 1-3: № 1 и № 2 - лавы, отрабатывающие соответственно верхний и нижний
слои в первой панели; № 3 и № 4 - лавы, отрабатывающие соответственно верхний и нижний слои во второй панели; lв - длина лавы верхнего слоя; lнп - длина лавы № 2 нижнего
слоя; lнв - длина лавы № 4 нижнего слоя; 5, 6, 15 - слоевые выработки; 7, 8, 9, 12, 13 - панельные подготовительные выработки; 10, 11, 14 - вспомогательные выработки; 16 - породная полоса; 17 - эпюра напряжений, перпендикулярных плоскостям напластования пород (эпюра опорного давления), возникающих над неподвижной краевой частью массива
полезного ископаемого, образовавшейся при отработке лавы верхнего слоя; 18 - эпюра
напряжений, перпендикулярных плоскостям напластования пород, в почве верхнего слоя
в выработанном пространстве верхней лавы; АВ, NM, DC - неподвижные краевые части
3
BY 9826 C1 2007.10.30
массива полезного ископаемого, образовавшиеся при отработке лав верхнего слоя; S расстояние от забоя лавы верхнего слоя до забоев проходимых панельных подготовительных выработок; Р - плоскость, перпендикулярная к напластованию и проходящая через
неподвижную краевую часть массива полезного ископаемого, образовавшуюся при отработке лавы верхнего слоя, l - расстояние от подготовительной выработки до плоскости,
перпендикулярной к напластованию и проходящей через неподвижную краевую часть
массива полезного ископаемого, образовавшуюся при отработке лавы верхнего слоя; σ0 естественный уровень напряжений в массиве, не нарушенном горными работами; mв мощность верхнего слоя; β - угол между граничной плоскостью Z, разделяющей области с
повышенными и пониженными напряжениями, и плоскостью Q, перпендикулярной к напластованию и проходящей через краевую часть породной полосы, расположенной со
стороны выработанного пространства.
Способ осуществляют следующим образом. Пласт делят на панели, а в пределах панелей на слои (верхний и нижний), параллельные плоскостям напластования пород.
Под "панелью" понимают часть пласта полезного ископаемого, отработку которого
осуществляют с использованием конкретных панельных выработок. Например, первую
панель (фиг. 1) отрабатывают с использованием панельных выработок 7, 8, 9. Первая панель включает часть пласта полезного ископаемого, отрабатываемую лавами № 1 и № 2.
Границами первой панели в пределах верхнего слоя являются слоевые выработки 5 и 6, в
пределах нижнего слоя - панельные подготовительные выработки 7 и 9. Вторая панель
(фиг. 2) включает часть пласта полезного ископаемого, отрабатываемую лавами № 3 и
№ 4. Границами второй панели в пределах верхнего слоя являются слоевые выработки 15
и 5, в пределах нижнего слоя - панельные подготовительные выработки 12 и 7.
Мощность верхнего слоя принимают меньше предельной мощности слоя, при превышении которой возможно образование в результате ведения горных работ водопроводящих трещин между выработанным пространством и водоносными горизонтами, расположенными в подрабатываемой породной толще.
Слои отрабатывают в нисходящем порядке лавами. С опережением отрабатывают
верхний слой. В первой панели верхний слой отрабатывают лавой № 1, нижний слой - лавой № 2. Во второй панели верхний слой отрабатывают лавой № 3, нижний слой - лавой
№ 4.
Для транспортного и вентиляционного обеспечения лав используют: лавы № 1 верхнего слоя - панельные подготовительные выработки 7, 8 и 9, слоевые выработки 5 и 6,
вспомогательные выработки 10 и 11; лавы № 2 нижнего слоя - панельные подготовительные выработки 7, 8 и 9, выполняющие одновременно функции слоевых выработок; лавы
№ 3 верхнего слоя - панельные подготовительные выработки 12, 13, 7 и 8, слоевые выработки 15 и 5, вспомогательные выработки 11 и 14; лавы № 4 нижнего слоя панельные подготовительные выработки 12, 13, 7 и 8, выполняющие одновременно функции слоевых
выработок.
При отработке верхнего слоя (фиг. 2) во второй панели (аналогично и в последующих
панелях) в надработанном - массиве с отставанием от лавы № 3 проходят панельные подготовительные выработки 12 и 13.
Слоевую выработку 15 по верхнему слою образуют путем сооружения породных полос 16 шириной "а" за лавой № 3 верхнего слоя на удалении от краевой части DC массива
полезного ископаемого, равном ширине n (фиг. 3) слоевой выработки 15.
Длину лавы верхнего слоя lВ принимают равной расстоянию между слоевой выработкой 15 и породной полосой, сооруженной при отработке рядом расположенной панели,
т.е. отработку верхнего слоя ведут без оставления целиков полезного ископаемого между
панелями.
