Brevet FR2425536A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne l'industrie minière, plus précisément la technologie de l'exploitation souterraine de gisements en couches de minéraux utiles, et a notamment pour objet un procédé d'exploitation de couches de faible pendage et de couches inclinées de minéraux utiles par abattage hydraulique. Elle est destinée principalement à l'exploitation par tailles courtes. On connatt déjà des procédés d'exploitation de couches de faible pendage et inclinées de minéraux utiles par abattage hydraulique (voir par exemple : Schémas technologiques des travaux d'exploitation et préparatoires dans les mines de charbon, Editions UUgletekhizdat", Moscou, 1971). En premier lieu, la couche de minéraux utiles à exploiter est divisée suivant le pendage en étages (niveaux) de hauteur inclinée de 200 à 250 m ou plus t ces étages sont divisés à leur tour en sous-étages de hauteur inclinée de 100 à 125 m ou davantage suivant le pendage et en massifs longs suivant la direction. On choisit les dimensions de ces massifs longs de manière à réduire à un minimum les dépenses d'exploitation nécessaires à l'extraction d'une unité de minéraux utiles sans tenir compte des lois de manifestation de la pression des roches.De ce fait, dans chaque massif, le dépilage et la reconstitution du front de dépilage (creusement de recoupages) dans le contour du massif se font simultanément, ce qui rend nécessaire le fonctionnement simultané d'un grand nombre de recoupages pour assurer le volume d'extraction requis. Dans ce cas, dans le contour du massif exploité fonctionnent simultanément, d'une façon générale, des recoupages tels que : 2 à 4 chantiers d'abattage en activité, autant de chantiers en réserve et 1-à 2 recoupages en cours d'avancement. De ce fait, le nombre total nécessaire de recoupages en activité pour assurer la production requise atteint 7 à 14.Il en résulte une diminution de la capacité portante des zones du massif dans lesquelles le degré de découpage de la couche par les recoupages est particulièrement élevé, ce qui les met inévitablement en état deavarie interdisant le déroulement ultérieur des travaux d'extraction La longueur de ces zones affaiblies du massif en exploitation dans les conditions de manifestation intense de la pression des roches doit dtre suffisamment grande, sans quoi les piliers existant entre les recoupages se déforment et les chantiers deviennent avariés Un autre- inconvénient des procédés connus réside dans le fait que les recoupages se trouvent à proximité immédiate des chantiers d'abattage et subissent déåà au cours de l'avancement de ces derniers l'influence de la pression des roches d'appui apparaissant lors du déroulement des travaux de dépilage, ce qui augmente les risques de leur déformation et de mise hors d'état. Le but de présente invention est d'assurer une extraction stable, continue et sans accidents des minéraux utiles. A cette fin l'invention vise à élargir le front des travaux de dépilage et à assurer la stabilité des recoupages. Ce but est atteint du fait que dans le procédé d'exploitation de couches de faible pendage et inclinées de minéraux utiles par tailles courtes par abattage hydrau lique, consistant à diviser la couche exploitée en étages divisés à leur tour en sous-étages dont la hauteur inclinée est déterminée par les conditions minières et géologiques de disposition de la couche, selon l'invention chaque sousétage est divisé en blocs ayant chacun une largeur inférieur re à la longueur limite de la portée du porte-à-faux des roches du toit principal pour un degré déterminé de découd page de la couche par les recoupages des tailles courtes, et en ce que la distance entre les blocs à exploiter des sous-étages supérieur et inférieur est choisie de façon à exclure l'influence mutuelle de la pression d'appui, provo quée par les travaux de dépilage, dsun bloc sur lautrot Cela assure la stabilité des recoupages, ce qui permet à son tour de stabiliser l'extraction des m}nérauzt utiles grâce à l'état non avarié des galeries d'abattage. Cela permet en outre d'augmenter considérablement la charge sur les blocs exploités en volume d'extraction des minéraux utiles, d'élever la productivité de travail et de diminuer le cotit de production des minéraux utiles extraits. La distance suivant la direction de la couche entre les blocs des sous-étages exploités supérieur et inférieur est avantageusement choisie de façon à titre au moins égale à la longueur limite de la portée stable du porte-à-faux des roches du toit principal pour un degré donné de