CC BY
116
УДК 622.349.33
С.А. Константинова, д-р техн. наук, проф.,
konstantinova@gallurgy.perm.ru (Россия, Пермь, ОАО «Галургия»),
В.А. Соловьев, д-р техн. наук, гл. науч. сотр., mail@gallurgy.ru (Россия, Пермь, ОАО «Галургия»),
Д.С. Чернопазов, инженер, mail@gallurgy.ru (Россия, Пермь, ОАО «Галургия»)
ВСКРЫТИЕ И ПОДГОТОВКА ЗАПАСОВ КАЛИЙНЫХ РУД НА ШАХТНОМ ПОЛЕ ТАЛИЦКОГО ГОКА
Приведены результаты геодинамической, гидрогеологической и технологической оценки места заложения шахтных стволов на Талицком участке Верхнекамского калийного месторождения. Рассмотрены вопросы подготовки и порядка отработки запасов шахтного поля.
Ключевые слова: расположение шахтных стволов, опасные зоны, подготовка шахтного поля.
ООО «Верхнекамская Калийная Компания» (ВКК) приобрела лицензию на освоение Талицкого участка Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС). Местоположение Талицкого участка относительно шахтных полей рудников ОАО «Уралкалий» показано на рис. 1. Генеральный проектировщик - ОАО «Галургия».
ЬКЛРУ-4
101.
Рис. 1. Месторасположения Талицкогоучастка и геологоразведочных скважин
За последние 20 с небольшим лет на рудниках ВКМКС произошли крупные негативные геодинамические события (1986 г. - затопление Третьего Березниковского рудника; 1995 г. - горно-тектонический удар на
Втором Соликамском руднике; 2006 г. - затопление Первого Березниковского рудника), которые не могут быть объяснены в рамках действующих на месторождении нормативно-методических документов.
В этой связи обязательным условием дальнейшей безопасной эксплуатации месторождения является геодинамическое районирование недр и земной поверхности с целью выделения потенциально опасных участков на уже отработанных и еще неотработанных площадях рудников ВКМКС.
В качестве примеров некорректного расположения на рудниках ВКМКС таких ответственных подземных сооружений как шахтные стволы можно привести следующие.
Ствол № 2 Первого Соликамского рудника расположен на границе линейной структуры направления «северо-запад - юго-восток», к которой приурочено местоположение участка аварии 05.01.95 на Втором Соликамском руднике [1]. Со строительством и эксплуатацией этого ствола связаны значительные трудности экономического и экологического характера, отмеченные в литературе.
Шахтные стволы и околоствольные выработки на Втором Березниковском руднике расположены в Дурыманской мульде в узле пересечения трех разнонаправленных «разломов», представляющих зоны повышенной трещиноватости пород надсолевой толщи [2].
Отметим, что в классической учебной литературе по вскрытию и подготовке к эксплуатации подземным способом месторождений полезных ископаемых отмечается, что ответственные и предназначенные к длительной эксплуатации подземные сооружения не следует располагать в мульдах, так как в них естественные (природные) напряжения отличаются повышенным уровнем.
Учитывая вышесказанное, авторы определяли рациональное место расположения промплощадки на Талицком участке ВКМКС по трем критериям: геодинамическому, гидрогеологическому и технологическому.
Основные методические подходы к нахождению потенциально опасных зон в ненарушенном горными работами массиве изложены в работе [3]. Потенциально опасные зоны отождествляются с тектонические напряженными зонами (ТНЗ).
На рис. 2. показано местоположение ТНЗ на Талицком участке ВКМКС. Штриховая зона оконтуривает область их распространения.
С применением методов механики разрушения авторами установлено, что естественные ТНЗ геодинамически опасными зонами (ГОЗ) не являются. Стать геодинамически опасными зонами они могут только при некорректном ведении очистных и закладочных работ.
