Способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов

Способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: изобретение позволяет достигнуть полную выемку полезного ископаемого , уменьшить затраты, исключить вредное влияние горных выработок на сохранность сооружений и природных обьектов на земной поверхности Сущность изобретения: способ включает в себя проходку вдоль выемочного столба закладочного штрека над пластовыми штреками, бурение из закладочного штрека веера скважин до разрабатываемого пласта Закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемою пласта, не меньшем размера возможной зоны беспорядочного обрушения , ширина выемочного столба формируется не более величины первичного шага обрушения основной кровли, из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ2 (21) 4866385/03 (гг) 13.09.90 (46) 23,09.92. Бюл. % 35 (71) Институт горного дела АН КазССР (72) LU.А.-Г.Болгожин, Ф.И.Клиновицкий, М.З,Молдабеков и Е. Сейдахметов (56) Бурчаков А.С, и др, Процессы подземных горнЫх работ. — M.: Недра, 1976, с, 144—

149. Уголь, 1983, N 6, с, 20 — 23, (54) СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА

ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ

ПЛАСТОВ (57) Использование: изобретение позволяет достигнуть полную выемку полезного ископаемого, уменьшить затраты, исключить

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Известен способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов, включающий механизированную крепь и доставку пульпы в выработанное пространство по трубопроводу, проложенному по выемочному штреку и призабойному пространству лавы вдоль ограждения (см. книгу А,С.Бурчакова, Н.К.Гринько, И.Л.Черняк. Процессы подземных горных работ M.:

Кедра, 1976, с, 144-149), После выемки 1 — 2 стружек угля выемочная машина останавливается и начинаются закладочные работы, состоящие из двух основных операций: подготовка выработанного пространства лавы к закладке и намыва

„„Я „„1763661 А1 (я)5 Е 21 С 41/18, Е 21 С41/20 вредное влияние горных выработок на сохранность сооружений и природных обьектов на земной поверхности, Сущность изобретения: способ вкл1очает в себя проходку вдоль выемочного столба заклада <ного штрека над пластовыми штреками, бурение из закладочного штрека веера скважин до разрабатываемого пласта. Закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемого пласта, не меньшем размера возможной эоны беспорядочного обрушения, ширина выемочного столба формируется не более величины первичного шага обрушения основной кровли, из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и Bhiработанного пространства, закладочного массива. Выпуск гидрасмеси осуществляется через одинаковорасположенные друг от друга ответвления от трубопровода в выработанное пространство, Однако при этом способе происходит большое оседание кровли на расстоянии от забоя лавы до закладочного массива, когда он начинает поддерживать кровлю, достигающее около половины всего оседания {см, Ф.И.Клин овицкий, М,Ш.Болгожина, Э.С.Оганезов "Сдвижение подработанного массива при выемке пласта с гидрозакладкой". "Уголь", М 6, 1983, с; 20 — 3). Оседание кровли приводит к созданию полостей расслоений в налегаащей толще, заполнить которые при данном способе невоэможнс. В результате происходит оседание всего массива и земной поверхности. В данном способе невозможно совмещение рабст по

1763661 жин из закладочного штрека для подачи пульпй в камеры — полости, выемку угля производят по бесцеликовой технологии, при этом одновременно с выемкой угля и закладкой выработанного пространства

55 возведению закладочного массива с выемкой угля, что уменьшает скорость подвигания лавы, ведущее к увеличению опускания кровли и уменьшению нагрузки нэ очистной забой. Исключается дозакладка выработан- 5 ного пространства.

Известен также способ заполнения полости закладочным материалом через скважины, пробуренные с поверхности земли (авт.св, СССР М 1016538). 10

Однако этот способ может быть эффективен при залегании полезного ископаемого на небольшой глубине, так как с увеличением глубины. возрастает объем работ на бурение скважин, что увеличивает 15 затраты. Кроме этого по мере подвигания лавы необходимо бурение новых скважин, что также способствует увеличению затрат.

