способ отработки соляных месторождений

Формула изобретения

Способ отработки соляных месторождений, включающий проведение вскрывающих выработок - капитальных транспортных и ходовых уклонов до самого нижнего горизонта, проведение вентиляционного и откаточного штреков нижнего этажа, проведение блоковых транспортных и бортовых уклонов в пределах каждого выемочного участка, проходку по простиранию камерных ходков и отработку запасов блока и закладку камер отходами обогащения, отличающийся тем, что закладка камер производится с отставанием от очистной выемки на одну-две камеры через скважины, пробуренные из закладочных уклонов, пройденных с вентиляционного штрека, причем толщину потолочного целика определяют в зависимости от мощности несущего слоя, прочности слагающих его пород на изгиб и ширины пролета камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к разработке соляных месторождений полого-наклонного падения в восходящей последовательности.

Известны способы разработки соляных месторождений системой открытых камер с плоским, траншейным, комбинированным (плоскотраншейным) днищем; с закладкой выработанного пространства породами от проходки горных выработок, галитовыми отходами обогащения и твердеющими материалами на их основе, глинисто-солевыми шламами, насыщенными рассолами при ликвидации.

Длительная устойчивость геомеханических систем обеспечивается при возведении в выработанном пространстве жестких целиков - ленточных, прямоугольных, квадратных, столбчатых (круглых). При запасе прочности междукамерных целиков больше 2,5 устойчивость геомеханических систем обеспечивается неограниченное время, скорость оседания налегающей толщи пород и земной поверхности не превышает 20 мм/год. Однако при возведении жестких целиков потери руды достигают 60-70%. Снижение потерь до 40-50% возможно при возведении жестко-пластичных целиков и комбинированных барьерных полос. Возведение податливых целиков с запасом прочности менее 1,4 может привести к значительному оседанию поверхности (до 6 м) над Северным сильвинитовым полем рудника Калуш.

При нисходящей отработке запасов месторождений возникает опасность прорыва надсолевых вод в горные выработки вследствие нарушения безопасного расстояния до водозащитного слоя пород, что привело к затоплению некоторых рудников в ФРГ на стадии строительства. В настоящее время не остановлены водопритоки в вентиляционные штреки верхнего этажа на Стебниковских калийных рудниках № 1 и № 2, Солотвинском соляном руднике.

При отработке калийных солей с податливыми целиками произошел прорыв вод в горные выработки Березниковского калийного рудника № 3, прорывы поверхностных и подземных вод через сосредоточенные провалы земной поверхности на руднике Калуш, а также прорыв вод и обрушение пород в районе главного ствола Березниковского калийного рудника № 1 (Гаркушин П.К. Гидрогеологические и геомеханические аспекты безопасной разработки калийных месторождений Предкарпатья. Горный журнал, 2000, № 5, с.45-46). На многих зарубежных и отечественных калийных рудниках наблюдались прорывы закладочного материала в горные выработки нижележащих горизонтов.

Все это свидетельствует о необходимости отработки соляных месторождений в восходящей последовательности, несмотря на большие первоначальные капитальные затраты (Гаркушин П.К., Григоренко P.M., Роскошин Р.А. Технология и параметры разработки полого-наклонных рудных залежей. Горн.-инф.-анал. бюлл. 2008, № 7, с.210-216).

Наиболее близким к предлагаемому является способ отработки соляных месторождений в восходящей последовательности (Гаркушин П.К. Способ разработки соляных месторождений. Пат. № 2235879, МПК7, Е21С 41/20. БИПМ, 2004, № 25). Способ предназначен для отработки и последующей закладки камер в виде вертикальных силосов при отработке крутопадающих залежей системой подэтажных штреков и ортов. Заполнение таких камер возможно из одной точки.

