2835.Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных и

Секция 5 РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ ЧАСТИЧНОГО ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В ДЛИННЫХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ РУДНИКА 4РУ ОАО «БЕЛАРУСЬКАЛИЙ»

К.М. Агеева

Научный руководитель – канд. техн. наук А.В. Зайцев Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Установлено, что повторное использование воздуха позволяет увеличить скорость движения воздуха и уменьшить его температуру, тем самым улучшить микроклиматические условия.

Ключевые слова: микроклимат, температура, длинный очистной забой, тепловыделение, рециркуляция.

Согласно требованию Правил технической безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь температура воздуха в выработках не должна превышать +26 °С [1]. Наличие следующих факторов: присутствие в горных выработках выемочных участков интенсивных источников тепловыделения, их удаленность от околоствольных дворов, глубина ведения горных работ – приводит к невыполнению данного условия на руднике 4РУ ОАО «Беларуськалий». Кроме того, высокая температура воздуха оказывает негативное влияние на здоровье горнорабочих, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности труда, увеличению травмоопасности производства, усложнению технологии добычи.

Согласно исследованию [2] рециркуляция является эффективным средством улучшения микроклиматических параметров.

На рис. 1 представлены графики распределения температур в лаве до и после применения рециркуляционной установки [2].

На руднике 4РУ ОАО «Беларуськалий» были проведены испытания систем частичного повторного использования воздуха для улучшения микроклимата в длинных очистных забоях.

Для этого в условиях второй панели северного направления горизонта –440 в транспортной сбойке № 1 лавы 2с-3 был установлен вентилятор местного проветривания ВМЭ-6.

На рис. 1 представлены результаты воздушной и температурно-влажностной съемки до использования рециркуляционной установки.

371

Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых

Рис. 1. Распределение температуры в лаве до и после применения рециркуляционной установки

Рис. 2. Результаты воздушной и температурно-влажностной съемки до использования рециркуляционной установки

После установки вентилятора ВМЭ-6 были проведены повторные экспериментальные исследования, результаты которых приведены на рис. 3.

372

Секция 5. Разработка месторождений полезных ископаемых

Рис. 3. Результаты воздушной и температурно-влажностной съемки до использования рециркуляционной установки

Из приведенных данных видно, что установка ВМЭ-6 позволила увеличить скорость движения воздуха на 30 %, что, в свою очередь, повлекло уменьшение температуры на 3°С.

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показывают, что применение систем частичного повторного использования воздуха является эффективным методом улучшения микроклимата на руднике 4РУ ОАО «Беларуськалий».

Следует отметить, что наряду с эффективностью данный способ улучшения микроклиматических условий в длинных очистных забоях отличается низкими капитальными и эксплуатационными затратами по сравнению с другими способами регулирования микроклимата.

Список литературы

1.Правила технической безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь. – Минск, 2012.

2.Зайцев А.В. Нормирование микроклиматических параметров воздуха в горных выработках и совершенствование способов регулирования теплового режима // Стратегия и процессы освоения георесурсов. – Пермь: ГИ УрО РАН. –

2014. – С. 261–264.

373

Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОРОД НАДСОЛЕВОЙ ТОЛЩИ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ ПРИ ОБЪЕМНОМ СЖАТИИ

Е.В. Горбунова

Научный руководитель – канд. техн. наук, доцент И.Л. Паньков Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Отработана методика проведения экспериментальных исследований на объемное сжатие при отрицательных температурах. Получены диаграммы деформирования, использованные для построения зависимостей влияния температурного фактора на механические показатели.

Ключевые слова: температура, объемное сжатие, диаграммы деформирования, механические показатели.

Отработка запасов Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС) осложняется наличием водонасыщенных горизонтов, залегающих выше пластов продуктивной толщи. Для исключения попадания подземных вод в выработанное пространство необходимо использовать специальные методы проходки выработок, основным из которых является заморозка пород, применяемая при проходке стволов рудников и заключающаяся в образовании вокруг их будущего контура ледопородного ограждения. Для обоснования параметров проходки ствола, а также используемой крепи необходима достоверная информации о влиянии температуры замороженных пород на их механические показатели при объемном нагружении.

