CC BY
110
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2019;(9):5-29
УДК 622.363 DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29
ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы
А.А. Барях1, А.В. Евсеев2
1 Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН, Пермь, Россия,
e-mail: [email protected] 2 Горный институт Уральского отделения РАН, Пермь, Россия
Аннотация: Дан обзор проблемы, связанной с плановой ликвидацией калийных рудников и соляных шахт после отработки запасов полезных ископаемых. Различают сухой и мокрый способ их ликвидации. В ряде случаев выработанное пространство может использоваться для деятельности, не связанной с добычей полезного ископаемого (утилизация отходов, организация хранилищ, рекреация и др.). Рассмотрен мировой опыт ликвидации, который показывает, что большинство шахт и рудников ликвидируется в результате аварийных прорывов пресных вод в выработанное пространство. Проанализированы причины и последствия аварий, связанных с поступлением пресных вод и рассолов в горные выработки. Наиболее надежным способом ликвидации рудников на месторождениях водорастворимых руд, обеспечивающим устойчивое состояние земной поверхности, является закладка очистных камер с последующим заполнением оставшихся пустот рассолами. В этом случае минимизируется вероятность проникновения в шахту пресных вод из водоносных горизонтов, а гидравлический подпор рассолов в выработанном пространстве снижает деформации земной поверхности. При мокрой ликвидации должна быть построена модель затопления рудника, дана оценка степени растворения несущих элементов системы разработки, выполнен прогноз ожидаемых деформаций земной поверхности и возможности нарушения сплошности водозащитной толщи (ВЗТ). По результатам этих оценок принимается вариант точечного либо распределенного по площади заполнения пустот рассолами. При вскрытии горными работами карналлитовых пород рекомендуется использование для затопления рассолов, насыщенных MgCl2. Неотъемлемым элементом ликвидации рудника является долговременный комплексный мониторинг процессов, сопровождающих затопление горных выработок. Его реализация позволяет минимизировать негативные воздействия ликвидации на окружающую среду.
Ключевые слова: соляная шахта, калийный рудник, ликвидация шахт, затопление, прорывы вод, деформации, провалы, мониторинг, контроль.
Благодарность: Раздел 6. «Система мониторинга при мокрой ликвидации» разработан при финансовой поддержке гранта РНФ № 19-77-30008.
Для цитирования: Барях А. А., Евсеев А. В. Ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. -№ 9. - С. 5-29. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29.
Closure of potash and salt mines: Review and analysis of the problem
A.A. Baryah1, A.V. Evseev2
1 Perm Federal Research Center of Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Perm, Russia,
e-mail: [email protected] 2 Mining Institute of Ural Branch, Russian Academy of Sciences, Perm, Russia
© А.А. Барях, А.В. Евсеев. 2019.
Abstract: A burning problem connected with planned closure of depleted potash and salt mines is surveyed in the article. Mine closure can be dry and wet. Sometimes mined-out voids can be used for non-mining purposes (disposal of waste, storage, recreation, etc.). The international experience gained in mine closure shows that the majority of mines are closed after accidental inrush of fresh water in mined-out stopes. The cause and consequences of accidents connected with entry of fresh water and brines in underground excavations are analyzed. The world's practice indicates that the most reliable method of mine closure at stable ground surface above water-dilutable ore deposits is backfill of stopes with flooding of voids with brines. In this case, the probability of fresh water entry from aquifers is minimized, whereas hydraulic pressure of brines in mined-out voids reduces deformation of ground surface. In the wet closure method, it is require to model mine flowing, estimate dissolution of load-bearing elements of the mine system as well as to predict anticipated deformations of ground surface and probability of discontinuity of in impermeable strata. Based on the estimates, it is decided on either point or spread filling of voids with brines. In excavations in carnallite rocks, it is recommended to use brines saturated with MgCl2. The integral element of mine closure is the long-term integrated monitoring of processes running during mine closure. The monitoring makes it possible to minimize adverse effect of mine closure on the environment.
Key words: salt mine, potash mine, mine closure, flooring, water inrush, deformations, sinks, monitoring, control.
Acknowledgements: Section 6. Wet Mine Closure Monitoring was supported by the Russian Science Foundation, Project No. 19-77-30008.
For citation: Baryah A. A., Evseev A. V. Closure of potash and salt mines: Review and analysis of the problem. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019;(9):5-29. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-090-5-29.
Введение
Одним из этапов освоения месторождений полезных ископаемых является ликвидация горного предприятия, которая неразрывно связана со строительством и эксплуатацией шахты, а технологически во многом определяется ее горнотехническими условиями. Возможные способы ликвидации различаются в зависимости от вида полезного ископаемого. По количеству решаемых задач, их остроте, многовариантности, а главное, неопределенности условий принятия возможных решений и непредсказуемости их экологических последствий, закрытие шахты не менее сложная проблема, чем ее строительство. Свидетельством этого является массовое закрытие угольных шахт в России на рубеже XX и XXI вв. [1-4].
Особенность разработки месторождений водорастворимых руд обусловлена необходимостью защиты горных вы-
работок от проникновения пресных или слабоминерализованных вод. Несмотря на применяемые меры, в практике эксплуатации месторождений водорастворимых руд на всех континентах имеют место достаточно многочисленные случаи аварийного затопления соляных рудников и шахт [5—9]. Известный канадский горный инженер А.Ф. Пруггер отметил: «Верным, вероятно, является утверждение, что из всех калийных рудников, введенных в эксплуатацию, потерянных в результате затопления больше, нежели действующих» [10]. В этой связи опыт плановой ликвидации калийных рудников и соляных шахт весьма ограничен из-за большого количества аварий, возникающих в процессе ведения горных работ. Следует отметить, что растворение соляных пород обуславливает интенсивное оседание земной поверхности [11] и формирование провалов [12—14], которые зачастую сопровожда-
ют аварийные прорывы пресных вод в горные выработки.
Таким образом, для предотвращения негативных экологических и социальных последствий при ликвидации рудников, отрабатывающих месторождения водорастворимых руд, необходимо учитывать высокую степень растворимости пород.
Общие сведения о ликвидации
шахт и рудников
Особенностью любого горнодобывающего предприятия является временной характер его производственной деятельности. После извлечения полезного ископаемого рудник подлежит ликвидации как опасный производственный объект. Кроме того, вследствие различных причин технологического или коммерческого характера возникает потребность в приостановлении процесса добычи. Часто такая временная остановка может продолжаться значительный период времени, иногда годы и десятилетия.
Законодательством установлен специальный порядок ведения работ по технической ликвидации и консервации опасного производственного объекта, связанного с пользованием недрами, и требования по обеспечению промышленной безопасности, охраны недр и окружающей среды, а при консервации — также требования, обеспечивающие сохранность месторождений и горных выработок на время консервации [15—18].
Ликвидация горного предприятия представляет собой совокупность технических и организационно-правовых мер в отношении горного предприятия как имущественного комплекса в целом или его части. Она предусматривает полное и окончательное прекращение работ, связанных с добычей полезных ископаемых, с последующим обязательным осуществлением мероприятий, исключающих доступ в подземные горные выработки и обеспечивающих безопасность насе-
ления, охрану окружающей природной среды, зданий и сооружений [19].
Ликвидация горного предприятия допускается только после полной отработки балансовых запасов полезных ископаемых, при отсутствии перспектив их прироста, невозможности повторной разработки месторождения и вовлечения в добычу забалансовых запасов и при условии списания в установленном порядке запасов, утративших промышленное значение, а также в случае возникновения угрозы затопления или разрушения горных выработок, предотвращение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно. При ликвидации должен быть рассмотрен и решен вопрос о возможности использования горных выработок для иных народнохозяйственных целей [19].
После принятия решения о прекращении эксплуатационной деятельности шахты и ее ликвидации необходимо обосновать режим работы шахты до ликвидации. Выбор варианта зависит от конкретных условий и необходимости проведения предварительных работ.
Чаще всего принимаются две модели ликвидации [4]:
1. Физическая ликвидация, при которой производится изоляция подземных горных выработок, не включенных в вентиляционную сеть шахты, путем возведения перемычек из бетона в капитальных выработках, прежде всего примыкающих к околоствольному двору, а также чура-ковых перемычек в прочих выработках. Проводятся соответствующие работы по ликвидации горных выработок и объектов поверхности. Эта модель реализуется в два этапа: подготовительный и этап собственно физической ликвидации;
2. Вторая модель включает «режим ожидания» — период времени, необходимый для выполнения работ на соседних шахтах. В этот период проводятся мероприятия, связанные с обеспечени-
ем безопасности работ смежных шахт, а также охраной зданий и сооружений на поверхности, находящихся в зоне влияния ликвидируемой шахты. Возможна и иная причина, например, выполнение работ по выдаче оборудования, извлечению коммуникаций и крепи на ликвидируемой шахте. С момента остановки очистных и подготовительных работ вентиляция шахты осуществляется по существующей схеме проветривания с подачей необходимого количества воздуха, регламентируемого правилами безопасности и предусмотренного «Планом ликвидации аварий» [19].
При разработке соляных месторождений этап консервации и ликвидации шахт и рудников имеет отличительную особенность, которая, как уже отмечалось, связана с высокой растворимостью солей и невозможностью возобновления отработки запасов затопленного рудника подземным способом после откачки рассолов. В связи с этим сухая ликвидация может применяться только в случае отсутствия водопритока в выработанное пространство и гарантированной сохранности ВЗТ в долговременной перспективе. Во всех других случаях перед тампонированием вскрывающих выработок (стволов) выполняется закладка выработанного пространства с последующим контролированным заполнением пустот рассолами или пресными водами. При аварийных прорывах пресных вод со значительными дебитами происходит неконтролируемая ликвидация рудников и развитие негативных последствий для окружающей среды.
Вследствие значительной опасности развития негативных процессов при ликвидации рудников на месторождениях водорастворимых руд этот завершающий этап эксплуатации предприятия должен быть тщательно спланирован. Особые требования предъявляются к шахтам, расположенным в районах градопро-
мышленных агломераций, в пределах территории которых расположены жилые и промышленные объекты, сооружения инженерной инфраструктуры [20]. Опыт ликвидации соляных шахт Германии показывает, что наиболее надежным решением с точки зрения обеспечения последующей безопасности и устойчивого состояния земной поверхности является использование сухой закладки с заполнением оставшихся пустот рассолами. Важно отметить, что в Германии обязательство по контролируемому затоплению соляных шахт на этапе их ликвидации включено в государственное горное законодательство [21].
Аварийная ликвидация
Практика отработки соляных месторождений по всему миру показывает, что большинство из них ликвидируется мокрым способом. Чаще всего это происходит в результате аварийных ситуаций и прорыва пресных вод в выработанное пространство.