На рис. 3 иллюстрируются результаты геомеханических расчетов. Видно, что в районе скважин «1015 - 578 - 579 - 95с - 292» имеет место благоприятное поле естественных напряжений, и поэтому здесь могут
быть расположены ответственные подземные сооружения с длительным сроком службы.
Рис. 3. Максимальные касательные напряжения естественного поля напряжений в породном массиве по линии скважин «1015 - 578 - 579 -95с - 292»: а - вся породная толща; б - сильвинито-карналлитовая зона
С позиций гидрогеологии отметим, что Талицкий участок расположен на юго-востоке Верхнекамского месторождения солей в бассейнах нижнего течения р. Извер и верховьев правых притоков р. Яйва (рис. 4.).
Водообилыгые разрывные нарушения {рачломы по Л.М. Кудряшову) в шешминскнх и солнкамски.ч отложениях:
--------- - подтвержденные
----------- предполагаемые
• - родник О - скважина
■ границы Талицкого участка
Гидрогеологические районы участка: - северный - южный
- железная дорога (условная гранш(а между районами)
Рис. 4. Гидрогеологическая схема ТалицкогоучасткаВКМКС
(Е.А. Иконников)
Проведенные исследования показали, что по гидрогеологическим условиям рекомендуется зона размещения шахтных стволов на Талицком
участке ВКМКС - это полоса приводораздельного пространства, примыкающая с юга к железной дороге на участке «д. Шиши - д. Трутни».
По технологическим условиям рациональным местом заложения шахтных стволов при пологом залегании пластов считается «центр тяжести» запасов, что обеспечивает минимизацию затрат, связанных с транспортировкой полезного ископаемого, с поддержанием в эксплуатационном состоянии основных транспортных магистралей рудника и проветриванием горных выработок.
В целях компактного размещения зданий и сооружений на поверхности, обеспечения быстрой сбойки стволов под земной поверхностью и снижения потерь руды в околоствольных целиках главные скиповые и клетевые стволы обычно размещают в центре шахтного поля.
Дополнительным и важным фактором, в значительной мере определяющим выбор места заложения шахтных стволов по технологическому критерию, является необходимость обеспечения стабильного качества руды за весь период разработки шахтного поля, особенно при ведении очистных работ на участках с разным содержанием полезного компонента.
К промышленным пластам на Талицком участке ВКМКС относятся Красный-11 и Красный-Ша-б. Учитывая распределение промышленных пластов по Талицкому участку, изменение их мощности, содержание полезного компонента и нерастворимого остатка наиболее предпочтительным местом заложения стволов следует считать район севернее железной дороги. Однако, учитывая гидрогеологические особенности северного склона, а также геодинамическую характеристику шахтного поля, стволы следует располагать с южной стороны железной дороги.
Учитывая рельеф земной поверхности и требования местных административных органов наиболее рациональным участком заложения пром-площадки и шахтных стволов принята площадка, располагаемая в районе буровой скважины № 95с.
При вскрытии пологопадающих калийных залежей возможны и применяются две схемы подготовки и отработки [4, 5]: (панельная и панельно-блоковая) Каждая схема имеет определенные достоинства и недостатки. Применительно к шахтному полю Талицкого ГОКа ниже рассматриваются в качестве вариантов панельный и панельно-блоковый способы подготовки шахтного поля.
Панельный способ с обратным порядком отработки пластов характеризуется весьма значительным объемом проходки подготовительных выработок на стадии строительства и ввода рудника в эксплуатацию Достоинство этого способа заключается в обеспечении эффективного проветривания добычных участков. Панельно-блоковый способ подготовки заключается в делении шахтного поля на панели, располагаемые в меридиональном направлении с делением на выемочные блоки в широтном направлении. Данный способ характеризуется минимальным объемом
проходки подготовительных выработок на стадии строительства рудника. Однако данному способу присущи недостатки, связанные с обеспечением эффективного проветривания районов ведения очистных работ.
