RU2059811C1 - Method for driving of production room and unit for its embodiment - Google Patents

Abstract

FIELD: mining; applicable in mining of diamond pipes. SUBSTANCE: method for driving of production room includes drilling of pilot-hole from the surface, lowering into pilot-hole of drill string and connection of its end to the rock-cutting tool installed in underground mine working; disintegration of mineral, shrinkage of broken mineral in worked-out space of production room; drawing of stored mineral and hoisting it to the surface. Drawing of hung material in worked-out space of production rooms is effected by forced caving with driving in shrinkage store of radial slotted openings located above natural self-supporting arch and in form of obelisks of branches of flexible connections running off and on the swivel-block of rock-cutting tool. Flexible connection branches are driven to reciprocate by alternate rotation of drums of winch in opposite direction with some angular velocities. The unit of embodiment of the method for driving of production room includes drill string connected with rock-cutting tool and rotary table. The unit has feed mechanism of flexible connection into the production room complying with its height. Feed mechanism consists of double-drum winch and guide sheaves enclosed in a body. Flexible connection is passed through swivel block secured to the lower end of rock-cutting tool and guide sheaves of feed mechanism, and its ends are attached to winch drums. Swivel block is installed for remaining immovable during rotation of rock- cutting tool and axial motion together with rock-cutting tool and running-against flexible connection with brake of winch drum, to which its end is attached, is released. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано преимущественно для разработки алмазоносных трубок. The invention relates to mining and can be used primarily for the development of diamond-bearing tubes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу проходки выемочных камер является способ разработки месторождений полезных ископаемых, включающий бурение с дневной поверхности пилот-скважины, спуск в пилот-скважину бурильной колонны и соединение ее торца с породоразрушающим инструментом, установленным в подземной горной выработке, разрушение полезного ископаемого, магазинирование разрушенного полезного ископаемого в очистном пространстве выемочной камеры, выпуск замагазинированного полезного ископаемого и выдачу его на поверхность [1]
Способу присущи следующие недостатки, главным из которых являются:
значительно усложнены процессы управления породоразрушающими инструментами, которые работают под завалом обрушенного полезного ископаемого, что приводит к их потерям в выемочных камерах вследствие деформации;
высокий уровень потерь разрушенного полезного ископаемого в выемочных камерах и его разубоживания налегающими породами.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method of excavating chambers is a method of developing mineral deposits, including drilling from the day surface of the pilot well, lowering the drill string into the pilot well and connecting its end with a rock cutting tool installed in the underground mining , the destruction of minerals, the storing of destroyed minerals in the treatment space of the extraction chamber, the release of eznogo fossil and issuing it to the surface [1]
The method has the following disadvantages, the main of which are:
the processes of managing rock cutting tools that work under the rubble of a collapsed mineral are significantly complicated, which leads to their loss in the extraction chambers due to deformation;
a high level of loss of destroyed minerals in mining chambers and its dilution by overburden.

Прототипом к предлагаемому агрегату является устройство для скважинной гидродобычи материалов, включающее бурильную колонну, соединенную с породоразрушающими инструментом и вращателем [2]
Недостатками известного устройства являются:
область применения устройства ограничена крепостью полезного ископаемого, для разрушения которого в качестве рабочего агента используют гидромониторные струи;
сложность конструктивного исполнения устройства ведет к повышенной металлоемкости, низкой надежности при эксплуатации и трудоемкости управления им.The prototype of the proposed unit is a device for downhole hydraulic production of materials, including a drill string connected to rock cutting tools and a rotator [2]
The disadvantages of the known device are:
the scope of the device is limited by the strength of the mineral, for the destruction of which hydraulic jets are used as a working agent;
the complexity of the design of the device leads to increased metal consumption, low reliability during operation and the complexity of managing it.

В основу изобретения поставлена задача создать способ проходки выемочных камер и агрегат для его осуществления с высокой эффективностью промышленного использования за счет снижения потерь полезного ископаемого в выемочных камерах, повышение надежности и долговечности работы агрегата. The basis of the invention is the task to create a method of driving excavation chambers and the unit for its implementation with high efficiency of industrial use by reducing the loss of minerals in the extraction chambers, increasing the reliability and durability of the unit.

