CC BY
29
- © В.А. Соловьев, А.И. Сскунпов,
М.В. Скопинов, 2014
УДК 622.27
В.А. Соловьев, А.И. Секунцов, М.В. Скопинов
ПЛАСТОВАЯ ПОДГОТОВКА ВЫЕМОЧНЫХ БЛОКОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ
Приведена новая концепция подготовки очистных блоков при отработке сильви-нитовых пластов, позволяющая значительно уменьшить удельный объем проходки подготовительных выработок и значительно сократить продолжительность их строительства. Согласно предлагаемому способу все блоковые подготовительные выработки располагаются в разрабатываемых пластах.
Ключевые слова: Верхнекамское месторождение калийных солей, полевая и пластовая подготовка, проветривание рабочих зон, вентиляционные скважины, па-нельно-блоковая подготовка.
Своевременная подготовка выемочного участка к очистной выемке является важной задачей при планировании развития горных работ. В связи с наметившейся тенденцией совершенствования технологии очистной выемки [1, 2], предполагающей повышение производительности комбайновых комплексов на очистных работах и, соответственно, сокращение сроков отработки выемочных участков, остро встает вопрос о концентрации очистных работ и необходимости в более короткие сроки осуществлять их подготовку.
Наибольшее распространение на Верхнекамских рудниках получил па-нельно-блоковый способ подготовки шахтных полей. Выработки главных направлений, панельные и блоковые располагаются в подстилающей каменной соли и в продуктивных пластах. Размеры панелей на Верхнекамских калийных рудниках могут составлять 1,2-3,0 кмх3,0 км. Размеры блоков: ширина составляет 400-650 м; длина - до 2100 м [3-5]. Порядок отработки панелей и блоков может быть как
прямым, так и обратным. Соль от проходки полевых выработок складируют в пределах отработанных участков либо выдают на поверхность вместе с рудой.
На Верхнекамском месторождении принят комбинированный способ подготовки выемочных блоков [4, 5]. На рис. 1 приведена принципиальная схема комбинированной подготовки выемочного блока. Основными особенностями данной схемы следует считать расположение блокового конвейерного штрека в подстилающей каменной соли. Соль от проходки полевых выработок складируется в заранее отработанные камеры пласта Красный II.
Одним из преимуществ, приведенной схемы подготовки выемочного блока, следует считать: простую схему перегрузки руды из самоходного оборудования на конвейер через рудоспу-скные скважины, а также эффективную схему проветривания выемочного блока.
В качестве основного недостатка следует отметить необходимость проходки выработок по некондиционному по содержанию полезного компонента
Рис. 1. Способ комбинированной подготовки выемочного блока: 1 - панельный вентиляционный штрек пл. АБ; 2 - панельный транспортный штрек пл. Красный II; 3 - панельный конвейерный штрек пл. ПдКС; 4 - панельный транспортный штрек пл. ПдКС; 5 -транспортный уклон с панельного транспортного штрека пл. ПдКС на панельный транспортный штрек пл. Красный II; 6 - блоковый бункер руды; 7 - выемочный штрек пл. Красный II; 8 - закладочные камеры; 9 - разгрузочная сбойка; 10 - блоковый транспортный штрек пл. Красный III; 11 - блоковый конвейерный штрек пл. Красный III; 12 - закладочный уклон; 13 - рудоспускная скважина; 14 - транспортный уклон с пл. Красный III на пл. Красный II; 15 - транспортный уклон с пл. Красный II на пл. АБ;16 - выемочный штрек пл. АБ; 17 - вентиляционный уклон; 18 - проходческий уклон
пласту Красный III или по пласту подстилающей каменной соли (ПдКС).
Авторами разработаны основные технологические положения новых способов подготовки и отработки выемочных блоков с пластовым расположением подготовительных выработок (рис. 2 и 3).
Разработанные схемы подготовки выемочных блоков по сильвинитовым пластам подразумевают использование при проходке выработок раздвижного ленточного конвейера кассетного типа, монтаж которого осуществляется вслед за проходкой блоковых выработок с шагом 150-200 м. В результате обеспечивается сокра-
щение расстояния доставки горной массы на подготовительных работах.
Производительность комбайнового комплекса на проходке выработок соответственно возрастет (не менее чем в два раза) по сравнению с фактической производительностью на подготовительных работах, составляющей 300-600 м/мес. В предлагаемом варианте во время наращивания конвейера проходка не останавливается, а руду от проходки выработок самоходным вагоном доставляют до рудоспускной скважины, расположенной на панельном транспортном штреке пласта Красный II.
