Анализ мирового опыта разработки калийных месторождений показывает, что основные проблемы, возникающие при их освоении, — высокий уровень потерь полезного ископаемого, повышенная опасность затопления горных выработок в результате нарушения сплошности водозащитной толщи и развития аварийных водопритоков в выработанных пространствах рудников. Снижение потерь калийной руды может быть достигнуто за счет применения системы разработки длинными столбами, но такой способ ограничен особенностями геологического строения калийных месторождений и необходимостью сохранения сплошности водозащитной толщи при ее подработке. Безопасность подработки водозащитной толщи можно повысить за счет применения закладки выработанного пространства лав. Однако остается малоизученным вопрос о влиянии закладки на высоту зоны развития водопроводящих трещин. Проанализирован мировой опыт закладки выработанных пространств при разработке пластов длинными столбами и предложена технология размещения закладочных массивов, которая может решить приведенные проблемы. Рассмотренная технология и предлагаемые решения подкреплены лабораторными испытаниями закладочных материалов и математическим моделированием зон развития деформаций в вышележащих породах. Темпы добычи калийных руд постоянно возрастают, и такая тенденция будет сохраняться \\\\\\\\\[1, 2\\\\\\\\\]. Производство калийных удобрений ведется в Канаде, Белоруссии, России, Германии, Китае и в других странах \\\\\\\\\[3\\\\\\\\\]. Добыча солей в России традиционным шахтным способом ведется на трех месторождениях: Верхне-камском, Илецком и Тыретском. На двух месторождениях — Гремячинском и Нивенском — ведутся работы по освоению запасов, которые также планируются к отработке подземным способом \\\\\\\\\[4\\\\\\\\\]. Специфика разработки калийных месторождений связана с высокой растворимостью солей и наличием водоносных горизонтов в покрывающих породах, поэтому актуальной задачей является предотвращение процессов, приводящих к затоплению рудника \\\\\\\\\[5\\\\\\\\\]. Анализ статистики катастрофических прорывов вод и рассолов в выработки калийных рудников показывает, что за последние лет в мире такие случаи фиксировались в среднем раз в лет, в России и странах ближнего зарубежья — раз в лет табл. В мировой практике было затоплено и не подлежало восстановлению порядка 80 соляных рудников \\\\\\\\\[7\\\\\\\\\], в том числе три рудника на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей \\\\\\\\\[\\\\\\\\\]. Прорыв рассолов в выработки калийного рудника приводит к его бесконтрольному затоплению, экологической катастрофе в регионе разработки, потере запасов и огромному экономическому ущербу \\\\\\\\\[12\\\\\\\\\]. Снизить вероятность образования водопроводящих каналов в водозащитной толще и дальнейшее затопление рудника возможно за счет управления кровлей с помощью закладки выработанного пространства в процесс добычи \\\\\\\\\[13\\\\\\\\\]. Таким образом, при разработке соляных месторождений необходимо решать две взаимосвязанные проблемы — высокий уровень потерь и повышенную опасность затопления горных выработок. Проблемы можно решить с помощью системы разработки длинными столбами с закладкой выработанного пространства. Но для этого необходимо обеспечить безопасность подработки водозащитной толщи с помощью закладки выработанного пространства. При закладке выработанного пространства искусственно создаваемый закладочный массив выполняет роль несущего элемента и, следовательно, влияет на характер изменения параметров напряженно-деформированного состояния НДС вмещающего массива, в том числе в подработанных зонах. Однако, как показывает практика ведения горных работ на калийно-магниевых месторождениях, влияние закладочных массивов выработанного пространства лав на состояние водозащитной толщи ВЗТ не учитывается в существующей нормативно-технической документации \\\\\\\\\[14\\\\\\\\\]. Также недостаточно изучены вопросы эффективной технологии возведения закладочных массивов за длинными очистными забоями на калийных месторождениях и обоснования их необходимых физико-механических свойств. Опыт отработки калийных рудников показывает, что экономия на закладочных работах несравнима с финансовыми потерями при затоплении рудника \\\\\\\\\[15, 16\\\\\\\\\]. По оценочным расчетам, в результате затопления рудника с утвержденными запасами на 20 лет отработки, недополученная прибыль составит около 60 млрд руб. Согласно матрице оценки последствий техногенных рисков \\\\\\\\\[17\\\\\\\\\], вероятность затопления рудника, характеризуемая частотой от 1 до 0,1 раза в год и финансовым ущербом предприятию более млн долларов, следует относить