Совершенствование разработки калийных месторождений

Мощность п л аста, м

t

Рис. 3. Зависимость разубсживання руды ( а ), сод ння КСе в руде ( 6 ) и потерь кСс в недрах (3 ) от

мощности Третьего пласта: 1 , 2 , 5 - варианты привязки подготовительных выработок верхнего слоя к пласту (под У,17-7 и 17 слои) цри слоевой выемке по применя­

УДК 622.016.62/622.363

Н.И. Егоренков

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ. С Ш ОТРАБОТКИ 4-ГО СИПЬЕИНИТОВОГО СЛОЯ ТРЕТЬЕГО ПЛАСТА СТАРОЕИНСКОГО МЕСТОРОВДЕНИЯ

(П/о "Белорускалий")

Особое место в совместной деятельности науки и производства уделяется оптимизации и освоению новых технологических схем отработ­ ки калийных пластов на глубоких горизонтах в сложных горно-геологи­ ческих условиях.

В пределах Старобинского калийного месторождения кровля Третье­ го пласта на значительной площади является слабоустойчивой вследст­ вие тонкослоистого строения, наличия мощных глинистых прослоев,низ­ кой агрегатной прочности. Все это создает сложные технические пробле­ мы по приведению и поддержанию подготовительных выработок, вскрываю­ щих верхний 17 сильвинитовый слой, по ведению очистных работ, по обеспечению безопасных условий труда. Поэтому на участках с неустой­

большой глубиной разработки.

Экспериментальные работы, выполненные БФ БНИИГ на рудника 4-го рудоуправления, показали, что подготовительные выработки, прой­

денные по 17 сильвинитовому слою сохраняются в безопасном состоянии очень короткий промежуток времени (от нескольких суток до 2-3 меся­ цев), а затем разрушаются. Попытки применить в этих условиях традици­ онные для данного месторождения методы охраны (штанговое крепление) не дали ожидаемых результатов. В связи с этим для вовлечения в отра­ ботку 17 сильвинитового слоя на шахтном поле 4 -го рудоуправления необходимо принятие новых технологических решений по поддержанию подготовительных выработок и по освоению новых систем разработки.

На рудниках п/о "Белорускалий" за последние годы проделан боль­ шой объем научно-исследовательских и опытных работ, направленных на изыскание перспективной технологии отработки Третьего пласта с вы­ емкой 17 сильвинитового слоя. В результате был осуществлен переход с комбинированной системы разработки на более прогрессивную Столбо­ вую систему с разделением пласта на слои, вынимаемые мехаНазарован-

рнми комплексами с оставлением межслоевой каменной соли в вырабо­

танном пространстве,

тельная выемка Третьего пласта, а на рудниках 1-го и 2-го рудоуправ­ лений внедряется двухслоевая выемка с малым и большим опережением очистных работ. Основное отличие вариантов одновременной отработки слоев заключается в порядке подготовки столбов к очистной выемке. Так, цри малом опережении очистных работ в слоях, их подготовка осуществляется одновременно для каждого слоя на всю длину столба, поэтому в процессе отработки выработки нижней лавы попадают в зону опорного давления верхней лавы, а затем надрабатываются ею. При большом опережении очистных работ в слоях выемочные штреки нижней лавы проходят в разгруженной от горного давления зоне, т .е . позади верхней лавы.

Указанные различия в подготовке слоев существенно влияют на характер деформирования и условия поддержания выемочных штреков нижней лавы, а следовательно, и на область применения вариантов с одновременной отработкой слоев. Например, вариант с малым опереже­ нием очистных работ в слоях целесообразно применять на участках шахтного поля, где кровля пласта, а также слагающие пласт слои обладают хорошей устойчивостью. При снижении устойчивости слоев (уменьшении мощности прослоев сильвинита и калийной соли, увеличе­ нии количества глинистых прослойков) предпочтение должно отдавать­ ся варианту с большим опережением очистных работ в слоях.

На руднике 2 -го рудоуправления был испытан вариант слоевой вы­ емки Третьего пласта с большим опережением очистных работ в слоях и с общим для верхней и нижней лав центральным вентиляционным штре­ ком, пройденным в нижнем слое. Проветривание верхней лавы по этому варианту осуществлялось через сплошную щель шириной 0 ,9 -1 ,2 м,про­ резанную в кровле центрального вентиляционного штрека на всю мощ­ ность межслоевой пачки. Данный вариант для конкретных горно-геоло-

паческих условий позволяет использовать для отработки верхнего слоя длинную спаренную лаву без проведения центрального штрека по 1У слою.

