RU2283430C1

RU2283430C1 - Method for thick steep seams mining

Info

Publication number: RU2283430C1
Application number: RU2005113809/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Зубов (RU); Владимир Павлович Зубов; Андрей Александрович Сидоренко (RU); Андрей Александрович Сидоренко; Евгений Владимирович Глушенков (RU); Евгений Владимирович Глушенков; Сергей Александрович Сидоренко (RU); Сергей Александрович Сидоренко
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2005-05-05
Publication date: 2006-09-10

Abstract

FIELD: mining, particularly methods of underground mining.

SUBSTANCE: method involves separating seam into levels, driving sublevel drifts, which separate levels into sublevels; driving cross-drifts; weakening seam with hydraulic fracturing and excavating mineral in sublevels with several cuts; totally caving enclosing rock in goaf during second work performing and carrying over caved enclosing rock in underlaying sublevel goafs; cutting the second and next sublevels along with coal weakening in underlaying sublevel in advance of second workings equal to cut width. Height of above coal weakened zone is determined from mathematical expression based on weakened zone height, height of coal band, which is caved under its gravity and weight of caved rock during cut completion with the use of hydraulic monitor, and throw of working jet generated by hydraulic monitor.

EFFECT: reduced borehole lengths, decreased labor inputs, elimination the need of simultaneously performing mineral weakening works in upper sublevel parts and works in stope.

2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке мощных крутых пластов полезных ископаемых, главным образом угольных.The invention relates to mining and can be used in underground mining of powerful steep strata of minerals, mainly coal.

Известны способы разработки мощных пластов полезных ископаемых (В кн. А.С.Бурчакова, Н.К.Гринько, А.Б.Ковальчука. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1978 г., с.362-365). При этом для отделения угля от обрушенных пород применяют гибкое металлическое перекрытие, которое монтируют на почве отрабатываемого подэтажа. Недостатками данных способов являются значительные затраты, связанные с монтажем гибкого металлического перекрытия, повышенная опасность труда горнорабочих и значительные затраты на проведение подготовительных выработок (подэтажных штреков и ортов).Known methods for developing powerful layers of minerals (In the book. A.S. Burchakova, N.K. Grinko, A. B. Kovalchuk. Technology of underground mining of stratified mineral deposits. M., Nedra, 1978, p. 362- 365). At the same time, a flexible metal overlap is used to separate the coal from the collapsed rocks, which is mounted on the soil of the worked sub-floor. The disadvantages of these methods are the significant costs associated with the installation of a flexible metal floor, the increased risk of labor for miners and the significant costs of carrying out preparatory workings (sub-floor drifts and orts).

Известен способ (В кн. В.А.Охрименко, А.И.Куприна, И.Г.Ищука. Подземная гидродобыча угля. М., Недра, 1974 г., с.92-97) разработки мощных пластов полезных ископаемых, включающий разделение пласта на этажи, проведение подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, отбойку угля в подэтажах с использованием гидромониторов, полное обрушение вмещающих пород в выработанном пространстве при ведении очистных работ и перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей.A known method (in the book. V.A.Okhrimenko, A.I. Kuprin, I.G. Ishchuk. Underground coal mining. M., Nedra, 1974, p. 92-97) development of powerful layers of minerals, including dividing the formation into floors, conducting sub-floor drifts dividing the floors into sub-floors, breaking coal in the sub-floors using hydraulic monitors, the complete collapse of the enclosing rocks in the mined-out space during the treatment works and the transfer of collapsed enclosing rocks into the mined-out space of the lower-floor sub-floors.

Известен способ разработки мощных крутых пластов полезных ископаемых (патент на изобретение РФ №2205954 по заявке №20011293, 94/03, от 31.10.2001 г.). При использовании данного способа производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных откаточного и вентиляционного штреков соответственно на верхних и нижних границах этажей, проводят подэтажные штреки, разделяющие этажи на подэтажи, проходят орты, производят отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами, в верхней части подэтажей производят ослабление пласта полезного ископаемого путем, например, гидроразрыва пласта, мощность ослабляемой толщи полезного ископаемого в верхних частях подэтажей (зону разупрочнения) принимают равной разности наклонной высоты подэтажа и рабочей длины струи гидромонитора, причем ослабление пласта полезного ископаемого производят с неснижаемым опережением очистных работ в отрабатываемых подэтажах, полное обрушение вмещающих пород в выработанном пространстве при ведении очистных работ и перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей.A known method of developing powerful steep layers of minerals (patent for the invention of the Russian Federation No. 2205954 according to the application No. 20011293, 94/03, dated October 31, 2001). When using this method, the formation is divided into floors by carrying out floor haulage and ventilation drifts, respectively, at the upper and lower boundaries of the floors, carry out subfloor drifts dividing the floors into subfloors, undergo orths, break minerals in the subfloors with hydraulic monitors, weaken in the upper part of the subfloors layer of a mineral by, for example, hydraulic fracturing, the power of the weakened thickness of the mineral in the upper parts of the subfloors ( ения) equal to the difference between the inclined height of the sub-floor and the working length of the jet of the hydraulic monitor, and the weakening of the mineral layer is carried out with an irreducible advance of the treatment work in the worked out floors, the complete collapse of the enclosing rocks in the worked out space during the treatment works and the collapse of the collapsed enclosing rocks in the worked-out space below .

Недостатками данного способа, принятого в качестве прототипа, являются необходимость бурения шпуров (скважин) длиной более либо равной высоте отрабатываемого подэтажа, а также необходимость совмещения во времени работ по созданию ослабляемой толщи полезного ископаемого в верхних частях подэтажей (зоны разупрочнения) и очистной выемки, что приводит к увеличению трудоемкости работ и повышению стоимости процесса разупрочнения.The disadvantages of this method, adopted as a prototype, are the need to drill holes (wells) with a length greater than or equal to the height of the worked sub-floor, as well as the need to combine in time the work to create an attenuated mineral stratum in the upper parts of the sub-floors (softening zone) and the treatment recess, which leads to an increase in the complexity of work and an increase in the cost of the softening process.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение указанных недостатков прототипа, а именно снижение трудоемкости работ и снижение стоимости работ по бурению шпуров.The technical result of the proposed method is to eliminate these disadvantages of the prototype, namely reducing the complexity of the work and reducing the cost of drilling holes.

Технический результат достигается тем, что в способе разработки мощных крутых пластов полезных ископаемых, включающем разделение пласта на этажи, проведение подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, проведение ортов, отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами, полное обрушение вмещающих пород в выработанном пространстве при ведении очистных работ и перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей, согласно изобретению при отработке второго и последующих подэтажей производят разупрочнение угля в нижерасположенном подэтаже с неснижаемым опережением очистных работ, равным ширине заходки, в зоне разупрочнения высоту зоны разупрочнения определяют из неравенства:The technical result is achieved by the fact that in the method of developing powerful steep mineral strata, including dividing the stratum into floors, conducting sub-floor drifts dividing the floors into sub-floors, carrying out unit vectors, breaking minerals in the sub-floors by hydraulic monitors, complete collapse of the host rocks in the mined-out space while conducting treatment work and bypass collapsed enclosing rocks in the mined space of the lower floors, according to the invention when mining the second and subsequent floors nd produce softening of coal downstream substage with a minimum advance of sewage treatment works, equal to the width of the stope, in the softening zone height softening zone is determined from the inequality:

a<b<h-c-da <b <h-c-d

а - высота зоны угля, разрушаемая опорным давлением, (м);and - the height of the coal zone, destroyed by reference pressure, (m);

b - высота зоны разупрочнения, (м);b is the height of the softening zone, (m);

с - высота пачки угля, которая обрушается под действием собственного веса и веса обрушенных пород в момент доработки части заходки, отрабатываемой гидромонитором, (м);C is the height of the pack of coal, which collapses under the influence of its own weight and the weight of the collapsed rocks at the time of completion of the part of the casting worked out by the hydraulic monitor, (m);

d - рабочая длина струи гидромонитора, (м);d is the working length of the jet of the hydraulic monitor, (m);

h - высота подэтажа, (м).h - sub-floor height, (m).

Реализация указанной выше совокупности признаков позволяет существенно снизить длину бурения шпуров (скважин), а также исключить необходимость совмещения во времени работ по созданию ослабляемой толщи полезного ископаемого в верхних частях подэтажей (зоны разупрочнения) и очистной выемки.The implementation of the above set of features can significantly reduce the length of drilling holes (wells), as well as eliminate the need for combining in time the work to create an attenuated mineral stratum in the upper parts of the subfloors (softening zone) and the treatment recess.

Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, где на фиг.1 - продольный разрез (разрез в плоскости пласта), на фиг.2 - укрупненный узел К, и нижеследующим описанием.The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where in figure 1 is a longitudinal section (section in the plane of the reservoir), figure 2 is an enlarged node K, and the following description.