Поставленная задача достигается тем, что способ проходки выемочных камер включает бурение с дневной поверхности пилот-скважины, спуск в пилот-скважину бурильной колонны и соединение ее торца с породоразрушающим инструментом, установленным в подземной горной выработке, разрушение полезного ископаемого, магазинирование разрушенного полезного ископаемого в очистном пространстве выемочной камеры, выпуск замагазинированного полезного ископаемого и выдачу его на поверхность. The objective is achieved in that the method of driving the extraction chambers includes drilling from the day surface of the pilot well, lowering the drill string into the pilot well and connecting its end with a rock cutting tool installed in the underground mine, destroying the mineral, storing the destroyed mineral in the treatment the space of the extraction chamber, the release of the stained mineral and its delivery to the surface.

Выпуск зависшего полезного ископаемого в выработанном пространстве выемочной камеры производят принудительным обрушением путем проходки в магазине, расположенного выше свода естественного равновесия, вертикальных радиально расположенных щелевых выработок в форме обелисков сбегающей и набегающей на блок-вертлюг породоразрушающего инструмента ветвями гибкой связи, приводимых в возвратно-поступательное движение попеременным вращением барабанов лебедки в противоположных направлениях с одинаковыми угловыми скоростями. Hanging mineral in the excavated chamber shall be discharged by forced collapse by driving in a store located above the arch of natural equilibrium vertical radially located slotted openings in the form of obelisks running away and running onto the rock swivel of a rock cutting tool with flexible communication branches driven into reciprocating motion alternating rotation of the winch drums in opposite directions with the same angular speeds.

Агрегат для осуществления способа проходки выемочных камер включает бурильную колонну, соединенную с породоразрушающим инструментом и вращателем. The apparatus for implementing the method of driving excavation chambers includes a drill string connected to a rock cutting tool and a rotator.

Агрегат снабжен механизмом подачи гибкой связи в выемочную камеру по ее высоте, состоящим из двухбарабанной лебедки и направляющих шкивов, заключенных в корпусе. Гибкая связь пропущена через блок-вертлюг, закрепленный на нижнем торце породоразрушающего инструмента, и направляющие шкивы механизма подачи. Концы гибкой связи запасованы на барабанах лебедки. Блок-вертлюг установлен с возможностью нахождения в неподвижном положении при вращении породоразрушающего инструмента и осевого перемещения совместно с породоразрушающим инструментом и набегающей ветвью гибкой связи при расторможенном барабане лебедки, на котором запасован ее конец. The unit is equipped with a mechanism for supplying a flexible connection to the extraction chamber according to its height, consisting of a double-drum winch and guide pulleys enclosed in a housing. Flexible connection is passed through the swivel block, mounted on the lower end of the rock cutting tool, and the guide pulleys of the feed mechanism. Flexible ends are stocked on winch drums. The swivel block is installed with the possibility of being in a stationary position during rotation of the rock cutting tool and axial movement together with the rock cutting tool and the oncoming branch of the flexible connection when the winch drum is braked, on which its end is stocked.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемыми техническими и технологическими результатами. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ проходки выемочных камер и агрегат для его осуществления, промышленное использование которого позволит разрабатывать алмазоносные трубки с высокой эффективностью за счет снижения потерь полезного ископаемого в выемочных камерах, а также повышения надежности и долговечности работы агрегата. Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical and technological results. Thanks to this combination of essential features, it was possible to create a method for driving mining chambers and an assembly for its implementation, the industrial use of which will allow developing diamond-bearing tubes with high efficiency by reducing the loss of minerals in mining chambers, as well as increasing the reliability and durability of the aggregate.

Следовательно, предлагаемый способ проходки выемочных камер и агрегат для его осуществления отвечает требованиям, предъявляемым к изобретениям, так как явным образом не следует из уровня техники и технологии, используемых на данном этапе развития. Therefore, the proposed method of driving excavation chambers and the unit for its implementation meets the requirements for inventions, as it clearly does not follow from the prior art and technology used at this stage of development.