План по пласту АН
План по пласту Красный II
План по пласту ПдКС
9
- свежая струя
- исходящая струя
- выработка пл. Красный II
- выработки пл. ЛЬ
- вентиляционная перемычка
- глух ни вептилн1Тиош|ая перемычка
- вентиляционная перемычка с дверями
- выработки пл. ПдКС
- ] IМ ] I с вентиляционным ставом для проныривания очистных
камер но ни. ЛЬ
---^ - ИМИ с вентиляционным станом
дня проветривания очистных камер по пл. Красный I! - ось блокового конвейера - - - | [>апнпа напели
---—- - 1~раншде блока
------ och панели
----ось блока
[ " j - предохранительный целик длк охраны панельных выработок I S- направление фро1гта очнетньн
работ н Юл'мо 'Hin м блоке
Рис. 2. Схема подготовки блока по сильвинитовым пластам и параллельной отработки пластов обратным порядком: 1 - панельный транспортный штрек пл. ПдКС; 2 - панельный конвейерный штрек пласта ПдКС; 3 - панельный транспортный штрек пл. Красный II; 4 - панельный вентиляционный штрек пл. АБ; 5 - обходная выработка пл. Красный III; 6 - заезд на выемочный штрек пл. Красный II; 7 - камера приводов блоковых конвейеров; 8 блоковый бункер руды; 9 -разрезная камера пл. Красный II; 10 - вентиляционный ходок сечением не менее 15 м1; 11 - выемочно-конвейерный штрек пл. Красный II; 12 - выемочный штрек пл. Красный II; 13 -разгрузочная сбойка пл. Красный II; 14 - уклон с пл. Красный II на пл. АБ; 15 - уклон на выемочный штрек пл. АБ; 16 - выемочно-конвейерный штрек пл. АБ; 17 - выемочный штрек пл. АБ; 18 - разгрузочная сбойка пл. АБ; 19 - рудоспускная скважина; 20 - вентиляционная скважина; 21 - вентиляционный ходок сечением не менее 15 м2
В связи с интенсивной складчатостью калийных пластов Верхнекамского месторождения конвейерные выработки располагают в подстилающей каменной соли с приданием выработке относительно прямолинейного профиля.
Следует отметить, что в условиях интенсивной складчатости пластов проходка конвейерного штрека по сильвинитовому пласту может потребовать необходимости пересечения складок либо дополнительную подрубку пород почвы выработки с целью обеспечения необходимой кривизны почвы выработки для последующей установки в ней ленточного конвейера.
Новый вариант подготовки выемочного блока (см. рис. 2) включает проходку камеры приводов блокового конвейера 7, заездов на выемочные штреки 6, разрезной камеры 9 с вентиляционным ходком 10 в панельные вентиляционные выработки 4, выемочно-конвейер-ного 11 и выемочного 12 штреков, разгрузочных сбоек 13 по пласту Красный II.
Подготовка блока по пласту Красный II сопровождается бурением вентиляционных 20 и рудоспускных 19 скважин до пласта АБ, проведением уклонов 15, выемочных штреков 16, 17 и разгрузочных сбоек 18.
Для организации начальной стадии отработки выемочного блока по пласту АБ необходима проходка транспортного уклона 14.
Отработка блока осуществляется одновременно по двум пластам с опережением фронта очистных по верхнему пласту не менее 50 м (см. рис. 2).
Свежий воздух на блок поступает по выемочным штрекам пласта Красный II, а исходящая струя удаляется по выемочным штрекам пласта АБ в вентиляционные панельные выработки.
Воздух для проветривания одно-ходовых камер по пласту АБ подается вентилятором местного проветривания, установленным на вентиляционной скважине 20. Свежий воздух для проветривания рабочей зоны по пласту АБ поступает через транспортный уклон с пласта Красный II либо вентилятором местного проветривания, установленным на вентиляционной скважине, с забором воздуха впереди фронта очистных работ по пласту Красный II.
Исходящая струя воздуха удаляется за счет общешахтной депрессии по выемочным штрекам пласта АБ в панельные вентиляционные выработки пласта АБ.