découpage de la couche par des recoupages de tailles courtes, Cette disposition mutuelle des blocs exploités des sous-étages supérieur et inférieur permet de réaliser le dépilage dans les tailles courtes sans risques de déformation prématurée des galeries d'abattage et de leur inaptitude au prolongement d'un dépilage. Dans chaque bloc à exploiter, os peut d'abord terminer complètement le découpage des tailles courtes et ensuite réaliser le dépilage. Une telle exploitation de chaque bloc permet d'exclure l'influence nuisible des travaux de dépilage sur les recoupages des tailles courtes, ce qui réduit les dépenses de travail et de temps pour leur réalisation et leur maintien, ainsi que d'améliorer la sécurité lors des travaux, surtout lors du dépilage, grâce à l'amélioration des conditions de production. Dans ce qui suit, la présente invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation concrets mais non limitatifs illustrés par le dessin unique annexé dans lequel - La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du système d'exploitation, conformément à l'invention, de couches de faible pendage et inclinées de minéraux utiles lors de leur exploitation hydraulique (vue dans le plan de la couche) - La figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1. Le procédé proposé d'exploitation hydraulique de couches de faible pendage et inclinées de minéraux utiles consiste en ce qui suite On transforme d'abord une surface limitée deter- minée de la couche à exploiter en un étage Ade hauteur in- clinée "H", qui est ensuite délimitée suivant le pendage par des galeries d'étage collectrice 1 et conjuguée 2 et par une galerie d'aérage d'étage 3 en montant. Ces galeries sont dirigées suivant la direction de la couche jusqu'à la limite de l'étage, avec une pente assurant l'écoulement libre du mélange terre-eau, par exemple une pente d'au moins 0,05 vers la chambre d'extraction hydraulique (non représentée sur les figures). Pour les étages inférieuIs, lorsque l'exploita- ton des étages supérieurs est terminée, on utilise ordinairement en tant que galerie 3 d'aérage d'étage une ancienne galerie collectrice de l'étage voisin dont l'exploitation est déjà terminée.En fonction des conditions minières et géologiques de disposition de la couche de minéraux utiles, telles que l'angle de pendage de la couche à exploiter, l'épaisseur de la couche, la stabilité des roches latérales, etc., on divise préalablement l'étage en sous-étages AI, AIS etc., dont le nombre et la hauteur inclinée h sont choisis en fonction desdites conditions A cet effet, on creuse les galeries de sous-étages collectrices 4 et conjuguées 5 avec la même pente que celle des galeries d'étage Les galeries collectrices 1, 4 et conjuguées 2, 5 sont mises en communication entre elles par des cheminées de rencontre 6 qui sont réalisées aux intervalles admis par les consignes de sécurité du travail. Un étage À peut être composé de plusieurs sous-étage AI AII5 toutefois, pour plus de simple cité, la figure 1 n'en montre que deuxe Outre les galeries préparatoires mentionnées, on exécute, pour terminer la préparation de l'étage à liexploi- tation par le procédé hydraulique, des galeries inclinées telles que les cheminées 7 (descenderies, pentes) servant à l'écoulement du mélange terre-eau depuis les sous-étages supérieurs dans la galerie collectrice I, les cheminées 8 destinées à la montée et la descente mécaniques des maté- riaux et de l'équipement, et les galeries de communication 9 servant à monter et descendre le personnel Ceci fait, on divise les sous-étages AI, AII sui- vant la direction dela couche en blocs I, 11, III, etc. On creuse d'abord dans un chacun de ces blocs un nombre déterminé de cheminées d'excavation 10 mises en communication entre elles par des boyaux de mine Il formant des tailles courtes 12.La largeur des blocs à exploiter I, 11, III dans chaque sous-étage AI, AII est choisie inférieure à la longueur limite Ln de la portée stable du porte-à-faux des roches du toit principal, pour le degré de découpage requis de la couche par les recoupages de tailles courtes 12, ce qui assure leur disposition dans la zone de manifestation minimale de la pression des roches. Aufur et à me de l'avancement des cheminées d'excavation 10 on y monte des commandes et des lances ou monitors hydrauliques 13. Une fois terminés le découpage du bloc et la préparation au fonctionnement des lances ou monitors hydrauliques 13, on procède, dans le sens inverse (en partant de la limite du sous-étage dans le sens d'écoulement du mélange terre-eau), au dépilage