Изобретение рассматривается на примере разработки алмазоносной трубки, сложенной автолитовыми и ксенотуфобрекчиями. Налегающие породы представлены плывунами. Вмещающие породы сильно обводнены. The invention is considered by the example of the development of a diamondiferous tube folded by autolithic and xenotuff breccias. Overlying rocks are represented by quicksand. The host rocks are heavily flooded.

На фиг. 1 показан продольный разрез агрегата, расположенный в подземных горных выработках; на фиг.2 продольный разрез по А-А на фиг.1 механизма подачи гибкой связи; на фиг.3 процесс создания с помощью агрегата в зависшем полезном ископаемом в выемочной камере вертикальных щелевых выработок; на фиг.4 разрез по Б-Б на фиг.3 по выемочной камере; на фиг.5 процесс поражения свода естественного равновесия вертикальными щелевыми выработками; на фиг.6 схема проходки выемочной камеры с использованием агрегата. In FIG. 1 shows a longitudinal section of an aggregate located in underground mines; figure 2 is a longitudinal section along aa in figure 1 of the feed mechanism of a flexible connection; figure 3, the process of creating with the help of an aggregate in a hung mineral in the extraction chamber of vertical slotted workings; figure 4 is a section along BB in figure 3 along the extraction chamber; figure 5 the process of defeating the arch of natural equilibrium by vertical slotted workings; 6 is a diagram of the excavation of the extraction chamber using the unit.

Агрегат для проходки выемочных камер включает бурильную колонну 1, соединенную с породоразрушающим инструментом 2 и вращателем 3 буровой установки 4. Боковая поверхность и верхнее основание породоразрушающего инструмента 2 снабжены режущими элементами 5. Агрегат снабжен механизмом подачи 6 набегающей 7 и сбегающей 8 ветвей гибкой связи в выемочную камеру 9 по ее высоте. Механизм подачи 6 состоит из лебедки с двумя барабанами 10 и 11, направляющих шкивов 12 и 13, заключенных в корпусе 14. Нижний торец породоразрушающего инструмента 2 снабжен блок-вертлюгом 15. Блок-вертлюг 15 установлен с возможностью нахождения в неподвижном положении при вращении породоразрушающего инструмента 2 и осевого перемещения совместно с породоразрушающим инструментом и набегающей ветвью 7 гибкой связи при расторможенном барабане 10 лебедки. Гибкая связь пропущена через блок-вертлюг 15, направляющие шкивы 12 и 13, а концы набегающей 7 и сбегающей 8 ветвей запасованы на барабанах 10 и 11 лебедки. Окна 16 корпуса 14 механизма подачи 6 снабжены лубрикаторами (не показаны) во избежание заштыбовки внутренней полости корпуса разрушенным полезным ископаемым при возвратно-поступательном движении ветвей 7 и 8. В качестве гибкой связи используют канаты, цепи или другое нестандартное оборудование, с помощью которых представляется возможным приводить в подвижное состояние разрушенное полезное ископаемое. The unit for driving the extraction chambers includes a drill string 1 connected to the rock cutting tool 2 and the rotator 3 of the drilling rig 4. The lateral surface and the upper base of the rock cutting tool 2 are equipped with cutting elements 5. The unit is equipped with a feed mechanism 6 for the running 7 and the 8 branches running flexible connection into the excavation chamber 9 in its height. The feed mechanism 6 consists of a winch with two drums 10 and 11, guide pulleys 12 and 13 enclosed in the housing 14. The lower end of the rock cutting tool 2 is equipped with a block swivel 15. The block swivel 15 is installed with the possibility of being in a stationary position while rotating the rock cutting tool 2 and axial displacement together with the rock cutting tool and the oncoming branch 7 of the flexible connection with the brake drum 10 of the winch. A flexible connection is passed through the swivel block 15, the guide pulleys 12 and 13, and the ends of the running 7 and 8 running branches are stored on the reels 10 and 11 of the winch. The windows 16 of the housing 14 of the feeding mechanism 6 are equipped with lubricators (not shown) in order to prevent the internal cavity of the housing being filled up with destroyed minerals during the reciprocating movement of branches 7 and 8. As a flexible connection, ropes, chains or other non-standard equipment are used, with the help of which it is possible mobilize destroyed minerals.