Первые сведения о затоплениях рудников относятся к концу XIX — началу XX в.: Страссфуртские калийные шахты в Магдебург-Гальберштатском бассейне, рудники Aschersleben. Наиболее тяжелые последствия были вызваны аварией на шахтах Leopoldshall-I и Leopoldshall-II, открытых в середине XIX в. Уже через 15 лет после начала эксплуатации обнаружились трещины в целиках и прогибы кровли, стали отмечаться провалы на земной поверхности. В 1879 г. после обрушения на площади 20 тыс. м2 было зафиксировано поступление рассолов в выработки. Попытки ограничить приток к месту аварии предпринимались вплоть до 1897 г. и закончились безрезультатно, поднявшийся к 1890 г. уровень воды вынудил к полному прекращению работ [22]. Из-за затопления шахт в районе пришлось демонтировать около 800 зданий [23].
Типичная ситуация наблюдалась на затопленном в 1975 г. руднике Ronnenberg. В течение длительного времени (1905—1973 гг.) в открытые галереи просачивался рассол с небольшим начальным расходом, который оценивался за все это время в 200 тыс. м3.
В 1974 г. было зафиксировано его резкое увеличение до 240 тыс. м3 в год. В 1975 г. было принято решение оставить шахту, интенсивность водопритока достигла 60 м3/мин [24].
Опыт отработки соляных месторождений Украины подземным способом показывает, что большая часть рудников после прекращения отработки были затоплены.
В Солотвине добыча соли велась с начала XIX в. В западной части соляного купола затоплены шахты Кунигунда, Николай, Альберт, Христина, Иосиф. После их затопления на поверхности образовались озера, ставшие популярным местом отдыха. В центральной части купола расположена шахта № 7 (1808—1952). В 1966 г. в период паводка шахта была затоплена. Образовался постоянно растущий провал, диаметр которого достиг 250 м. Шахта № 8 введена в эксплуатацию в 1804 г. Объем выработанного пространства — 9,4 млн м3. Приток воды в шахту при затоплении составлял около 150 м3/ч. Над восточным крылом шахтного поля водозащитная толща размыта, и сформировался провал диаметром 170 м. Шахта № 9 эксплуатировалась с 1975 г. За весь срок службы предприятия был отработан только один горизонт на глубине 350 м. В конце 2004 г. на восточном фланге шахтного поля начался приток воды. В июле 2006 г. он достиг величины 100 м3/ч. Откачиваемый рассол сбрасывали в озера, образовавшиеся на месте ранее затопленных шахт. Оттуда вода по карстовым каналам возвращалась в шахту, вследствие чего приток к 2008 г. возрос до 500 м3/ч.
В декабре 2008 г. откачку остановили, шахта погибла [25—28].
На Стебниковском месторождении начало соляного промысла относится к XII столетию, когда каменную соль добывали способом выщелачивания с последующей ее выпаркой [29]. В 1873 г. впервые обнаружен пласт калийной соли и с 1922 г. началась ее добыча для производства удобрений. В начале шестидесятых годов XX в. вступил в строй рудник № 2. Выработки были расположены на 5 горизонтах. Отработаны два верхних горизонта. Объем выработанного пространства 15,8 млн м3. Водоприток в шахту появился в 1978 г. Для перехвата воды сооружена система дренажных выработок в водозащитной толще. Рассол из шахты откачивали на поверхность в шламохранилище, но в 1983 г. дамба хранилища была прорвана, и в р. Днестр хлынуло около 5 млн м3 рассола. С каждым годом приток увеличивается, и уже достиг 1400 м3/сутки. В январе 2002 г. осушение прекратили. Происходит самозатопление рудника. В зоне питания водоносного горизонта в долине речки Вышницы возникла серия провалов и образовалось озеро. Создалась угроза разрушения ответственных коммуникаций: дороги, водопровода, электролинии. Разработан проект затопления рудника рассолом [27].
Рудник Wapno (Польша) открыт в 1911 г. За период 1911—1960 гг. отработка велась на 10 горизонтах на глубинах от 384 до 683 м. После 1960 г. зафиксирован водоприток около 1 л/мин. Его плотность составляла 1,29 г/л с высоким содержанием К и М^ В период 1972—1976 гг. плотность рассола уменьшалась, а расход рассола и содержание NaCl увеличивались. 3 августа 1977 г., когда водоприток увеличился до 530 л/мин, было принято решение остановить шахту. 5 августа приток рассола увеличился до 1000 м3 в минуту. Прорыв произошел
из старых затопленных гипсовых рудников, расположенных над соляной толщей. В результате аварии было эвакуировано более 50 зданий и около 1400 чел. Для минимизации последствий неконтролируемого затопления скорость затопления рудника была увеличена путем дополнительного искусственного затопления пресной водой из близлежащего озера [30].
В Канаде на всех девяти калийных рудниках Саскачевана на участках, удаленных от стволов, имеют место водопро-явления. На трех рудниках Cory, Colonsay и Vanskoy отмечался небольшой приток воды (менее 0,5 м3/мин). Значительные прорывы воды, свыше нескольких кубометров в минуту, имели место на рудниках Rocanville, Patience Lake и Gerald [31]. На руднике Cory имеются пять рассредоточенных на больших расстояниях друг от друга мест просачивания рассола в выработках. Первое водопроявление, отмеченное в июле 1971 г., продолжается до настоящего времени. Дебит редко превышает 0,01 м3/мин. Наблюдается устойчивое постоянство состава рассолов [10, 32].
Рудник Colonsay эксплуатируется с 1969 г. В 1974 г. на участке № 109 в одной из добычных камер появились водопроявления, а затем приток достиг 0,01 м3/мин. Участок был заизолирован перемычками, но приток увеличивался. 22 декабря 1978 г. в одной из камер участка № 209, в 1 км от участка № 109, произошел второй прорыв рассола с дебитом 0,35 м3/мин. До появления рассолов на участке отмечались повышенная конвергенция и обрушение породы из кровли. Наблюдался рост притока. Были приняты экстренные меры по возведению костровой крепи, проведению геологических обследований, подземному цементированию области рассоловы-деления, строительству перемычек. Приток удалось уменьшить до 0,01 м3/мин [10, 33].
Начиная с декабря 1985 г. в шахту Esterhazy поступают насыщенные рассолы. Для обеспечения работоспособности рудника, выполняется тампонаж и откачка жидкости. Вместе с тем, в компании не исключают, что при увеличении затрат на борьбу с водопритоком рудник придется закрыть [32].
В республике Конго на руднике Saint Paul (месторождение Holle) в 1969 г. было введено предприятие по добыче и переработке сильвинита. Месторождение представлено свитой линзообразных пластовых залежей сильвинита и карналлита. Падение пологое. Глубина залегания продуктивной толщи 300—700 м. Планируемая производственная мощность рудника 5 млн т руды/год. Одновременно с разработкой месторождения проводилась его детальная разведка подземными горными выработками. 20 июня 1977 г. в одной из разведочных выработок появился незначительный приток воды, который стремительно возрос до 10 000 м3/ч. Попытки приостановить приток успехом не увенчались. 22 июня персонал был эвакуирован, а рудник полностью затоплен [34]. В результате аварийного затопления на земной поверхности в течение нескольких дней образовалось 3 провала [35].
В Лотарингии (Франция) с начала соляного промысла в регионе эксплуатировалось пять соляных рудников (Vic-sur-Seille, Dieuze, Saint Nicolas, Rosières и Einville; рудники Rosières и Saint Nicolas объединены в дальнейшем в Varan-géville Mine). Спустя несколько лет после ввода в эксплуатацию в 1821 г. из-за неконтролируемого пресного водопритока была закрыта шахта Vic-sur-Seille. Рудник Dieuze, расположенный на глубине 115 м, затоплен в 1864 г. В других регионах Франции аварийно затоплено еще несколько рудников: Larralde (1901), Saint Pandelon (1962) и Saint Pierre (1984) [36].
В качестве примера затопления нельзя не упомянуть рудники США, получившие название Five Island, которые расположены в штате Луизиана. Добыча солей велась на пяти рудниках, отрабатывающих запасы пяти соляных куполов. Работы на шахте Belle Isle были остановлено после мощного прорыва воды через армировку ствола [37]. Рудник Jefferson Island, запущенный в 1920 г., затоплен в ноябре 1980 г. за несколько часов в результате бурения нефтяной разведочной скважины из озера в непосредственной близости от подземных выработок [38, 39]. Рудник Weeks Island преобразован в хранилище нефти, но был ликвидирована в 1995 г. после формирования субвертикальной трещины в краевой части шахтного поля, проникновения пресных вод в шахту и формирования двух провалов на поверхности [40]. Шахты Cote Blanche и Avery Island до сих пор отрабатываются. За пределами Луизианы следует отметить еще несколько случаев затопления рудников. В 1994 г. произошло обрушение панели размером 150* *150 м на соляной шахте Retsof (Нью-Йорк, США) [41-44], крупнейшей в США и второй в мире, проработавшей к тому времени 110 лет. Сразу после обрушения рассол начал затапливать горные выработки со скоростью 19 м3/мин. Водо-приток остановить не удалось. В 1995 г. шахта была полностью затоплена, что привело к понижению водоносного горизонта. В результате этого высохли многие колодцы питьевой воды, а также наблюдались провалы свыше 50 м диаметром. Шахта Winnfield затоплена в 1965 г. рассолами, вскрытыми подземными выработками [45].
В 1919 г. произошел первый прорыв подземных вод на Соль-Илецком месторождении (Россия). В результате обрушения потолочины мощностью 25—30 м в камере высотой 70 м и размерами в плане 25*240 м на земной поверхности
образовался провал диметром 20 м и глубиной 15 м. В дальнейшем на месторождении зафиксировано еще несколько прорывов вод, в результате которых в шахту просочились воды четырех озер, а на земной поверхности образовалось более 70 карстовых воронок суммарным объемом свыше 25 тыс. м3 [46].
С начала разработки Верхнекамского месторождения (с 1934 г.) безвозвратно затоплено два рудника. В связи с прорывом пресных вод в аварийном режиме ведутся горные работы еще на одном руднике.
В 1986 г. в результате прорыва пресных вод из надсоляных горизонтов в выработанное пространство был затоплен Третий Березниковский рудник. Рассоло-проявления начались в январе. Рассолы изливались в виде отдельных небольших струй из кровли выработок. Из-за неудовлетворительного состояния выработок точно установить приток не удалось, по приблизительной оценке его величина составляла около 10 м3/ч. На 6 февраля суммарный приток составлял около 60 м3/ч, на 22-е — 100 м3/ч. 1 марта приток достиг 150 м3/ч, 6-го — 290 м3/ч, утром 9-го — 500 м3/ч. Вечером 9-го марта приток возрос ориентировочно до 5000 м3/ч и продолжал увеличиваться. В ночь с 26 на 27 июля севернее соле-отвала комбината, в лесном массиве, образовался провал, формирование которого сопровождалось взрывом газов и мощными световыми вспышками [5].