des minéraux utiles dans les tailles courtes 12 en procédant à l'abattage du massif par un jet à haute pression fourni par la lance hydraulique 13. L'exploitation des blocs I, II, III, etc., s'effectue en ordre ascendant, avec exploitation au préalable des minéraux utiles depuis les tailles courtes à remblayage voisines de l'espace déblayé et éboulé 14. Au cours de l'abattage hydraulique des minéraux utiles, le courant de mélange terre-eau formé dans les tailles courtes 12 est dirigé-par les cheminées d'évacuation 10 dans les galeries collectrices 1, 4 par l'intermé diaire des galeries conjuguées 2, 5 et des cheminées de rencontre 6. Une fois terminée l'exploitation du premier bloc 1 du sous-étage supérieur AI, on procède, dans le même ordre, an découpage et à l'exploitation dgau moins encore un bloc (de préférence deux ou trois) de ce sous-étage, et ce n'est qu'ensuite que l'on commence le découpage du bloc dans le sous-étage voisin inférieur IL, La distance suivant la direction entre les blocs en exploitation des sous-étages voisins Al AII (avance) est choisie de façon à exclure complètement l'influence mutuelle de la pression d'appui des roches d'un bloc AI sur un autre bloc AII, provoquée par les travaux de dépilage On choisit cette distance égale à au moins la longueur limite Ln de la portée stable du porte- à-faux des roches du toit principal pour le degré requis de découpage de la couche par les recoupages des tailles courtes 12. On détermine la longueur limite de la portée stable du port-à-faux des roches du toi principal par la formule 4 Ln = Lo + K.b, où Lo est le pas d'éboulement des roches du toit principal b est la largeur du pilier entre les galeries d'abattage voisines, m s K = 4,48 est le coefficient empirique déterminé par la voie expérimentale. (Voir "Instructions provisoires" concernant l'utilisation des systèmes d'exploitation de couches à faible pendage et inclinées par tailles courtes avec disposition de celles-ci dans la zone de décharge partielle dans les mines hydrauliques du Kuzbas, Novokuznetak , 1975, MUP URSS, VNIIGIDROUGOL). L'exploitation par tailles courtes 12 dans chaque bloc peut être réalisée d'une façon différente ; toutefois, il est avantageux de découper complètement les tailles courtes 12 dans chaque bloc exploité des sous-étages voisins et de procéder ensuite au dépilage comme décrit ci-dessus. En outre, pendant que dans l'un des sous-étages voisins (AI ou AII) on découpe les tailles courtes, il est avantageux de réaliser le dépilage dans l'autre étape (AI ou AII). Ceci permet d'augmenter considerablement ltextrac- tion des minéraux utiles gracie à l'élargissement du front des travaux de dépilage et d'augmenter ainsi de plusieurs fois la charge agissant sur l'étage exploité, du fait qu'elle ne dépend plus de l'état des cheminées d'extraction. De plus, cela améliore sensiblement la sécurité des travaux réalisés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent REVEND ICÂT IONS 1 - Procédé d'exploitation de couches de faible pendage et de couches inclinées de minéraux utiles par tailles courtes par abattage hydraulique, du type consistant à diviser la couche à exploiter en étages que lton partage à leur tour en sous-étages dont la hauteur inclinée dépend des conditions minières et géologiques de disposition de la couche, caractérisé en ce que les sous-étages sont divisés en blocs dont la largeur est inférieure à la longueur limite de la portée stable du porte-à-faux des roches du toit principal de la couche pour le degré requis de découpage de la couche par recoupages de tailles courtes,ot que la distance suivant la direction de la couche entre les blocs à exploiter des sous-étages voisins est choisie de façon à exclure l'influence mutuelle de la pression d'appui des roches provoquée par les travaux de dépilage d'un bloc sur l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance suivant la direction de la couche entre les blocs à exploiter des sous-étages voisins est choisie au moins égale à la longueur limite de la portée stable du porte-à-faux des roches du toit principal de la couche à exploiter pour le degré requis de découpage par les recoupages de tailles courtes. 3. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que dans chaque bloc à exploiter on termine d'abord complètement le découpage des tailles courtes et on procède ensuite au dépilage. 4. - Procédé selon l'une des revendication i, 2 et 3, caractérisé en ce que pendant que dans l'un des sousétages voisins on découpe les tailles courtes, dans l'autre sous-étage on réalise le dépilage.