Экспериментальные исследования влияния температуры на механические показатели пород надсолевой толщи при объемном нагружении проводились на образцах размером 70× 35× 35 мм, изготовленных из керна контрольно-стволовой скважины № 1 Половодовского участка ВКМКС и представленных табачно-серым и глинистым мергелем, а также доломит-гипсовой породой.

Подготовка образца к эксперименту заключалась в его герметизации с помощью герметизирующей термоусадочной трубки и торцевых металлических прокладок. Место контакта трубки с металлическими прокладками обжималось хомутами (рис. 1). Герметизация производилась с помощью строительного фена нагревом его до температуры 250 °С.

Подготовленный образец помещался в стабилометр и выдерживался вместе с ним в специальной морозильной камере в течение 1 сут при температуре –20

и –10 °С.

После замораживания стабилометр помещался между плитами электромеханического пресса Zwick/Z250, где проводилось его осевое нагружение в режиме контролируемых деформаций при стандартной скорости деформирования – 1 мм/мин (рис. 2). Одновременно в стабилометре создавалось постоянное боковое давление (σбок) величиной 0; 2,5 и 5,0 МПа. Результаты эксперимента (осевое напряжение и деформация) заносились в память персонального компьютера в режиме реального времени.

374

Секция 5. Разработка месторождений полезных ископаемых

По результатам эксперимента строились полные диаграммы деформирования для каждой группы пород для величин бокового давления 0; 2,5 и 5,0 МПа (рис. 3).

375

Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых

По диаграммам деформирования с помощью стандартных методик [1, 2] определялись прочностные и деформационные показатели, включавшие предел прочности, предел остаточной прочности, разрушающую деформацию, секущий модуль деформации.

На рис. 4 приведены результаты исследования влияния температуры на прочностные показатели (предел прочности, предел остаточной прочности).

На рис. 5 приведены результаты исследования влияния температуры на деформационные показатели (модуль деформации, разрушающая деформация).

376

Секция 5. Разработка месторождений полезных ископаемых

Рис. 5. Результаты влияния температуры на деформационные показатели пород надсолевой толщи: а – секущий модуль деформации;

б – разрушающая деформация

Анализ результатов выявил тенденцию увеличения большинства рассматриваемых деформационных и прочностных показателей с понижением температуры, что обусловлено переходом содержащейся в образцах влаги в твердое состояние.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 13-05-96029-р_урал_а «Экспериментальные и теоретические исследования длительной устойчивости несущих элементов камерной системы разработки калийных пластов»).

Список литературы

1.Барях А.А., Асанов В.А., Паньков И.Л. Физико-механические свойства соляных пород Верхнекамского калийного месторождения: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 199 с.

2.Соловьев В.А., Секунцов А.И. Разработка калийных месторождений: практикум. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 265 с.

377

Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗОН, ОПАСНЫХ ПО ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ЯВЛЕНИЯМ, НА ОСНОВЕ СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПЛАСТА АБ ДЛЯ УСЛОВИЙ ШАХТНОГО ПОЛЯ РУДНИКА СКРУ-3 ОАО «УРАЛКАЛИЙ»

Е.В. Зверева

Научный руководитель – д-р техн. наук, профессор С.С. Андрейко Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Объектом исследований являлся сильвинитовый пласт АБ шахтного поля рудника СКРУ-3 ОАО «Уралкалий». Предмет исследований – структурно-тектонические условия залегания пласта АБ. Целью выполнения работы было решение задачи прогнозирования зон, опасных по газодинамическим явлениям (ГДЯ), на основе струк- турно-тектонического анализа строения пласта АБ для условий шахтного поля рудника СКРУ-3.

Ключевые слова: сильвинитовый пласт, структурно-тектонический анализ, антиклинальные складки, газодинамические явления, дистанционное управление.

Подземная разработка калийных пластов практически на всех месторождениях мира значительно осложняется газодинамическими явлениями (ГДЯ) [1, 2]. Такие их них, как внезапные выбросы соли и газа, обрушение пород кровли, явления комбинированного типа, отжимы призабойной части пород представляют реальную угрозу жизни шахтеров, разрушают дорогостоящие проходческое и очистное оборудование, нарушают ритмичность работы рудников из-за длительных простоев, нарушают параметры системы разработки и технологию работ [3].