17 октября 2006 г. был зафиксирован аварийный водоприток на Первом Березниковском руднике. Ориентировочный дебит рассолов составил 300— 400 м3/ч. 28 октября отмечено увеличение водопритока до 1200 м3/ч. В связи с таким высоким дебитом откачка рассолов была прекращена, горные работы остановлены, процесс затопления рудника стал неуправляемым. В июле 2007 г. на земной поверхности в месте прорыва
рассолов образовался первый провал с размерами 55*80 м. В первые месяцы провал активно развивался, скорость его роста достигала 80 м/мес. Ситуация полностью стабилизировалась лишь после полного затопления рудника (в конце 2008 г.) при поперечных размерах провала 440*320 м [6].
Анализ последствий аварийного затопления соляных рудников показывает, что водоприток в шахту сопровождается увеличением скорости оседания земной поверхности и высокой вероятностью образования провалов на подработанной территории, вызванных растворением поступающими пресными водами соляных пород и значительной деградацией междукамерных целиков.
Варианты использования выработанного пространства для осуществления деятельности, не связанной с добычей полезных ископаемых
Часто при отсутствии водопритока в шахту полная ликвидация соляных рудников не выполняется, при этом сохраняется доступ в выработанное пространство. Это позволяет контролировать состояние опасного производственного объекта, дает преимущества при устранении аварийных ситуаций, обеспечивает потенциальную возможность повторной отработки запасов. В ряде случаев на таких объектах выработки используются для целей, не связанных с добычей полезного ископаемого (утилизация отходов, организация хранилищ, рекреация и др.).
Одним из возможных вариантов использования подземных пустот соляных рудников является складирование в выработанном пространстве отходов различных классов опасности. Это обусловлено водозащитными свойствами данных подземных объектов. Вместе с тем, решение о размещении опасных отходов должно выполняться на основе оценки
безопасности проекта в долгосрочной перспективе (до 10 000 и более лет). Проект захоронения отходов включает научно обоснованные способы их изоляции от окружающей среды, методы герметизации выработок и стволов. Примерами таких объектов в соляных формациях являются хранилища радиоактивных отходов, расположенные в Германии: Gorleben, Morsleben и Asse-2 [47].
На шахте Asse-2, расположенной в Нижней Саксонии, с 1967 по 1978 гг. на разных уровнях было захоронено 124 494 бочки с низко активными отходами. В отходах содержится более 100 т урана, 87 т тория и более 11 кг плутония. Большинство бочек складированы в соляные выработки и засыпаны слоем соли. В 1988 г. в южной части шахты обнаружено просачивание солевых растворов. В настоящее время скорость поступления рассолов составляет в среднем около 12 м3/сут. Приток продолжается уже более 20 лет. Бочки с отходами из-за коррозии потеряли герметичность. В результате образовалось подземное озеро из радиоактивного рассола [48].
Другой объект глубокого геологического захоронения для отходов низкого и среднего уровня активности вступил в эксплуатацию в отработанном соляном руднике Morsleben в бывшей Германской Демократической Республике. За время эксплуатации объекта в 1971— 1998 гг. в нем было захоронено в общей сложности около 36 800 м3 радиоактивных отходов.
В настоящее время эксплуатация соляных рудников по захоронению радиоактивных отходов в Asse-2 и Morsleben приостановлена и проводятся исследования процесса вывода их из эксплуатации, чтобы определить метод закладки и герметизации хранилища [48, 49]. В связи с введением Правительством Германии моратория на захоронение ра-
диоактивных отходов не начато их складирование в железорудной шахте Конрад и специально построенном соляном руднике Gorleben.
Менее опасным с экологической точки зрения является использование пустот для складирования бытовых и промышленных отходов. Примером может служить рудник Sondershausen (Германия), где организация подземных полигонов является одной из статей дохода предприятия. Закладка выработанного пространства отходами с последующей дозакладкой камер пустой породой, наряду с сокращением площадей, занимаемых полигонами и отвалами, позволяет также уменьшить оседания земной поверхности [50]. Следует отметить, что размещение шламов и пустой породы в горных выработках является одним из этапов рекультивации территории на завершающем этапе работы рудника.
Еще один вариант использования подземных пустот описан в [37]. В 1826 г. прекращены горные работы на шахте Little River в Канзасе (США). Горные работы велись на глубине около 240 м. В 1975 г. новый владелец предприятия организовал в выработанном пространстве хранилище сжиженного нефтяного газа.
Широкое распространение получило использование отработанного пространства соляных рудников для туристических и рекреационных целей. Так, широкую туристическую известность получили шахты Wieliczka и Bochnia, расположенные в Польше, экскурсии проводятся также в шахте Klodawa. Аналогичные туристические объекты расположены в Германии (Erlebnisbergwerk Merkers), Австрии (Hallein, Halstatt, Altaussee, Berchtesgaden), Румынии (Salina Praid, Turda Salt Mine, Unirea Salt Mine) и т.д.
Уникальная физико-химическая среда микроклимата соляных шахт может использоваться для проведения лечебно-
оздоровительных мероприятий. История спелеотерапии уходит корнями вглубь веков, во времена Древней Греции и античной Италии (VI —V вв. до н.э.) и насчитывает около 2500 лет. Однако первые научные сведения о лечебном действии пещер появляются в XIX в., а относительно широкое распространение спелеотерапия получает после Второй мировой войны, сначала в Германии и Австрии, затем в Венгрии, Польше, Румынии, Чехии, Словакии, Болгарии.
В настоящее время спелеолечебницы организованы на многих соляных рудниках мира. С 1955 г. для лечения больных с заболеваниями органов дыхания используется солерудник Solzbad-Salze-man в Австрии. В Польше с 1958 г. функционирует спелеолечебница в соляных копях Wieliczka, подземная лечебница устроена в соляной шахте Bochnia. В Румынии для лечения легочных заболеваний организованы подземные санатории на шахтах Salina Praid, Tirgu Оспа и Unirea [51]. В 1968 г. в Солотвино (Украина) впервые в бывшем СССР начато лечение бронхиальной астмы методом спелеотерапии с использованием микроклимата солевых шахт. За сорок лет здесь улучшили здоровье десятки тысяч человек. После аварий в декабре 2009 г. (9-я шахта) и в мае 2010 г. (8-я шахта) лечение в подземных выработках на шахтах в пос. Солотвино не производится. С 1977 до 2006 г. в России действовала спелеолечебница на Верхнекамском месторождении (Первый Бе-резниковский рудник) [52]. В 1990 г. было введено в эксплуатацию первое подземное отделение спелеолечения на Старобинском месторождении (Беларусь) [53]. С 2007 г. функционирует спелеоса-наторий «Соляная симфония» на Арте-мовском месторождении (Украина).
Таким образом, соляные рудники и шахты представляют объекты, подземная инфраструктура которых может быть ис-
пользована для деятельности, не связанной с добычей полезных ископаемых. В свою очередь, это требует затрат на поддержание горных выработок, полной или частичной эксплуатации шахтного оборудования, содержания горнотехнического персонала.
Сухой способ ликвидации
калийных и соляных рудников
В условиях отработки водорастворимых руд сухой способ ликвидации рудников возможен при выполнении следующих основных условий:
1. Отсутствует внешний водоприток в рудник;
2. Отсутствуют значительные деформации земной поверхности;
3. Гарантируется сохранность водозащитной толщи в долгосрочной перспективе.
При сухой ликвидации рудника производится только тампонаж стволов для предотвращения притока грунтовых вод в выработанное пространство. Примером может служить рудник Salzdetfurth (Германия). Для обоснования способа ликвидации здесь были выполнены обширные геофизические и гидрогеологические исследования, геомеханический анализ, ведется регулярный маркшейдерский и гидрогеологический мониторинг [54].
В качестве примера неудачного опыта сухой ликвидации является соляной рудник Kanopolis (Канзас, США). Горные работы на предприятии закончились в 1848 г. Объем пустот составлял около 2,3 млн м3. При ликвидации выполнен тампонаж всех 3 стволов. На момент закрытия рудника через стволы в шахту поступало около 1,2 м3 воды в час. В результате продолжавшегося водопритока давление воздуха в шахте постепенно повышалось, и со временем в выработках образовалось своеобразное естественное хранилище сжатого воздуха. Пос-
ле ликвидации рудника на промышленной площадке был построен кирпичный завод, а над одним из стволов организован склад готовой продукции. 26 октября 2000 г. произошла просадка тампо-нажного камня в стволе, что привело к выходу из шахты воздуха, находящегося под большим давлением. Над заводом прошел «кирпичный дождь»: кирпичи разлетались до высоты 50 м в течение 20 мин. По счастливому стечению обстоятельств в результате инцидента никто не пострадал, здание склада получило повреждения [24].
На Калуш-Голинском месторождении калийных солей (Украина) выработки Хо-тынского шахтного поля (рудник Калуш) ликвидированы сухим способом. В настоящее время происходит интенсивный процесс деформации земной поверхности. Максимальное оседание составляет 3 м в центре мульды сдвижения. Шахтное поле расположено в 30 м от реки Лимница. Проникновение пресных поверхностных вод реки Лимница в выработанное пространство с последующим ее засолением и миграцией рассолов в реку Днестр представляет чрезвычайную угрозу с непредсказуемыми последствиями. Для предотвращения экологической катастрофы необходимо провести регулирование русла реки Лимница и строительство водозащитных дамб длиной 25 км [55, 56].
Количество соляных рудников, ликвидированных сухим способом путем тампонажа стволов крайне ограничено. Главным образом, это связано с отсутствием гарантии долговременной сохранности водозащитной толщи, доступа в выработки для контроля их состояния и принятия мер охраны в случае возникновения опасности аварийных ситуаций. Эта особенно актуально для предприятий, расположенных в пределах селитебных территорий, где развитие оседаний земной поверхности и провалов может
привести к разрушениям зданий, промышленных сооружений и инженерных объектов.
В связи с этим, на ряде рудников после отработки запасов стволы не герметизируются, а на предприятии ведется периодический мониторинг. Это позволяет контролировать состояния подработанного массива и в дальнейшем принять решение по способу ликвидации предприятия.
Прорыв пресной воды в выработанное пространство рудника, ликвидированного сухим способом, при отсутствии доступа в шахту и невозможности выполнения полновесного мониторинга подработанного массива может привести к неконтролируемым последствиям, вызванным растворением соляных пород, формированием газовоздушных скоплений и другими неблагоприятными факторами.
Мокрая контролируемая
ликвидация
Мокрая контролируемая ликвидация может производится путем подачи в выработанное пространство рассолов или пресных вод.
