Результат интеллектуальной деятельности: Способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X)

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу проектирования разработки угольного пласта, в частности к способу шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X), а также относится к технической области разработки угольной шахты.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] При традиционном способе добычи угля с обрушением кровли, обрушение кровли происходит после разработки пласта, что приводит к экологическим проблемам, связанными с оседанием поверхности, отделению пустой породы и тому подобному. Таким образом, постепенно разрабатывается комплексная механизированная технология добычи угля с закладкой породы. Вместе с тем комплексная механизированная технология добычи угля с закладкой породы по-прежнему предусматривает осуществление подъема подземного сырого угля с примесью пустой породы на поверхность земли, а после промывки и отделения уголь подается на рабочую поверхность при помощи устройства дозированной подачи для закладки выработанного пространства, вследствие чего вспомогательные подъемные установки и наземные установки для обогащения угля путем обмывки имеют большую нагрузку и более высокие расходы. Способ комплексного производства разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства разработан на основе вышеприведенного порядка работ, при этом этот способ объединяет подземную разработку угольного пласта, разделение пород и закладку выработанного пространства, тем самым обеспечивая высокий уровень взаимодействия с точки зрения компоновки плана подготовительных выработок шахты, компоновки системы добычи, согласования возможностей оборудования, предназначенного для разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства и тому подобного.

[0003] Учитывая постоянное применение системы "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" при проведении горных работ в шахте, функции системы "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" постоянно совершенствуются и развиваются, начиная с первоначальной функции обогащения пустой породы до водоохранной функции во время проведения разработки месторождений, функции удержания со стороны выработанного пространства и функции добычи угля "под тремя видами объектов" (под железными дорогами, зданиями и водоемами). Все больше примеров из практики инженерно-технических работ доказывают, что система "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" может применяться в шахтах с разными геологическими условиями для решения различных технических проблем при разработке угольных ресурсов. Однако в настоящее время способы шахтной разработки месторождений, основанные на системе "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" с учетом определенных технических нужд шахт применяются в основном в отношении определенной рабочей поверхности определенной шахты, а также не разработаны систематические и комплексные способы разработки месторождений. Более того, большинство систем "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" являются реформированными системами, которые затрудняют формирование надлежащего соответствия и связи с первоначальной производственной системой шахты, а также неблагоприятны в отношении технического применения и продвижения. Таким образом, исследование способа разработки месторождений, которое берет за основу систему "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" шахты, привносит более подходящие системы в зависимости от фактических технических нужд шахты и показывает, что высокая степень интеграции всех систем имеет большое значение для локального технического продвижения и применения системы "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства".

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В целях устранения различных дефектов, существующих в предшествующем уровне техники, настоящее изобретение предлагает способ разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X). Способ разработки месторождений, подходящий для любого состояния шахты, был выбран на систематической основе. Скорость заполнения выработанного пространства контролируется в соответствии с фактическими техническими нуждами шахты, для решения технических проблем в области разработки месторождений, а также для достижения цели экологически чистой, рациональной и безопасной разработки угольных ресурсов.

[0005] Для решения вышеупомянутых проблем, настоящее изобретение предлагает способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X). "Разработка месторождений" представляет собой небольшую систему мелкой разработки пустой породы, "разделение пород" является системой отделения пустой породы угольного пласта, "закладка выработанного пространства" же представлена системой закладки выработанного пространства, а "другой вид работы горной разработки (X)" является системой комплексного синергического производства разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства. Способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X) включает в себя следующие этапы:

[0006] этап 1: выбор системы мелкой разработки пустой породы в зависимости от геологических и гидрологических условий шахты, планировки шахтной системы и места разработки угольного ресурса; выбор системы отделения пустой породы угольного пласта в зависимости от эффекта отделения пустой породы угольного пласта, заполнения подземного пространства и коэффициента производительности системы разделения; выбор системы локальной закладки выработанного пространства в зависимости от характеристик материала закладки, способа транспортировки материала и коэффициента производительности системы закладки выработанного пространства; и формирование системы "разработки, разделения и закладки", подходящей для фактической производительности добычи;

[0007] этап 2: определение другой системы добычи (Х) в зависимости от фактических технических нужд шахты и формирование способа горных работ "шахтная разработка месторождений, разделение пород, закладка выработанного пространства и другой вид работы горной разработки (X)";

[0008] этап 3: расчет скорости заполнения выработанного пространства производится с учетом фактических технических нужд шахты; а также

[0009] этап 4: определение фактического значения скорости заполнения выработанного пространства при помощи оборудования постоянного контроля в процессе разработки месторождений, проведение сравнения с объектом технического контроля, а также обеспечение соответствия измеренного значения скорости заполнения с требованиями технического контроля путем корректировки технологии и способа управления, что позволяет решить техническую задачу.