Для цроведения экспериментальных работ на руднике 4 -го рудо­ управления был проанализирован накопленный опыт слоевой выемки угольных и калийных пластов, рассмотрены перспективные технологии выемки, вопросы охраны и поддержания подготовительных выработок, конструкции концевых частей лавы, оценены результаты шахтных ис­ следований при слоевой выемке Третьего пласта и экспериментов! выполненных в условиях рудника 4-го* рудоуправления.

В настоящее время на руднике на горизонте - 670 м в северной части шахтного поля создан опытный участок по выемке 1У сильвинитового слоя Третьего пласта. Ведется проходка подготовительных выра­ боток и монтаж очистного комплекса ШМ-87КС комбайном ГГШ-68. Вы­ бор комплекса обусловлен возможностью выемки слоя без црирезки бо­ ковых пород и удобством выполнения концевых операций при принятых

рудниках п/о "Белорускадий", разработаны несколько вариантов слое­ вой выемки пласта с опережением очистных работ в слоях свыше 400 м.

При экономической оценке вариантов технологических схем, от­ работки Третьего пласта на руднике 4 -го рудоуправления сравнивает­ ся критерий прибыли от промышленного использования I т балансовых запасов.

Экономически более целесообразным и реальным для использова­ ния с точки зрения материального обеспечения признан вариант слое­ вой выемки пласта одинарными лавами с креплением конвейерного штре­ ка верхней лавы металлической крепью из спецпрофиля СВП-22.

Сущность варианта заключается в том, что при одновременном ведении очистных и подготовительных работ в слоях конвейерный штрек верхней лавы проводится по 1У слою и крепится спецпрофилем с опере­ жением очистного забоя не менее 400 м. Вентиляционный штрек верхней лавы цроводится по нижнему слою и сбивается восстающими с нишей очистного забоя.

Подготовка панели (рисунок) начиналась с цроведения панельных вентиляционного / , конвейерного 2 и транспортного 3 штреков, вспомогательных выработок Ю, 11 , транспортных сбоек 12 и полукроссингов 13 для вентиляции. Вспомогательные выработки и трано-

портные сбойки, предназначенные для обслуживания верхней и нижней лав, проводились через 500-600 м под углом 65-80° к выработкам па­ нельного направления. Очистная выемка верхнего слоя начиналась пос­ ле цроведения и крепления Монтажного и конвейерного штреков 4 и вентиляционного штрека 5 с нишей О • При этом конвейерный штрек и ниша проводи лись по мере подвигания очистного забоя с опережением последнего не менее чем на 400 и 15 м соответственно. Для обеспече­ ния запасного выхода из лавы и проветривания забоя ниша черев каж­ дые 4-5 м сбивалась восставшими необходимого сечения с вентиляцион­ ным штреком лавы. Вентиляционный штрек лавы, с целью повышения его. устойчивости и совращения срока службы проводился в два-три этапа. Проходка каждого последующего этапа вентиляционного штрека оканчива­ лась до подхода забоя конвейерного штрека лавы к вспомогательной выработке 11 , по которой направлялась исходящая струя воздуха из лавы.

Подготовка нижнего слоя под выработанным пространством начи­ налась после отхода забоя верхней лавы от монтажного штрека на рас­ стояние не менее 400 м и заключалась в проведении транспортного 7 , конвейерного 9 и вентиляционного 8 штреков лавы. В начальный пери­ од выемочные штреки нижней лавы проводились со стороны монтажного штрека, а в дальнейшем - с транспортных сбоек 12 и вспомогательных выработок 10 навстречу очистному забою. При этом вспомогательные выработки 10 для обеспечения проветривания забоев нижней лавы сби­ вались восстающими с пройденными ранее кроссингами 13. Отставание подготовительных забоев нижнего слоя от очистного забоя верхней лавы должно быть не менее 50 м.

Запасы 1У сильвинитового слоя составляют 22S& от общих запасов шахт­ ного поля. Промышленная отработка 4 -го сильвинитового слоя позволит значительно сократить потери сильвинита в недрах и продлить срок службы предприятия.

Целью организации опытно-цромышленного участка является выяв­ ление технической возможности отработки запасов 1У сильвинитового слоя и определение параметров системы разработки.

16

Экономическая эффективность отработки 1У слоя будет опреде­ лена после проведения испытаний, установления параметров системы разработки и определения себестоимости добычи руды в промышленных масштабах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сорокин В.А. и др. Результаты шахтных испытаний двухслое­

УДК 622.26+53.072:51

В.А. Соловьев, В.В. Вилесов, Е.П. Березин

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХН0Л01ИИ БУРОВЗРЫВНОЙ ВЫЕМКИ СИЛЬШНИТОВЫХ ПЛАСТОВ

ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

(Уральский филиал ВНИИГ)

На руднике Второго Соликамского рудоуправления при разработке пласта АБ успешно применяется самоходное оборудование. В состав комплекса входят: бурильная установка БК-2М с ходовой частью от установки БУА-ЗС, погрузочная машина ПНБ-ЗД и самоходный вагон 5BC-I5M. Отработка запасов камер осуществляется буровзрывным спосо­ бом с веерным расположением взрывных скважин.