В случае существования опасности аварийного водопритока в соляной рудник для снижения степени растворения целиков и вероятности формирования в зоне прорыва провалов целесообразным является вариант контролируемого затопления рудников рассолами. Для обеспечения полноты заполнения выработок рассолами места сброса должны располагаться в верхних точках соляных куполов. Поступающие рассолы постепенно заполняют весь объем пустот, не приводя к растворению целиков, и ввиду большей плотности препятствуют поступлению пресных вод в выработанное пространство.
В случае контролируемой ликвидации рудника пресными водами негативные
последствия, связанные с растворением соляных пород, могут быть снижены за счет регулирования процессом затопления горных выработок. Возможны следующие варианты ликвидации шахт таким способом:
1. Точечное заполнение, приводящее к размыву пород в месте излива, позволяет сконцентрировать негативные последствия в одном месте.
2. Распределенное заполнение позволяет добиться равномерного растворения несущих элементов системы разработки по всей площади шахтного поля. Для исключения формирования локальных зон размыва требуется либо поэтапное заполнение горизонтов (начиная с самых глубоких) с периодическим перемонтажом труб, либо разделение шахтного поля непроницаемыми целиками или перемычками на изолированные зоны.
Подача жидкости может осуществляться через ствол по трубам или через скважины, пробуренные с поверхности.
Разработка проекта ликвидации предусматривает:
1. Разработку плана ликвидации, согласованного с органами горного надзора;
2. Геомеханическую и экологическую оценку последствий затопления;
3. Получение разрешения на использование воды для затопления;
4. Планирование мест притока, которые не создадут опасностей вследствие растворения соляных пород;
5. Разработку проекта мониторинга.
Как отмечалось, одним из возможных
негативных последствий мокрой ликвидации является деградация целиков и образование пустот в непосредственной близости от места поступления воды в рудник. Эти процессы приводят к увеличению скоростей оседания и опасности образования провалов на земной поверхности. Для уменьшения интенсивности растворения, например, на руднике
Ronnenberg (Германия) было принято решение об искусственном введении воды в шахту через 2 новые скважины. Это позволило расширить зону притока рассолов и перенести последствия затопления в менее опасные районы [21].
На Калушском месторождении действовали четыре калийных шахты и карьер. Рудник «Калуш» эксплуатировался более ста лет. При его ликвидации выработанное пространство было заполнено насыщенными рассолами.
Рудник «Ново-Голинь» действовал с 1966 по 1995 г. Объем подземных выработок составил 12 млн м3. В 1996 г. начато затопление рудника рассолом. Сначала его готовили специально из отходов обогащения, позже стали подавать рассол из карьера. Всего закачано 11 млн м3 рассолов.
В Германии производилось контролируемое затопление калийных рудников Bergmannssegen-Hugo, Hope, Desdemo-na и Hildesia-Mathildenhall. Шахта Hilde-sia была отработана в районе деревни Diekholzen в Нижней Саксонии. Объем пустот при ликвидации рудника составил 765 тыс. м3. На земной поверхности над рудником проходит железнодорожная линия скоростного междугородного экспресса Deutschen Bahn. Поскольку в некоторых районах здесь также встречаются массивы карналлитов, то во избежание усиления процессов растворения шахта затоплена рассолами MgCl2. Он транспортировался на расстояние 200 км с завода Wintershall по железной дороге в 50-тонных цистернах на шахту Hildesia. В период с 1998 по 2003 г. каждый день на рудник прибывали три поезда с 20-ю цистернами, заполненными рассолами. В сентябре 2003 г. затопление было завершено [54].
Для затопления шахты Bergmannssegen-Hugo объемом около 31 млн м3 на шахте Hugo была смонтирован 900-метровый трубопровод для подачи самоте-
ком рассолов. С августа 1998 г. рассолы с отвалов Halden Friedrichshall и Hugo, не используемые в процессе производства, направлялись не в шламохранили-ще, а в шахту. Также велись переговоры с предприятиями, строящими методом выщелачивания солей газовые хранилища в Empelde близ Ганновера об отводе от 10 до 15 млн м3 рассолов, которые при расширении предприятия могут направляться через шахту Friedrichshall I, в сеть подземных горных выработок [54]. Рассол, полученный при строительстве газового хранилища в Empelde, использовался также для затопления рудника Hope, прекратившего работу в 1982 г. В подземные горные выработки шахт Adolfsglück и Hope 1984 и 1985 г. залито 1,6 млн м3 рассола.
В 2001 г. продолжено дальнейшее затопление шахты Desdemona в Alfeid. Объем пустот составляет 750 тыс. м3. Из них 150 тыс. м3 заполнено в период с 1983 по 1988 гг. раствором MgCl2 от предприятия Salzdetfurther.
На руднике Mariaglück (каменная соль), предстоит заполнить выработанное пространство объемом 5,4 млн м3. Анализ геологического строения, свойств горных пород и особенностей растворения показал, что здесь возможно затопление пресной водой, которую можно получить из реки Aller, находящейся на расстоянии 14 км [54].
Затопление шахт пресной водой сопровождается двумя процессами:
1. В среднем, на 18% увеличивается объем пустот. При этом объем растворения солей в зоне поступления пресной воды максимальный, и уменьшается по мере растекания рассолов из-за постепенного повышения их минерализации. В условиях большого перепада высотных отметок в выработанном пространстве поступление воды в нижнюю точку и верхнюю будет сопровождаться разными последствиями. Другим важным
о
01.1973
Рис. 1. Оседание земной поверхности до и после затопления рудника Jefferson Island [38] Fig. 1. Ground surface subsidence before and after flooding in Jefferson Island mine
параметром, учет которого необходим при прогнозе деградации целиков, является скорость водопритока [57]. При небольших скоростях зона интенсивного растворения локализуется непосредственно в месте поступления пресных
вод в выработанное пространство. При увеличении скорости водопритока размер зоны увеличивается, а степень растворения уменьшается.
2. В конце процесса затопления, когда стволы заполняются водой, давление
Рис. 2. Графики нарастания оседаний земной поверхности (1) и скорости их изменения (2) в процессе и после затопления Первого Березниковского рудника
Fig. 2. Diagrams of increase in ground surface subsidence (1) and its velocity variation during and after flooding in Berezniki Mine 1
в выработанном пространстве (гидростатический подпор рассолов) шахты увеличивается [58].
Согласно исследованиям [59] затопление соляных шахт насыщенными рассолами полностью предупреждает оседание земной поверхности вследствие формирования гидростатического подпора, если запас прочности целиков больше 1,7. Авторы исследования [58] считают, что влияние второго эффекта (увеличение давления в выработанном пространстве) превышает первый эффект (уменьшение ширины целиков за счет растворения). Выводы опираются на теоретические работы и фактические наблюдения на затопленных рудниках. Например, на руднике Jefferson Island скорость оседания земной поверхности (измеренная за 7 лет до затопления рудника) в течение 2 лет после затопления снизилась на один порядок (рис. 1) [38]. Уменьшение скорости оседания земной поверхности после затопления зафиксировано на рудниках Верхнекамского месторождения на участках, где отрабатывались только сильвинитовые пласты (рис. 2).
Когда шахта затапливается насыщенными рассолами, последствия еще более благоприятны. В 1864 г. была затоплена рассолами шахта Dieuze (Франция). Проведенные в 2002 г. исследования показали [60], что, спустя почти 140 лет, сохраняется стабильное состояние шахты.
При оценке последствий затопления соляных рудников важно также учитывать наличие мощных слоев глины и мергеля, которые при намокании снижают механические свойства и разбухают. Это может стать причиной обрушения кровли выработок и негативно сказаться на несущей способности целиков.
Система мониторинга
при мокрой ликвидации
В соответствии с требованиями [61] консервация или ликвидация горного
предприятия производится по проекту с соблюдением требований промышленной безопасности, охраны недр и окружающей среды. В процессе разработки проекта мокрой ликвидации должны быть решены следующие вопросы: построена модель затопления рудника; дана оценка степени растворения несущих элементов системы разработки при затоплении горных выработок и на долговременную перспективу; выполнен прогноз ожидаемых деформаций земной поверхности, возможности нарушения сплошности водозащитной толщи и, как следствие, образования провалов. Необходимой также является оценка экологических последствий ликвидации рудника, включая анализ ее влияния на поверхностную и подземную гидросферу [62].
Все эти прогнозные оценки требуют контроля и уточнения по результатам комплексного мониторинга. Согласно имеющемуся опыту [63] система комплексного мониторинга по целевому назначению может быть разбита на два этапа. Первый этап относится непосредственно к стадии затопления горных выработок, второй — определяет контроль за состоянием окружающей среды после ликвидации рудника.
В рамках первого этапа производится контроль поступления рассолов в горные выработки, состояния атмосферы рудника, растворения пород и закладочного материала, целостности водозащитной толщи, прогноз возникновения критических ситуаций на весь период заполнения выработанного пространства.
Мониторинг динамики заполнения выработанного пространства включает контроль дебитов и минерализации рассолов, подаваемых в горные выработки, и определение времени прихода рассолов под различные объекты городской и промышленной застройки. Инструментальный модуль включает систему дискретных датчиков, разрешенных к при-
менению в шахтах, опасных по газу и пыли, контроллера и блока питания. Работа системы обеспечивается модемной или интерфейсной линией связи. Контроль минерализации рассолов выполняется путем отбора проб на фабрике приготовления рассолов и проведения их химического анализа. По результатам мониторинга уточняется модель затопления рудника и устанавливаются входные параметры для корректировки прогнозных оценок интенсивности растворения соляных пород.
Контроль состава атмосферы рудника и газовоздушной «шапки» в купольной части выработанного пространства осуществляется для управления системой вентиляции рудника в начальный период затопления (время до поднятия воды в стволах до уровня вентиляционных выработок) и сбросом газовоздушной смеси после перекрытия вентиляционных выработок [64]. В период затопления рудника производятся режимные воздушные съемки. Их частота определяется скоростью заполнения выработанного пространства рассолами. После перекрытия вентиляционных выработок сброс газовоздушной смеси из рудника осуществляется с помощью специального газоотвода, оборудованного устройствами автоматического контроля и управления параметрами газового потока. Определение параметров осуществляется с помощью автоматической системы контроля газовоздушной смеси. Система снимает информацию с датчиков скорости газового потока, концентрации горючих газов и сероводорода и передает их на управляющий контроллер, связанный каналами связи с операторской станцией.
Режимные гидрогеологические и гидрологические наблюдения за состоянием поверхностной и подземной гидросферы выполняются на основе существующей на шахтном поле рудника режимной сети скважин, гидропостов и водопунктов, при
необходимости расширенной дополнительными наблюдениями. Данные исследования, являются основой для анализа экологических последствий ликвидации и, наряду с другими видами мониторинга, представляют дополнительную информацию для оценки развития процесса растворения пород, контролю сохранности водозащитной толщи.