[001] Кроме того, система мелкой разработки пустой породы угольного пласта включает в себя систему мелкой разработки пустой породы поверхности тоннельной выработки, систему мелкой разработки пустой породы защитного слоя, систему мелкой разработки пустой породы группы угольных пластов и систему мелкой разработки пустой породы пласта, который состоит из угля низкого качества;

[002] подземная система отделения пустой породы угольного пласта включает в себя систему отделения выборочно измельченной пустой породы угольного пласта, систему отделения пустой породы угольного пласта небольшими щелями в тяжёлой среде, систему отделения пустой породы угольного пласта при помощи отсадочной машины с подвижным решетом и систему отделения цельнозерновой водосодержащей пустой породы угольного пласта;

[003] система локальной закладки выработанного пространства включает в себя систему закладки пустой породы, систему закладки пастообразной массы, систему закладки цементного раствора и систему закладки материала с высоким содержанием воды; а также

[004] система добычи (X) включает в себя систему удержания без предохраняющего угольного целика со стороны выработанного пространства, синергетическую систему добычи путем закладки выработанного пространства и обрушения, систему пространственного извлечения газа и систему обратной связи контроля закладки выработанного пространства.

[005] Помимо этого, конкретный способ определения другой системы добычи (Х) на этапе 2 включает в себя следующие этапы:

[006] а. в случае, если инженерно-технические работы разработки месторождений направлены на увеличение скорости выемки пород, то в качестве другой работы добычи (X) применяется система удержания без предохраняющего угольного целика со стороны выработанного пространства и формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и сооружения удерживающей конструкции";

[007] b. в случае, если инженерно-технические работы разработки месторождений направлены на обогащение пустой породы, то в качестве другой работы добычи (X) применяется синергетическая система добычи путем закладки выработанного пространства и обрушения и формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды";

[008] c. в случае, если инженерно-технические работы разработки месторождений направлены на одновременную добычу угля и газа, то в качестве другой работы добычи (X) применяется система пространственного извлечения газа и формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и выемки руды"; а также

[009] d. в случае, если инженерно-технические работы разработки месторождений направлены на водоохранные действия для проведения экологически чистой добычи угля под водоносным пластом, на проведение безопасной разработки группы угольных пластов под устойчивой к разрушениям кровлей, а также на разработку ресурсов глубинного угля без проведения его разрушений "под тремя видами объектов" (под железными дорогами, зданиями и водоемами), то в качестве другой работы добычи (X) применяется система обратной связи контроля закладки выработанного пространства и формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и контроля".

[0010] Кроме того, конкретный способ расчета степени заполнения выработанного пространства на этапе 3 включает в себя следующие этапы:

[0011] а. в случае, если способом проведения горных работ является способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и сооружения удерживающей конструкции", то контролируется стабильность рудного тела заполняемого штрека путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства для перемещения поддерживающей кровли угольного целика с целью вытеснения угольных ресурсов, тем самым увеличивая скорость добычи угольных ресурсов и осуществляя разработку множества угольных ресурсов;

[0012] b. в случае, если способом проведения горных работ является способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды", то контролируется производительность обогащения пустой породы путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства, тем самым реализуя безотходную разработку угольных ресурсов;

[0013] с. в случае, если способом проведения горных работ является способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и выемки руды", то изменяется проницаемость угольного пласта путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства для проведения одновременной экологически чистой добычи угля и газа, тем самым обеспечивая одновременную разработку соответствующих угольных ресурсов; а также

[0014] d. в случае, если способом проведения горных работ является способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и контроля", то контролируется высота водоносного горизонта шахты, разрабатываемой при осуществлении водоохранных действий, критическое расстояние обрушения устойчивой к разрушениям кровли угольного пласта с таким типом кровли, а также высота разработки критического уровня угольной шахты, расположенной "под тремя видами объектов" (под железными дорогами, зданиями и водоемами) путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства, тем самым обеспечивая экологически чистую добычу угля под водоносным пластом путем осуществления водоохранных действий, безопасную разработку группы угольных пластов под устойчивой к разрушениям кровлей и разработку ресурсов глубинного угля без проведения его разрушений "под тремя видами объектов" (под железными дорогами, зданиями и водоемами).

