Спосіб розробки соляних покладів

Спо соб разработки соляны х залежей, включающий выем ку по лезного ископаемого камерами, фор мирова ние междукамерны х це ликов и воз ве дение бар ьерных комби нирован ных цели ков п утем зак ладки камер, за полнение сво бодного вы работан ного пространства рассола ми, отличающийся тем, что меж дукамерные це лики фо р мир уют из усло вия не полной подработки, т.е . с ни женормати вным запасом прочности , по вы ше ние кото рого до нормати вного зна че ния, т.е . из условия по лной подработки, до сти гается за сче т раз груз ки барьерными комби нирован ными целиками и гидроста тического давле ния рассоло в на стен ки и кро влю камер, причем за пас прочности каж дого междукамерного це лика в промежутке между ком бинирован ными бар ьерными цели ками опре деляют из фо р мулы g ×H (a - 1)3 (1 + 2K o p p l ) h 100Rp n i= , 1 j -i gH( A + a) + goha - gHA - g p × Hp × A 2 j где ni – запас прочности i-того междукамерного целика; R – предел прочности рудосодержащи х пород на одноосное сжатие, МПа; (а– 1) – ширина междукамерного целика без зоны нарушения взрывными работами, м; h – высота междукамерного целика, м; Ко – коэффи циент, ха рактеризующий уровень трещи нообразования; gp , g, go – плотность соответственно рассолов, налегающих и вмещающих по род, т/м 3; Нр – высота гидростатического столба рассолов, м; Rр – предел прочности рудосодержащих пород на растяжение, МПа; l – сте пень заполнения камер рассолами; Н – глубина разработки, м; А – ши рина камер, м; j – количество междукамерных целиков в пределах половины выемочного участка; i – порядковый номер междукамерного целика, считая от границы выемочного участка. (19) (21) 96114187 (22) 11.11.1996 (24) 15.05.2001 (46) 15.05.2001, Бюл. № 4, 2001 р. (72) Гаркушин Павло Кирилович (73) ГАРКУШИН ПАВЛО КИРИЛОВИЧ (56) А.с. СССР № 1310520, БИ № 9, 1987. C2 (54) СПОСIБ РОЗРОБКИ СОЛЯНИХ ПОКЛАДIВ 37261 включающем выемку полезного ископаемого камерами, формирование междукамерных целиков и возведение барьерных комбинированных целиков путем закладки камер, заполнение свободного выработанного пространства рассолами, междукамерные целики формируют из условия неполной подработки, т.е. с ниженормативным запасом прочности, по вышение кото рого до нормативного значения, т.е. из условия полной подработки, достигается за счет разгрузки их барьерными комбинированными целиками и гидростатического давления рассолов на стенки и кровлю камер, причем запас прочности каждого междукамерного целика в промежутке между барьерными комбинированными целиками определяют из формулы ниженормативным запасом прочности, а затем периодически, на расстоянии L £ H, формируют барьерные комбинированные целики шириной В путем заполнения камер закладкой, причем запас прочности барьерного комбинированного целика определяют расчетом (Гаркушин П.К. Расчет комбинированных барьерных полос из рудных целиков и закладки. ФТПРПИ, 1986, № 3, с. 56– 59). За счет разгруз ки барьерными комбинированными целиками повышается запас прочности междукамерных целиков. Кроме того, дополнительное повышение запаса прочности междукамерных целиков достигается за счет гидростатического давления рассолов на целики с боков (на стенки камер) и на кровлю камер (фиг. 2). Количественная оценка устойчивости междукамерных целиков производится по запасу прочности, определяемому из вышеприведенной формулы. Отличительными признаками технического реше ния являются формирование междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности из условия достижения нормативного значения за счет совместного влияния барьерных комбинированных целиков и рассолов; математическая зависимость запаса прочности междукамерных целиков от разгрузки барьерными комбинированными целиками и давления рассолов на стенки и кровлю камер. Техническое решение обеспечивает надежное поддержание налегающих пород и земной поверхности при минимальных потерях полезного ископаемого, исключает проникновение пресных вод и ненасыщен ных рассолов в вы работанное пространство за счет встречного гидростати ческого подпора рассолов из камер, что предупреждает возникнове ние и развитие карстовых полостей. Предлагаемый способ применим для разработки соляных залежей системами с жестким поддержанием кровли особенно там, где имеется большой объем открытого вы работанного пространства. Так, например, на Стебниковском калийном руднике № 2 накоплено более 20 млн. м 3 пустот, пога шение которых путем закладки выработанного пространства твердым заполнителем (отхо дами обогаще ния) практически невозможно, поскольку продолжительность этого процесса может превысить 20 лет. Поэтому опти мальным вариантом погаше ния является возведение барьерных комбинированных полос, т.