Способ подземной двухслоевой разработки мощного пласта полезного ископаемого на участках с ограниченными размерами

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ДВУХСЛОЕВОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНОГО ПЛАСТА ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО НА УЧАСТКАХ С ОГРАНИЧЕННЫМИ РАЗМЕРАМИ(71) Заявитель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(72) Авторы Калиниченко Петр Иванович Петровский Борис Иванович Петровский Андрей Борисович Губанов Вячеслав Андреевич Карабань Денис Трофимович Петровский Юрий Борисович(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(57) 1. Способ подземной двухслоевой разработки мощного пласта полезного ископаемого на участке с ограниченными размерами, включающий разделение пласта на верхний и нижний слои полезного ископаемого с оставлением между ними породного прослоя разделение слоев на выемочные столбы путем проведения в надрабатывающем верхнем и надработанном нижнем слоях транспортного, конвейерного и вентиляционного штреков с использованием вспомогательных выработок, а также проведения в каждом слое обводной выработки последовательную отработку в каждом слое двух столбов одной лавой,перемещающейся в направлении границы отрабатываемого участка разворот лавы на границе отрабатываемого участка с последующей отработкой второго столба в направлении, противоположном направлению отработки первого столба, отличающийся тем, что вентиляционный штрек лавы проводят в центральной части каждого столба вне зоны влияния опорного давления смежной лавы, а транспортный и конвейерный штреки в каждом 17314 1 2013.06.30 столбе проводят со стороны массива и оставляют между ними ленточный целик, ширинукоторого, исходя из условия изоляции выработанного пространства от проникновения горючих газов, выбирают из соотношения(6-8)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 транспортных и конвейерных штреков зон с повышенной частотой трещин при этом обводную выработку проводят на границе участка разворота каждой лавы и соединяют с одной стороны с транспортным штреком отработанного смежного столба, а с другой стороны с конвейерным штреком лавы подлежащего отработке второго столба,причем конвейерный штрек лавы первого столба в каждом слое проводят до обводной выработки с возможностью размещения в нем штрековых конвейеров лавы при подходе ее к участку разворота и с возможностью использования обводной выработки в качестве конвейерного штрека лавы во втором столбе каждого слоя, а в нижнем слое до начала разворота лавы сокращают ее длину на величину, равную ширине целика между повторно используемым транспортным штреком отработанного по нижнему слою смежного столба и обводной выработкой отрабатываемого столба. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что транспортные штреки отработанных по верхнему и нижнему слоям столбов используют повторно только для проветривания прилегающих к ним частей очистных забоев смежных отрабатываемых столбов. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке пологих пластов, преимущественно мощных калийных пластов сложного строения. Известен способ двухслоевой разработки мощного пласта полезного ископаемого сложного строения, включающий разделение пласта на верхний и нижний слои полезного ископаемого с оставлением между ними породного прослоя, разделение слоев на панели и столбы путем проведения панельных конвейерных и вентиляционных штреков и участковых конвейерных и вентиляционных штреков с оставлением между панельными конвейерными штреками и участковыми конвейерными штреками узких ленточных целиков полезного ископаемого, проведение монтажных штреков в слоях и последовательную отработку слоев с оставлением выемки нижнего слоя лавами на один столб от выемки лавами верхнего слоя, причем вентиляционные штреки слоевых лав проводят по столбу на расстоянииот границы выработанного пространства опережающих смежных лав, которое определяют из выражения 0,7,где- ширина зоны временного опорного давления, определяемая из выражения-38,60,292 Н-0,0000792,где- глубина разработки пласта. Ширину в ленточного целика, оставляемого между панельным и участковым конвейерными штреками в верхнем слое пласта, исходя из условий сохранения зоны разгрузки в краевой части надрабатываемого слоя, изоляции выработанного пространства от проникновения горючих газов и глубины разработки, определяют из выражения(8-14)впр,где- 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 17314 1 2013.06.30 Ширину н ленточного целика, оставляемого между панельным и участковым конвейерным штреками в разгруженной зоне надработанного нижнего слоя, исходя из условий сохранения зоны разгрузки в краевой части надрабатываемого слоя, изоляции выработанного пространства от проникновения горючих газов и глубины разработки, определяют из выражения(5-7)н. Панельные конвейерные штреки смежных столбов опережающих слоевых лав используют повторно в качестве выемочных штреков только для проветривания прилегающих к ним частей очистных забоев отстающих лав верхнего и нижнего слоев пласта. Отработку слоев нижнего слоя ведут с отставанием очистного забоя нижнего слоя смежной панели от очистного забоя опережающей лавы верхнего слоя на величину не менее 1,5 1. Однако отработка участков мощного пласта с ограниченными размерами по данному способу нерациональна из-за высокой трудоемкости перемонтажа