Рассредоточенная технолого-геомеханическая схема отработки мощных крутопадающих калийных залежей Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© П. К. Гаркушин, 2003

УЛК 622363

П. К. Гаркушин

РАССРЕЛОТОЧЕННАЯ ТЕХНОЛОГО-ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ СХЕМА ОТРАБОТКИ МОЩНЫХ КРУТОПАЛАЮШИХ КАЛИЙНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Необходимым условием отработки калийных и каменно-соляных залежей является сохранение сплошности водозащитной толщи из непроницаемых соляных или соленосных пород на весь период эксплуатации рудника. Достигается это за счет применения камерной системы разработки с жестким поддержанием кровли, когда запас прочности между-камерных целиков превышает 2,5, соблюдения соосности камер и междукамерных целиков на всех горизонтах. Предельная кривизна водозащитной потолочины толщиною 30-60 м не должна превышать 24-10-4.

В условиях рудника №2 Стебникского калийного месторождения пласт Основной мощностью 160 м, залегающий под углом 70-80°, отработан до глубины 370 м. Параметры конструктивных элементов системы разработки составляют: ширина камер 15 м, ме-ждукамерных целиков 12 м, междуэтажных потолочин 12 м, высота этажей 60 м. При существующей раскройке пласт Основной необходимо отрабатывать на глубине 850 м камерами нетехнологичной ширины 8 м, высотой 38 м при ширине междукамер-ных целиков 19 м, толщине междуэтажной потолочины 16 м. Эксплуатационные потери будут составлять 1 81,5% при значительном расходе подготовительно-нарезных работ на 1000 т добычи (до 8 пог. м.).

Вариант отработки запасов камерами через одну [1, 2] - первичными шириною 22 ми вторичными шириною 10-12 м - исключается, поскольку запас прочности междукамерных целиков шириною 10 м меньше 1, 2, что будет недостаточным для сохранения устойчивости геомеханической системы на период отработки, закладки первичных и вторичных

камер.

Для отработки оставшихся запасов пласта Основной на Стебни-ковском калийном руднике №2 (СтКР-2) автором предложена рассредоточенная схема (рисунок), согласно которой рудное тело разбивают до глубины 850 м на этажи высотою 120 м. Особенность технолого-геомеханической схемы состоит в том, что, начиная с глубины 370 м, исключаются вертикальные ряды камер через один, за счет чего сохраняется высокотехнологичная ширина камер 15 м на всех этажах при ширине междукамерных целиков 39 м, толщине междуэтажной потолочины 16 м (таблица). Самый нижний этаж (Х1-Х11) необходимо отрабатывать двумя подэтажами высотой по 60 м с перепуском отбитой руды через промежуточную потолочину толщиной 10 м на нижний концентрационный горизонт. За счет сокращения количества этажей рассредоточенная технолого-геомеханическая схема отличается меньшим объемом горноподготовительных работ, высокой интенсивностью очистной выемки в камерах высотою 48-98 м и шириной 15 м. Устойчивость геомеханической системы предлагается обеспечить за счет возведения комбинированных барьерных полос из трех камер, заполняемых породносухой или твердеющей закладкой, и двух междукамерных целиков. По две свободных камеры между полосами и в приконтурной зоне можно заполнить рассолами в процессе ликвидации рудника. Устойчивость междукамерных целиков с запасом прочности 1,7 обеспечивается в течение 10-15 лет. За этот период должны быть возведены комбинированные барьерные полосы. При этом запас прочности каждого меж-дукамерного целика в условиях двухстороннего подпора закладкой должен повыситься до 2-2,5. Отсутствие закладки или отставание закладочных работ может привести к нарушению устойчивости геомеханической системы.

Проведение закладочных работ диктуется, кроме того, неотложными проблемами размещения солеот-ходов, глинисто-солевых шламов и золошлаковых отходов ТЕЦ и ГРЭС, что возможно при восстановлении существующего или строительстве нового высокопроизводительного закладочного комплекса на СтКР-2 с подачей закладочного материала через скважину [3].

Рассредоточенная технолого-геомеханическая схема применима для отработки запасов на действующих рудниках как в нисходящей, так и в восходящей t последовательности, но в последнем случае необходимо выполнить дополнительный объем капитальных работ по вскрытию и подготовке горизонтальных выработок околоствольных дворов и квершлагов, монтажу оборудования и т.п.

