Способ разработки пласта полезного ископаемого

(51)21 41/16 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ПЛАСТА ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО(71) Заявители Зубов Владимир Павлович Общественное объединение Белорусская академия безопасности жизнедеятельности(72) Авторы Зубов Владимир Павлович Кириенко Валерий МихайловичПлескунов Владимир Николаевич(73) Патентообладатели Зубов Владимир ПавловичОбщественное объединение Белорусская академия безопасности жизнедеятельности(56) Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. - Солигорск-Минск Слуцкая типография, 1995. - С. 117-119.2099527 1, 1997.2177546 1, 2001.1629543 1, 1991.2042816 1, 1995.2069266 1, 1996.(57) 1. Способ разработки пласта полезного ископаемого, включающий разделение пласта полезного ископаемого на панели и столбы путем проведения панельных и участковых конвейерных и вентиляционных штреков с оставлением между панельными и участковыми конвейерными штреками целиков полезного ископаемого, проходку монтажных штреков и отработку столбов лавами, отличающийся тем, что участковый вентиляционный штрек проходят по столбу полезного ископаемого на расстоянии от границы столба, прилегающей к выработанному пространству, большем ширины зоны опасных напряжений,возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого, а ширину целика полезного ископаемогомежду участковым и панельным конвейерными штреками определяют из выражения 7550 1 2005.12.30 2 пр,где пр - предельная ширина целика полезного ископаемого, расположенного в выработанном пространстве, при уменьшении которой происходит раздавливание целика горным давлением- максимальная глубина распространения в массив в боках панельных и участковых конвейерных штреков зон с повышенной частотой трещин. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отработке пластов с неустойчивыми породами кровли длину лавы принимают равной расстоянию между участковым конвейерным штреком подготавливаемого к отработке столба и панельным конвейерным штреком отрабатываемой панели. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при отработке пластов с устойчивыми породами кровли длину лавы принимают равной расстоянию между участковым конвейерным штреком отрабатываемого столба и выработанным пространством. Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке соляных и угольных пластов. Известны способы разработки пластов полезных ископаемых 1, включающие разделение пласта полезного ископаемого на слои, панели и столбы путем проведения участковых конвейерных и вентиляционных штреков, проходку вспомогательных выработок,монтажных штреков и отработку столбов лавами. Недостатками данных способов являются значительные потери полезного ископаемого в целиках, оставляемых между панелями и подготовительными выработками большие объемы горнопроходческих работ, связанных с подготовкой столбов и панелей трудности управления горным давлением в лавах,оборудованных очистными механизированными комплексами. Известен способ разработки пластов полезных ископаемых 2, принятый в качестве способа-прототипа, включающий разделение пласта полезного ископаемого на панели и столбы путем проведения панельных и участковых конвейерных и вентиляционных штреков с оставлением между панельными и участковыми конвейерными штреками целиков полезного ископаемого, проходку разгружающих и вспомогательных выработок, монтажных штреков и отработку столбов лавами. Между панелями при их отработке оставляют целики полезного ископаемого. Потери полезного ископаемого в целиках достигают 20-30 и более. Для подготовки панели проходится пять и более подготовительных выработок. Оставление между панелями целиков полезного ископаемого значительной ширины не обеспечивает плавного опускания пород подрабатываемого массива, приводит к значительным зависаниям пород основной кровли и ее динамическим обрушениям, сопровождающимся зажатием секций механизированной крепи нажестко. Задачей заявляемого способа является исключение недостатков известных способов, а именно уменьшение потерь полезного ископаемого, снижение объемов горнопроходческих работ и повышение эффективности управления горным давлением в лавах. Для решения данной задачи пласты полезных ископаемых делят на панели и столбы путем проведения панельных и участковых конвейерных и вентиляционных штреков с оставлением между панельными и участковыми конвейерными штреками целиков полезного ископаемого, проходку монтажных штреков и отработку столбов лавами. Заявляемый способ отличается от известных тем, что участковый вентиляционный штрек проходят по столбу полезного ископаемого на расстоянии от границы столба, прилегающей к выработанному пространству, большем ширины зоны опасных напряжений,возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого. При отработке пластов с неустойчивыми породами кровли длину лавы принимают равной расстоянию между участковым конвейерным штреком подготавливаемого к отработке столба и 2 7550 1 2005.12.30 панельным конвейерным штреком отрабатываемой панели. При отработке пластов с устойчивыми породами кровли длину лавы принимаютравной расстоянию между участковым конвейерным штреком отрабатываемого столба и выработанным пространством. Ширину целика полезного ископаемого между участковым и панельным конвейерными штреками определяют из выражения 2. где- ширина целика полезного ископаемого между панельным и участковым конвейерными штреками. - предельная ширина целика полезного ископаемого, расположенного в выработанном пространстве, при уменьшении которой происходит раздавливание целика горным давлением- максимальная глубина распространения в массив в боках панельных и участковых конвейерных штреков зон с повышенной частотой трещин. Ширину зоны опасных напряжений принимают равной предельному расстоянию между вентиляционным штреком и границей выработанного пространства, при превышении которого обеспечивается технологически удовлетворительное состояние вентиляционного штрека. Предлагаемый способ поясняется схемами на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3. На фиг. 1 представлен вид в плане двух панелей при отработке пластов с неустойчивыми породами кровли. На фиг. 2 представлен вид в плане двух панелей при отработке пластов с устойчивыми породами кровли. На фиг. 3 показан характер распределения напряжений в зоне опорного давления, возникающей над краевыми частями пласта полезного ископаемого. На фиг. 1 и фиг. 2- отрабатываемая панель- панель, подготавливаемая к отработке АВСД - отрабатываемый столб- столб, подготавливаемый к отработке 1, 4 - панельные штреки 2, 5 - участковые конвейерные штреки 3, 6 - участковые вентиляционные штреки 8, 9 - монтажные штреки- расстояние между участковым вентиляционным штреком 6 и выработанным пространством- ширина целика полезного ископаемого между панельным и участковым конвейерными штреками- длина лавы. На фиг. 3 1 - эпюра распределения напряжений над краевой частью пласта- мощность пласта полезного ископаемого 0 - уровень напряжений в нетронутом (вне зоны влияния очистных работ) массиве 1 - уровень опасных напряжений 0 - ширина зоны опасных напряжений, возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого. Реализация предложенного способа позволяет уменьшить потери полезного ископаемого, снизить объемы горнопроходческих работ и повысить эффективность управления горным давлением в лавах, оборудованных механизированными комплексами, и подготовительных выработках. Уменьшение, по сравнению с известными способами, потерь полезного ископаемого связано с тем, что при использовании заявляемого способа отработка пласта полезного ископаемого ведется без оставления целика между панелями, а ширину целика , оставляемого между панельным и участковым конвейерным штреками, принимают минимально допустимых размеров (2.). Уменьшение объемов горнопроходческих работ связано с уменьшением общего числа участковых подготовительных выработок, необходимых для отработки панели. Число и общая длина подготовительных выработок, необходимых для подготовки и отработки панели в заявляемом способе по сравнению с соответствующим показателем способапрототипа уменьшаются в 1,5-2 раза. Так для подготовки столба(фиг. 1) пройдено только три штрека (4, 5, 6), выработка 7 используется повторно. Повышение эффективности управления горным давлением в лавах обусловлено тем,что при использовании заявляемого способа исключаются значительные зависания и опасные динамические обрушения пород основной кровли, приводящие к зажатию секций 3 7550 1 2005.12.30 крепи и завалам лав. Получение данного положительного эффекта достигается тем, что отработка пласта ведется без оставления целиков между панелями, а также тем, что ширину целика , оставляемого между панельным и участковым конвейерными штреками,принимают меньше предельной ширины целика , расположенного в выработанном пространстве, при уменьшении которой происходит раздавливание целика горным давлением. Т.