очистных комплексов слоевых лав, связанного, как правило, со снижением эффективности использования высокопроизводительных и дорогостоящих очистных комплексов. Известен также способ подземной разработки пласта полезного ископаемого на участках с ограниченными размерами, включающий последовательную отработку двух столбов полезного ископаемого одной лавой, отработку первого столба лавой, перемещающейся по направлению к границе выемочного участка, проведение по внешней границе выемочного участка обводной выработки, проведение вспомогательной и основных подготовительных выработок, проведение печей между вспомогательной и основными подготовительными выработками, разворот лавы на границе выемочного участка с последующей отработкой второго столба лавой в направлении, противоположном направлению отработки первого столба, причем вспомогательную подготовительную выработку проходят по пласту полезного ископаемого по границе, разделяющей первый и второй столбы, а основные подготовительные выработки проходят в пределах области пониженных напряжений,возникающей у создаваемой при отработке первого столба неподвижной краевой части пласта полезного ископаемого, расположенной со стороны второго столба. При отработке пласта полезного ископаемого на участках с неустойчивыми вмещающими породами основные подготовительные выработки проходят в породах почвы разрабатываемого полезного ископаемого 2. Однако данный способ подземной разработки пласта полезного ископаемого, несмотря на ограниченные размеры выемочных участков пласта полезного ископаемого, требует значительных затрат на поддержание вспомогательной и основных подготовительных выработок по сравнению с поддержанием основных и вспомогательных подготовительных выработок, проводимых вне зоны влияния опорного давления при разработке, в частности, мощных калийных пластов сложного строения слоевыми лавами. Задачей изобретения является снижение затрат на поддержание подготовительных выработок при отработке участков мощного пласта с ограниченными размерами одной лавой в каждом из его слоев. Технический результат достигается тем, что в способе подземной двухслоевой разработки мощного пласта полезного ископаемого на участках с ограниченными размерами,включающем разделение пласта на верхний и нижний слои полезного ископаемого с оставлением между ними породного прослоя, разделение слоев на выемочные столбы путем проведения в надрабатывающем верхнем и в надработанном нижнем слоях транспортного, конвейерного и вентиляционного штреков с использованием вспомогательных выработок, а также проведения в каждом слое обводной выработки последовательную отработку в каждом слое двух столбов одной лавой, перемещающейся в направлении границы отрабатываемого участка разворот лавы на границе отрабатываемого участка с последующей отработкой второго столба в направлении, противоположном направлению 3 17314 1 2013.06.30 отработки первого столба, вентиляционный штрек проводят в центральной части каждого столба вне зоны влияния опорного давления смежной лавы, а в каждом столбе проводят со стороны массива транспортный и конвейерный штреки и оставляют между ними ленточный целик, ширинукоторого, исходя из условия изоляции выработанного пространства от проникновения горючих газов, выбирают из соотношения(6-8),где- предельная ширина целика полезного ископаемого, расположенного в выработанном пространстве, при уменьшении которой происходит раздавливание целика горным давлением- максимальная глубина распространения в массив в боках транспортных и конвейерных штреков зон с повышенной частотой трещин при этом обводную выработку проводят на границе участка разворота каждой лавы и соединяют с одной стороны с транспортным штреком отработанного смежного столба, а с другой стороны с конвейерным штреком лавы подлежащего отработке второго столба. Конвейерный штрек лавы первого столба в каждом слое проводят до обводной выработки с возможностью размещения в нем штрековых конвейеров лавы при подходе ее к участку разворота и с возможностью использования обводной выработки в качестве конвейерного штрека лавы во втором столбе каждого слоя, а в нижнем слое до начала разворота лавы сокращают длину на величину, равную ширине целика между повторно используемым транспортным штреком отработанного по нижнему слою смежного столба и обводной выработкой отрабатываемого столба. Транспортные штреки отработанных по верхнему и нижнему слоям столбов используют в смежных отрабатываемых столбах только для проветривания прилегающих к ним частей очистных забоев отрабатываемых столбов. Сущность заявляемого способа поясняется схемами, представленными на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 показана технологическая схема подготовки и последовательной отработки двух столбов в каждом слое одной лавой с разворотом ее на границе выемочного участка ограниченных размеров на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. На фиг. 1-3 показаны- межстолбовые ленточные целики, выбранные исходя из условия изоляции выработанного пространства от проникновения горючих газов 1 и 2 транспортный и конвейерный штреки, проводимые в каждом столбе верхнего слоя со стороны массива с оставлением между ними ленточного целика 3 - вентиляционный штрек лавы верхнего слоя, проводимый в центральной части каждого столба вне зоны влияния опорного давления смежной лавы 4 - обводная