Отработка пласта Красный II сопровождается сооружением вентиляционных ходков 21 на границах блока с подачей воздуха из первой очистной камеры пласта Красный II в отработанную камеру пласта АБ. Последующие камеры сбиваются верхним ходом с предыдущим, в результате обеспечивается сквозное проветривание второго и последующих комбайновых ходов при отработке многоходовых камер пласта Красный II.
Проветривание очистных камер по пласту Красный II осуществляется подачей свежего воздуха с выемочного штрека пласта Красный II вентилятором местного проветривания в очистную камеру. Исходящая струя воздуха выдается через сбойки очистных камер, вентиляционные ходки в выработки пласта АБ а затем в панельные вентиляционные выработки пласта АБ.
Возможен промежуточный вариант отработки выемочного блока по последовательной схеме (рис. 3).
Данный способ предполагает отработку пласта АБ в выемочном блоке прямым порядком, а выемку пласта Красный II в обратном порядке.
■ м".-лхн сП'.Гй с=ац=Э' -г.1;и1 кгниинвш и^шпи -.ньэМН'М
-ч^г.^аз^сгри сгЦЬз - ишмпны.нил : гк^с.л г . яЬ "
—ежи;
Рис. 3. Последовательная схема отработка пластов в выемочном блоке:
а - отработка пласта АБ; б - отработка пласта Красный II
1 - панельный транспортный штрек пл. Красный II; 2 - панельный вентиляционный штрек пл. АБ; 3 - уклон на выемочный штрек пл. АБ; 4 - заезд на выемочный штрек пл. Красный II; 5 - камера приводов блоковых конвейеров; 6 - блоковый бункер руды; 7 - обходная выработка пл. Красный III; 8 - разрезная камера пл. Красный II; 9 - вентиляционный ходок сечением не менее 15 м1; 10 - выемочно-конвейерный штрек пл. Красный II; 11 - выемочный штрек пл. Красный II; 12 - уклон с пл. Красный II на пл. АБ; 13 - выемочный штрек пл. АБ; 14 - вентиляционный ходок сечением не менее 15 м1; 15 - рудоспускная скважина
Руда из забоев пласта Красный II самоходным вагоном доставляется до механизированного перегружателя, находящегося в хвостовой части конвейера и служащего для дозированной загрузки конвейера а также для передвижки хвостовой секции конвейера при его наращивании. Укорачивание конвейера производится с
шагом 50-60 м. Разгрузка самоходного оборудования на конвейер с пласта АБ осуществляется через рудос-пускные скважины.
Из преимуществ параллельной схемы ведения очистных работ следует выделить возможность применения комбайнов разного типоразмера наиболее приспособленных для гор-
Основные расчетные технические показатели подготовки и отработки выемочного блока
Шахтный вариант Последовательная схема Параллельная схема
Расчетный срок подготовки блока, мес. 12,3 3,9 3,9
Расчетный срок отработки блока, мес. 41,6 29,5 21,2
Объем подготовки по сильвинитовым 3 пластам,м 94450 54250 54250
Объем подготовки по каменной соли, м3 27280 3100 3100
но-геологических условий отрабатываемых пластов, тогда как при отработке по последовательной схеме заведомо предполагается отработка обоих пластов одним и тем же комбайном. Кроме того при параллельной схеме отработки блока появляется возможность усреднения руды в результате смешивания руд из двух отрабатываемых пластов.
Сравнение способов подготовки и отработки блоков по основным производственным показателям приведено в таблице.
Предложенные способы пластовой подготовки блоков позволяют более
1. Соловьев В. А. Повышение эффективности механизированной выемки сильви-нитовых пластов на рудниках ОАО "Урал-калий" / В. А. Соловьев, А. И. Секунцов // ОАО "Галургия" - 40 лет пути: задачи, решения, достижения: сб. науч. тр. - Новосибирск : Наука, 2012. - С. 151-156.
2. Секунцов А.И. Пути совершенствования комбайновой технологии разработки верхнекамского калийного месторождения / А.И. Секунцов // Изв. вузов. Горн. журн. -2013. - № 2. - С. 23-28.
3. Технологический регламент производства очистных работ и проходки горных
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
чем в 3 раза сократить сроки подготовки выемочного блока к очистной выемке, значительно сократить объем проводимых выработок в подстилающей каменной соли. Использование на проходке конвейера кассетного типа значительно повышает производительность комбайнового комплекса.
Результаты исследований заложены в основу проекта опытно-промышленных работ с последовательной схемой отработки запасов на второй северо-западной панели рудника Четвертого калийного рудоуправления ОАО «Уралкалий».
