Способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта (варианты)

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ДВУХСЛОЕВОЙ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГОГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА (ВАРИАНТЫ)(71) Заявитель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(72) Авторы Шаманин Александр Васильевич Карабань Денис Трофимович Поляков Андрей Леонидович Калиниченко Петр Иванович(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество Солигорский институт проблем ресурсосбережения с опытным производством(57) 1. Способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта, включающий опережающую выемку лавы верхнего слоя, одновременное с ней проведение подготовительных выработок по нижнему слою в разгруженных зонах под выработанным пространством вслед за лавами верхних слоев, соединение выработок технологическими сбойками между собой, отработку слоев длинными столбами прямым и обратным порядком с разрывом в один столб и с использованием для отработки лав верхнего слоя выработок лав нижнего слоя, отличающийся тем, что вентиляционный штрек лавы верхнего слоя проводят по нижнему слою участками впереди очистного забоя, при этом в кровле вентиляционного штрека впереди забоя лавы оформляют сквозную полость в лаву верхнего слоя для проветривания и обслуживания, кроме того, концевую часть лавы верхнего слоя соединяют с конвейерным штреком и выполняют с уклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта с пересечением породного прослоя и опусканием в конвейерный штрек нижнего слоя, Фиг. 4 13426 1 2010.08.30 вентиляционный штрек соединяют технологическими сбойками с подготовительными выработками нижнего слоя, за каждой технологической сбойкой, по мере отработки лавы, в штреках возводят временные вентиляционные перемычки, при этом исходящую струю воздуха из лавы верхнего слоя направляют через сквозную полость в вентиляционный штрек и по технологическим сбойкам в вентиляционный штрек лавы нижнего слоя за забоем сквозную полость закладывают от проникновения обрушающихся пород в вентиляционный штрек, который затем расширяют, крепят и повторно используют в качестве конвейерного штрека смежной отстающей лавы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сквозную полость в кровле вентиляционного штрека лавы нижнего слоя до почвы верхнего слоя оформляют щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом. 3. Способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта, включающий опережающую выемку лавы верхнего слоя, одновременное с ней проведение подготовительных выработок по нижнему слою в разгруженных зонах под выработанным пространством вслед за лавами верхних слоев, соединение выработок технологическими сбойками между собой, отработку слоев длинными столбами прямым и обратным порядком с разрывом в один столб и с использованием для отработки лав верхнего слоя выработок лав нижнего слоя, отличающийся тем, что вентиляционный штрек лавы верхнего слоя проводят по нижнему слою участками впереди очистного забоя, а параллельно ему в разгруженной зоне за забоем лавы по нижнему слою проводят конвейерный штрек следующей за ней смежной лавы верхнего слоя, оба штрека по мере отработки лавы соединяют между собой и с подготовительными выработками нижнего слоя технологическими сбойками, в кровле вентиляционного штрека впереди забоя лавы оформляют сквозную полость до почвы верхнего слоя для проветривания и обслуживания лавы, за каждой технологической сбойкой, по мере отработки лавы, в штреках возводят временные вентиляционные перемычки,при этом исходящую струю воздуха из лавы верхнего слоя направляют через сквозную полость в вентиляционный штрек и далее по технологическим сбойкам в вентиляционный штрек лавы нижнего слоя позади забоя сквозную полость закладывают от проникновения обрушающихся пород в вентиляционный штрек, который по мере подвигания забоя лавы верхнего слоя заполняют горной массой до очередной вентиляционной сбойки его с подготовительными выработками концевую часть лавы верхнего слоя соединяют с конвейерным штреком и выполняют с уклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта с пересечением породного прослоя и заполненного горной массой вентиляционного штрека опережающей смежной лавы и опусканием в нижний слой. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сквозную полость в кровле вентиляционного штрека лавы нижнего слоя до почвы верхнего слоя оформляют щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для заполнения горной массой вентиляционного штрека между технологическими сбойками используют закладочную установку,например, с роторным метателем. Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разработки пологих калийных пластов на больших и средних глубинах. Известен способ двухслоевой разработки пологого пласта полезного ископаемого,включающий проведение подготовительных выработок верхнего слоя в массиве, нижнего слоя в разгруженной от горного давления зоне, отработку слоев длинными столбами прямым и обратным порядком, ведение очистной выемки в слоях с разрывом в один столб,транспортирование руды и грузов, проветривание подготовительных и очистного забоев верхнего слоя с использованием подготовительных выработок нижнего слоя 1. 