На этапе затопления выработанного пространства маркшейдерский контроль оседаний земной поверхности, должен априори охватывать участки поступления рассолов в горные выработки, в пределах которых следует ожидать наиболее интенсивное растворение соляных пород, а также потенциально опасные зоны, выделенные по результатам геомеханических прогнозов.
Примерно к этим же участкам должен быть приурочен режимный геофизический контроль состояния водозащитной толщи и сейсмологический мониторинг, направленный на локацию очагов разрушения подработанного массива. В качестве дополнительного метода контроля флюидопроницаемости водозащитной толщи могут быть использованы методы газогеохимического зондирования приповерхностной части разреза.
Геофизический комплекс включает следующие обязательные составные части: сейсмо- и гравиразведку. Наземные сейсморазведочные исследования выполняются невзрывной малоглубинной сейсморазведкой высокого разрешения по методике общей глубинной точки с параметрами, адаптированными для конкретного геологического разреза [65]. Гравиметрические наблюдения для получения более полной информации производятся по регулярной сети, обеспечивающей равномерность изучения объекта во всех направлениях, однородность ошибок интерполяции как между точками по профилю, так и между профилями [66].
На каждом потенциально опасном участке сейсмологический мониторинг осуществляется путем организации локальной сети [67]. Основными ее элементами являются датчики скорости смещения и цифровые модули сбора данных. Датчики могут располагаться на земной поверхности или в специальных скважинах и соединяться кабельными линиями связи с регистрирующими модулями. Регистрирующие модули осуществляют сбор информации в режиме online и передают ее в единый центр сбора данных для обеспечения быстрого информирования в случае резкого ухудшения ситуации на объекте.
Газогеохимическое опробование основано на анализе поступления в приповерхностную часть геологического разреза метана, который является наиболее миграционно способным компонентом рудничной атмосферы [68]. Для проведения атмогазогеохимических исследований, направленных на анализ состава подпочвенного воздуха может использоваться экспресс-газоанализатор Eco-probe-5 (фирма RS DYNAMICS). На участках выявленных аномалий данные исследования дополняются хроматографи-ческим анализом состава подпочвенного воздуха и сорбированных газов.
После завершения этапа затопления рудника и полного заполнения выработанного пространства рассолами производится корректирующий прогноз пространственного положения участков, потенциально опасных по риску реализации критических деформаций земной поверхности, вследствие возможности длительного растворения различных литотипов соляных пород рассолами, поступившими в рудник.
Прогноз деформаций земной поверхности и устойчивости ВЗТ осуществляется методами математического моделирования изменения напряженно-деформированного состояния подработанного
массива под воздействием горных работ и процессов растворения соляных пород [11]. Геомеханическая модель отражает все основные особенности строения подработанного массива, конфигурацию выработанного пространства, количество отработанных пластов, параметры системы разработки, реализованные меры охраны в виде закладки очистных камер, степень растворения несущих элементов, формирование гидростатического подпора рассолов, заполнивших выработанное пространство рудника. Базовой является упруго-вязко-пластическая модель деформирования подработанного массива. Ее параметрическое обеспечение основывается на имеющихся результатах определения физико-механических свойств пород, слагающих геологический разрез. Интегральные реологические характеристики подработанного массива оцениваются по данным математической обработки прогнозных и фактических графиков нарастания оседаний земной поверхности. Условием разрушения пород соляной толщи является выполнение критерия Кулона-Мора. Степень растворения конструктивных элементов системы разработки принимается по результатам гидрогеохимического моделирования процессов выщелачивания солей и корректируется по фактическим графикам развития процесса сдвижения во времени.
На выделенных по результатам геомеханических оценок потенциально опасных участках сохраняется весь комплекс исследований, ориентированных на измерение оседаний земной поверхности и контроль состояния ВЗТ (сейсморазведка, гравиразведка, сейсмологический мониторинг, газогеохимическое опробование).
Маркшейдерские измерения оседания земной поверхности по профильным линиям и сети реперов в пределах градо-промышленных агломераций могут быть
дополнены режимным площадным контролем сдвижений земной поверхности с использованием спутниковой радарной интерферометрической технологии [69]. Площадное определение оседаний земной поверхности осуществляется путем радарно-интерферометрического анализа актуальных данных спутника TerraSAR-X, передающего информацию с 2007 г. Спутник TerraSAR-X обеспечивает разрешение в 3 м с циклом облета орбиты в 11 дней. Для обработки снимков применяется сертифицированное программное обеспечение швейцарской фирмой «GAMMA Remote Sensing AG». Рекомендуется использовать две методики математической обработки снимков: dinSAR и PSI.
В пределах потенциально опасных участков, где прогнозируются значимые деформации земной поверхности, целесообразно включить в систему комплексного мониторинга комплексную диагностику зданий, сооружений и коммуникаций. Целью этих работ является определение степени износа объектов и оценка изменения их состояния в процессе деформации земной поверхности. Обследование проводится до прихода рассолов и далее повторяется в мониторинговом режиме по мере развития оседаний земной поверхности и деформации сооружений. Состав работ и последовательность действий по обследованию регламентируется нормативным документом [70].
Необходимым элементом контроля фактических деформаций зданий и сооружений, расположенных в потенциально опасных зонах, является инструментальный мониторинг неравномерности осадок их фундаментов в режиме реального времени. Данные измерения могут осуществляться на основе принципа гидронивелирования, который позволяет измерять осадки с точностью ±0,5 мм [71]. Автоматический съем показаний датчи-
ков гидронивелирования выполняется с использованием ip-камер. Обработка цифровых фотообразов выполняется с использованием специально разработанных программных средств, которые позволяют распознавать цифровые значения измеряемых величин и сохранять их в базе данных. На основе информационных и интернет-технологий полученные результаты измерений передаются на центральный сервер, где осуществляется их математическая обработка.
В случае значительных деформаций ответственных гражданских и промышленных объектов целесообразно на данных участках дополнительно выполнять режимный инженерный геофизический контроль состояния приповерхностной части геологического разреза [72]. Для расчленения геологического разреза в интервале глубин до 100 м применяются сейсмоакустические исследования по методике многократных перекрытий, основанной на интерференционных системах регистрации разнотипных упругих волн в заданном частотном диапазоне. В связи с большой вероятностью отрицательной динамики в изменении прочностных свойств пород верхней части разреза, за счет воздействия водных потоков на участках интенсивных деформаций подработанного массива, необходимым является прогнозирование водно-физических характеристик горных пород с локализацией зон активного водообмена.
С этой целью применяются электроразведочные исследования: по методике измерений градиентов потенциалов оценивается естественное поле и проводится электропрофилирование.
Как уже отмечалось, при мокрой ликвидации рудника образуются газовоздушные «шапки», приуроченные к высоким отметкам выработанного пространства. На этих участках в пределах урбанизированных территорий должен
осуществляться газогеохимический контроль, желательно в режиме online.
В заключении следует отметить, что полновесная реализация всех взаимоувязанных видов комплексного мониторинга позволяет принимать своевременные оперативные меры по предупреждению негативных последствий, которые могут иметь место при мокрой ликвидации рудников на месторождениях водорастворимых руд.
Заключение
Выбор способа ликвидации рудников осуществляется на основании анализа гидрогеологических условий, горно-геологической и горнотехнической информации, прогноза негативных последствий по каждому возможному варианту и технико-экономического расчета, обосновывающего окончательный выбор.
Мировой опыт отработки соляных и калийных рудников свидетельствует о том, что наиболее безопасным вариантом их ликвидации является мокрый способ. При затоплении рудника пресными водами должно выполняться моделирование процессов деградации целиков при различных схемах ликвидации и выбирать-
ся вариант либо точечного, либо распределенного по площади заполнения пустот. При вскрытии горными работами карналлитовых пород рекомендуется использование для затопления рассолов, насыщенных по MgCl2.
После затопления рудника исключается вероятность поступления в шахту вод из водоносных горизонтов. В случае отсутствия вскрытия пластов карналли-товых пород, склонных к высокой интенсивности выщелачивания, как правило, в долговременной перспективе не прогнозируется образование провалов, вызванных размывом вышележащих пород. Результаты маркшейдерских измерений на земной поверхности свидетельствуют о снижении скорости оседания земной поверхности после затопления рудника вследствие формирования гидравлического подпора рассолов в выработанном пространстве. Вместе с тем, неотъемлемым элементом ликвидации рудника должен быть долговременный комплексный мониторинг процессов, сопровождающих затопление горных выработок. Его реализация позволит минимизировать негативные воздействия ликвидации на окружающую среду.
список ЛИТЕРАТУРЫ
1. Максимович Н. Г., Пьянков С. В. Кизеловский угольный бассейн: экологические проблемы и пути решения: монография. — Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2018. — 288 с.
2. Сидоров P. B., Корчагина Т. В., Рыбак Л.Л. Экологические последствия закрытия угольных шахт в Кузбассе // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2014. — Вып. 1. — С. 30—33.
3. Стоянова И.А. Эколого-экономическое обоснование системы мер по сохранению и восстановлению окружающей среды в районах закрытия угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — ОВ 1. — С. 174—195.
4. Ярембаш И. Ф. Технология закрытия (ликвидации) угольных шахт: учеб. пособие для вузов. — Донецк: ДонНТУ, 2004. — 238 с.
5. Шиман М.И. Предотвращение затопления калийных рудников. — М.: Недра, 1992. — 176 с.
6. Красноштейн А. Е., Барях А.А., Санфиров И.А. Горнотехнические аварии: затопление Первого Березниковского калийного рудника // Вестник Пермского научного центра. — 2009. — № 2. — С. 40—49.
7. Rauche H. Die Kaliindustrie im 21, Jahrhundert, Springer Vieweg, 2015. 580 p.
8. Лаптев Б. В. Аварийные ситуации на Верхнекамском месторождении калийно-магние-вых солей // Безопасность труда в промышленности. — 2009. — № 8. — С. 28—31.
9. Andreichuk V., Eraso A., Domínguez. M. C. A large sinkhole in the Verchnekamsky potash basin in the Urals // Mine water and the environment, March, 2000, Vol. 19, Issue 1, pp. 2—18.
10. Prugger F. F. Prugger A. F. Water problems in Saskatchewan potash mining — what can be learned from them? // CIM Bulletin, 1991, Vol. 84, No 945, pp. 58—66.
11. Baryakh A. A., Samodelkina N. A. Geomechanical estimation of deformation intensity above the flooded potash mine // Journal of Mining Sciences, 2017, Vol. 53, No. 4, pp. 630—642.