Указанные недостатки частично устраняются в наиболее близком к йредложен- 20 ному способу гидрозакладки, применяющимся при разработке пологих калййных пластов и применимого для отработки угля, включающий проходку полевых закладочных штреков над пластовыми штреками, бу- 25 рение иэ закладочных штреков скважин для подачи в камеры пульпы. При этом для снижения затрат на закладку камер большой протяженностью, полевой закладочный штрек проходит над закладочными камера- 30 ми перпендикулярно их оси (см, авт.св, СССР й. 1071769).

Этот способ исключает опасное оседание подработанного массива, но ймеет недостатки, заключающиеся в том, что 35 необходимо создать камеры путем очисгной выемки через целики угля, соли, а затем производить их заполнение пульпой, т.е. отсутствует совмещенность во времени процессов очистной выемки и закладки камер. 40

Наличие целиков приводит к потере полезного ископаемого, а отсутствие совмещенности во времени процессов очистной выемки и закладки камер ведет к снижению темпов очистнйх работ и их удорожанию. 45

Целью изобретения является достижение полной выемки полезного ископаемого, снижение затрат, исключение вредного вли. яния горных выработок на сохранность сооружений и йриродных объектов на земной 50 поверхности.

Указанная цепь достигается тем, что в известном способе закладки, включающем проходку закладочного штрека над пластовыми камерами- полостями и бурение сквапроизводят закладку межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком.

В предложенном способе выемочный столб формируется шириной не более величины первичного шага обрушения основной кровли, а закладочный штрек проходят на расстоянии от разрабатываемого пласта не меньшим размера возможной зоны беспорядочного обрушения. Из закладочного штрека дополнительно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства. Как по мере отработки, так и после отработки на всю длину выемочного столба производят, при необходимости, дозакладку выработанного пространства и закладку самого выемочного штрека, Предложенный способ, в отличии от прототипа, гФ3воляет производить выемку угля (соли) по бесцеликовой технологии с высокой степеныю механизации работ. Тем самым не только уменьшаются потери, но и снижаются затраты на очистные работы. Ис-. ключение вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов нэ земной поверхности достигаются закладкой пульпой, в качестве которой может применяться водная смесь золы тепловых станций, хвостов углеобогащения с небольшим добавлением вяжущего, не только пустоты от выемки угля (соли), но и межслаевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком. . Тем самым вновь воссоздается целость пород позади механизированного комплекса, имеющего передвижной тип ограждения от выработанного пространства. Созданный закладочный и укрепленный массив пород препятствует оседанию вышележащих сло- . ев подработанной толщи и земной поверхности.

Одновременность выемки угля и закладки выработанного пространства пуль пой обеспечивает не только высокие темпы работы, но и возможность иметь технически допустймые оседания, зависящие от ширины механизированного комплекса, минимального расстояния от забоя лавы до закладочного массива. При этом уменьшаются нарушенность пород кровли, опорное давление и в целом геомеханические условия отработки пласта угля {соли), Формирование выемочного столба шириной йе более величины первичного шага обрушения основной кровли обеспечивает ее устойчивость. При длине лавы превышающей первичный шаг обрушения основной кровли произойдет ее оседание и процесс сдвижения уже невозможно будет задержать закладкой.

1763661

35

Расположение закладочного штрека на расстоянии от разрабатываемого пласта не меньшим размера возможной зоны беспорядочного обрушения обусловлено тем положением, что на таком расстоянии наблюдаетСя граница нарушенности пород непосредственной кровли. происходит стабилизация растяжения пород. Это установлено авторами на основе натурных наблюдений в толще массива за оседание пород позади забоя в Карагандинском бассейне.

Расположение закладочного штрека меньше этого расстояния приведет к недозакладке нарушенной зоны и, следовательно, увеличению оседания, а также нарушению устойчивости самой закладочной выработки, Таким образом в совокупности отличительных признаков предложенный способ обеспечивает достижение поставленной цели и практически выполним.

Экономическое сравнение с прототипом показывает следующее:

1. При выемке угля в соответствии с прототипом потери составляют 30 — 35/,.

При стоимости 1 т угля оставленной в недрах по Карагандинскому бассейну 8 руб., потери на 1000 т добычи составляют 240-

280 руб.