Оценку устойчивости междукамерных целиков с учетом сопротивления закладочного материала можно производить из формулы:

N,3r. H К hm h m mn A a n "i "2 Я,% ПрИМЕН

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

I 131 60 - 54 - - 15 12 2,35 - - 51,6 R = 45МПа

II 202 60 - 42 12 - 15 12 2,146 - - 62,7 -a-

III 262 60 - 42 12 - 15 12 1,90 - - 62,7 n-

IV 322 60 - 42 12 - 15 12 1J1 - - 62,7 n-

V-VI 386 120 - 98 16 - 15 39 2236 - - 77,7 n-

VII-VIII 506 120 - 98 16 - 15 39 2,04 - - 77,7 0 II

IX-X 626 120 - 98 16 - 15 39 1,72 - - 77,7 -B-

XI 746 60 - 44 16 - 15 39 - 239 - 80,87 n-

XII 806 60 - 42 - - 15 39 - - 227 - ■H-

где К - предел прочности рудосодержащих пород на одноосное сжатие, МПа; (а-1) -ширина междукамер-ного целика без зоны нарушения взрывными работами, м; И - высота 1 междукамерного целика, м; К0 -коэффициент, характеризующий уровень трещино-образования; азт - условный предел текучести закладочного материала, МПа; -степень заполнения выра-

ботанного пространства закладкой; К - предел прочности рудосодержащих пород на растяжение, МПа; у,У0 - плотность налегающих и М рудосодержащих пород, *Ц/м; Я - глубина разработки, м; А - ширина камеры, м; /. - минимальный размер выемочного участка, м. В расчетах принята величина предела прочности на одноосное сжатие К = 45 МПа, а на глубине больше 500 м - 50 МПа.

После ликвидации рудника конечное состояние геомеханической системы оценивается по запасу прочности междукамерных целиков, определяемому с учетом их разгрузки барьерными полосами и воздействия гидростатического давления расволов на кровлю и стенки камер. [4] Величину эксплуатационных потерь в междукамерных, междуэтажных, над-штрековых целиках, промежуточной толще и в днищах камер при отработке этажа с разделением на два подэтажа предлагается определять из формулы (2). где, кроме известных обозначений, Ъ - ширина бу-

роподсечной выработки, м; 8 - угол наклона бортов

(A -b )2

П =

ah + -

- ■ tgS + (A + а )(m + mn + тн )

100

(A + a )■ h3

-%

(2)

днища, град; т, тп, тн - толщина междуэтажного, промежуточного и надштрекового целиков, м; Ьэ - высота этажа, м.

При отработке запасов этажа без разделения на подэтажи из формулы (2) исключается слагаемое тп - мощность промежуточной толщи.

Коэффициент технологичности системы разработки, т. е. удельный расход подготовительнонарезных выработок на 1000 т добычи можно определить из следующей формулы:

1000[г'! (A + а)++ i3lH + 2fl + h3 )(A + а)/(L — а)] fl — 20)- у[,'ifh. — m — mu — mH )— 0,1 75(A — b)2 ]

(3)

где, коме известных обозначений, ¡і, і2, і3 - соответственно количество штреков (откаточных, подэтаж-ных), буро-подсечных ортов, выпускных ниш на приемном горизонте камеры; 1 - длина буро-подсчных ортов, м; 1н - длина и высота выпускных ниш, м;

Отработку новых залежей и месторождений следует производить сразу блоками (А+а) увеличенной ширины, принимая на верхних горизонтах пролет камеры не более 30 м, на нижних - не менее 10 м. Причем технолого-геомеханическая схема должна быть сформирована по каждому пласту до самого нижнего горизонта.

4

1. Галаев H.3., Рыженьков AM, Иванов A.A. и др. Совершенствование системы разработки крутопадающих залежей калийных руд. Горный журнал, 1990, №7, С. 24-27

2. Хмара И. E., Авраменко В.И, Емельянов Б.Н., Сметанников

А.С. Совершенствование систем разработки с подэтажной отбойкой. Горный журнал, 1988, №5, С. 24-26.

3. Пермяков Р. С., Шиман

М. И, Швецов Г. И, Гаркушин П. К. Вскрытие калийных месторождений скважинами специального назначе-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ния. В кн. Вскрытие калийных месторождений. Тр. ВНИИГ, Ш5, вып. 65. -Л., 1973, С. 91-95.

4. Гаркушин ПК. Особенности восходящей отработки калийных месторождений Предкарпатья. Уголь Украины, 1998, №5, С. 13-25.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Гаркушин П.К. - доктор технических наук, ЮРГТУ НПИ.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

ГАРКУШИН

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB6_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm © П

sur

15.05.2003 11:59:00 6

08.11.2008 22:03:00 Таня

4 мин.

08.11.2008 22:30:00 2

1 182 (прибл.)

6 739 (прибл.)