е. за лавой в выработанном пространстве целик ширинойразрушается, что снижает вероятность значительных зависаний и опасных обрушений пород основной кровли. Повышение эффективности управления горным давлением в участковых подготовительных выработках достигается тем, что в течение всего срока службы подготовительные выработки не оказывают отрицательного влияния друг на друга (2) и поддерживаются вне зон опасных напряжений, возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого. Необходимые для реализации заявляемого способа параметры (ширину зоны опасных напряжений, возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого, предельную ширину целика , максимальную глубину распространения в массив в боках штреков зон с повышенной частотой трещин, характеристики устойчивости кровли) для конкретных условий определяют с использованием известных методов шахтных, лабораторных или аналитических исследований. Пример конкретного использования заявляемого способа при отработке Второго и Третьего калийных пластов на соляных рудниках ПО Беларуськалий. Второй калийный пласт отрабатывают на глубинах 370-700 м от поверхности. Угол падения пласта составляет 1-3, мощность пласта, включающего два слоя сильвинита,разделенных слоем каменной соли, - 2,1-2,8 м. Для отработки Второй калийный пласт делят на панели и столбы полезного ископаемого (фиг. 1) путем проведения панельных 1 и участковых конвейерных 2 и вентиляционных 3 штреков с оставлением между панельными и участковыми конвейерными штреками целиков полезного ископаемого шириной , которую определяют из выражения 2. где- ширина целика полезного ископаемого между панельным и участковым конвейерными штреками. - предельная ширина целика полезного ископаемого, расположенного в выработанном пространстве, при уменьшении которой происходит раздавливание целика горным давлением- максимальная глубина распространения в массив в боках панельных и участковых конвейерных штреков зон с повышенной частотой трещин. Для рассматриваемых условий ширину целика между панельным и участковым конвейерными штреками принимают равной 5 м. При подготовке очередного столба(фиг. 1) к отработке вентиляционный штрек 3 проходят по столбу полезного ископаемого на удалении от границы столба, прилегающей к выработанному пространству, большем ширины зоны опасных напряжений 0 (фиг. 2),возникающих над неподвижной краевой частью пласта полезного ископаемого. В условиях отработки Второго калийного пласта 0 равна 45-50 м,принимают равной 50-60 м. Длину лавы 1150 м (фиг. 1) принимают равной расстоянию между участковым конвейерным штреком подготавливаемого к отработке столба и панельным конвейерным штреком отрабатываемой. Использование заявляемого способа при отработке Второго калийного пласта позволяет без дополнительных затрат уменьшить потери полезного ископаемого в целиках на 20 и более снизить объемы горнопроходческих работ, а следовательно, и затраты на проведение подготовительных выработок повысить качество добываемого полезного ископаемого (за счет уменьшения доли добычи из подготовительных выработок) обеспечить более эффективное управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках. 4 7550 1 2005.12.30 Третий калийный пласт, включающий 2, 3 и 4-ый сильвинитовые слои суммарной мощностью 4-4,8 м, разрабатывают на глубинах 585-800 м от поверхности. При отработке пласта используют системы разработки длинными столбами с разделением пласта на два слоя. С опережением отрабатывают верхний мощностью 1,2-1,3 м. Максимальный эффект от использования предлагаемого способа при отработке Третьего калийного пласта достигается при выемке верхнего 4-го сильвинитового слоя. Длину лавы 2 принимают равной расстоянию между участковым конвейерным штреком отрабатываемого столба и выработанным пространством. Основные параметры способа при отработке данного слоя 1,0-1,5 м, пр 3,0-5,0 м,5,0 м, 035-40 м,50 м, 2200 м. Использование заявляемого способа при отработке 4-го сильвинитового слоя Третьего калийного пласта позволяет уменьшить потери полезного ископаемого в целиках с 30-40 до 5-7 и менее снизить объемы горнопроходческих работ в 2-2,4 раза повысить качество добываемого полезного ископаемого уменьшить вероятность опасных динамических обрушений пород основной кровли. Источники информации 1. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. - Изд. Слуцкая типография, 1995. - С. 126. 2. Нормативные и методические документы по ведению горных работ на Старобинском месторождении калийных солей. - Изд. Слуцкая типография, 1995. - С. 118 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.