Совершенствование разработки соляных месторождений

Совершенствование разработки соляных месторождений. Пермь, 1990

УДК 622.232.8:622.25

В.Н.ЗЕЛЕНКИН, П.И.КАЛИНИЧЕНКО, Л.В.АНДРЕЙКО, С.И.СЛАВАШЕВИЧ (Белорусский филиал БНИИГ)

ВЫБОР ВАРИАНТОВ ВЫЕМКИ ЗАБАЛАНСОВЫХ .ЗАПАСОВ ПЕРВОГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Для выемки пласта рекомендуется столбовая система с селективной выемкой сильвинитовых слоев 3,4.5. При этом варианте содер­ жание в добытой руде КС£ - 37,2 %, /УО - 8,2 %; себестоимость концентрата - 22,6 рублей.

В настоящее время рудники ПО "Белорускалий" ведут отработку второго и третьего калийных пластов. В ближайшие 5-7 лет запасы второго пласта будут отработаны, что может привести к снижению объемов добычи руды и производства удобрений, ухудшению экономи­ ческих показателей объединения. Восполнение запасов за счет новых участков (например, Нежинского) связано со строительством новых предприятий и требует больших капитальных вложений. Поэтому в последние годы возрос интерес к вовлечению в эксплуатацию заба­ лансовых запасов первого и четвертого калийных пластов. Особенно актуальна сырьевая проблема для РУ-I, где запасы второго пласта будут отработаны к 1995 году. Здесь с 1986 г. ведутся горные ра­ боты по вскрытию, подготовке и разведке первого пласта, поэтому вопросы его отработки имеют практическое значение.

На шахтном поле РУ-I первый пласт расположен на 65-75 м выше второго, глубина залегания 360-460 м, угол падения 1,5-2°, мощ­ ность покрывающей каменной соли 0-45 м, водозащитной толщи 200270 м. Пласт имеет сложное строение (рисунок), отличается повышен ным содержание нерастворимых остатков (глины) в._гал;1товых слоях. На большей части шахтного поля P/-I первый пласт подработан очист ными работами второго и третьего пластов. Запасы первого пласта по предварительной оценке составляют 200,7 млн.т сырых солей или 36,4 млн.т КСе% в том числе верхней пачки (слои 3-5) соответст­ венно 82,4 и 20,2 млн.т.

где Ц - оптовая цена гранулированного 95 $6-ного /СС£* руб./т

Щ= 36,7);

А- объем добычи руды, тыс.т;

Б- погашаемые балансовые запасы, тыс.т.

Для определения всех технико-экономических показателей были

эффективных из них для горно-геологических условий участка, где намечается начинать отработку пласта (скв. № 103), приведены в таблице. Данные этой таблицы свидетельствуют о низкой эффектив­ ности камерной системы и нецелесообразности её широкого примене­ ния. Варианты столбовой системы с использованием серийного обо­ рудования и освоенной на месторождении одно- и двухслоевой выемки по себестоимости концентрата практически равнозначны и при окон­ чательном выборе необходимо исходить из мощности водозащитной толщи (ВЗТ).

Большой интерес представляет разработанный БФ ВНИИГ способ селективной выемки пачки 3-5, при котором первым ходом комбайна отбиваются оба галитовых слоя, а вторым - сильвинитовые слои.

Отбитый галит забойным конвейером подается к установке, осуществ­ ляющей его закладку в выработанное пространство лавы. Применение этого способа обеспечивает высокое качество добываемой руды, ми­ нимальную вынимаемую мощность, сравнительно низкую себестоимость готовой продукции и высокую рентабельность отработки горизонта.

Б настоящее время в филиале ведутся конструкторские разработки исполнительных органов на базе серийных комбайнов. Элементы пред­ ложенного способа планируется испытать в шахтных условиях в I990-1991 гг.

тонкой плитой, жестко защемленной по углам междукамерными целика­ ми и испытывающей равномерно распределенную нагрузку от вмещающих пород.

Вопрос о напряженно-деформированном состоянии такой потолочи­ ны может быть решен с помощью пространственных задач теории тонких

в натурных условиях значения прогибов, позволяют использовать для оценки напряженно-деформированного состояния массива кровли в со­ пряжении горных выработок теорию тонких плит.

Потолочина-плита моделировалась прямоугольным параллелепипе­ дом толщиной А со сторонами а. и 6 (СГ - меньшая по размеру сторона), у которого центр симметрии совпадает с началом коорди­

тонких плит функция прогиба упругой поверхности с)(Х,у) должна удовлетворять дифференциальному уравнению /2/

А- мощность потолочины-плиты.

Исходя из требований жесткого защемления по углам потолочиныплиты междукамерными целиками, на функцию прогиба CJ(Xfу) накла­ дываются дополнительные требования, являющиеся граничными условия­ ми для дифференциального уравнения (I):

Функцию прогиба упругой поверхности о(х,у) определяли мето дом Б.Г.Галеркина /I/. При этом функция о(Х,у) <3шга представлена алгебраическим многочленом

ла (3) являлась 'Приближенным решением дифференциального уравнения

(I) и удовлетворяла граничным условиям (2). При этом использовался прием, предложенный Б.Г.Галеркиным /I/, согласно которое общий вид функции прогиба (3) подставлялся в дифференциальное уравнение (I), затем обе его части умножались последовательно на многочлен при коэффициентах А ,В ,С и производилось интегрирование по всей площади потолочины-плиты. Это позволило получить замкнутую систему линейных уравнений для определения коэффициентов А чб ,С .

В качестве нагрузки на потолочину-плиту в зависимости от гор­ но-геологических условий залегания пластов каменной соли на экс­ плуатируемых месторождениях принималась равномерно распределенная нагрузка от веса потолочины, от веса пород, заключенных в своде давления, и от веса всего столба пород до земной поверхности.

Описанный алгоритм лег в основу разработки и реализации на вычислительном комплексе "Электроника МС 0585" программы "РЦТА" которая позволила рассчитать максимальный прогиб потолочины-плиты, максимальные моменты и изгибающие напряжения в зависимости от раз­ личных горно-геологических условий залегания пластов каменной соли

Для оценки влияния параметров потолочин-плит на их напряжен­ но-деформированное состояние исследовались потолочины камер в со­ пряжениях под прямым утлом очистных и подготовительных горных вы­ работок. При этом пролеты кровли в очистных выработках варьирова­ лись в пределах 13-20 м при мощности потолочины 2-6 м, в подгото­ вительных выработках пролеты кровли изменялись от 3 до 5 м с из­ менением мощности потолочины 1-5 м. Во всех расчетах в качестве давления на потолочину принималась нагрузка пород, заключенных в своде давления.