12. Whyatt J., Varley F. Catastrophic Failures of Underground Evaporite Mines / Proceedings of 27th International Conference on Ground Control in Mining. NIOSH. Spokane Research Laboratory, USA, 2008, pp. 17—23.
13. Rauche H. Sinkhole Formation over Flodded Potash Mines — Case Studies from the Motherland of the Potash Industry. Fall 2000 Meeting. San Antonio, Texas, USA, 2000. p. 161.
14. Барях А. А., Девятков С. Ю. Геомеханическая оценка условий образования провалов на земной поверхности на участке прорыва пресных вод в калийный рудник // Горный журнал. — 2018. — № 6. — С. 17—21.
15. Закон РФ от 21.02.1992 № 2395-1 (ред. от 03.08.2018) «О недрах».
16. Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами (РД 07-291-99).
17. Петров И. Ф., Зимич В. С., Навитний А. М. и др. Отраслевая инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче угля (сланца). — М.: ИПКОН РАН, 1997.
18. Эталон проекта ликвидации шахты (разреза). Утвержден приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 1 ноября 2001 г. № 308.
19. Инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче полезных ископаемых (в части обеспечения безопасности, рационального использования и охраны недр) (утв. Постановлением Госгортехнадзора СССР от 11.07.1985 № 28).
20. Langer P. The importance of salt mines for mining towns // Geology, Geophysics & Environment, 2013, Vol. 39, No. 3, pp. 189—209. http://dx.doi.org/10.7494/geol.2013.39.3.189.
21. Rolleke F. J. Subsidence and Sinkholes over Flooded Potash Mines in Northern Germany. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 87—101.
22. Шокин Ю.П. Анализ причин затопления калийных рудников ГДР и ФРГ подземными водами и рассолами // Труды ВНИИГ. — 1969. — Вып. 51. — С. 23—40.
23. Jahnke C., Walter N., Herrmann F., Bohn A., Voigt H.-J. C. Hydrogeologie des Raums StaS-furt. Teil 1 Hydrodynamik, EDGG, 2009, Heft 242, Hannover, Germany, pp. 53—57.
24. Berest P., BrouardB., Feuga B. Dry Mine Abandonment. Report SMRI Spring 2004 Conference, 18—21 April 2004, Wichita, Kansas, USA.
25. Педченко С. В. Вплив затоплення прничих виробок шахти № 8 солотвинського солеруд-ника на денну поверхню репону // Сучасн ресурсозбер^аю^ технологи прничого виробницт-ва. — 2012. — № 1. — C. 113—123.
26. Дяк\в В. О. Закономiрностi розвитку техногенно активiзованого соляного карсту в процес затоплення шахт 8 та 9 Солотвинського солерудника // Природа Захщного Полюся та прилеглих територш: Збiрник наукових праць Волинського нац. ун-ту iм. Лесi УкраУнки. — 2012. — № 9. — С. 69—79.
27. Гайдин А. М. Влияние техногенной деятельности на соляной карст // Еколопя i приро-докористування. — 2008. — Вип. 11. — С. 42—54.
28. Босевська Л. П., Хрущов Д. П. Надзвичайна еколопчна ситуаця в Солотвино: геолопчш причини i стратепя розв'язання проблеми // Вюник Днтропетровського ушверситету. Серiя «Геолопя. Географiя». — 2010. — Вип. 13. — С. 80—90.
29. Пермяков Р.С., Бельды М.П., Романов В.С. Технология добычи солей. — М.: Недра, 1981. — 106 с.
30. Kunstman A.S., Urbanczyk K. M. Catastrophic flooding of Wapno salt Mine (1977) and controlled flooding of Solno Mine (1986—1991) — reasons, circumstances, consequences. Proc. SMRI Fall Meeting, Chester, 2003.
31. Gendzwill D., Martin N. Flooding and loss of the Patience Lake potash mine // Technical Paper, Underground mining, Cim Bulletin, Vol. 89, No 1006, 1996, pp. 62—73.
32. Form 10-K. Annual report pursuant to section 13 or 15(d) of the securities exchange act of 1934. For the year ended December 31, 2017. The Mosaic Company. https://www.sec.gov/ Archives/edgar/data/1285785/000161803418000003/mos-20171231x10k.htm.
33. Fertilizer International, 1987, No 243, pp. 4, 6, 22—23.
34. Шувалов Ю. В., Ковалев О. В., Мозер С. П., Тхориков И. Ю., Трощиненко Г. А. К вопросу снижения инвестиционных рисков при разработке калийных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 11. — С. 366—372.
35. Feuga B., Schlund J-M., Wasmer B. The flooding of the Holle potash mine (Republic of Congo). SMRI Fall Meeting, Nancy (France), October 2005.
36. DARPMI Direction de l'Action Régionale et de la Petite et Moyenne Industrie, Ministère de l'Economie et des Finances — «L'après-mine de sel en France», Rapport interne, Février 2001 («Post Salt-Mining in France », Internal Report, February 2001).
37. Walters R. F. Land subsidence in Central Kansas Related to Salt Dissolution. Kansas Geological Survey Bull. 214, 1978, pp. 1—81.
38. Warren J. K. Evaporites. A Geological Compendium. 2nd edition. Springer, 2016, 1812 p.
39. Thoms R. L., Gehle R.M. The Jefferson Island mine flooding revisited. SMRI Spring Meeting, Houston, 1994.
40. Bauer S. J., Ehgartner B. L., Neal J. T. Geotechnical Studies Associated with Decommissioning the Strategic Petroleum Reserve Facility at Weeks Island, Louisiana: A Case History. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 146—156.
41. Gowan S. W., Trader S. The mechanism of sinkhole formation above the collapse of a small yield-pillar panel in the Retsof salt mine. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 313—332.
42. Gowan S. W., Trader S. M. Mine Failure Associated with a Pressurized Brine Horizon: Retsof Salt Mine, Western New York. Envronmental & Engineering Geoscience, 2000, Vol. VI, No 1, pp. 57—70.
43. Occhioni J.M. Environmental Effects of Underground Salt Mining and Mine Collapses with Emphasis on the Retsof Salt Mine Livingston County, New York: A Senior Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Bachelor of Science in Geological Sciences at The Ohio State University, 2009, 23 p.
44. Van Sambeek L. L. Flooding-Induced Mine Subsidence at Retsof, New York. Proceedings of the Third National Conference of the Geo-Institute, University of Illinois at Urban a-Champaign, IL, June 13—17, G. Fernandez and R. A. Bauer (eds.). American Society of Civil Engineers, 1999, Geotechnical Special Publication №. 90, pp. 315—326.
45. Thoms R. L., Gehle R. M. Winnfield mine flooding and collapse event of 1965. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 262—274.
46. Петрищев В. П. Формирование техногеосистем солянокупольных месторождений (на примере Илецкого месторождения соли) // Проблемы региональной экологии. — 2014. — № 4. — С. 72—75.
47. Нидер-Вестерманн Г.Х., Бьюррун Э., Боллингерфер В. Захоронение РАО в Германии // Безопасность ядерных технологий и окружающей среды. — 2011. — № 1. — С. 64—68.
48. Обзор зарубежных практик захоронения ОЯТ и РАО. — М.: Комтехпринт, 2015. — 208 с.
49. Хан К. В., Хейнонен Й., Бонн А. Ликвидация радиоактивных отходов: мировой опыт и проблемы // Бюллетень МАГАТЭ. — 1997. — т. 39. — № 1. — С. 33—41.
50. Marx H., Lack D., Krauke W. Substantial Aspects of the Recycling of Industrial Wastes as Backfilling Material in Salt Mines. Mining and Sustainable Development — 20th World Mining Congress & EXPO 2005, 7—11 November, Tehran, Iran, 2005.
51. Goldan T., Danciu C., Nistor C. Touristic and medical facilities in Romanian salt mine cavities // Research Journal of Agricultural Science, 2010, 42 (3), pp. 579—586.
52. Баранников В. Г., Красноштейн А. Е., Папулов Л. М. и др. Спелеотерапия в калийном руднике. — Екатеринбург: изд-во УрО РАН, 1996. — 174 с.
53. Долотов Ю.А. Применение подземной галотерапии в Европе и странах СНГ / Спелеология и спелестология. Сборник материалов III международной научной заочной конференции. — Набережные Челны: НИСПТР, 2012. — С. 270—275.
54. Breidung K. P. Betreuung und Regulierung des Altbergbaus der Kaliindustrie in der K+S-Gruppe. // Rauche H., Thoma H., Hartmann O. (Hrsg.): Aspekte der Langzeitsicherheit bei der Nachnutzung und Stilllegung von Kali- und Steinsalzbergwerken. Exkursionsführer und Veröffentlichungen GGW, März 2001, 6 S., Sondershausen.
55. Головчак В. Ф. Трансформаця складових геосистеми у процесi природокористування на Калуш-Голинському родовищi калшних руд // Укра'шський географiчний журнал. — 2012. — № 1. — С. 57—62.
56. Крижан/'вський £. I., Кузьменко Е. Д., Палйчук М. В., Бараненко Б. Т. Техногенна ситуаця в район Калуського промислового вузла // Науковий вюник 1ФНТУНГ. — 2008. — № 2(18). — С. 5—11.
57. Duffaut P., Bonvallet J. Mine de sel de Varangéville. Poursuite de l'exploitation dans la concession Rhône-Poulenc. Rapport BRGM pour le Ministère de l'Industrie. No 79 SGN 708 GEG, 1979.
58. Van Sambeek L. Subsidence Modeling and the use of the SMRI SALT_SUB SID Software. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 11—22.
59. Семчук Я. М. Науковi та методичш основи охорони геолопчного середовища в районах розробки калшних родовищ. Дисертаця на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук. — 1вано-Фран^вськ, 1994.
60. Feuga B. Old salt mine at Dieuze (France) revisited 150 years after being abandoned. Proc. SMRI Fall Meeting, Chester, 2003.
61. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых. (утв. МПР России 04.08.2000).
62. Максимович Н. Г., Хайрулина Е.А. Основы мониторинга окружающей среды при разработке месторождения калийных солей // Инженерные изыскания. — 2012. — № 8. — С. 20—30.
63. Барях А.А., Санфиров И.А., Дягилев Р.А. Мониторинг последствий затопления калийного рудника // Горный журнал. — 2013. — № 6. — С. 34—39.
64. Казаков Б. П., Шалимов А. В. Разбавление исходящей струи газо-воздушной смеси в ходе затопления рудника БКПРУ-1 // Горное эхо. — 2007. — № 3 (29). — С. 47—51.
65. Санфиров И. А., Бабкин А. И., Чугаев А. В., Ладейщиков С. В. Новые методические решения малоглубинной сейсморазведки на месторождениях водорастворимых полезных ископаемых // Горный журнал. — 2013. — № 6. — С. 17—22.