2 13426 1 2010.08.30 Недостатками данного способа являются значительные потери полезного ископаемого в междупанельных целиках, сложная петлеобразная схема конвейерного транспорта для отгрузки руды верхней лавы и большой объем монтажно-демонтажных работ по конвейерным линиям. Наиболее близким техническим решением является способ слоевой разработки пологого калийного пласта на большой глубине, включающий опережающую выемку верхнего слоя сплошной системой, одновременное проведение по нижнему слою сближенных транспортной и вентиляционной выработок в разгруженных зонах под выработанным пространством вслед за верхними лавами, соединение выработок технологическими сбойками между собой и общей для смежных лав выемочной выработкой, формируемой в тупике лавы за каждым очистным забоем и поддерживаемой со стороны выработанного пространства бутовыми полосами из породы, получаемой при доведении выработки до проектного сечения с подрубкой почвы до уровня сопряжений ее с технологическими сбойками, отработку обратным порядком нижнего слоя с использованием проведенных ранее транспортных и вентиляционных выработок 2. Основными недостатками этого способа являются сложность проведения, крепления и поддержания на исходящей струе в отработанном пространстве верхней лавы выемочной выработки с помощью механизированной крепи, бутовых полос и ограждением дополнительной стоечной податливой крепью увеличение численного персонала бригады ограничение по величине опережения между очистными забоями верхних лав. Задачей изобретения является повышение эффективности двухслоевой выемки за счет снижения затрат на проведение и поддержание подготовительных выработок. Технический результат достигается тем, что способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта, включающий опережающую выемку лавы верхнего слоя, одновременное с ней проведение подготовительных выработок по нижнему слою в разгруженных зонах под выработанным пространством вслед за лавами верхних слоев, соединение выработок технологическими сбойками между собой, отработку слоев длинными столбами прямым и обратным порядком с разрывом в один столб и с использованием для отработки лав верхнего слоя выработок лав нижнего слоя, причем вентиляционный штрек верхней лавы проводят по нижнему слою участками впереди очистного забоя, при этом в кровле вентиляционного штрека впереди забоя лавы щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом оформляют сквозную полость до почвы верхнего слоя, которую используют для проветривания и обслуживания лавы по верхнему слою, кроме того, концевую часть лавы верхнего слоя соединяют с конвейерным штреком и выполняют с уклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта с пересечением породного прослоя и опусканием в нижний слой, вентиляционный штрек соединяют технологическими сбойками с подготовительными выработками нижнего слоя, за каждой технологической сбойкой, по мере отработки лавы, в штреках возводят временные вентиляционные перемычки, при этом исходящую струю воздуха из лавы верхнего слоя направляют через сквозную полость в вентиляционный штрек и далее по технологическим сбойкам в подготовительные выработки нижнего слоя и в вентиляционный штрек лавы нижнего слоя позади забоя сквозную полость закладывают от проникновения обрушающихся пород в вентиляционный штрек, который затем расширяют, крепят и повторно используют в качестве конвейерного штрека смежной отстающей лавы. В сложных горно-геологических условиях, не позволяющих повторное безопасное использование вентиляционного штрека в качестве конвейерного из-за угрозы его разрушения, технический результат достигается тем, что способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта, включающий опережающую выемку лавы верхнего слоя, одновременное с ней проведение подготовительных выработок по нижнему слою в разгруженных зонах под выработанным пространством вслед за лавами верхних слоев, соединение выработок технологическими сбойками между собой, отработку слоев длинными столба 3 13426 1 2010.08.30 ми прямым и обратным порядком с разрывом в один столб и с использованием для отработки верхнего слоя выработок лав нижнего слоя, причем вентиляционный штрек лавы верхнего слоя проводят по нижнему слою участками впереди очистного забоя, а параллельно ему в разгруженной зоне за забоем лавы по нижнему слою проводят конвейерный штрек следующей за ней смежной лавы верхнего слоя, оба штрека по мере отработки лавы соединяют между собой и с подготовительными выработками нижнего слоя технологическими сбойками, в кровле вентиляционного штрека впереди забоя лавы щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом оформляют сквозную полость до почвы верхнего слоя для проветривания и обслуживания лавы, за каждой технологической сбойкой, по мере отработки лавы, в штреках возводят временные вентиляционные перемычки, при этом исходящую струю воздуха из лавы верхнего слоя направляют через сквозную