выработка, проводимая на границе участка разворота лавы при переводе ее из первого столба 5 во второй столб 6 и соединяющая транспортный штрек 1 отработанного смежного столба с конвейерным штреком 2 второго столба 6 7 - вспомогательные транспортные и вентиляционные выработки, используемые для проведения вентиляционных штреков 3, транспорта полезного ископаемого на конвейерный штрек 2 второго столба 6 и проветривания забоя лавы первого столба 5 на первом этапе его отработки 8 и 9 - транспортный и конвейерные штреки первого 10 и второго 11 столбов нижнего слоя, которые проводятся также со стороны массива с оставлением между ними ленточного целика 12 - вентиляционные штреки лавы, проводимые в центральной части каждого столба нижнего слоя вне зоны влияния опорного давления смежной лавы 13 - обводная выработка, проводимая в надработанном нижнем слое и соединяющая конвейерный штрек 9 второго столба 11 с транспортным штреком 8 отработанного смежного столба 11 посредством демонтажной выработки 14, нарезанной в целике между транспортным штреком 8 и обводной выработкой 13 15 - вспомогательные выработки нижнего слоя 16 - забой нижней лавы. Способ осуществляется следующим образом. Разделенные породным прослоем слои мощного пласта полезного ископаемого на участке с ограниченными размерами отрабатывают последовательно двумя столбами одной лавой в каждом слое. Для начала отработки 4 17314 1 2013.06.30 первого столба 5 верхнего слоя в направлении границы выемочного участка с ограниченными размерами проводят две трехштрековые (штреки 1, 2, 3) группы выработок в первом 5 и втором 6 столбах первого этапа отработки. До окончания подготовки первого этапа приступают к монтажу очистного комплекса лавы. В зависимости от длины участка с ограниченными размерами вентиляционные штреки 3 в столбах проводят с использованием вспомогательных выработок 7. Первый этап подготовки заканчивают проведением транспортных вспомогательных выработок 7, обеспечивающих доставку полезного ископаемого на конвейерный штрек 2 лавы второго столба 6. При этом как в первом 5, так и во втором 6 столбах транспортный штрек 1 смежного отработанного столба используется в отрабатываемом столбе повторно и только для проветривания прилегающей к нему части очистного забоя, без перемещения по нему людей и оборудования очистного комплекса. При подходе лавы к участку разворота в верхнем слое завершают проходку вентиляционного штрека 3 на участке разворота, обводной выработки 4 для разворота лавы и конвейерного штрека 2 первого столба 5 до обводной выработки 4 с возможностью размещения в нем штрековых конвейеров лавы и с возможностью использования обводной выработки 4 в качестве конвейерного штрека 2 второго столба 6. Перед окончанием разворота лавы в створе с первым столбом 5 до подхода забоя лавы на обводной выработке 4 на расстояние от сопряжения ее с конвейерным штреком 2 столба 5 не более длины штрековых конвейеров последние перемещают в обводную выработку 4, которая с этого момента служит конвейерным штреком 2 лавы второго столба 6. При этом забойный конвейер реверсируется для направления грузопотока на обводную выработку 4 и далее на конвейерный штрек 2 столба 6. После отработки столба 6 приступают к подготовке первого этапа отработки нижнего надработанного слоя. Как и в верхнем слое, проводят две трехштрековые(штреки 8, 9 и 12) группы в первом 10 и втором 11 столбах. Транспортные 8 и конвейерные 9 штреки проводятся с оставлением между ними ленточного целика . Для обеспечения проветривания и доставки полезного ископаемого на конвейерный штрек 9 столба 11,а также проведения вентиляционного штрека 12 используются вспомогательные выработки 15. При подходе нижней лавы 16 к участку разворота заканчивается проведение обводной выработки 13 и конвейерного штрека 9 первого столба 10 до обводной выработки 13. При этом обводная выработка на участке разворота лавы первого столба 10 соединяется с повторно используемым транспортным штреком 8 отработанного по нижнему слою столба 11 демонтажной выработкой 14, пройденной в целике между транспортным штреком 8 и обводной выработкой 13, а перед началом разворота нижней лавы 16 ее укорачивают на величину, равную длине демонтажной выработки 14. По аналогии с лавой верхнего слоя обводная выработка 13 во втором столбе 11 также служит в качестве конвейерного штрека 9 с описанными выше операциями со штрековыми и забойным конвейерами нижней лавы 16. Заявленный способ позволяет до минимума сократить затраты на поддержание подготовительных выработок за счет повторного использования транспортных штреков только для проветривания прилегающих к ним частей очистных забоев без передвижения по ним людей и оборудования лавы. В этом случае отсутствуют затраты на крепление этих штреков, а изоляцию выработанного пространства в технологических сбойках между транспортным и конвейерным штреками в слоях осуществляют возведением в сбойках вентиляционных перемычек с заполнением пространства между ними соляным штыбом от нарезки компенсационных щелей. Проведение и поддержание основных штреков вне зоны влияния опорного давления смежных столбов не требует также затрат на дополнительное крепление и перекрепление,без чего невозможно обойтись при проведении и поддержании вспомогательной и основных выработок в способе, выбранном в качестве прототипа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6