е. создание в рудном поле многоопорной геомеха нической конструкции, заполнение оставши хся пустот рассолами. При этом запас прочности междукамерных целиков в промежутке между бар ьерными будет превышать исходное значение в 1,5 раза и более. Пример. Исходные данные применительно к реальной геомеха нической системе, сформированной на пласте ЛК-1/2 рудника Ново-Голынь (Гаркушин П.К. Расчет комбинированных барьерных полос из рудных целиков и закладки. ФТПРПИ, 1986, № 3, с. 56– 59, рис. 2): глубина разработки Н=176 м; ширина камер А=13 м, междукамерных целиков а=12 м; высота целиков h=45 м; прочность рудосодержащи х пород на одноосное сжатие R=40 МПа, на растяжение Rp=2 МПа; вы сота столба рассолов Н р=176 м; плотность рассолов gр=1,3 т/м 3, налегающи х пород g=2,3 т/м 3, рудосодержащи х пород gо=2,1 т/м 3; сте пень заполнения g p × Hp (a - 1)3 (1+ 2K o l) h 100Rp ni = , 1 j -i gH( A + a) + goha - gHA - g p × Hp × A 2 j где ni – запас прочности i-того междукамерного целика; R – предел прочности рудосодержащи х пород на одноосное сжатие, МПа; (а- 1) – ширина междукамерного целика без зоны нарушения взрывными работами, м; h – высота междукамерного целика, м; Ко – коэффициент, ха ракте ризующий уровень трещи нообразования; gp , g, go – плотность соответственно рассолов, налегающих и вмещающих пород, т/м 3; Нр – высота гидростатического столба рассолов, м; Rр – предел прочности рудосодержащи х пород на растяжение, МПа; l – сте пень заполнения камер рассолами; Н – глубина разработки, м; А – ши рина камер, м; j – количество междукамерных це ликов в пределах полови ны выемочного участка; i – порядковый номер междукамерного целика, считая от гра ницы выемочного участка. Сущность предлагаемого технического решения заключается в повышении устойчивости междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности до нормативного значения за счет разгрузки их барьерными комбинированными целиками и гидростатического давления рассолов на стенки и кровлю камер, что способствует повышению извлечения ископаемых солей и снижению расхода закладочного материала, сохранению устойчивости налегающих пород и земной поверхности. На фиг. 1 представлен разрез залежи по простиранию после отработки предложенным способом с оставлением междукамерных целиков, возведением барьерных комбинированных полос и заполнением свободного выработанного пространства рассолами. На фиг. 2 показана схема взаимодействия несуще го элемента междукамерного целика – с налегающи ми породами и рассолами на конечный момент формирования геомеха нической системы. Осуществляется способ следующим образом: в процессе выемки калийной залежи мощностью h (фиг. 1) камерами шириной А на глубине Н формируют междукамерные целики шириной а с 100R 2 37261 выработанного пространства l=1,0; коэффициент, характеризующий уровень трещинообразования Ко=0,4. Запас прочности междукамерных целиков в пределах выемочного участка L=160 м равен 2,0. Фактический запас прочности, например, вто рого междукамерного целика с учетом разгрузки барьерной комбинированной полосой и рассолами составляет (j=4; i=2): g ×H (a - 1)3 (1+ 2K o p p l ) h 100Rp ni = = 1 j -i gH( A + a) + goha - gHA - g p × Hp × A 2 j 100R (12 - 1)3 1,3 ×176 (1+ 2 × 0,8 × ×1) 45 100 × 2 = = 4,32 1 4-2 2,3 ×176(13 + 12) + 2,1× 45 ×12 - × 2,3 × 176 × 13 × - 13 × 176 × 13 , 2 4 100 × 40 За счет разгрузки барьерными целиками и гидроста тического давления рассолов на стенки и кровлю камер запас прочности междукамерных целиков в пределах выемочного участка повышается в 2,16 раза (n2=4,32), за счет влияния только рассолов – в 1,8 ра за. Из расчетов видно, что запас прочности междукамерных целиков можно было принять равным n=1,7 (А=14, а=11) вместо 2, а после возведения комбинированной барьерной полосы и заполнения рассолами он составил бы 4,04, что позволило бы дополнительно извлечь 200 тыс. т руды в 8 камерах. Наибольшая эффективность предлагаемого способа достигается в сочета нии с восхо дящей отработкой запасов, когда выработанное пространство можно заполнить рассолами сразу после окончания очистных работ. Предложенный способ разработки соляных залежей применим для разработки месторождений других полезных ископаемых с использованием любого ликвидационного заполнителя пустот – воды, шла мов, отходов, гидросмесей идентичного соста ва с рудосодержащи ми породами. Фиг. 1 3 37261 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4 37261 5