полость в вентиляционный штрек и далее по технологическим сбойкам в подготовительные выработки нижнего слоя и в вентиляционный штрек лавы нижнего слоя позади забоя сквозную полость закладывают от проникновения обрушающихся пород в вентиляционный штрек, который по мере подвигания очистного и подготовительных забоев лавы верхнего слоя заполняют горной массой до очередной вентиляционной сбойки его с панельными выработками закладочной установкой, например, с роторным метателем концевую часть лавы верхнего слоя соединяют с конвейерным штреком и выполняют с уклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта с пересечением породного прослоя и заполненного горной массой вентиляционного штрека опережающей смежной лавы и опусканием в нижний слой. На фиг. 1 представлена схема шахтного поля, разрабатываемого способом двухслоевой разработки пологого калийного пласта по 1 варианту на фиг. 2 - поперечное сечение выработок А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - поперечное сечение выработок Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 - схема проходки выработок по 1 варианту на фиг. 5 представлена схема шахтного поля, разрабатываемого способом двухслоевой разработки пологих калийных пластов в сложных условиях по 2 варианту на фиг. 6 - поперечное сечение выработок С-С на фиг. 5 на фиг. 7 - поперечное сечение выработок Д-Д на фиг. 5 на фиг. 8 - схема проходки выработок по 2 варианту. Отрабатываемый участок шахтного поля разделяют подготовительными выработками на выемочные столбы 1 - лавы верхнего слоя, 2 - лавы нижнего слоя. Подготовительными выработками для лав верхнего слоя 1 являются 3 - монтажный штрек, 4 - конвейерный штрек, 5 - вентиляционный штрек, 5 - вентиляционный штрек, заложенный горной породой 6 - технологические сбойки. Подготовительными выработками для лав нижнего слоя 2 являются 6 - технологические сбойки, 7 - конвейерный штрек, 8 - транспортный штрек,9 - вентиляционный штрек. Лава верхнего слоя 1 имеет наклонный участок 10 и тупиковую часть забоя 11. В кровле вентиляционного штрека 5 лавы нижнего слоя 2 оформляют сквозную вертикальную полость 12 в лаву верхнего слоя 1 для проветривания горных выработок при ведении в ней очистных работ. Позади очистного забоя эту сквозную вертикальную полость 12 закладывают короткими рудстойками 13. Для проветривания горных выработок лавы верхнего слоя 1 используют вентиляционный штрек 5, легкоразборные вентиляционные перемычки 14 в конвейерном штреке 7, шлюзы из конвейерной ленты 15 в конвейерном штреке 4 и транспортном штреке 8, вентилятор местного проветривания 16, установленный в конвейерном штреке 7 позади легкоразборных вентиляционных перемычек 14,вспомогательную вентиляторную установку 17, установленную в вентиляционном штреке 9. Способ двухслоевой разработки пологого калийного пласта осуществляется следующим образом. Для запуска очередной лавы по выемке верхнего слоя 1 выполняют комплекс подготовительных выработок в районе монтажного штрека 3 и участка опережающего вентиляционного штрека 5 с привязкой по нижнему слою и оформлением в его кровле сквозной 4 13426 1 2010.08.30 вертикальной полости 12 шириной 0,8-1,0 м до почвы верхнего слоя. Проходку подготовительных выработок панели начинают после отхода лавы верхнего слоя 1 от монтажного штрека 3 на 100-200 м. Вначале проходят вентиляционный штрек 5 с опережением забоя лавы верхнего слоя 1. В надработанном пространстве по нижним слоям поэтапно проводят конвейерный 7, транспортный 8, вентиляционный 9 штреки лавы нижнего слоя 2, которые при отработке лавы верхнего слоя 1 выполняют функции панельных выработок. Оформление сквозной полости 12 в кровле вентиляционного штрека 5 выполняют щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом. Сквозная полость 12 в кровле вентиляционного штрека 5 служит для проветривания лавы верхнего слоя, ее обслуживания, заключающегося в доставке грузов, а также, в случае необходимости, играет роль запасного выхода. Подготовительные выработки соединяют между собой технологическими сбойками 6, 6. Исходящая струя из лавы верхнего слоя 1 сбрасывается через сквозную полость 12 в вентиляционный штрек 5, через технологические сбойки 6, 6 - на вентиляционный штрек 9 лавы нижнего слоя 2. Отсечение исходящей струи лавы от конвейерного штрека 7 производится посредством легкоразборных вентиляционных перемычек 14, а транспортного 8 и конвейерного 4 штреков последующей верхней лавы - через шлюзы из конвейерной ленты 15. Проветривание подготовительных забоев производят вентилятором местного проветривания 16 (ВМП), установленным за перемычкой 13 со стороны свежей струи на конвейерном штреке 7. Для улучшения проветривания лавы верхнего слоя 1 на вентиляционном штреке 9 устанавливается вспомогательная вентиляторная установка 17 (ВВУ). Отгрузку руды при ведении горных подготовительных работ производят на монтируемую линию конвейеров по конвейерному штреку 7 лавы нижнего слоя 2. По 1 варианту способа участок 10 очистного забоя лавы верхнего слоя 1, примыкающий к конвейерному штреку 4, выполняется с наклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта с пересечением породного прослоя и опусканием в конвейерный штрек 4 с радиусом изгиба почвы в вертикальной плоскости согласно техническим возможностям забойного конвейера. За вентиляционным штреком 5 верхняя лава заканчивается тупиковой частью забоя 11. В процессе ведения очистных работ сквозная вертикальная полость 12 на сопряжении лавы верхнего слоя 1 с вентиляционным штреком 5 позади забоя закладывается короткими рудстойками 13 для исключения попадания в него обрушающихся пород из отработанного пространства. Вентиляционный штрек 5 после прохода лавы верхнего слоя 1 расширяют в надработанном пространстве, крепят анкерной крепью под доску и повторно используют уже как конвейерный штрек 4 следующей смежной лавы верхнего слоя 1. Отработку лавы нижнего слоя 2 производят валовым или селективным способом обратным порядком после отработки лавы верхнего слоя 1 в опережающем смежном столбе. В случаях, когда из-за сложных горно-геологических условий вентиляционный штрек 5 небезопасно использовать повторно в качестве конвейерного штрека следующей смежной лавы, способ осуществляют по 2 варианту. Выполняют комплекс подготовительных выработок в районе монтажного штрека 3 с привязкой по нижнему слою. Проходку подготовительных выработок панели начинают после отхода лавы верхнего слоя 1 от монтажного штрека 3 на 100-200 м. Вначале проводят вентиляционный штрек 5 с опережением забоя лавы верхнего слоя 1. В надработанном пространстве по нижним слоям поэтапно проводят подготовительные выработки конвейерный 7, транспортный 8,вентиляционный 9 штреки лавы нижнего слоя 2, которые при отработке лавы верхнего слоя 1 выполняют функции панельных выработок. В разгруженной зоне за забоем лавы по нижнему слою 2 параллельно вентиляционному штреку 5 проводят конвейерный штрек 4 следующей за ней смежной лавы верхнего слоя 1. 13426 1 2010.08.30 Щеленарезной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом оформляют сквозную вертикальную полость 12 в кровле вентиляционного штрека 5 шириной 0,8-1,0 м до почвы верхнего слоя. Сквозная полость 12 в кровле вентиляционного штрека 5 служит для проветривания лавы верхнего слоя, ее обслуживания, заключающегося в доставке грузов, а также, в случае необходимости, играет роль запасного выхода. Подготовительные выработки 7, 8 и 9 соединяют между собой технологическими сбойками 6. А вентиляционный 5 и конвейерный 4 штреки по мере отработки лавы соединяют между собой и с подготовительными выработками нижнего слоя технологическими сбойками 6. В процессе ведения очистных работ сквозная вертикальная полость 12 на сопряжении лавы верхнего слоя 1 с вентиляционным штреком 5 позади забоя лавы за ближайшей технологической сбойкой закладывается короткими рудстойками 13 для исключения попадания в него обрушающихся пород из отработанного пространства. После отработки лавы верхнего слоя 1 участки вентиляционного штрека 5 между технологическими сбойками 6 закладывают горной породой с помощью самоходного вагона,бункера-перегружателя и роторной метательной установки (не показаны). В этом случае участок 10 очистного забоя лавы верхнего слоя 1, примыкающий к конвейерному штреку 4, выполняющийся с уклоном под углом 6-7 градусов к плоскости пласта, пересекает помимо породного прослоя еще и вентиляционный штрек 5, заложенный горной породой. Исходящая струя воздуха из лавы верхнего слоя 1 сбрасывается через сквозную полость 12 в вентиляционный штрек 5 и далее через технологические сбойки 6 и 6 с конвейерным штреком 4 и подготовительными выработками 7 и 8 - в вентиляционный штрек 9 лавы нижнего слоя 2. Отсечение исходящей струи воздуха лавы от конвейерного штрека 7 производится посредством легкоразборных вентиляционных перемычек 14, а транспортного 8 и конвейерного 4 штреков последующей верхней лавы - через шлюзы из конвейерной ленты 15. Проветривание подготовительных забоев производят вентилятором местного проветривания 16 (ВМП), установленным за перемычкой 13 со стороны свежей струи воздуха на конвейерном штреке 7. Для улучшения проветривания лавы верхнего слоя 1 на вентиляционном штреке 9 устанавливается вспомогательная вентиляторная установка 17 (ВВУ). Отгрузку руды при ведении горных подготовительных работ производят на монтируемую линию конвейеров по конвейерному штреку 7 лавы нижнего слоя 2. Отработку лавы нижнего слоя 2 производят валовым или селективным способом обратным порядком после отработки лавы верхнего слоя 1 в опережающем смежном столбе. Использование предлагаемого способа по 1 либо 2 варианту повышает эффективность ведения горных работ при двухслоевой выемке путем использования для проветривания и обслуживания лавы верхнего слоя опережающего вентиляционного штрека с привязкой по нижнему слою, проведенного обычным проходческим комплексом с прорезанием в его кровле сквозной вертикальной полости до почвы верхнего слоя и поддерживаемого в разгруженной зоне надработанного пространства. Источники информации 1. Патент РБ 7647, МПК 7 Е 21 С 41/16, 2003. 2. Заявка РБ 20060499, МПК Е 21 С 41/04, 2007. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8