Способ проходки выемочные камер осуществляют следующим образом. The method of driving excavation chambers is as follows.

С дневной поверхности через налегающие породы 17 полезное ископаемое трубки 18 вдоль вертикальной оси 19 выемочной камеры 9 с помощью бурового станка 20 осуществляют проходку пилот-скважины 21. Забой пилот-скважины 21 располагают в кровле подземной горной выработки 22. В пределах мощности налегающих пород 17 и разрушенной части полезного ископаемого предохранительного целика 23 в пилот-скважине 21 устанавливают обсадную колонну 24, затрубное пространство которой цементируют. Оставление в кратерной части трубки 18 предохранительного целика 23 вызвано необходимостью предупредить прорыв налегающих пород 17, представленных плывунами, в выработанное пространство выемочных камер 9, что приведет к разубоживанию разрушенного полезного ископаемого. В пилот-скважину 21 с помощью буровой установки 4 опускают бурильную колонну 1. Торец бурильной колонны 1 соединяют с породоразрушающим инструментом 2, а ее верхнюю торцевую часть пропускают через вращатель 3 буровой установки 4. Нижний торец породоразрушающего инструмента 2 снабжают блоком-вертлюгом 15, при этом корпус механизма подачи 6 устанавливают под нижним основанием выемочной камеры 9. Направляющие шкивы 12 и 13 механизма подачи 6 располагают в окрестности продолжения вертикальной оси 19 выемочной камеры 9. На этом процесс подготовки выемочной камеры к очистной выемке заканчивают. From the surface through the overburden 17, the mineral tube 18 along the vertical axis 19 of the excavation chamber 9, the pilot well 21 is drilled using the drilling machine 20. The bottom of the pilot well 21 is located in the roof of the underground mine 22. Within the overburden 17 and the destroyed part of the mineral safety pillar 23 in the pilot well 21 set the casing 24, the annular space of which is cemented. The presence of a safety pillar 23 in the crater portion of the tube 18 is caused by the need to prevent a breakthrough of the overlying rocks 17, represented by quicksand, into the worked-out space of the extraction chambers 9, which will lead to dilution of the destroyed mineral. Drill string 1 is lowered into the pilot well 21 using a drilling rig 4. The end face of the drill string 1 is connected to the rock cutting tool 2, and its upper end part is passed through the rotator 3 of the drilling rig 4. The lower end of the rock cutting tool 2 is provided with a swivel block 15, with the casing of the feeding mechanism 6 is installed under the lower base of the extraction chamber 9. The guide pulleys 12 and 13 of the feeding mechanism 6 are located in the vicinity of the continuation of the vertical axis 19 of the extraction chamber 9. At this point, the preparation process ary cleaning chamber to the recess end.

Выемку полезного ископаемого в пределах контуров выемочной камеры 9 осуществляют следующим образом. The extraction of minerals within the contours of the extraction chamber 9 is as follows.

