CC BY
17
УДК 622.831
Ю.Г.СИРЕНКО
Горный факультет, доцент кафедры разработки месторождений подземным способом
Е.Р.КОВАЛЬСКИЙ
Горный факультет, группа ТПП-98-2,
ассистент профессора
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНЫХ ЗОН ПРИ ВЫЕМКЕ ТРЕТЬЕГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
НА ПОЛНУЮ МОЩНОСТЬ
Выполнен статистический анализ результатов пересечения горными работами геологических нарушений типа мульда погружения на ПО «Беларуськалий». Рассмотрена и уточнена теория И.А.Одесского об образовании мульд погружения. На основе базового способа, применяемого на рудниках объединения, и описанной теории образования мульд разработан способ искусственного инициирования выброса угля и газа в лаве при выемке Третьего калийного пласта Старобинского месторождения на полную мощность. Параметры способа определяются с учетом геометрического строения мульды погружения. Непосредственно перед проведением инициирующих буровзрывных работ (БВР) формируется проводящий канал для выброса соли и газа в выработанное пространство. Для данного способа с учетом геологического строения мульд и физико-механических свойств соляных пород рассчитан типовой паспорт БВР для искусственного инициирования выброса соли и газа с ограничением интенсивности выброса. Согласно паспорту7, взрывание производят с тремя ступенями замедления, при этом центральный шпур не заряжается. Приведены результаты расчетов параметров работ по инициированию внезапных выбросов в зонах геологических нарушений.
I
The statistical analysis of results of crossing by mining operations of geologic failures of a type "sphere of immersing" at industrial association "Belaruskali" is executed. Theory about formation of "spheres of immersing" by I.A.Odessky is considered and corrected. On the basis of a base way used on ore mines of association and described theory of formation of "spheres of immersing" the way of artificial initiation of a salt-and-gas outburst in longwall at an extraction of the Third potash seam on complete power is developed. The parameters of a way are determined in view of a geometrical structure of "spheres of immersing". Directly ahead of realization of initiating blasting the conducting channel for initiation of an outburst in a goaf is formed. For the given way in view of a geologic structure of "sphere of immersing" and physical and mechanical properties of hydrochloric soils the typical passport of blasting for artificial initiation of an outburst of salt and gas with restriction of intensity of an outburst is designed. According to the passport, blasting is made with three steps of slowing-down, thus the central blasthole is not charged. The final results of accounts of parameters of operations on initiation of sudden outbursts in zones of geologic failures are present,
Внезапные выбросы соли и газа на Ста-робинском месторождении приурочены к так7 называемым мульдам погружения - локальным геологическим нарушениям сферической формы со складчатым основанием. Данные нарушения характеризуются сложным напряженно-деформированным состоянием прилегающих пород и повышен-
ным содержанием свободного газа, находящегося в полости мульд под большим давлением (до 10 МПа).
Как показывает опыт (см. таблицу) количество мульд погружения, в которых после проведения инициирующего взрывания не произошло выброса соли и газа, достаточно велико. Если к ним прибавить остав-
Потенциально опасные локальные геологические нарушения типа мульда погружения
на рудниках ПО «Беларуськалий»
Нарушения Число нарушений по рудникам объединения
1РУ 2РУ ЗРУ 4РУ Всего
Выбросившие самопроизвольно в процессе ведения горных работ 2 0 3 0 5
Выбросившие в результате сотрясательного взрывания 6 10 13 0 29
Не выбросившие в результате сотрясательного взрывания 28 27 25 41 121
Оставленные в массиве (целиках) 0 0 34 15 49
Всего 36 37 75 56 204
ленные в массиве мульды, то оказывается, что 75 % затрат на проведение противовыб-росных мероприятий и возмещение ущерба от простоев при их осуществлении экономически не оправданы.
В настоящее время на ПО «Беларуськалий» разрабатывается и внедряется технология селективной выемки Третьего пласта на полную мощность одной лавой. В связи с этим особую актуальность приобретает проблема перехода мульд погружения очистными комплексами. Прежде чем перейти к практическому решению данной димо уточнить теорию образования мульд погружения, разработанную И.А.Одесским. В ее основу положен механизм глиняного диапиризма, который тесно связан с образованием мульд и является одной из причин их выбросоопасности.
Учитывая специфику рассматриваемой толщи Третьего калийного пласта, заключающуюся в чередовании слоев соли (галита, сильвина, карналита) и галопелита и неравномерном распределении по латерали отложений различной степени плотности, вполне естественно допустить, что в результате возникшего неравномерного геостатического давления галопелиты в силу большой водо-насыщенности и пластичности должны были «перетекать» в направлении участков с наименьшим давлением. Подьем кровли галопе-литов в этих местах вызвал образование в вышележащих солевых пластах пологих поднятий и микротрещиноватости, обусловленной растягивающими усилиями.