2. В случае возможности выемки межкамерных целиков в прототипе, экономическая эффективность получается эа счет применения высокомеханизированной технологии и совмещения во времени очистных и закладочных работ. Так, если себестоимость угля при выемке камерностолбовой системой в условиях Карагандинского бассейна с применением проходческого комбайна составляет 3,0 руб/т при производительности рабочего 14 т/выход, то при добыче угля лавой, оборудованной механизированным комплексом эти же показатели составляют соответственно 2,5 руб/т и

45 т/выход. При этом экономический эффект составит 0,5 руб х 1000 т = 500 руб.

На фиг,1 представлена схема отработки угольного пласта, на фиг,2 и фиг.3 — разрезы по А — А и Б — Б на фиг.1.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для подготовки выемочного столба пройдены выемочные штреки 1,2 с шириной между ними не более величины первичного шага обрушения основной кровли. Вдоль выемочного столба пройден закладочный штрек на расстоянии от разрабатываемого столба не меньшим размера возможной эо- ны беспорядочного обрушения. По данным исследований авторов размер этой эоны для условий угольных пластов Карагандинского бассейна составляет трехкратная мощность пласта, Из закладочного штрека

3 бурят Веер скважин 4 до разрабатываемого пласта.

По мере выемки угля механизированным комплексом с передвижной крепыш в образуемое за секцией крепи выработанное пространство 5 по скважинам 4 поступает закладочная пульпа в виде водной смеси золы или "хвостов" обогащения с некоторым добавлением вяжущего. При этом поступление пульпы по скважинам обеспечивает закладку выработанного пространства и межслоевых полостей 6 между кровлей пласта и закладочным штреком. По мере движения лавы подключают следующий веер скважин для выпуска пульпы в выработанное пространство. При необходимости производят закладку межслоевых полостей как по мере отработки, так и после отработки выемочного столба.

Проветривание выемочного участка осуществляется по прямоточной схеме на выработанное пространство с подсвежением, свежая струя воздуха подается по штреку 1 и омывает очистной забой, оборудованный механизированным комплексом, Подсвежение подается по штреку 2. Исходящая струя воздуха из очистного забоя поступает в штрек 2 позади лавы и далее в вентиляционную выработку. Закладочный штрек 3 также одновременно служит как дегазационный, что улучшает газовый режим выемочного участка. Для чего свежая струя воздуха поступающая в закладочный штрек и движущая навстречу движения лавы способствует поступлению газа из разрабатываемого пласта по веерам скважин, находящимся впереди лавы и поступлению газа в закладочный штрек по трещинам из выработанного пространства, Одновременно с отработкой выемочного столба ведется подготовка следующего столба, в котором штрек 2 используется повторно.

Преимущества изобретения заключаются в достижении полной выемки угля по бесцеликовой технологии, исключения вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов на земной поверхности за счет закладки выработанного пространства и межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком, совмещения во времени очистных и закладочных работ, дополнительной дегазации из закладочного штрека разрабатываемого пласта и выработанного пространства.

pllP. 3

5

Рог. 2

Составитель Е. Сейдахметов

Техред М.Моргентал Корректор A. Долинич

Редактор

Заказ 3438 Тираж Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патейт", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Способ гидравлической закладки выработанного пространства при разработке пологих угольных пластов, включающий проходку вдоль выемочного столба закладочно "o штрека над пластовыми штреками, бурение из закладочного штрека веера скважин для подачи в выработанное f1po странство пульпы, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью достижения полной выемки полезного ископаемого, уменьшения затрат, исключения вредного влияния горных выработок на сохранность сооружений и природных объектов на земной поверхности, выемку угля производят по бесцеликовой технологии, при этом одновременно с ",;ûåìкой угля и закладкой выработанного пространства производят закладку межслоевых полостей между кровлей пласта и закладочным штреком.

2. Cnoco6 no n.l, o т п и ч 3 е шийся

5 тем, что выемочный столб формируют шириной не более величины первичного шага обрушения основной кровли, 3, Способ по п,1, отличающийся тем, что закладочный штрек проходят на

10 расстоянии от разрабатываемого пласта, не меньшем размера возможной зоны беспорядочного обрушения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из закладочного штрека дополни15 тельно проводят дегазацию разрабатываемого пласта и выработанного пространства. - г — ф