На фиг.1 и фиг.2:In figure 1 and figure 2:

АВСД - выемочный блок (участок);AVSD - excavation block (site);

1 - этажный откаточный квершлаг отрабатываемого этажа;1 - floor haulage cross-section of the worked-out floor;

2 - промежуточный этажный вентиляционный квершлаг;2 - intermediate floor ventilation crossbar;

3 - пульпоспускная печь;3 - pulp oven;

4 - подэтажные квершлаги;4 - sub-floor crossings;

5 - выемочные орты;5 - excavation unit vectors;

6 - подэтажные штреки;6 - sub-floor drifts;

Н_э - высота отрабатываемого этажа;N _e - the height of the worked floor;

h - высота подэтажей;h is the height of the sub-floors;

L - размер выемочного блока по простиранию;L is the size of the excavation block along strike;

а - высота зоны отжима (зона угля разрушенного опорным давлением);a - the height of the spin zone (zone of coal destroyed by reference pressure);

b - высота зоны разупрочнения угля (ослабляемая толща полезного ископаемого);b - the height of the zone of softening coal (weakened thickness of the mineral);

с - высота предельной мощности угольной пачки, самообрушающейся после отработки заходки;C is the height of the maximum power of a coal pack self-collapsing after working out an entry;

d - высота зоны, разрушаемой гидромонитором.d is the height of the zone destroyed by the hydraulic monitor.

Способ разработки мощных крутых пластов полезных ископаемых осуществляется следующим образом: производят разделение пласта на этажи путем проведения этажных штреков и квершлагов 1, 2. Проходят подэтажные квершлаги 4 и штреки 6, разделяющие этажи на подэтажи, проходят орты 5, отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами, полное обрушение вмещающих пород в выработанном пространстве при ведении очистных работ и перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей.A method for developing powerful steep mineral strata is as follows: they divide the stratum into floors by conducting floor drifts and cross-dams 1, 2. Underground floor ditches 4 and drifts 6, dividing floors into sub-floors pass, orths 5 pass, minerals are broken off in the sub-floors by hydraulic monitors, complete collapse of the enclosing rocks in the mined-out space during cleaning operations and the transfer of collapsed enclosing rocks into the mined-out space of the lower floors.

При отработке второго и последующих подэтажей производят разупрочнение угля в нижерасположенном подэтаже с неснижаемым опережением очистных работ, равным ширине заходки, в зоне разупрочнения высоту зоны разупрочнения определяют из неравенства:When working out the second and subsequent sub-floors, softening of the coal is carried out in the lower sub-floor with an irreducible advance of treatment operations equal to the width of the entry, in the softening zone, the height of the softening zone is determined from the inequality:

a<b<h-c-da <b <h-c-d

h - высота подэтажа, (м).h - sub-floor height, (m).

По сравнению с известными способами заявляемый способ позволяет существенно снизить длину бурения шпуров (скважин), тем самым снизить трудоемкость и стоимость работ, а также исключить необходимость совмещения во времени работ по созданию ослабляемой толщи полезного ископаемого в верхних частях подэтажей (зоны разупрочнения) и очистной выемки.Compared with known methods, the inventive method can significantly reduce the length of drilling holes (wells), thereby reducing the complexity and cost of work, as well as eliminating the need for combining in time the work to create an attenuated mineral stratum in the upper parts of the subfloors (softening zone) and the treatment recess .

Claims

Способ разработки мощных крутых пластов полезных ископаемых, включающий разделение пласта на этажи, проведение подэтажных штреков, разделяющих этажи на подэтажи, проведение ортов, разупрочнение гидроразрывом пласта полезного ископаемого, отбойку полезного ископаемого в подэтажах гидромониторами в заходках, полное обрушение вмещающих пород в выработанном пространстве при ведении очистных работ и перепуск обрушившихся вмещающих пород в выработанное пространство нижерасположенных подэтажей, отличающийся тем, что, при отработке второго и последующих подэтажей производят разупрочнение угля в нижерасположенном подэтаже с неснижаемым опережением очистных работ, равным ширине заходки, в зоне разупрочнения высоту зоны разупрочнения определяют из неравенства:A method for developing powerful steep mineral strata, including dividing the stratum into floors, conducting sub-floor drifts dividing the floors into sub-strata, carrying out unit vectors, hydrofracturing the stratum of a mineral, breaking mineral stratum in the sub-strata with hydraulic monitors in the openings, complete collapse of the enclosing rocks in the mined-out space while maintaining treatment works and bypass of collapsed enclosing rocks into the worked-out space of the lower floors, characterized in that, when mining the second of the first and subsequent sub-floors produce softening of coal in the lower sub-floor with an irreducible lead of cleaning operations equal to the width of the entry, in the softening zone, the height of the softening zone is determined from the inequality:

a<b<h-c-da <b <h-c-d

а - высота зоны угля, разрушаемая опорным давлением, м;a - the height of the coal zone, destroyed by reference pressure, m;

b - высота зоны разупрочнения, м;b - the height of the softening zone, m;

с - высота пачки угля, которая обрушается под действием собственного веса и веса обрушенных пород в момент доработки части заходки отрабатываемой гидромонитором, м;C - the height of the pack of coal, which collapses under the influence of its own weight and the weight of the collapsed rocks at the time of completion of the part of the input worked out by a hydraulic monitor, m;

d - рабочая длина струи гидромонитора, м;d is the working length of the jet of a hydraulic monitor, m;

h - высота подэтажа, м.h - sub-floor height, m.