Расстояние 1 от панельных подготовительных выработок 12 и 13 до плоскостей Р
(фиг. 3), перпендикулярных к напластованию и проходящих через неподвижные краевые
4
BY 9826 C1 2007.10.30
части массива полезного ископаемого, образовавшиеся при отработке лавы верхнего слоя,
определяют из выражения (1).
По сравнению с известным способом [2] использование заявляемого способа на больших глубинах разработки позволяет на 10-15 % и более уменьшить эксплуатационные потери в целиках полезного ископаемого, оставляемых между панелями; в 1,3-1,5 раза снизить затраты на поддержание подготовительных выработок и более чем в два раза
уменьшить объемы горно-проходческих работ в пределах панели. С увеличением глубины
разработки эффективность использования заявляемого способа возрастает.
Областью наиболее эффективного использования заявляемого способа являются рудники, отрабатывающие пологие калийные пласты мощностью 4,5-5,0 м на глубинах более
550-600 м.
Пример конкретного использования заявляемого способа при отработке третьего калийного пласта на соляных рудниках ПО "Беларуськалий".
Третий калийный пласт отрабатывают на глубинах 600-800 м от поверхности. Угол
падения пласта - 1-3°. Для отработки шахтное поле делят на панели. В пределах панели
третий калийный пласт делят на два слоя с мощностями: верхний -1,3 м, нижний - 2,3 м.
Слои отрабатывают в нисходящем порядке.
Последовательность выполнения горных работ в панелях иллюстрируется схемой,
приведенной на фиг. 2 (вторая и последующие панели).
В рассматриваемых горно-геологических условиях предельная мощность слоя, при
превышении которой возможно возникновение водопроводящих трещин между выработанным пространством и водоносными горизонтами, составляет около 1,8 м; ширина зоны
разгрузки с (фиг. 3) надработанного массива от повышенных напряжений, образующейся
вблизи неподвижных краевых частей массива полезного ископаемого при отработке лавы
верхнего слоя, составляет 35-40 м; ширина породной полосы равна 4,5-5,0 м; расстояние
от кровли панельной подготовительной выработки до верхнего слоя 0,9-1,0 м; ширина
слоевой выработки 3,0 м. Подготовительные выработки 12 и 13 проходят на расстоянии l
до плоскости Р (фиг. 3), величину которого определяют из соотношения 9 м ≤ l ≤ 35 м.
Верхний слой отрабатывают лавой № 3 длиной lв = 200 м. Одновременно с отработкой
верхнего слоя в надработанном массиве в пределах разгруженной от горного давления области проходят панельные подготовительные выработки 12 и 13. Расстояние S между забоями панельных подготовительных выработок и лавой № 3 принимают равным 70-100 м.
За лавой на расстоянии 3 м от краевой части DC массива сооружают породную полосу
16. В результате этого мероприятия создают слоевую выработку 15. Для обеспечения
транспортных и вентиляционных связей между выработками 15 и 12 (13) периодически
проходят вспомогательные выработки 14. Расстояние между вспомогательными выработками 14 принимают равным 70-75 м.
Лава № 4 нижнего слоя начинает работу после завершения очистных работ в лаве № 3
верхнего слоя. При работе лавы № 4 повторно используют панельные подготовительные
выработки 12 и 13, а также панельные подготовительные выработки 7 и 8 ранее отработанной соседней панели.
После отработки верхнего слоя, в монтажной камере 10 (фиг. 3) монтируют очистное
оборудование и начинают отработку нижнего слоя лавой 2 в направлении, противоположном направлению движения лавы 1. При этом, для транспортного и вентиляционного обслуживания лавы 2 используют подготовительные выработки 5, 6 и 7.
Использование заявляемого способа на 4-м руднике РУП ПО "Беларуськалий" при
отработке третьего калийного пласта на больших глубинах позволяет уменьшить потери
полезного ископаемого на 15-20 %. За счет сокращения общего числа слоевых и панельных подготовительных выработок объемы горнопроходческих работ в панелях уменьшаются в 2-2,5 раза. Общие затраты на поддержание слоевых и панельных подготовительных выработок снижаются на 50-60 % и более. Снижение этих затрат происходит за счет
5
BY 9826 C1 2007.10.30
улучшения условий поддержания подготовительных выработок, исключения отрицательного влияния на них очистных работ и уменьшения общей длины поддерживаемых выработок.
Источники информации:
1. Братченко Б.Ф., Устинов М.И., Гапанович Л.Н. Способы вскрытия, подготовки и
системы разработки шахтных полей. - М.: Недра, 1985. - С. 176.
2. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. - Солигорск-Минск, 1995. - С. 129-134 (прототип).
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
139 Кб
Теги
by9826, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа