RU2329380C1 - Method of open-underground extraction of coal pillars left between mine-filed boundary and pit wall - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: method includes extracting coal pillars by conducting shrink stoping from pit wall to mine-field boundary and leaving supporting coal pillars between shrink stoping. A coal pillar is divided into blocks; supporting coal pillars are left between the blocks so that the width of each exceeds the maximum width of a pillar and when it is reduced, destruction of pillar by rock pressure occurs. The length of shrink stoping is defined according to the mathematical expression.

EFFECT: higher stiffness of shrink stoping and labour efficiency of conducting thereof.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке пластов полезных ископаемых, главным образом - угольных.The invention relates to mining and can be used in the development of mineral strata, mainly coal.

Известен способ открыто-подземной разработки полезных ископаемых [Патент РФ №2224107], включающий выемку полезного ископаемого из бортов карьеров и траншей заходками с образованием выемочных камер и оставлением между ними ленточных предохранительных целиков с последующей закладкой выработанного пространства. Выработку ведут сериями от 3 до 10 выемочных камер в каждой серии. Толщина ленточных предохранительных целиков между камерами в каждой серии меньше, чем их толщина между сериями.There is a method of open-underground mining of minerals [RF Patent No. 2224107], including the extraction of minerals from the sides of quarries and trenches with openings with the formation of excavation chambers and leaving tape safety pillars between them with the subsequent laying of the worked out space. Production is carried out in series from 3 to 10 extraction chambers in each series. The thickness of the tape safety pillars between the cameras in each series is less than their thickness between the series.

Существенными недостатками данного способа являются: значительные затраты на его реализацию, повышенная безопасность горных работ и низкая производительность труда.Significant disadvantages of this method are: significant costs for its implementation, increased mining safety and low labor productivity.

Известен способ разработки угольных пластов в приконтурной зоне карьера [Патент РФ №2123109], включающий проведение магистральных и выемочных горных выработок и очистную выемку угля. Магистральные горные выработки проводят по простиранию пласта на нижней границе блока, подлежащего разработке. Выемочные выработки проводят по линии падения пласта, а очистные работы ведут сплошным фронтом по простиранию пласта с применением дистанционно управляемых выемочных и шнекобуровых машин.A known method for the development of coal seams in the contour zone of the quarry [RF Patent No. 2123109], including the conduct of main and excavation workings and coal clearing. The main mine workings are carried out along the strike of the formation at the lower boundary of the block to be developed. Excavation workings are carried out along the line of formation fall, and treatment works are carried out by a continuous front along the strike of the formation using remotely controlled mining and auger drilling machines.

Недостатками данного способа являются значительные затраты на проведение магистральных горных выработок и низкая производительность труда при отработке целиков угля, оставляемых между границей шахтного поля и бортом карьера.The disadvantages of this method are the significant costs of conducting main mine workings and low labor productivity when mining pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry.

Известен способ открыто-подземной разработки свиты пологих угольных пластов [Патент РФ №2285121], включающий в себя сооружение рабочей площадки по линии простирания пласта на уровне почвы разрабатываемого пласта, монтаж на рабочей площадке комплекса глубокой разработки пласта и выемку угля в стороне от рабочей площадки путем проведения параллельных очистных камер прямоугольного сечения с оставлением между камерами поддерживающих целиков угля.There is a method of open-underground mining of a suite of flat coal seams [RF Patent No. 2285121], which includes the construction of a working platform along the strike line at the soil level of the developed formation, installation of a deep mining complex on the working site and coal excavation away from the working platform by conducting parallel treatment chambers of rectangular cross section with the support of coal remaining between chambers.

Недостатками данного способа являются значительные потери угля, обрушения пород в очистных камерах и низкая производительность труда при отработке целиков угля, оставляемых между границей шахтного поля и бортом карьера.The disadvantages of this method are significant losses of coal, collapse of the rocks in the treatment chambers and low productivity when mining pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry.

Техническим результатом заявляемого способа является устранение недостатков прототипа, а именно повышение устойчивости очистных камер и производительности труда при отработке целиков угля, оставляемых между границей шахтного поля и бортом карьера.The technical result of the proposed method is to eliminate the disadvantages of the prototype, namely increasing the stability of the treatment chambers and labor productivity when mining pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry.

Технический результат достигается тем, что в способе открыто-подземной разработки целиков угля, оставленных между границей шахтного поля и бортом карьера, включающем выемку целиков путем проведения от борта карьера к границе шахтного поля очистных камер и оставление между очистными камерами поддерживающих целиков угля, согласно изобретению целик угля, оставленный между границей шахтного поля и бортом карьера, разделяют на блоки, между блоками оставляют опорные целики угля, ширину каждого из которых принимают больше предельной ширины целика, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением, при этом длину очистных камер определяют из выраженияThe technical result is achieved by the fact that in the method of open-underground mining of the pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry, including the extraction of pillars by conducting from the side of the quarry to the border of the mine field cleaning chambers and leaving between the chambers of the supporting pillars of coal, according to the invention the coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry is divided into blocks, supporting pillars of coal are left between the blocks, the width of each of which is greater than the maximum width Elika at which the pillar is destroyed reducing rock pressure, the length of the treatment chambers defined by the expression

l≤Z_б-Z_пр,l≤Z _b -Z, _etc.,

где l - длина очистных камер, Z_б - ширина целика угля, оставленного между границей шахтного поля и бортом карьера, Z_пр - предельная ширина целика, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением.where l is the length of the treatment chambers, Z _b is the width of the pillar of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry, Z _pr is the maximum width of the pillar, which reduces the destruction of the pillar by rock pressure.

При отработке целиков угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы, расстояние S между опорными целиками принимают меньше предельного пролета труднообрушающихся пород кровли при полной выемки угля между опорными целиками.When mining pillars of coal in the roof of which hard-breaking rocks lie, the distance S between supporting pillars is taken less than the maximum span of hard-breaking rocks of the roof when coal is completely excavated between the supporting pillars.

А при отработке целиков угля, в кровле которых залегают легкообрушающиеся породы, расстояние S между опорными целиками определяют из выраженияAnd when mining pillars of coal, in the roof of which lie easily collapsing rocks, the distance S between the pillars is determined from the expression

S≤2Нctgφ,S≤2Hctgφ,

Н - глубина залегания целика угля от поверхности,H - the depth of the pillar of coal from the surface,

φ - угол естественного обрушения пород кровли.φ is the angle of natural collapse of the roof rocks.

Сущность заявляемого способа открыто-подземной разработки угольных пластов поясняется чертежами.The essence of the proposed method of open-underground mining of coal seams is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема (вид в плане), иллюстрирующая взаимное расположение очистных камер, опорных и поддерживающих целиков.Figure 1 shows a diagram (plan view) illustrating the relative position of the treatment chambers, supporting and supporting pillars.

На фиг.2 приведена схема, иллюстрирующая условия формирования нагрузок на поддерживающие целики при отработке целиков угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы.Figure 2 shows a diagram illustrating the conditions for the formation of loads on supporting pillars when mining pillars of coal, in the roof of which lie hard-breaking rocks.

На фиг.3 приведена схема, иллюстрирующая условия формирования нагрузок на поддерживающие целики при отработке целиков угля, в кровле которых залегают легкообрушающиеся породы.Figure 3 shows a diagram illustrating the conditions for the formation of loads on the supporting pillars when mining pillars of coal, in the roof of which lie easily collapsing rocks.

На фигурах 1, 2 и 3: 1 - борт карьера; 2 - граница шахтного поля; 3 - выработанное пространство; 4 - целик угля, оставленный между границей шахтного поля и бортом карьера; 5 - опорные целики угля; 6 - поддерживающие целики угля; 7 - очистные камеры; 8 - труднообрушающиеся породы, залегающие в кровле барьерных целиков угля; 9 - земная поверхность; S - расстояние между опорными целиками угля; Н - глубина залегания целика от поверхности; φ - угол естественного обрушения пород кровли; l - длина очистных камер; Z_б - ширина барьерного целика; Z₁ - ширина опорного целика; Z₂ - ширина поддерживающего целика; h_o - мощность труднообрушающихся пород кровли, ABCD - блоки угля между опорными целиками.In figures 1, 2 and 3: 1 - the side of the quarry; 2 - the boundary of the mine field; 3 - worked out space; 4 - a pillar of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry; 5 - supporting pillars of coal; 6 - supporting pillars of coal; 7 - treatment chambers; 8 - hard-breaking rocks lying in the roof of the barrier pillars of coal; 9 - the earth's surface; S is the distance between the supporting pillars of coal; N - depth of the pillar from the surface; φ is the angle of natural collapse of the roof rocks; l is the length of the treatment chambers; Z _b - the width of the barrier pillar; Z ₁ - the width of the support pillar; Z ₂ - the width of the supporting pillar; h _o - power of hard-collapsing roof rocks, ABCD - coal blocks between supporting pillars.