[0015] В настоящем изобретении системы "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" определяются в соответствии с такими факторами, как геологические и гидрологические условия шахты, конструкция системы шахты, требования в отношении характеристик "шахтной разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства" шахты и места разработки угольных ресурсов, после этого определяется другая система добычи (Х) в зависимости от фактических технических нужд шахты и техническими проблемами, а также формируется способ горных работ "шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X)". Комплексная система включает в себя 256 способов разработки месторождений. Скорость заполнения выработанного пространства регулируется в соответствии с различными способами для соответствия фактическим техническим нуждам шахты, для решения технических проблем в области разработки месторождений, а также для достижения цели экологически чистой, рациональной и безопасной разработки угольных ресурсов. В отличие от первоначального способа проведения горных работ "шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X)" настоящий способ, раскрываемый настоящим изобретением, является более систематическим и комплексным и будет полезен для технического развития и применения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СХЕМ

[0016] ФИГ. 1 представляет собой технологическую схему способа настоящего изобретения;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] Настоящее изобретение более подробно описывается ниже со ссылкой на схемы и конкретные варианты его осуществления.

Вариант осуществления 1.

[0018] Начиная со строительства шахты на территории провинции Шаньдунь, всегда применялся открытый способ добычи угля, после которого оставалось большое количество защитных угольных целиков и образовывалась застойная зона угля, в результате чего происходило снижение скорости извлечения ресурсов; кроме того, существующие угольные пласты содержали примесь пустой породы; в тоже время на поверхности шахты откладывалось большое количество эоловых отложений, при этом после проведения испытаний была отмечена хорошая способность цементирования и транспортировки. Для увеличения скорости извлечения угольных ресурсов шахты, требуется уменьшить содержание пустой породы и провести ее обогащение на рабочей поверхности, а также рассмотреть вопрос соответствия взаимосвязи между системами добычи, следуя принципу "меньший объем выемки отделенной породы и меньшее пространство, занимаемое системой разделения пород", система комплекса соответствующих работ разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства выбирается в зависимости от фактических технических нужд шахты для реализации цели добычи.

[0019] Как показано на ФИГ. 1, способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X) включает в себя следующие этапы:

[0020] этап 1: систему "разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства", включающую в себя систему мелкой разработки пустой породы пласта, который состоит из угля низкого качества, систему отделения пустой породы угольного пласта небольшими щелями в тяжёлой среде, и систему цементирования и закладки, а также подходящую для фактических производственных нужд шахты, которая была выбрана в соответствии с вышеуказанными факторами;

[0021] этап 2: после того как поставлена цель инженерно-технических работ разработки месторождений, направленная на увеличение скорости выемки пород, в качестве другой работы добычи (X) применяется система удержания без предохраняющего угольного целика со стороны выработанного пространства, а также формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и сооружения удерживающей конструкции"

[0022] а. контроль стабильности рудного тела заполняемого штрека путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства для перемещения поддерживающей кровли угольного целика с целью вытеснения угольных ресурсов, тем самым увеличивая скорость добычи угольных ресурсов и осуществляя разработку множества угольных ресурсов; а также

[0023] этап 4: определение фактического значения скорости заполнения выработанного пространства при помощи оборудования постоянного контроля в процессе разработки месторождений, сравнение, которое проводится по отношению объекта технического контроля, для поддержания стабильности рудного тела заполняемого штрека, а также технология и способ управления, которые корректируются для уточнения соответствия измеренного значения скорости заполнения к требованиями технического контроля, чтобы прийти к решению технической задачи.

Вариант осуществления 1.

[0024] Глубина разработки шахты на территории провинции Хэнань превышает 1100 м и поэтому дополнительный подъем пород становится серьезной проблемой. В основном разрабатывался пятнадцатый угольный пласт, который содержал 15.256 м3/т исходного пластового газа при исходном давлении этого газа 1,78 МПа и всего лишь 0,0776 м²/МПа2Д коэффициента газопроницаемости, что указывало на то, что этот угольный пласт с высококалорийным газом, низкой проницаемостью и низкой эффективностью дегазации. Залегание четырнадцатого угольного пласта, который находится над пятнадцатым угольным пластом стало нестабильным и толщина этого угольного пласта составляла всего 0,5 м, а также не были предоставлены технические условия для разработки условного защитного слоя. С целью безопасной разработки защитного слоя для сброса давления газа и повышения проницаемости, необходимо достичь одновременной разработки пятнадцатого угольного пласта и добычи газа, а также одновременного подземного обогащения извлеченной пустой породы во время разработки защитного слоя, а система комплекса соответствующих работ разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства должна быть выбрана в зависимости от фактического состояния шахты для реализации цели добычи шахты.