В процессе диакатагенеза, седимента-ционная относительно пресная и потому достаточно агрессивная вода отжималась из галопелитов и, соприкасаясь через образовавшиеся микротрещины с вышележащими солями, растворяла их, высвобождая заключенные в их кристаллической решетке газы, находившиеся там под очень высоким давлением. В итоге над галопелитовым вздутием вследствие частичного выноса подземными водами растворенных солей возникала полость с дефицитом твердого вещества. Это способствовало проседанию слаборастворимых прослоев (до появления крутого их падения к центру мульды) и активизировало дальнейший подьем глинистого вещества, завершавшийся формированием типичных структур протыкания.
В дальнейшем в полость выщелачивания, т.е. в мульду, представляющую собой ослабленную зону, с ее периферии устремлялся газ, освободившийся в результате растворения солей, который при наличии вышележащего газонепроницаемого экрана создавал газодинамическую среду (рисЛ).
Анализируя данную теорию, мы приходим к выводу, подтверждаемому текущей практикой ведения горных работ на ПО «Беларуськалий», что свободный газ всех мульд погружения сконцентрирован в кровле Третьего калийного пласта, так как все полости выбросов из мульд ориентированы в кровлю. Паспорта инициирующих БВР на объединении должны составляться с учетом этой особенности строения мульд.
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.152
ЛЧМ/,', ..,.,,»,,.,■•. I < г » . » » • ... • • »• >■...< ........|<..«>.<м<*>>'
- •Н.Лш'Ч.*..- «..,'»«»'.'*-*.....«"У»'^ • \ т *11 1-"— ^ ^ ' 1 ........... ' ул*
« щт ■ ■ — и III. ■ ■ «■» ■ ■ а ■ —■
Рис.1. Завершенная стадия формирования глиняного диапира и вызванное им
мульды погружения (документация 2000 г.)
I - IV - сильвинитовые слои
На основе базового способа инициирования выбросов соли и газа в лаве, применяемого на ПО «Беларуськалий» при слоевой выемке Третьего калийного пласта, и
описаннои выше гипотезы происхождения мульд нами был разработан способ иниции-
выбросов соли и газа в лаве при вы-калийнош пласта на полную
емке
При появлении в лаве предупредитель'
известными методами определяют контур опасной зоны и местоположение центра ядра мульды (для мульды средних размеров радиус ядра составляет 2,5 м, а предупредительные признаки начинают проявляться в лаве на расстоянии 7,5 м от оси мульды). После появления предвестников выброса соли и газа начинают проходку передовой выработки и опережающего вруба сечением не более 1 м2. Параметры передовой выработки определяются паспортом БВР, но ее размеры должны быть не менее 1,5 х 1,5 м. Угол наклона передовой выработки с опережающим врубом для искусственного инициирования выброса определяется с учетом геометрического строения мульды (для мульды средних размеров угол наклона 23°). В кровлю передовой выработки с целью
снижения давления свободных газов бурят
дегазационные шпу
работки ее направление и может корректироваться в соответствии с более точным определением местоположе-
ния опасной зоны.
Уточнив местоположение передовой
9
очистного забоя ботки начинают ной крепи, устанавливая
«и»
два ряда
СТОЙКИ
в межсек-крепи. с сек-
ганных рядов крепи, снимают распор и максимально опускают перекрытия к почве пласта. Зазор между верхняком крепи и почвой пласта перекрывается с помощью настила из бревен. Таким образом, формируется проводящий канал.
Для соляных пород зависимость линии наименьшего сопротивления заряда от поперечного размера обнаженной поверхности выражается функцией вида
13
TT
16
14
5 6
8 7 --
12
11
1500
15
1500
15,16
Рис.2. Параметры сотрясательного взрывания с одним центральным незаряженным шпуром и тремя ступенями замедления для искусственного инициирования выброса соли и газа с ограничением его интенсивности
где Ж0 - ЛНС данного заряда при его взрывании на неограниченную верхность, м, для
по-
г
сближения шпуров, использования
= 1,45;
mrJ;
п . ?
I
i - степень
= 5,35; а -
W
учитывающий ВВ, а =
q _
Q = 0,9 кг; D - скорость
D
4000 м/с; 1п
коэффициент удлинения заряда, 1п = 87; т
пульс дробления, J, = 7598; d -
чения параметров даны для условий рудников
после расчетов приняты следующие парамет-
ский
шпуром): общее количество шпуров 17, об'
9 "Л ?
мс и максимально возможное.
88 ---—
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.152