Учитывая необходимость обеспечения минимального срока строительства подземного рудника и большую практику строительства горных предприятий на ВКМКС, на начальной стадии разработки Талицкого участка следует принять панельно-блоковую схему с прямым порядком отработки панелей и обратным порядком отработки выемочных блоков. Следует отметить, что данная схема успешно реализована на рудниках Третьего Соликамского и Четвертого Березниковского рудоуправлений.
Учитывая место расположения шахтных стволов и промплощадки принимается центрально-отнесеннаяя схема вскрытия шахтного поля двумя вертикальными стволами, удаленными друг от друга на расстояние не менее чем на 150,0 м (рис. 5).
В соответствии с «Комплексом дополнительных мероприятий по предотвращению прорывов рассолов и пресных вод через водозащитную толщу в горные выработки калийных рудников ВКМКС» предусматривается раскройка шахтного поля с разделением на гидроизолированные участки. Каждый из семи гидроизолированных участков представляет собой отдельную панель.
Шахтное поле рудника БКІІРУ-4
Рис. 5. Схема вскрытия и отработки шахтного поля Талицкого ГОКа
на начальной стадии
С учетом распространения складчатости и гипсометрии сильвини-товых пластов сохраняются методические принципы раскройки шахтного поля на панели и блоки [1]: оси панелей и выемочных штреков ориентированы, соответственно, с северо-востока на юго-запад (субмеридионально) и с северо-запада на юго-восток (субширотно).
Разделение шахтного поля рудника на выемочные панели выполнено таким образом, чтобы в восточном крыле находилось около 30 ^ 35% всех извлекаемых запасов, в западном крыле - 65 ^ 70%. В предохранительных гидроизолирующих целиках предусматривается разместить главные выработки: вентиляционные, транспортные и конвейерные (рис. 6 и 7).
Рис. 6. Схема расположения главных выработок широтных направлений:1 - вентиляционные штреки; 2 - транспортный штрек;
3 - конвейерный штрек
Рис. 7. Схемарасположения главных выработокмеридионального направления: 1 - вентиляционные штреки; 2 - транспортный штрек;
3 - конвейерный штрек
В первую очередь в отработку вводятся запасы гидроизолированных панелей 1СЗП, ЮЗП, а затем СВП и ЮВП (рис. 5).
С целью ускорения ввода горных участков в эксплуатацию рекомендован прямой порядок отработки панелей при обратном порядке отработки выемочных блоков. В связи с этим панельные выработки и блоковые транспортный и конвейерный штреки располагаются в подстилающей каменной соли, а выемочные блоковые штреки размещаются в пластах Красный-11 и Красный -III.
Список литературы
1. Константинова С.А. Горно-тектонический удар на Втором Соликамском руднике // Горный журнал. 2005. № 3.
2. Константинова С.А. О природных причинах негативных событий в Верхнекамском промышленном регионе // Безопасность труда в промышленности. 2002. №2.
3. Гилев М.В., Константинова С.А., Чернопазов С.А. Некоторые методические подходы, применяемые для оценки геодинамической безопасности недр и земной поверхности при эксплуатации Верхнекамского месторождения калийных солей // Маркшейдерия и недропользование. 2006. № 3.
4. Зильбершмидт В.Г., Синопальников К.Г., Полянина Г.Д. Технология подземной разработки калийных руд. М.: Недра, 1977.
5. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения / Уральский филиал ВНИИГ. М.: Недра, 1992.
S. Konstantinova, V. Solovyev, D. Chernopazov
Potassium ore reserve development on the Talitzkiy ore-dressing enterprise mine
field
The results of geodynamical, hydrogeological and technological evaluation of shaft locations on the Talutzkiy district of Verhnekamskoye potassium deposit are presented. Problems of development and excavation order are under consideration.
Key words: location mining shaft, unsafe zones, development of mine field.
Получено 22.09.10