66. Бычков С. Г. Детальная гравиразведка на современном этапе // Геофизика. — 2011. — № 5. — С. 40—45.
67. Dyagilev R.A., Shulakov D. Y., Butyrin P.G. Seismicity associated with karst in flooded salt mines in Perm region, Russia / Rockbursts and seismicity in mines Proceeding of the 8th International Symposium. 2013. pp. 511—516.
68. Бачурин Б. А., Борисов А. А. Газогеохимическое зондирование как метод контроля за развитием аварийной ситуации на БКПРУ-1 // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2009. — № 4. — С. 371—378.
69. Буш В., Хебель Х. П., Шаффер М., Вальтер Д., Барях А. А. Контроль оседаний подработанных территорий методами радарной интерферометрии // Маркшейдерия и недропользование. — 2009. — № 2 (40). — С. 38—43.
70. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений (СП 13-102-2003), 2003.
71. Барях А. А., Епин В. В., Цветков Р. В. Деформационный мониторинг зданий над горными выработками / XI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, сборник докладов. — Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2015. — С. 363—365.
72. Sanfirov I. A., Yroslavtsev A. G., Stepanov Y. I. et al. implex geophysical researches of nature and technical origin hazards for city territory / 72nd European Association of Geoscientists and Engineers Conference and Exhibition 2010 — Incorporating SPE EUROPEC 2010. Barcelona, 2010. pp. 4351—4355. EES
REFERENCES
1. Maksimovich N. G., P'yankov S. V. Kizelovskiy ugol'nyy basseyn: ekologicheskie problemy i puti resheniya: monografiya [Kizel coal basin: Ecology and solutions: monograph], Perm, Perm. gos. nats. issled. un-t, 2018, 288 p.
2. Sidorov P. B., Korchagina T. V., Rybak L. L. Environmental consequences of coal mine closure in Kuzbass. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2014. Issue 1, pp. 30—33. [In Russ].
3. Stoyanova I. A. Ecological and economic validation of environmental conservation and reclamation in the areas of coal mine closure. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2013. Special edition 1, pp. 174—195. [In Russ].
4. Yarembash I. F. Tekhnologiya zakrytiya (likvidatsii) ugol'nykh shakht uchebnoe posobie dlya vuzov [Technology of closure (abandonment) of coal mines: Higher educational aid], Donetsk, DonNTU, 2004, 238 p.
5. Shiman M. I. Predotvrashchenie zatopleniya kaliynykh rudnikov [Flooding prevention in potash mines], Moscow, Nedra, 1992, 176 p.
6. Krasnoshteyn A. E., Baryakh A. A., Sanfirov I. A. Mining accidents: Flooding of Berezniki Potash Mine 1. Vestnik Permskogo nauchnogo tsentra. 2009, no 2, pp. 40—49. [In Russ].
7. Rauche H. Die Kaliindustrie im 21, Jahrhundert, Springer Vieweg, 2015. 580 p.
8. Laptev B. V. Emergency situations in the Upper Kama potassium-magnesium salt deposit. Bezopasnost' truda vpromyshlennosti. 2009, no 8, pp. 28—31. [In Russ].
9. Andreichuk V., Eraso A., Domínguez. M. C. A large sinkhole in the Verchnekamsky potash basin in the Urals. Mine water and the environment, March, 2000, Vol. 19, Issue 1, pp. 2—18.
10. Prugger F. F. Prugger A. F. Water problems in Saskatchewan potash mining — what can be learned from them?. CIM Bulletin, 1991, Vol. 84, No 945, pp. 58—66.
11. Baryakh A. A., Samodelkina N. A. Geomechanical estimation of deformation intensity above the flooded potash mine. Journal of Mining Sciences, 2017, Vol. 53, No. 4, pp. 630—642.
12. Whyatt J., Varley F. Catastrophic Failures of Underground Evaporite Mines. Proceedings of 27th International Conference on Ground Control in Mining. NIOSH. Spokane Research Laboratory, USA, 2008, pp. 17—23.
13. Rauche H. Sinkhole Formation over Flodded Potash Mines — Case Studies from the Motherland of the Potash Industry. Fall 2000 Meeting. San Antonio, Texas, USA, 2000. p. 161.
14. Baryakh A. A., Devyatkov S. Yu. Geomechanical assessment of ground sinking conditions in the area of fresh water inrush in potash mine. Gornyyzhurnal. 2018, no 6, pp. 17—21. [In Russ].
15. Zakon RF ot 21.02.1992 No 2395-1 (red. ot 03.08.2018) «O nedrakh» [Federal Law on Subsoil No. 2395-1 dated Feb 21, 1992 (ed. as of Aug 3, 2018)]. [In Russ].
16. Instruktsiya o poryadke vedeniya rabot po likvidatsii i konservatsii opasnykh proizvodstven-nykh ob"ektov, svyazannykh s pol'zovaniem nedrami (RD 07-291-99) [Guidelines on suspension and closing of hazardous production objects connected with subsoil use (RD 07-291-99)]. [In Russ].
17. Petrov I. F., Zimich V. S., Navitniy A. M. Otraslevaya instruktsiya o poryadke likvidatsii i konservatsii predpriyatiy po dobyche uglya (slantsa) [Branch guidelines on suspension and closing of coal (shale) mines], Moscow, IPKON RAN, 1997.
18. Etalon proekta likvidatsii shakhty (razreza). Utverzhden prikazom Ministerstva energetiki Rossiyskoy Federatsii ot 1 noyabrya 2001 g, no 308 [Underground (surface) mine closure project standard. Approved by the Ministry of Energy of Russia, Order No. 308 dated Nov 1, 2001]. [In Russ].
19. Instruktsiya o poryadke likvidatsii i konservatsii predpriyatiy po dobyche poleznykh isko-paemykh (v chasti obespecheniya bezopasnosti, ratsional'nogo ispol'zovaniya i okhrany nedr) (utverzhdena Postanovleniem Gosgortekhnadzora SSSR ot 11.07.1985 no 28) [Guidelines on suspension and closing of mines (in terms of safety, efficiency and protection in subsoil use). Approved by the USSR Gosgortekhnadzor, Decree No. 28 dated Jul 11, 1985]. [In Russ].
20. Langer P. The importance of salt mines for mining towns. Geology, Geophysics & Environment, 2013, Vol. 39, No. 3, pp. 189—209. http://dx.doi.org/10.7494/geol.2013.39.3.189.
21. Rolleke F. J. Subsidence and Sinkholes over Flooded Potash Mines in Northern Germany. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 87—101.
22. Shokin Yu. P. Review of the causes of flooding with groundwater and brines in potash mines in the Democratic and Federal Republics of Germany. Trudy VNIIG. 1969. Issue 51, pp. 23—40. [In Russ].
23. Jahnke C., Walter N., Herrmann F., Bohn A., Voigt H.-J. C. Hydrogeologie des Raums StaBfurt. Teil 1 Hydrodynamik, EDGG, 2009, Heft 242, Hannover, Germany, pp. 53—57.
24. Berest P., Brouard B., Feuga B. Dry Mine Abandonment. Report SMRI Spring 2004 Conference, 18—21 April 2004, Wichita, Kansas, USA.
25. Pedchenko S. V. BnAUB 3aranAeHHfl npHUHUx Bupo6oK waxTU № 8 coAOTBMHCbKoro coAepyflHMKa Ha fleHHy noBepxHro perioHy. Suchasni resursozberigayuchi tekhnologiigirnichogo virobnitstva. 2012, no 1, pp. 113—123. [In Ukr].
26. Dyakiv V. O. Zakonomirnosti rozvitku tekhnogenno aktivizovanogo solyanogo karstu v protsesi zatoplennya shakht 8 ta 9 Solotvins'kogo solerudnika. Priroda Zakhidnogo Polissya ta prileglikh teritoriy: Zbirnik naukovikh prats' Volins'kogo nats. un-tu im. Lesi Ukrainki. 2012, no 9, pp. 69—79. [In Ukr].
27. Gaydin A. M. The impact of anthropogenic activities on salt karst. Ekologiya i prirodokoris-tuvannya. 2008. Issue 11, pp. 42-54. [In Ukr].
28. Bosevs'ka L. P., Khrushchov D. P. Nadzvichayna ekologichna situatsiya v Solotvino: geologichni prichini i strategiya rozv'yazannya problemi. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seriya «Geologiya. Geografiya». 2010. Issue 13, pp. 80-90. [In Ukr].
29. Permyakov R. S., Bel'dy M. P., Romanov V. S. Tekhnologiya dobychi soley [Salt production technology], Moscow, Nedra, 1981, 106 p.
30. Kunstman A. S., Urbanczyk K. M. Catastrophic flooding of Wapno salt Mine (1977) and controlled flooding of Solno Mine (1986—1991) — reasons, circumstances, consequences. Proc. SMRI Fall Meeting, Chester, 2003.
31. Gendzwill D., Martin N. Flooding and loss of the Patience Lake potash mine. Technical Paper, Underground mining, Cim Bulletin, Vol. 89, No 1006, 1996, pp. 62-73.
32. Form 10-K. Annual report pursuant to section 13 or 15(d) of the securities exchange act of 1934. For the year ended December 31, 2017. The Mosaic Company. https://www.sec.gov/ Archives/edgar/data/1285785/000161803418000003/mos-20171231x10k.htm.
33. Fertilizer International, 1987, No 243, pp. 4, 6, 22-23.
34. Shuvalov Yu. V., Kovalev O. V., Mozer S. P., Tkhorikov I. Yu., Troshchinenko G. A. Reduction in the investment risks in potassium mining. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2010, no 11, pp. 366-372. [In Russ].
35. Feuga B., Schlund J-M., Wasmer B. The flooding of the Holle potash mine (Republic of Congo). SMRI Fall Meeting, Nancy (France), October 2005.
36. DARPMI Direction de l'Action Régionale et de la Petite et Moyenne Industrie, Ministère de l'Economie et des Finances — «L'après-mine de sel en France», Rapport interne, Février 2001 («Post Salt-Mining in France », Internal Report, February 2001).
37. Walters R. F. Land subsidence in Central Kansas Related to Salt Dissolution. Kansas Geological Survey Bull. 214, 1978, pp. 1-81.
38. Warren J. K. Evaporites. A Geological Compendium. 2nd edition. Springer, 2016, 1812 p.
39. Thoms R. L., Gehle R. M. The Jefferson Island mine flooding revisited. SMRI Spring Meeting, Houston, 1994.
40. Bauer S. J., Ehgartner B. L., Neal J. T. Geotechnical Studies Associated with Decommissioning the Strategic Petroleum Reserve Facility at Weeks Island, Louisiana: A Case History. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 146-156.