Способ осуществляют следующим образом. Целик угля разделяют на блоки, между блоками оставляют опорные целики угля 5, ширину каждого из которых принимают больше предельной ширины целика, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением. В пределах блоков выемку целиков производят путем проведения от борта карьера 1 (фиг.1) к границе шахтного поля 2 очистных камер 7. Между очистными камерами 7 оставляют поддерживающие целики 6. Длину очистных камер 7 определяют из выражения 1≤Z_б-Z_пр. Расстояние между опорными целиками 5 принимают с учетом структуры пород кровли, залегающих над целиками угля, оставленных между границей шахтного поля и бортом карьера.The method is as follows. The whole coal is divided into blocks, supporting pillars of coal 5 are left between the blocks, the width of each of which is assumed to be greater than the maximum width of the pillar, upon reduction of which the pillar is destroyed by rock pressure. Within the blocks, the extraction of the pillars is carried out by conducting the treatment chambers 7 from the open pit mine 1 (Fig. 1) to the boundary of the mine field 2. Supporting pillars 6 are left between the treatment chambers 7. The length of the treatment chambers 7 is determined from the expression 1≤Z _b -Z, _etc. The distance between the support pillars 5 is taken taking into account the structure of the roof rocks lying over the pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry.

При отработке целиков, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы 8 (фиг.2), расстояние между опорными целиками принимают меньше предельного пролета труднообрушающихся пород кровли при полной выемке угля между опорными целиками.When mining pillars, in the roof of which lie hard-breaking rocks 8 (Fig. 2), the distance between supporting pillars is taken less than the maximum span of hard-breaking rocks of the roof when coal is completely excavated between the supporting pillars.

При отработке целиков угля, в кровле которых залегают легкообрушающиеся породы (фиг.3), расстояние между опорными целиками определяют из выражения S≤2Нctgφ.When mining the pillars of coal, in the roof of which lie collapsing rocks (Fig. 3), the distance between the pillars is determined from the expression S≤2Нctgφ.

При использовании заявляемого способа создаются благоприятные условия для ведения работ в очистных камерах по фактору "горное давление". Породы кровли в пределах отрабатываемого блока защемлены над неразрушаемыми опорами - целиками угля, ширина каждого из которых больше предельной ширины целика Z_пр, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением.When using the proposed method creates favorable conditions for work in the treatment chambers by the factor "rock pressure". The rocks of the roof within the working block are pinched over indestructible supports - pillars of coal, the width of each of which is greater than the maximum width of the pillar Z _pr , with a decrease in which the pillar is destroyed by rock pressure.

Нагрузки со стороны пород кровли, поддерживающие целики 6 в данных условиях, минимальные, следствием чего являются повышение устойчивости очистных камер в процессе их отработки, минимальные потери угля в поддерживающих целиках и высокая производительность очистных работ.The loads from the roof rocks supporting pillars 6 under these conditions are minimal, as a result of which there is an increase in the stability of the treatment chambers during their development, minimal coal losses in the supporting pillars and high performance of the cleaning operations.

При выполнении условий, сформулированных в дополнительных пунктах формулы изобретения, обеспечивается достижение максимального положительного эффекта от использования заявляемого способа при различных типах пород кровли, залегающих над целиком угля.Under the conditions formulated in the additional claims, the maximum positive effect of the use of the proposed method is achieved for various types of roofing rocks lying over the whole coal.

При отработке целиков угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы, расстояние между опорными целиками принимают меньше предельного пролета труднообрушающихся пород кровли при полной выемке (без оставления поддерживающих целиков 6) угля между опорными целиками. При выполнении этого условия разрушения труднообрушающихся пород вся нагрузка воспринимается труднообрушающимися породами кровли и передается на опорные целики угля 5. Нагрузки на поддерживающие целики характеризуются минимально возможными величинами.When mining pillars of coal, in the roof of which hard-breaking rocks lie, the distance between supporting pillars is taken less than the maximum span of hard-breaking rocks of the roof when coal is completely removed (without leaving supporting pillars 6) between the supporting pillars. When this condition for the destruction of hard-collapsing rocks is fulfilled, the entire load is perceived by the hard-collapsing rocks of the roof and transferred to the supporting pillars of coal 5. The loads on the supporting pillars are characterized by the minimum possible values.