За время отработки сильвинитовых пластов на Верхнекамском месторождениях было отмечено 292 газодинамических явления, которые по видам распределились следующим образом: внезапные выбросы соли и газа – 52 %, обрушения, сопровождающиеся газовыделением, – 42 %, явления комбинированного типа – 6 %.

В настоящее время практика ведения горных работ на сильвинитовых пластах АБ и Красный-2 в условиях калийных рудников на ВКМКС показала, что газодинамические явления приурочены к участкам развития интенсивной складчатости пластов. При приближении горных работ к тектоническим нарушениям увеличивается возможность внезапного возникновения газодинамического явления.

Статистический анализ геологических условий проявления ГДЯ при отработке пласта АБ показал, что к антиклинальным складкам третьего порядка приурочено более 70 % от их общего числа. В этой связи прогнозирование зон, опасных по газодинамическим явлениям, на основе структурно-тектонического анализа является актуальной задачей.

На Верхнекамском месторождении калийных солей принята следующая классификация складок [4]. Складки первого порядка – это внутрипластовые, слоевые складчатости амплитудой до нескольких сантиметров или дециметров. Складки второго порядка охватывают отдельные слои и пласты. Амплитуда таких

378

Секция 5. Разработка месторождений полезных ископаемых

складок достигает 2 м. Складки данных порядков сопровождаются обычным, спокойным выделением, не приводящим к газодинамическим явлениям.

К складкам третьего порядка относятся складки, охватывающие пласты внутри соляной толщи от пласта КрIII до пласта В. При этом размеры складок составляют: высота – от 3 м до 12 м, ширина – от 20 м до 100 м, длина – до 370 м. В пределах антиклинальных складок третьего порядка в процессе складкообразования возникают открытые трещины. Согласные и сублатеральные трещины, образующиеся в замковых частях антиклинальных складок третьего порядка и заполненные свободным газом, в большинстве случаев являются очагами ГДЯ при отработке пласта АБ.

В процессе работы с помощью современных компьютерных технологий выполнена цифровая обработка геологических разрезов по панельным и блоковым выработкам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 17 и 18-й панелей и построена карта изогипс кровли пласта АБ для условий шахтного поля рудника СКРУ-3.

На втором этапе исследований по результатам цифровой обработки исходных данных была построена карта изогипс кровли ласта АБ, на основании которой проводился анализ структурно-тектонического строения пласта для условий шахтного поля рудника СКРУ-3 для выявления зон, опасных по газодинамическим явлениям (рис. 1).

Рис. 1. Карта изогипс кровли пласта АБ шахтного поля рудника СКРУ-3

Анализ данной карты выявил местонахождение 7 антиклинальных складок третьего порядка: 1) на 2-й панели в блоке 10; 2) на 4-й панели складка вытянута с 7-го на 6-й блок; 3) на 5-й панели складка занимает восточную часть 9-го блока и западную часть 10-го блока; 4) на 8-й панели в блоке 9; 5) на 17-й панели в блоках 3 и 5; 6) на 18-й панели в блоке 3; 7) на 18-й панели складка вытянута с 9-го на 8-й блок.

379

Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых

На основе обобщения данных анализа структурно-тектонического строения пласта АБ построена прогнозная карта зон, опасных по газодинамическим явлениям, для южной части шахтного поля рудника СКРУ-3 (рис. 2). Всего на шахтном поле рудника СКРУ-3 выделено 6 зон, опасных по ГДЯ, которые расположены в блоке 10 на 2-й панели, в блоках 6 и 7 на 4-й панели, в блоках 9 и 10 на 5-й панели, вблоке 9 на 8-йпанели, вблоках 3 и5 на 17-йпанели и вблоках 3, 5, 7, 8, 9 на18-й панели.

Рис. 2. Прогнозная карта зон, опасных по газодинамическим явлениям, для шахтного поля рудника СКРУ-3

Для безопасного ведения подготовительных и очистных горных работ по пласту АБ рекомендуется в пределах прогнозируемых зон, опасным по газодинамическим явлениям, применять режим полуавтоматического (дистанционного) режима управления комбайном при нахождении машиниста комбайна на расстоянии не менее 20 м от комбайна (рис. 3). Введение полуавтоматического (дистан-

380