Барабан 10 лебедки, на котором запасован конец набегающей на блок-вертлюг 15 ветви 7 гибкой связи растормаживают. От вращателя 3 через бурильную колонну 1 породоразрушающему инструменту 2 передают крутящий момент. Одновременно с помощью гидроцилиндров (на чертежах не показаны) вращатель 3 вместе с бурильной колонной 1 и породоразрушающим инструментом 2 перемещают вверх. Совершая плоскопараллельное движение, режущие элементы 5 производят разрушение полезного ископаемого. Чтобы избежать вывалов стенок выемочной камеры 9, разрушенное полезное ископаемое магазинируют 25 в очистном пространстве последней. Корпус 14 механизма подачи находится под завалом, при этом с увеличением высоты выемочной камеры производится автоматическое наращивание ветвей 7 и 8 гибкой связи за счет сматывания ветви 7 с расторможенного барабана 10 лебедки. Чтобы избежать подпор поверхностью магазина 25 нижнего основания породоразрушающего инструмента 2, что приведет к его остановке, производят периодический выпуск разрушенного полезного ископаемого и его уборку с помощью погрузочно-доставочных машин. В процессе выпуска полезного ископаемого из магазина 25 возможно зависание полезного ископаемого в выемочной камере с образованием свода естественного равновесия 26. Выпуск зависшего полезного ископаемого в выработанном пространстве выемочной камеры производят принудительным обрушением путем проходки в магазине 25, расположенном выше свода естественного равновесия 26, вертикальных радиально расположенных щелевых выработок 27 и 28 в форме обелисков, сбегающей 8 и набегающей 7 на блок-вертлюг 15 породоразрушающего инструмента 2 ветвями гибкой связи, приводимых в возвратно-поступательное движение попеременным вращением барабанов 10 и 11 лебедки в противоположных направлениях с одинаковыми угловыми скоростями. Щелевые выработки 27 проходят при поперечном вращении барабанов 10 и 11 лебедки с одновременным перемещением механизма подачи 6 по направлению 29. После проходки одной из щелевых выработок 26, а также если зависшее полезное ископаемое в магазине 25 не обрушилось, механизм подачи 6 возвращают в исходное положение с поворотом его в горной выработке 22 на определенный угол по направлению 30 и дальнейшей проходкой смежной щелевой выработки. Если при проходке щелевых выработок 27 не произошло обрушение зависшего полезного ископаемого, производят проходку щелевых выработок 28, расположенных на противоположной поверхности свода естественного равновесия 26. Для этого механизм подачи с исходного положения при попеременном вращении барабанов 10 и 11 перемещают по направлению 31 с последующим возвратом его в исходное положение. Смежную щель проходят после поворота механизма подачи по направлению 32. Созданные щелевые выработки 27 и 28 приводят к ослаблению зависшего массива разрушенного полезного ископаемого с дальнейшим его обрушением на подземную горную выработку 22. The winch drum 10, on which the end of the flexible coupling branch 7 running on the swivel 15 is stored, is released. A torque is transmitted from the rotator 3 through the drill string 1 to the rock cutting tool 2. At the same time, using the hydraulic cylinders (not shown in the drawings), the rotator 3 together with the drill string 1 and the rock cutting tool 2 is moved up. Making a plane-parallel movement, the cutting elements 5 produce the destruction of the mineral. To avoid the collapse of the walls of the extraction chamber 9, the destroyed minerals store 25 in the treatment space of the latter. The housing 14 of the feed mechanism is under the blockage, while with increasing the height of the extraction chamber, the branches 7 and 8 of the flexible connection are automatically extended by winding the branches 7 from the braked winch drum 10. In order to avoid being supported by the surface of the magazine 25 of the lower base of the rock cutting tool 2, which will lead to its stop, periodically release the destroyed mineral and clean it using loading and delivery machines. In the process of releasing the mineral from the store 25, the mineral may freeze in the extraction chamber with the formation of the vault of natural equilibrium 26. The release of the suspended mineral in the worked out space of the extraction chamber is forced by collapse by sinking in the store 25 located above the arch of natural equilibrium 26, vertical radially located slotted workings 27 and 28 in the form of obelisks running down 8 and running 7 on the swivel block 15 of the rock cutting tool with 2 branches flexible second connection driven in reciprocating motion by alternately rotating the drum 10 and the winch 11 in opposite directions with the same angular velocity. Slotted workings 27 pass through the lateral rotation of the winch drums 10 and 11 with simultaneous movement of the feed mechanism 6 in the direction 29. After driving one of the slot workings 26, and also if the hung mineral in the store 25 has not collapsed, the feed mechanism 6 is returned to its original position with by turning it in the mine working 22 by a certain angle in the direction 30 and further driving the adjacent slotted working. If during the sinking of the slit openings 27 there was no collapse of the hanging mineral, sinking of the slit openings 28 located on the opposite surface of the arch of natural equilibrium 26 is performed. For this, the feed mechanism from the initial position with alternating rotation of the drums 10 and 11 is moved in the direction 31 with its subsequent return to the starting position. An adjacent slit passes after the feed mechanism rotates in direction 32. Created slotted openings 27 and 28 lead to a weakening of the hung mass of the destroyed mineral with its further collapse on the underground mine 22.