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
выработок на рудниках ОАО «Уралкалий». -Березники, 2007.
4. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения / Уральский филиал ВНИИГ.-М.: Недра, 1992.
5. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках ОАО «Сильвинит». - Новосибирск: Наука, 2011.
6. Соловьев В.А. Разработка калийных месторождений: практикум / В.А. Соловьев, А.И. Секунцов. - Пермь: ПНИПУ, 2013.ЕШ
Соловьев Вячеслав Алексеевич - доктор технических наук, профессор кафедры Разработка месторождений полезных ископаемых ПНИПУ, заведующий лабораторией геодинамической безопасности ОАО «Галургия» e-mail: [email protected]).
Секунцов Андрей Игоревич - аспирант кафедры Разработка месторождений полезных ископаемых ПНИПУ, научный сотрудник лаборатории геодинамической безопасности ОАО «Галургия», e-mail: [email protected]).
Скопинов Михаил Владимирович -главный инженер проектов ОАО «Галургия», e-mail: [email protected]).
UDC 622.27
IN-SEAM DEVELOPMENT OF BLOCKS BY MINING IN UPPER KAMA POTASH SALTS DEPOSIT
Soloviev V.A. (Perm, Russia). Doctor of Engineering, Professor of the chair of Mineral Deposit Mining at Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky Av., Perm, 614990, Russia), Head of Laboratory for Geodynamic Safety in OJSC Galurgia (94, Sibirskaia St., 614002, Perm, e-mail: [email protected]). Sekuntsov A.I. (Perm, Russia). Postgraduate of the chair of Mineral Deposit Mining at Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolski Av., Perm, 614990, Russia), researcher of the Laboratory for Geodynamic Safety in OJSC Galurgia (94, Sibirskaia St., 614002, Perm, e-mail: [email protected]). Skopinov M.V. (Perm, Russia). project engineer in OJSC Galurgia (94, Sibirskaia St., 614002, Perm, e-mail: skopinov@gallurgy. ru).
New concept of stoping preparation by working of sylvinite seams lets significantly decrease the proportion of development and its construction period. Due to the suggested method all the development blocks are lying in the mined beds.
Key words: Upper Kama potash salt deposit, in-stone and in-seam development, working area ventilation, ventilation holes, block and panel caving.
REFERENCES
1. Solov'ev V.A. Povyshenie effek-tivnosti mekhanizirovannoi vyemki silvi-nitovykh plastov na rudnikakh OAO "Ural-kalii"(Effectivization of mechanized underground sylvinite mining at Uralkali JSC). V.A. Solov'ev, A.I. Sekuntsov, OAO "Galurgiya" 40 let puti: zadachi, re-sheniya, dostizheniya: sb. nauch. tr. Novosibirsk, Nauka, 2012. pp. 151-156.
2. Sekuntsov A.I. Puti sovershenstvo-vaniya kombainovoi tekhnologii razrabotki verkhnekamskogo kaliinogo mestorozhdeniya (Effectivization of mechanized underground sylvinite mining at Uralkali JSC). Izv. vuzov. Gorn. zhurn. 2013. no. 2. pp. 23-28.
3. Tekhnologicheskii reglament proiz-vodstva ochistnykh rabot i prokhodki gornykh vyrabotok na rudnikakh OAO «Uralkalii» (Stoping and drivage production procedure in mines of Uralkali JSC). (Ways of improving shearing technology at the Upper Kama potash salt deposit) Berezniki, 2007.
4. Metodicheskoe rukovodstvo po vede-niyu gornykh rabot na rudnikakh Verkhnekamsko-go kaliinogo mestorozhdeniya (Instructional guideline on mining at Upper Kama potash salt deposit) Ural'skii filial VNIIG. Moscow, Nedra, 1992.
5. Metodicheskoe rukovodstvo po vede-niyu gornykh rabot na rudnikakh OAO «Silvinit» (Instructional guidelines on mining at Silvinit JSC) Novosibirsk: Nauka, 2011.
6. Solov'ev V.A., Sekuntsov A.I. Razrabotka kaliinykh mestorozhdenii: praktikum (Potash salt deposit mining: Practical course). Perm': PNIPU, 2013.
РИСУЕТ ДАРЬЯ АБРЕНИНА
В поисках настоящего бриллианта загляни в умную книгу