к очень высокому риску, который требует немедленного внедрения мероприятий по его снижению и повышенного внимания со стороны недропользователя. В связи с высокими рисками затопления необходимость закладки выработанных пространств оправдана. Анализ текущего опыта разработки калийных месторождений показывает, что системы разработки длинными столбами с закладкой выработанного пространства при отработке соляных пластов нашли применение только на Старобинском месторождении \\\\\\\\\[18\\\\\\\\\]. На данном месторождении калийных солей относительно благоприятные горно-геологические и гидрогеологические условия, поэтому закладка применяется не для снижения развития водопроводящих трещин над выработанным пространством, а для размещения пустой породы из прослоек пластов в выработанном пространстве и повышения качества руды, доставляемой на фабрику. Закладка ведется путем выкладки бутовых полос за механизированным комплексом с помощью метателей, расположенных в предварительно пройденных закладочных штреках. Недостатками данной схемы являются значительная усадка бутовых полос после контакта с породами кровли и их низкая несущая способность, обусловленная тем, что закладочный материал расползается в стороны под действием давления в виду отсутствия боковых упоров. Также данная технология не решает проблему утилизации жидких отходов, образующихся в результате обогащения калийной руды. При разработке пологих угольных пластов закладка выработанных пространств лав нашла применение на угольных шахтах Китая. Закладка ведется с помощью специального закладочного оборудования, интегрированного в состав механизированного комплекса \\\\\\\\\[19, 20\\\\\\\\\]. Крепь в задней части оборудуется завальным перекрытием и уплотнительным устройством. К завальному перекрытию подвешивается закладочный скребковый конвейер, на который поступает закладочный материал и высыпается на почву выработанного пространства через отверстия, открываемые в рештаке конвейера. После образования насыпи порода утрамбовывается уплотнительным устройством. Недостатками являются сложность доставки закладочного материала с поверхности в выработанное пространство, необходимость периодических остановок очистного забоя в связи с длительностью закладочных работ, а также низкая технологичность полной закладки выработанного пространства. Данная технология также не решает проблему утилизации жидких отходов, образующихся в результате обогащения калийной руды. В качестве альтернативы традиционным камерным системам разработки для условий перспективных калийно-магниевых месторождений может быть предложена технология размещения закладочных массивов в выработанных пространствах лав, оборудованных механизированными комплексами \\\\\\\\\[21\\\\\\\\\]. Закладку в виде твердеющей гидрозакладочной смеси предлагается размещать в выработанном пространстве внутри эластичных резервуаров из гидроизоляционного материала, которые располагаются в выработанном пространстве в виде полос, перпендикулярных забою лавы рис. Твердеющая гидрозакладочная смесь доставляется в резервуары по закладочным трубопроводам, которые монтируются в предварительно пройденных конвейерном вентиляционном и закладочных штреках. По мере подвигания лавы проводится демонтаж участков закладочных трубопроводов. Резервуары крепятся к секциям крепи со стороны выработанного пространства или доставляются поштучно к месту расположения. Резервуары должны обеспечивать сохранение заданной формы при заполнении их на высоту выработанного пространства. За то время, пока заполняется ближайший к забою резервуар, предыдущий, заполненный, набирает прочность. Рецептура закладочного массива подбирается таким образом, чтобы исключить образование водопроводящих каналов в водозащитной толще. Время достижения требуемой несущей способности закладочного массива задается в соответствии с требуемой скоростью подвигания забоя. К тому моменту, когда происходит контакт закладочного массива с породами кровли, закладочный массив имеет необходимые прочностные свойства рис. Параметры полос закладочных массивов — ширину, расстояние между ними и их количество — необходимо привязывать к параметрам сдвижения кровли. Высота трещинообразования после деформаций вышележащих пород должна быть меньше геологической мощности ВЗТ с оставлением предохранительной водозащитной потолочины \\\\\\\\\[14\\\\\\\\\]. Принципиальная схема технологии размещения закладочных массивов в выработанном пространстве лавы \\\\\\\\\[21\\\\\\\\\] 1 — конвейерный штрек лавы; 2 — закладочный штрек лавы; 3 — вентиляционный штрек лавы; 4 — секции крепи; 5 — закладочный трубопровод; 6 — резервуар; 7 — закладочный материал; 8 — выработанное пространство; 9 — барьерный целик. Схема расположения закладочных массивов в выработанном пространстве лавы 1 — закладочный трубопровод; 2 — закладочный материал; 3 — резервуар; 4 — секции крепи; 5 — почва; 6 — кровля; 7 — пласт. Опыт отработки калийных месторождений показывает, что наиболее технологичными видами закладки в условиях соляных рудников являются \\\\\\\\\[22\\\\\\\\\]:. В лаборатории физико-механических свойств и разрушения горных пород Центра геомеханики и проблем горного производства Санкт-Петербургского горного университета были исследованы физико-механические и деформационные свойства закладочных массивов. Эксперимент проводился в два этапа для изучения каждого вида закладки сыпучей и гидравлической в условиях Нивенского месторождения \\\\\\\\\[24\\\\\\\\\]. На первом этапе эксперимента для сыпучей закладки исследовались зависимости усадки разрушенных соляных пород от приложенной нагрузки. Галитовая порода, используемая в ходе лабораторного эксперимента, была отобрана из кернового материала на Нивенском месторождения калийно-магниевых солей с глубины м. Подобный диапазон фракционного разделения достаточно полно отвечает реальному гранулометрическому составу соляных пород при их механическом разрушении. Проведение испытаний насыпных образцов в таких условиях позволило отразить поведение исследуемого материала в упругом ядре объемного сжатия, образующемся внутри реального закладочного массива по мере того, как на него передается нагрузка от опускающихся пород кровли \\\\\\\\\[14\\\\\\\\\]. Результаты показали, что размер фракции выше 2 мм практически не влияет на снижение усадки, то есть при большей концентрации мелкой фракции в составе закладки можно добиться улучшения компрессионных свойств. После обработки экспериментальных данных была построена результирующая кривая усадки сыпучего галитового закладочного материала в зависимости от приложенной нагрузки риc. Полученная экспериментальная обобщенная кривая усадки сыпучего закладочного материала описывается уравнением:. Во втором этапе эксперимента для гидравлической закладки на основе солеотходов исследовались прочностные свойства образцов, образовавшиеся в результате естественной кристаллизации. Для изготовления гидрозакладочной пульпы была подготовлена измельченная галитовая порода, которая затворялась насыщенным рассолом. Процесс кристализации и затвердевания образцов длился до трех месяцев. В ходе эксперимента удалось достичь застывания образцов в лабораторных условиях и образования кристаллических связей между частицами соли, что позволило формируемым образцам набрать прочностные характеристики. Готовые образцы закладочных массивов были испытаны на прочность и доведены до предельного состояния. После обработки экспериментальных данных была построена результирующая кривая деформаций закладочного массива на основе гидравлической закладки в зависимости от приложенной нагрузки риc. Прочностные свойства гидравлических массивов возможно увеличить до необходимого предела путем добавления вяжущих добавок в состав закладки \\\\\\\\\[25, 26\\\\\\\\\]. Полученные формы кривых совпадают с результатами исследований, выполненных специалистами на Старобинском и Верхнекамском месторождениях \\\\\\\\\[14, 27\\\\\\\\\], а также с зарубежным опытом исследования компрессионных свойств закладки \\\\\\\\\[28\\\\\\\\\]. Для оценки напряженно-деформированного состояния водозащитной толщи было проведено компьютерное моделирование \\\\\\\\\[24, 29, 30\\\\\\\\\]. На основе полученных данных в программном комплексе FLAC2D разработана горно-геомеханическая модель технологии размещения закладочных массивов в виде резервуаров в выработанном пространстве лав при отработке четырех калийных пластов на примере идеализированных условий Нивенского месторождения калийно-магниевых солей рис. Для тех же условий смоделировано напряженно-деформированное состояние кровли при отработке пластов без применения закладки и при закладке бутовыми полосами по опыту ОАО «Беларуськалий» с последующем сравнением результатов. Обобщенный график зависимости усадки сыпучей закладки из разрушенного галита а и гидравлической закладки на основе солеотходов б от приложенного давления. Эскиз расчетной схемы модели для размещения закладочного материала в выработанном пространстве лавы в форме полос из резервуаров. На моделях показаны зоны развития вертикальных растягивающих деформаций над выработанным пространством лав, что соответствует образованию горизонтальных расслоений рис. Данные области вместе с зонами горизонтальных растяжений в краевых частях выработанных пространств можно