[0025] Как показано на ФИГ. 1, способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X) включает в себя следующие этапы:

[0026] этап 1: систему "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X)", включающую в себя систему мелкой разработки пустой породы защитного слоя, систему отделения пустой породы угольного пласта при помощи отсадочной машины с подвижным решетом и систему закладки пустой породы, а также подходящую для фактических производственных нужд шахты, которая была выбрана в соответствии с вышеуказанными факторами;

[0027] этап 2: после того как поставлена цель инженерно-технических работ разработки месторождений, направленная на одновременную добычу угля и газа, в качестве другой работы добычи (X) применяется система пространственного извлечения газа, а также формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и выемки руды";

[0028] этап 3: изменяется проницаемость угольного пласта путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства для проведения одновременной экологически чистой добычи угля и газа, тем самым обеспечивая одновременную разработку соответствующих угольных ресурсов; а также

[0029] этап 4: определение фактического значения скорости заполнения выработанного пространства при помощи оборудования постоянного контроля в процессе разработки месторождений, сравнение, которое проводится по отношению объекта технического контроля, а также технологии и способ управления, которые корректируются для уточнения соответствия измеренного значения скорости заполнения к требованиями технического контроля, чтобы прийти к решению технической задачи.

Вариант осуществления 1.

[0030] Залегание основного угольного пласта годного для разработки в шахте, которая находится на территории автономного района Внутренняя Монголия, было сложным по своему состоянию, толщина угольного пласта была сильно изменена, а рабочая поверхность была огромной и имела большое количество мелких трещин, в тоже время рабочая поверхность угольного пласта имела большое содержание примеси пустой породы, что привело к увеличению расходов на транспортировку в процессе добычи. Кроме того, большое количество пустой породы располагалось на поверхности шахты, занимая большую площадь земли и загрязняя окружающую среду шахты. С целью решения проблемы, заключающейся в том, что угольный пласт шахты содержит примесь пустой породы и требуется транспортировка пустой породы с поверхности земли в подземное пространство для осуществления закладки, необходимо выбрать систему комплекса соответствующих работ разработки месторождений, разделения пород и закладки выработанного пространства, которая выбирается в зависимости от фактического состояния шахты для реализации цели добычи шахты.

[0031] Как показано на ФИГ. 1, способ шахтной разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X) включает в себя следующие этапы:

[0032] этап 1: систему "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и другого вида работы горной разработки (X)", включающую в себя систему мелкой разработки пустой породы пласта, который состоит из угля низкого качества, систему отделения при выборочном измельчении породы и систему закладки пустой породы, а также подходящую для фактических производственных нужд шахты, которая была выбрана в соответствии с вышеуказанными факторами;

[0033] этап 2: после того как поставлена цель инженерно-технических работ разработки месторождений, направленная на обогащение пустой породы, в качестве другой работы добычи (X) применяется синергетическая система добычи путем закладки выработанного пространства и обрушения, а также формируется способ проведения работ в формате "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды";

[0034] этап 3: изменяется проницаемость угольного пласта путем регулирования скорости заполнения выработанного пространства для проведения одновременной экологически чистой добычи угля и газа, тем самым обеспечивая одновременную разработку соответствующих угольных ресурсов; а также

[0035] этап 4: определение фактического значения скорости заполнения выработанного пространства при помощи оборудования постоянного контроля в процессе разработки месторождений, сравнение, которое проводится по отношению объекта технического контроля, а также технологии и способ управления, которые корректируются для уточнения соответствия измеренного значения скорости заполнения к требованиями технического контроля, чтобы прийти к решению технической задачи.

[0036] В зависимости от различных фактических технических нужд, система может сформировать четыре способа проведения горных работ, а именно: способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и сооружения удерживающей конструкции"; способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и обогащения руды"; способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и выемки руды"; и способ "разработки месторождений, разделения пород, закладки выработанного пространства и контроля", охватывающие почти все способы добычи, которые являются способами реализации при уже сформулированных инженерных методах и упрощенном контроле качества и развитии техники. Вышеуказанные три варианта осуществления специально выбраны в соответствии с различными условиями шахт для применения в способе настоящего изобретения и не должны быть ограничены в пределах этого изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена, улучшение и тому подобное, выполненные в соответствии с сущностью и принципом настоящего изобретения, должны попадать под защиту объема правовой охраны настоящего изобретения.