Спосіб розкриття родовищ корисних копалин

Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема до способів підземного розкриття родовищ корисних копалин на проміжних горизонтах. Відомий спосіб розкриття родовищ корисних копалин, згідно якого при проведенні вертикальних стовбурів шахт застосовують вертикальні виробки, в кожній з яких розміщують по одній підйомній посудині з тим, щоб використати кожну свердловину для виконання однієї певної операції. При цьому вертикальні виробки розташовують парами, на деякій відстані одна від одної і копри кожної з пар виробок об'єднуються в один спільний копер і обидва стовбури обслуговуються однією підйомною установкою [див. А.С. СРСР №90741, МКВ3 В66 В15/00, Б.В. №21, 1964p.]. Недоліками даного способу розкриття родовищ є: - обмежені технологічні можливості зумовлені тим, що розкриття родовища можливо здійснювати тільки з денної поверхні та неможливість підземного розкриття на різних горизонтах; - армування стовбура шахти консольними розстрілами і жорсткими блочними напрямними під підйомні посудини технологічно складне і дороге, а жорсткі напрямні мають недостатню несучу спроможність і жорсткість для сприймання горизонтальних й вертикальних навантажень, що виникають при русі підйомних посудин, внаслідок чого спостерігається руйнування бетонного стовбураа ша хти. Найбільш близьким по суті є прийнятий за прототип спосіб розкриття родовищ корисних копалин [див. Деклараційний патент України на винахід №30712 А, В 66В 15/00, Бюл. №7-11 2000p.], який включає операції проведення від нього на верхньому і нижньому рівнях квершлагів, господарчих виробок, горизонтальних збійок, які з'єднують між собою вертикальними виробками, стінки яких закріплюють анкерними болтами, з подальшим утворенням камери для підйомної установки і використанням як напрямних під підйомні посудини заздалегідь пропущених та натягнути х через вертикальні виробки канатів, кінці яких фіксують на верхньому і нижньому рівнях горизонтальних збійок. До недоліків даного способу розкриття родовищ корисних копалин можна віднести наступне: - при недостатній відстані між вертикальними виробками внаслідок взаємного впливу полів напружень, що утворюються навколо цих виробок у гірському масиві, значно підвищується напружено-деформований стан порід, що призводить до їх р уйнування з витікаючими з цього наслідками; - при проведенні вертикальних виробок у недостатньо міцних та стійких породах, а також на великих глибинах в умовах високого гірського тиску, важко, а іноді й неможливо, забезпечити стійкість стінок цих вертикальних виробок, кожна з яких має тільки власне анкерне кріплення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб розкриття родовищ корисних копалин за рахунок того, що вертикальні виробки розташовують одна від одної на відстані, яка виключає їх суттєвий взаємовплив на напружено-деформований стан цілика, який їх розділяє, а також шляхом розбурювання цілика між цими виробками шпурами або свердловинами і закріпленням в них тросів та їх заповненням цементним або іншим твердіючим розчином, підвищити стійкість виробок, що дає змогу застосовувати даний спосіб при недостатній міцності та стійкості гірських порід та на значних глибинах в умовах високого гірського тиску. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб розкриття родовищ корисних копалин включає операції проведення головного стовбура ша хти, послідовне проведення від нього на верхньому і нижньому рівнях квершлагів, господарчих виробок, горизонтальних збійок, які з'єднують між собою вертикальними виробками, стінки яких закріплюють анкерними болтами, з подальшим утворенням камери для підйомної установки і використанням які напрямних під підйомні посудини заздалегідь пропущених та натягнути х через вертикальні виробки канатів, кінці яких фіксують на верхньому і нижньому рівнях горизонтальних збійок. Згідно корисної моделі вертикальні виробки розділяють між собою ціликом, розміри якого більші за зону взаємного впливу цих виробок на напружено-деформований стан масиву гірських порід, у якому вони пройдені, й визначаються з виразу l ц ³ 3d при d1 = d 2 = d n , або при d1 ¹ d 2 ¹ d n , де lц - розміри цілика між вертикальними виробками, м; d1 d2, dn - діаметр, відповідно, першої, другої, гс-ної вертикальної виробки, м; 1, 2...n - кількість вертикальних виробок. Для підвищення стійкості породного масиву та вертикальних виробок цілики розбурюють шпурами або свердловинами, в яких натягують та закріплюють троси і які заповнюють цементним або іншим твердіючим розчином. Заявлене технічне рішення пояснюється рисунками, де на фіг.1 зображена схема підземного розкриття родовищ корисних копалин, а на фіг.2, 3, 4 - можливі варіанти розбурювання та кріплення ціликів між вертикальними виробками, відповідно, при наявності двох, трьох та чотирьох таких виробок. Позиціями на рисунках позначені: 1 - головний стовбур шахти; 2 - квершлаги; 3 - господарчі виробки; 4 горизонтальна збійка на верхньому рівні; 5, 6 - горизонтальні збійки на нижніх рівнях; 7 - вертикальні виробки; 8 камера для підйомної установки; 9 - підйомні посудини; 10 - напрямні для підйомних посудин; 11 - цілики між вертикальними виробками; 12 - анкерні болти; 13 - шпури або свердловини; 14 - троси; 15 - зона впливу вертикальної виробки на напружено-деформований стан порід. Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Від головного стовбура шахти 1 на верхньому і нижньому рівнях проходять квершлаги 2, з яких послідовно, починаючи з верхнього рівня, проходять господарчі виробки 3. На верхньому рівні проходять горизонтальну збійку 4, а на нижніх рівнях - горизонтальні збійки 5 і 6. Збійки 4 та 5 з'єднують між собою вертикальними виробками 7 (підняттєвими або гезенками діаметром 1,5...3м). Сполучення господарчих виробок 3 і горизонтальних збійок 4 розширюють і утворюють камеру для підйомної установки 8. У вертикальних виробках 7 навішують підйомні посудини 9, а як напрямні для них використовують заздалегідь пропущені та натягнуті канати 10, кінці яких фіксують на верхньому і нижньому рівнях горизонтальних збійок 4, 5. Вертикальні виробки 7 розділені між собою ціликами гірських порід 11. Розміри ціликів повинні бути більші, ніж розміри зон взаємного впливу 15 цих вертикальних виробок на напружено-деформований стан масиву гірських порід, у якому вони пройдені. Дослідженнями встановлено, що якщо виробки розділені між собою l ц ³ 3d n -1 2 + 3d n / 2 масивом порід, розміри якого не менше трикратного розміру цих виробок, то поля напружень, які утворюються навколо кожної з цих виробок, не взаємодіють одне з одним, тобто не буде спостерігатися підвищення напружено-деформованого стану порід, результатом якого є зменшення стійкості як самого масиву, так і виробок, які у ньому пройдені. Згідно цього, розміри ціликів між вертикальними виробками визначають з виразу: l ц ³ 3d при d1 = d 2 = d n , або l ц ³ 3d n -1 2 + 3d n / 2 при d1 ¹ d 2 ¹ d n , де lц - розміри цілика між вертикальними виробками, м; d1, d2, dn - діаметр, відповідно, першої, другої, n-ної вертикальної виробки, м; 1, 2...n - кількість вертикальних виробок. Для підвищення стійкості вертикальних виробок їх стінки закріплюють анкерними болтами 12, а цілики розбурюють шпурами або свердловинами 13, в яких натягують та закріплюють троси 14 і які потім заповнюють цементним або іншим твердіючим розчином. Це дає змогу підвищити стійкість ціликів і вертикальних виробок за рахунок їх об'єднання у єдину систему та підвищити їх супротив гірському тиску. Це є досить суттєвим фактором при недостатній стійкості гірських порід або на значних глибинах, коли збільшується величина та негативний прояв гірського тиску. Так як одночасно для розкриття родовища потрібно, як правило, декілька вертикальних виробок (2-4), які слугують для різних цілей (підйом корисної копалини, спуск-підйом людей, матеріалів та уста ткування тощо), то на фіг.2, 3 і 4 зображені випадки розкриття родовища відповідно двома, трьома та чотирма вертикальними виробками. Розкриття родовища корисних копалин на наступних рівнях здійснюють подібним способом. При цьому вертикальними виробками 7 з'єднують горизонтальні збійки 5 і 6, а сполученням господарчої виробки 3 з горизонтальною збійкою 5 та її розширенням утворюють камеру для підйомної установки 8 і т.д. Запропонована корисна модель дає можливість зменшити витрати на підтримання та ремонт вертикальних виробок під час їх експлуатації та підвищити безпеку гірничих робіт.