интерпретировать как возможные области формирования водопроводящих трещин. В случае отработки без закладки мощность зоны водопроводящих трещин ЗВТ составляет порядка м по высоте над верхним отрабатываемым пластом рис. Своды обрушения зона развития растягивающих вертикальных деформаций : а — после отработки всех пластов в свите без закладки; б — после выемки всех пластов в свите с механизированной закладкой выработанного пространства в форме полос из сыпучего материала; в — после выемки всех пластов в свите с закладкой выработанного пространства в форме полос из резервуаров с закладочным материалом в виде твердеющей гидрозакладочной смеси. При отработке с механизированной закладкой выработанного пространства в форме полос из сыпучего материала мощность ЗВТ составляет порядка м по высоте над верхним отрабатываемым пластом рис. При отработке с закладкой выработанного пространства в форме полос из резервуаров с закладочным материалом в виде твердеющей гидрозакладочной смеси мощность ЗВТ составляет порядка м по высоте над верхним отрабатываемым пластом рис. Результаты моделирования приведены в табл. Статистика разработки калийно-магниевых месторождений шахтным способом свидетельствует о том, что калийно-магниевые рудники функционируют в условиях очень высокого риска по фактору развития катастрофических процессов в водозащитной толще, приводящих к затоплению выработок и потере запасов. В связи с высокими рисками образования водопроводящих каналов в ВЗТ при разработке калийно-магниевых месторождений недропользователи вынуждены использовать щадящие методы добычи камерными системами с оставлением жестких целиков и с низким коэффициентом извлечения. Предлагается размещать позади лав самотвердеющие гидрозакладочные массивы на основе солеотходов в виде полос, перпендикулярных забою лавы. Для предотвращения растекания пульпы она подается в эластичные резервуары, размещаемые за механизированной крепью. Такая технология позволяет совокупно решать проблемы избытка жидких отходов обогащения и снижения высоты водопроводящих трещин, а также, за счет возможного применения длинностолбовых систем под водоносными горизонтами, повышать коэффициент извлечения. Главная Архив Том Структура статьи. Том Ковальский 1. Громцев 2. Дата отправки: Дата принятия: Дата публикации: Аннотация Анализ мирового опыта разработки калийных месторождений показывает, что основные проблемы, возникающие при их освоении, — высокий уровень потерь полезного ископаемого, повышенная опасность затопления горных выработок в результате нарушения сплошности водозащитной толщи и развития аварийных водопритоков в выработанных пространствах рудников. Читать целиком Ключевые слова:. Введение Темпы добычи калийных руд постоянно возрастают, и такая тенденция будет сохраняться \\\\\\\\\[1, 2\\\\\\\\\]. Этап отработки нисходящий порядок Суммарная вынимаемая мощность, м Без закладочных работ, м Полосы из сыпучего материала, м Полосы из твердеющей гидро-закладочной смеси, м Первый пласт 2,0 Второй пласт 4,0 Третий пласт 8,0 Четвертый пласт 10,0 Просмотр аннотаций. Просмотр полного текста. Цитирующие статьи. Usability of acrylates in damp proofing in deep-level salt mining. Gornyi Zhurnal. DOI: Promising technology trends in underground coal mining in Russia. Physical simulation of nonlinear geomechanical processes in potash ore mining. September , Vol. Reducing the geo-environmental impact of halite waste storage. Mining Informational and Analytical Bulletin. Меню статьи. Разработка технологии закладки выработанного пространства при выемке. Похожие статьи. Прогноз напряженно-деформированного состояния и устойчивости лба забоя тоннеля при пересечении нарушенных зон грунтового массива. Протосеня, А. Алексеев, П. Особенности кристаллизации оливина в обыкновенных хондритах метеорит Саратов : геохимия редких и редкоземельных элементов. Суханова, А. Кузнецов, О. Получение муллита: фазовые трансформации каолинита, термодинамика процесса. Котова, В. Устюгов, Шиенг Сан, А. Тензорная компакция пористых пород: теория и экспериментальная верификация. Пантелеев, В. Ляховский, В. Мубассарова, В. Карев, Н. Шевцов, Э. Математическая модель линейного и нелинейного повышения концентрации пропанта при проведении ГРП — решение для последовательной закачки ряда типов пропанта. Кочетков, И. Фаттахов, В. Мухаметшин, Л. Кулешова, Ш. Изучение особенностей кинетики процесса получения окатышей из красного шлама в потоке водорода. Халифа, В. Бажин, Я. Устинова, М.

Закладка выработанного пространства

Кяхта Купить закладку Кокс

Обратная закладка

Купить закладки марки в Нижнеудинске

Закладка выработанного пространства