41. Gowan S. W., Trader S. The mechanism of sinkhole formation above the collapse of a small yield-pillar panel in the Retsof salt mine. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 313-332.
42. Gowan S. W., Trader S. M. Mine Failure Associated with a Pressurized Brine Horizon: Retsof Salt Mine, Western New York. Envronmental & Engineering Geoscience, 2000, Vol. VI, No 1, pp. 57-70.
43. Occhioni J. M. Environmental Effects of Underground Salt Mining and Mine Collapses with Emphasis on the Retsof Salt Mine Livingston County, New York: A Senior Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Bachelor of Science in Geological Sciences at The Ohio State University, 2009, 23 p.
44. Van Sambeek L. L. Flooding-Induced Mine Subsidence at Retsof, New York. Proceedings of the Third National Conference of the Geo-Institute, University of Illinois at Urban a-Champaign, IL, June 13-17, G. Fernandez and R. A. Bauer (eds.). American Society of Civil Engineers, 1999, Geotechnical Special Publication №. 90, pp. 315-326.
45. Thoms R. L., Gehle R. M. Winnfield mine flooding and collapse event of 1965. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 262-274.
46. Petrishchev V. P. Formation of techno-geo-systems in the salt-dome deposits (in terms of the Ilets salt deposit). Problemy regional'noy ekologii. 2014, no 4, pp. 72-75. [In Russ].
47. Nider-Vestermann G. Kh., B'yurrun E., Bollingerfer V. Radioactive waste storage in Germany. Bezopasnost'yadernykh tekhnologiy i okruzhayushchey sredy. 2011, no 1, pp. 64-68. [In Russ].
48. Obzor zarubezhnykh praktik zakhoroneniya OYAT i RAO [Review of the foreign experience of spent nuclear fuel and radioactive waste disposal], Moscow, Komtekhprint, 2015, 208 p.
49. Khan K. V., Kheynonen Y., Bonn A. Radioactive waste management: International experience and problems. Byulleten' MAGATE. 1997. vol. 39, no 1, pp. 33-41. [In Russ].
50. Marx H., Lack D., Krauke W. Substantial Aspects of the Recycling of Industrial Wastes as Backfilling Material in Salt Mines. Mining and Sustainable Development — 20th World Mining Congress & EXPO 2005, 7—11 November, Tehran, Iran, 2005.
51. Goldan T., Danciu C., Nistor C. Touristic and medical facilities in Romanian salt mine cavities. Research Journal of Agricultural Science, 2010, 42 (3), pp. 579—586.
52. Barannikov V. G., Krasnoshteyn A. E., Papulov L. M. Speleoterapiya v kaliynom rudnike [Speleo-therapy in potash mine], Ekaterinburg, izd-vo UrO RAN, 1996, 174 p.
53. Dolotov Yu. A. Application of underground halo-therapy in Europe and in the CIS countries. Speleologiya i spelestologiya. Sbornik materialov III mezhdunarodnoy nauchnoy zaochnoy kon-ferentsii. Naberezhnye Chelny: NISPTR, 2012, pp. 270—275. [In Russ].
54. Breidung K. P. Betreuung und Regulierung des Altbergbaus der Kaliindustrie in der K+S-Gruppe. Rauche H., Thoma H., Hartmann O. (Hrsg.): Aspekte der Langzeitsicherheit bei der Nachnutzung und Stilllegung von Kali- und Steinsalzbergwerken. Exkursionsführer und Veröffentlichungen GGW, März 2001, 6 S., Sondershausen.
55. Golovchak V. F. Transformatsiya skladovikh geosistemi u protsesi prirodokoristuvannya na Kalush-Golins'komu rodovishchi kaliynikh rud. Ukraïns'kiygeografichniy zhurnal. 2012, no 1, pp. 57—62. [In Ukr].
56. Krizhanivs'kiy E. I., Kuz'menko E. D., Paliychuk M. V., Baranenko B. T. Tekhnogenna situatsiya v rayoni Kalus'kogo promislovogo vuzla. Naukoviy visnik IFNTUNG. 2008, no 2(18), pp. 5—11. [In Ukr].
57. Duffaut P., Bonvallet J. Mine de sel de Varangéville. Poursuite de l'exploitation dans la concession Rhône-Poulenc. Rapport BRGM pour le Ministère de l'Industrie. No 79 SGN 708 GEG, 1979.
58. Van Sambeek L. Subsidence Modeling and the use of the SMRI SALT_SUB SID Software. Proc. Technical Class and Technical Session, SMRI Fall Meeting, San Antonio, 2000, pp. 11—22.
59. Semchuk Ya. M. Naukovi ta metodichni osnovi okhoronigeologichnogo seredovishcha vrayo-nakh rozrobki kaliynikh rodovishch [Науковi та методичн основи охорони геолопчного середо-вища в районах розробки кал^них родовищ], Doctor's thesis, Ivano-Frankivsk, 1994. [In Ukr].
60. Feuga B. Old salt mine at Dieuze (France) revisited 150 years after being abandoned. Proc. SMRI Fall Meeting, Chester, 2003.
61. Trebovaniya k monitoringu mestorozhdeniy tverdykh poleznykh iskopaemykh. (utv. MPR Rossii 04.08.2000) [Monitoring standards for solid mineral deposits (Approved by the Ministry of Natural Resources and Environment of Russia on Aug 4, 2000)]. [In Russ].
62. Maksimovich N. G., Khayrulina E. A. Elements of environmental monitoring in potassium salt mining. Inzhenernye izyskaniya. 2012, no 8, pp. 20—30. [In Russ].
63. Baryakh A. A., Sanfirov I. A., Dyagilev R. A. Monitoring of flooding consequences in potash mine. Gornyy zhurnal. 2013, no 6, pp. 34—39. [In Russ].
64. Kazakov B. P., Shalimov A. V. Dilution of return gas-air mixture during Berezniki Mine 1 flooding. Gornoe ekho. 2007, no 3 (29), pp. 47—51. [In Russ].
65. Sanfirov I. A., Babkin A. I., Chugaev A. V., Ladeyshchikov S. V. New shallow seismic techniques for water-dilutable mineral deposits. Gornyy zhurnal. 2013, no 6, pp. 17—22. [In Russ].
66. Bychkov S. G. Detailed gravity survey at the modern stage. Geofizika. 2011, no 5, pp. 40— 45. [In Russ].
67. Dyagilev R. A., Shulakov D. Y., Butyrin P. G. Seismicity associated with karst in flooded salt mines in Perm region, Russia. Rockbursts and seismicity in mines Proceeding of the 8th International Symposium. 2013. pp. 511—516.
68. Bachurin B. A., Borisov A. A. Gas-geochemical testing as the accident progression control in Berezniki Mine 1. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2009, no 4, pp. 371—378. [In Russ].
69. Bush V., Khebel' Kh. P., Shaffer M., Val'ter D., Baryakh A. A. Subsidence monitoring in undermined areas by the radar interferometry. Marksheyderiya i nedropol'zovanie. 2009, no 2 (40), pp. 38—43. [In Russ].
70. Pravila obsledovaniya nesushchikh stroitel'nykh konstruktsiy zdaniy i sooruzheniy SP 13102-2003 [Inspection regulations for structural metal of buildings and structures (Code 13-1022003)], 2003. [In Russ].
71. Baryakh A. A., Epin V. V., Tsvetkov R. V. Deformation monitoring of buildings above underground excavations. XI Vserossiyskiy s"ezd po fundamental'nym problemam teoreticheskoy i
prikladnoy mekhaniki, sbornik dokladov. Kazan, Kazanskiy (Privolzhskiy) federal'nyy universitet, 2015, pp. 363-365. [In Russ].
72. Sanfirov I. A., Yroslavtsev A. G., Stepanov Y. I. et al. Complex geophysical researches of nature and technical origin hazards for city territory. 72nd European Association of Geoscientists and Engineers Conference and Exhibition 2010 — IncorporatingSPE EUROPEC 2010. Barcelona, 2010. pp. 4351-4355.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Барях Александр Абрамович — чл. корр. РАН, д-р техн. наук, директор, Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН, e-mail: [email protected],
Евсеев Антон Владимирович — канд. техн. наук, научный сотрудник, Горный институт Уральского отделения РАН, e-mail: [email protected]. Для контактов: Барях А.А., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
A.A. Baryah, Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, Dr. Sci. (Eng.),
Director, Perm Federal Research Center of Ural Branch, Russian Academy of Sciences,
614007, Perm, Russia, e-mail: [email protected],
A.V. Evseev, Cand. Sci. (Eng.), Researcher,
Mining Institute of Ural Branch, Russian Academy of Sciences,
614007, Perm, Russia, e-mail: [email protected].
Corresponding author: A.A. Baryah, e-mail: [email protected].
_ A _
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
АНАЛИЗ ПАРКА МАШИН ПРИ КАРЬЕРНОЙ ДОБЫЧЕ ТОРФА
(2019, СВ 20, 16 c. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-7-20-3-13) Михайлов Александр Викторович1 — д-р техн. наук, профессор, e-mail: [email protected], Казаков Юрий Алексеевич1 — аспирант, e-mail: [email protected], 1 Санкт-Петербургский горный университет.
Представлено влияние горнотехнических условий, модели выемочного экскаватора, места погрузки, продолжительности смены и комбинации экскаватора и транспортного средства на время цикла погрузки-вывозки и сменной производительность карьера. Рассмотрены условия выемки торфяного сырья при карьерном способе добычи. Обоснован тип проходки при выемке торфяного сырья из залежи экскаватором обратная лопата на широких гусеницах и со специальным торфяным ковшом. Проведен расчет необходимого количества горнотранспортных агрегатов при работе с одним выемочным экскаватором.
Ключевые слова: торфяная залежь, карьерная добыча, торфяное сырье, проходка, выемка экскаватором, горнотранспортный агрегат.
THE FLEET ANALYS S AT OPEN-PT MNNG OF PEAT
A.V. Mikhailov1, Dr. Sci. (Eng.), Professor, e-mail: [email protected], Yu.A. Kazakov1, Graduate Student, e-mail: [email protected];
1 Saint Petersburg Mining University, 199106, Saint-Petersburg, Russia.
This study presents the effect of excavator model, loading operation location, shift availability and truck-shovel combination on loading cycle time and productivity of an open-pit mine. Conditions of raw peat excavating at open-pit production are considered. The driving type when dredging peat raw materials from a deposit is proved by the excavator the shovel on wide caterpillars and with a special peat bucket. Time of a truck-shovel combination cycle depends on trafficability of machines on soft ground. For joint trouble-free operation calculation of necessary number of mining-transport units during the work with one extraction excavator is carried out.
Key words: peat deposit, open-pit mining, raw peat, driving, mechanical excavation, transport and tractor unit.