При достижении верхним основанием породоразрушающего инструмента 2 нижней границы предохранительного целика 23 выемку полезного ископаемого прекращают. Производят выпуск разрушенного полезного ископаемого и его выдачу на поверхность для обогащения. Затем производят спуск породоразрушающего инструмента 2 в горную выработку 22 и его демонтаж. Бурильную колонну 1 поднимают на поверхность по внутренней полости пилот-скважины 21. Буровую установку перемещают на устье очередной пилот-скважины 21. В горной выработке 22 устанавливают водонепроницаемую перемычку 33. Выработанное пространство выемочной камеры заполняют твердеющей закладкой 34. При достижении закладочным материалом нижнего торца обсадной колонны 24, последнюю извлекают с одновременным заполнением образованной полости твердеющей закладкой. When the upper base of the rock cutting tool 2 reaches the lower boundary of the safety pillar 23, the extraction of minerals is stopped. The destroyed mineral is released and released to the surface for enrichment. Then, the rock-cutting tool 2 is lowered into the mine 22 and dismantled. The drill string 1 is raised to the surface along the inner cavity of the pilot well 21. The drilling rig is moved to the mouth of the next pilot well 21. A waterproof bridge 33 is installed in the mine working 22. The worked out space of the extraction chamber is filled with a hardening tab 34. When the filling material reaches the bottom end of the casing columns 24, the latter is removed while filling the formed cavity with a hardening tab.

Использование изобретения позволит вовлечь в промышленную эксплуатацию алмазоносные трубки с высокой эффективностью за счет снижения потерь полезного ископаемого. При этом ущерб, наносимый окружающей среде, не превышает уровня ущерба при традиционном подземном способе с использованием систем разработки с закладкой выработанного пространства. The use of the invention will allow the commercialization of diamondiferous tubes with high efficiency by reducing the loss of minerals. At the same time, the damage to the environment does not exceed the level of damage in the traditional underground method using development systems with the laying of the worked out space.

Claims (2)

1. Способ проходки выемочной камеры, включающий бурение с дневной поверхности пилот-скважины, проведение подземной горной выработки, разрушение полезного ископаемого, магазинирование разрушенного полезного ископаемого в очистном пространстве выемочной камеры, принудительное воздействие на замагазинированное полезное ископаемое, выпуск замагазинированного полезного ископаемого и выдачу его на поверхность, отличающийся тем, что разрушение полезного ископаемого ведут буровым породоразрушающим инструментом, предварительно установленным в подземной горной выработке и соединенным с бурильной колонной, опущенной в пилот-скважину, а принудительное воздействие на замагазинированное полезное ископаемое производят путем создания в магазине, расположенном выше образовавшегося свода естественного равновесия, вертикальных радиальных щелевых выработок, причем выработки создают гибким рабочим органом. 1. The method of driving a extraction chamber, including drilling from the day surface of a pilot well, conducting underground mining, destroying a mineral, storing a destroyed mineral in a treatment chamber of a mining chamber, forcing a disaggregated mineral into force, releasing a stained mineral and delivering it to surface, characterized in that the destruction of the mineral lead drilling rock cutting tool, previously installed nnym in underground mines and connected to a drill string, is lowered into the pilot hole, and the forcing of the useful mineral zamagazinirovannoe produce by creating the store is located above the arch formed natural equilibrium vertical radial slit openings, and generating a flexible working member. 2. Агрегат для проходки выемочной камеры, включающий бурильную колонну, соединенную с породоразрушающим инструментом и вращателем, отличающийся тем, что агрегат снабжен гибким рабочим органом и механизмом его подачи в выемочную камеру, причем последний выполнен из двухбарабанной лебедки и направляющих шкивов, размещенных в корпусе, при этом нижний торец породоразрушающего инструмента имеет блок-вертлюг, гибкий рабочий орган пропущен через блок-вертлюг и направляющие шкивы механизма подачи, а его концы запасованы на барабанах лебедки. 2. The unit for driving a extraction chamber, including a drill string connected to a rock cutting tool and a rotator, characterized in that the unit is equipped with a flexible working body and a mechanism for feeding it into the extraction chamber, the latter made of a double-drum winch and guide pulleys located in the housing, the lower end of the rock cutting tool has a swivel block, a flexible working body is passed through the swivel block and the guide pulleys of the feed mechanism, and its ends are stocked on the winch drums.

Images