В задачу настоящего изобретения входило создание способа отработки соляных месторождений полого-наклонного падения, исключающего нарушение сплошности водозащитной толщи и прорывы надсолевых вод в горные выработки; исключающего прорывы закладочного материала на действующие горизонты; обеспечивающего минимальные потери полезного ископаемого, минимальное оседание земной поверхности и размещение всех отходов калийного производства в выработанном пространстве.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе отработки соляных месторождений, включающем проведение вскрывающих выработок - капитальных транспортных и ходовых уклонов - до самого нижнего горизонта, проведение вентиляционного и откаточного штреков нижнего этажа, проведение блоковых транспортных и бортовых уклонов в пределах каждого выемочного участка, проходку по простиранию камерных ходков и отработку запасов блока, закладку камер отходами обогащения, закладка камер производится с отставанием от очистной выемки на одну-две камеры через скважины, пробуренные из закладочных уклонов, пройденных с вентиляционного штрека, причем толщину потолочного целика определяют в зависимости от мощности несущего слоя, прочности слагающих его пород на изгиб и ширины пролета камеры.

На фиг.1 представлена схема выполнения способа. На фиг.2 представлен разрез выемочного участка вкрест простирания залежи.

На фиг.1 представлен план выемочного участка с расположением очистных камер 1 по простиранию, вскрытого транспортным уклоном в центре 2 и блоковыми уклонами 3 на границах выемочного участка. В этом же направлении производится очистная выемка в камерах. Закладка выработанного пространства 8 осуществляется с отставанием на одну-две камеры. Очевидное достоинство способа состоит в том, что закладочные работы производятся ниже очистных, что обеспечивает безопасность ведения горных работ. В пределах каждого полублока длиной 100 м из вентштрека 6 на расстоянии 50 м друг от друга проходят закладочные уклоны 4 над выемочным участком, из которых бурят скважины 5 диаметром 100-200 мм на камеры под различными углами для обеспечения равномерного заполнения выработанного пространства.

На фиг.2 представлен разрез вкрест простирания выемочного блока с расположением камер в поперечном сечении 1, закладочных уклонов 4 и скважин 5.

Заполнение камер возможно породно-сухой закладкой гидравлической, твердеющей, а также глинисто-солевыми шламами. Наибольшая эффективность достигается с применением гидравлической и твердеющей закладки на основе галитовых отходов обогащения калийных руд. Поскольку закладочные работы проводятся на одну-две камеры ниже очистных работ, обеспечивается более высокий уровень безопасности ведения горных работ. Кроме того, исключаются работы по сооружению гидроизоляционных перемычек в горловинах камер.

Осуществляется способ следующим образом. Рудное поле вскрывают до самого нижнего горизонта капитальными уклонами - транспортными и ходовыми. В пределах каждого выемочного участка длиной 200 м по простиранию выполняются следующие работы: проходят вентиляционные 6 и откаточные 7 штреки, транспортный уклон и бортовые уклоны. С вентиляционного штрека на расстоянии 50 м друг от друга проходят закладочные уклоны над будущими камерами до самого нижнего горизонта. В закладочных уклонах 4 производят прокладку пульпопроводов для подачи закладочного материала и бурят скважины, располагая их веером для обеспечения полной закладки камер. Транспортирующую жидкость (рассолы) из бортовых уклонов с помощью передвижных насосов откачивают на поверхность, на химфабрику. Таким образом заполняются закладочным материалом все камеры выемочного участка.

Оценка устойчивости междукамерных целиков производится из условия воздействия величины нагрузки от полного веса налегающей толщи пород и влияния бокового сопротивления закладочного материала. Устойчивость потолочного целика оценивается на прочность от воздействия изгибающей нагрузки от полного веса пород потолочного целика (Гаркушин П.К. и др. Устойчивость кровли камер. Горн.-инф.-анал. бюлл., 2003, № 7, с.198-200).

Основные достоинства предложенного способа отработки: повышается извлечение ископаемых солей; обеспечивается надежное поддержание налегающей толщи пород земной поверхности; исключаются деформации, обусловленные влиянием горного давления и воздействием геотектонических ударов, сейсмических толчков и других природных и техногенных факторов; все отходы обогащения калийных руд размещаются в выработанном пространстве, что позволяет исключить сооружение на поверхности хвостохранилищ и шламонакопителей, обеспечить экологическую чистоту окружающей среды; исключается возникновение сосредоточенных провалов земной поверхности, прорывы подземных вод и гидравлической закладки в горные выработки. Предложенный способ допускает применение сплошной камерной системы, т.е. отработку и закладку камер через одну.