Известно, что эффективность применения оборудования нового технического уровня во многом определяется параметрами технологии.

Такие параметры, как расстояние между веерами и количество скважин в веере, угол наклона скважин к оси разрезной выработки, отработаны в процессе промышленного црименения веерной отбойки [1 3 . Эти параметры определяют степень дробления горной массы. Эффектив­ ность применения самоходного оборудования в основном зависит от выхода руды за цикл и расстояния доставки горной маосы. Для оптими­ зации параметров технологии по результатам промышленного опыта не-

17

обходим многолетний период работы большого числа бригад в различ­ ных горно-геологических условиях. Кроме того, проведение целена­ правленных экспериментальных работ в условиях промышленного произ­ водства в связи с большими трудовыми затратами, затрудняет наховдение рациональных значений параметров технологии, а в ряде случаев экстремальные значения параметров могут оказаться за пределами ис­ следуемой области. В этом отношении, как показывают исследования [2 ,3 ] , наиболее приемлем метод статистического имитационного моде­

лирования. Он дозволяет учесть вероятностную приролу изучаемого про­ цесса и максимально приблизить расчетные показатели к результатам производственного эксперимента. Для реализации этого метода прове­ ден комплекс хронометражных наблюдений (до 15-25 смен по каждому процессу), в ходе которых детально изучен и математически описан весь состав работ по циклам и процессам буровзрывной выемки. Это послужило основой для разработки программы статистического имитаци­ онного моделирования.

Рассматриваемая технология характеризуется ограниченными объ­ емами работ по процессам за цикл отбойки, цикличностью и жесткой взаимосвязью выполняемых процессов. Весь комплекс оборудования, по­ мимо начальной (конечной) стадии отработки, работает в одной камере.

Т\Т длительность оборки 1фовли, буровых и взрывных работ,

**6 уборки руда, мин.

Моделирование технологии выемки осуществлялось на ЭЕМ ЕС-1033.. Исследования проводились для мощности пласта 3-7 м при длине достаэ-

ки руды до 250 м и количестве рядов взрываемых скважинных зарядов от одного до предельно допустимого для данной мощности пласта (по условию обеспечения сквозного проветривания очистной камеры).

Результаты моделирования показали, что в общей длительности цикла 65-60% времени затрачивается на уборку руды, 20-305? - на взрывные работы и 2-4,5# - на оборку кровли. Бурение скважин выпол­ няется параллельно с уборкой руды и заканчивается значительно рань­ ше. Наибольшая величина опережения буровых работ достигается при разработке более мощного пласта и большей длине камеры. Характер распределения длительности процесса выполнения взрывных работ блит зон к нормальному закону, а для остальных процессов и цикла в це­ лом имеет ярко выраженную правостороннюю асимметрию.

Стабильность выполнения процессов, оцениваемая среднеквадра­ тическим отклонением зависит от надежности машин и простоев тран­ спорта. Большей стабильностью характеризуется процесс производст­ ва взрывных работ. Величина среднеквадратического отклонения про­ должительности процесса взрывных работ не превышает 2-4# от его длительности. По процессам бурения скважин и уборки руды величина среднеквадратического отклонения довольно значительна и составляет соответственно 13-19# и 37-55!? от их средней продолжительности. Оборка кровли, требующая в среднем небольших затрат времени, явля­ ется самым нестабильным процессом. Это объясняется качеством выпол­ нения взрывных работ в сложных условиях залегания пласта АБ. В це­ лом по производственному циклу среднеквадратическое отклонение его длительности находится в цределах 20-40#.

При увеличении отбиваемой за взрыв руды до 160 т все производ­ ственные циклы завершаются в течение одной смены (рис. I ) . Причем величина коэффициента эффективности, представляющего собой отноше­ ние длительности цикла и длительности смены (или целому числу смен), на этом участке увеличивается до 0 ,6 . Дальнейшее увеличение выхода руды за цикл сопровоздается практически пропорциональным увеличени­ ем длительности цикла, а изменение коэффициента эффективности проис­ ходит по экспоненциальной зависимости.

Аналогичную зависимость имеет среднесменная производительность комплекса самоходного оборудования. Она подтверждается графиком (рис. 2 ), на котором выход руды представлен количеством взрываемых рядов скважин и мощностью пласта. Локальные отклонения от этой за­ висимости^ частности цри разработке пласта мощностью 4 м и при трех взрываемых рядах скважин, обусловлены вероятностным характером про­ цессов. Эти отклонения прослеживаются на графиках зависимости сред­