При отработке целиков угля, в кровле которых залегают легкообрушающиеся породы, расстояние между опорными целиками определяют из выражения S≤2Нctgφ. Выполнение данного условия позволяет минимизировать суммарную ширину поддерживающих целиков в пределах блока.When mining the pillars of coal, in the roof of which lie easily collapsing rocks, the distance between the pillars is determined from the expression S≤2Нctgφ. The fulfillment of this condition allows you to minimize the total width of the supporting pillars within the block.

Параметры, знание которых необходимо при реализации заявляемого способа (величина шага обрушения труднообрушающихся пород кровли, угол естественного обрушения пород кровли), определяют путем использования известных методик шахтных, лабораторных или аналитических исследований с учетом конкретных горно-геологических и горно-технических условий разработки целиков угля, оставленных между границей шахтного поля и бортом карьера.The parameters, the knowledge of which is necessary when implementing the proposed method (the value of the step of collapse of hard-collapsing roof rocks, the angle of natural collapse of roof rocks), is determined by using well-known methods of mine, laboratory or analytical studies, taking into account specific mining-geological and mining-technical conditions for the development of coal pillars, left between the boundary of the mine field and the side of the quarry.

Использование заявляемого способа позволяет повысить устойчивости камер и производительность труда при их проведении.Using the proposed method can improve the stability of cameras and labor productivity during their implementation.

Областью рационального использования заявляемого способа являются пласты угля мощностью до 5 м с углами залегания 0-32°.The field of rational use of the proposed method are coal seams up to 5 m thick with 0–32 ° angle of occurrence.

Claims (3)

1. Способ открыто-подземной разработки целиков угля, оставленных между границей шахтного поля и бортом карьера, включающий выемку целиков путем проведения от борта карьера к границе шахтного поля очистных камер и оставление между очистными камерами поддерживающих целиков угля, отличающийся тем, что целик угля разделяют на блоки, между блоками оставляют опорные целики угля, ширину каждого из которых принимают больше предельной ширины целика, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением, а длину очистных камер определяют из выражения1. The method of open-underground mining of pillars of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry, including the extraction of pillars by conducting from the side of the quarry to the border of the mine field treatment chambers and leaving between the treatment chambers of the supporting pillars of coal, characterized in that the pillar of coal is divided into blocks, between the blocks they leave supporting pillars of coal, the width of each of which is greater than the maximum width of the pillar, upon reduction of which the pillar is destroyed by rock pressure, and the length of the treatment chambers is determined eat out of expression l≤Z_б-Z_пр,l≤Z _b -Z, _etc., где l - длина очистных камер;where l is the length of the treatment chambers; Z_б - ширина целика угля, оставленного между границей шахтного поля и бортом карьера;Z _b - the width of the pillar of coal left between the boundary of the mine field and the side of the quarry; Z_пр - предельная ширина целика, при снижении которой происходит разрушение целика горным давлением.Z _CR - the maximum width of the pillar, with a decrease in which the pillar is destroyed by rock pressure. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отработке целиков угля, в кровле которых залегают труднообрушающиеся породы, расстояние между опорными целиками принимают меньше предельного пролета труднообрушающихся пород кровли при полной выемке угля между опорными целиками.2. The method according to claim 1, characterized in that when mining pillars of coal, in the roof of which hard-breaking rocks lie, the distance between the supporting pillars is taken less than the maximum span of hard-breaking rocks of the roof when coal is completely excavated between the supporting pillars. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отработке целиков угля, в кровле которых залегают легкообрушающиеся породы, расстояние между опорными целиками определяют из выражения3. The method according to claim 1, characterized in that when mining pillars of coal, in the roof of which lie easily collapsing rocks, the distance between the pillars is determined from the expression S≤2Hctgφ,S≤2Hctgφ, где Н - глубина залегания целика от поверхности;where H is the depth of the pillar from the surface; φ - угол естественного обрушения пород кровли.φ is the angle of natural collapse of the roof rocks.

Images