Способ разработки соляных залежей

 

Изобретение относится к области разработки соляных залежей камерной системой с жестким поддержанием кровли. Способ разработки соляных залежей, включающий выемку полезного ископаемого камерами, формирование междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности и повышением его до нормативного значения за счет последующего возведения комбинированных барьерных целиков и заполнения свободного выработанного пространства рассолами при ликвидации рудника. Междукамерные целики формируют с учетом дополнительной их разгрузки в результате перераспределения горного давления на приконтурный массив, ограничивающий выемочный участок по короткой стороне. Аналитическая оценка устойчивости каждого междукамерного целика такой геомеханической системы производится с учетом совместного влияния комбинированных барьерных целиков, давления рассолов на стенки и кровлю камер, отношения минимальной ширины выемочного участка к глубине разработки. Изобретение позволяет снизить потери полезного ископаемого в недрах, расход закладочного материала при сохранении длительной устойчивости выработанного пространства. 2 ил.

Изобретение относится к области разработки соляных месторождений камерной системой с жестким поддержанием кровли.

Известен способ разработки соляных залежей А.с. 1310520, МПК Е 21 С 41/08, опубликованный БИ 18, 1987 г. с возведением междукамерных и комбинированных барьерных целиков без учета влияния ликвидационного заполнителя, причем ширина междукамерных целиков возрастает к границам выемочного участка, что приводит к дополнительному повышению потерь полезного ископаемого.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ разработки соляных залежей Патент Украины 37261, МПК Е 21 С 41/06, опубликованный БИ 4, 2001, согласно которому устойчивость выработанного пространства обеспечивается за счет оставления междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности, величина которого повышается до нормативного значения путем возведения комбинированных барьерных целиков в процессе отработки запасов залежи и заполнения свободного выработанного пространства рассолами при ликвидации рудника. Однако этот способ не учитывает влияние размеров выработанного пространства на устойчивость междукамерных целиков: в зависимости от отношения минимальной ширины выемочного участка к глубине разработки изменяется величина горного давления на междукамерные целики за счет перераспределения его на приконтурный массив.

В задачу настоящего изобретения входило создание способа разработки соляных залежей, обеспечивающего снижение потерь полезного ископаемого, расхода закладочного материала при сохранении устойчивости налегающих пород.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе разработки соляных залежей, включающем выемку полезного ископаемого камерами, формирование междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности и повышением его до нормативного значения за счет последующего возведения комбинированных барьерных целиков и заполнения свободного выработанного пространства рассолами при ликвидации рудника, междукамерные целики формируют с учетом дополнительной их разгрузки в результате перераспределения горного давления на приконтурный массив, ограничивающий выемочной участок по короткой стороне, причем запас прочности каждого междукамерного целика с учетом совместного влияния комбинированных барьерных целиков, давления рассолов на стенки и кровлю камер и отношения минимальной ширины выемочного участка к глубине разработки определяют из формулы где n_i - запас прочности i-того междукамерного целика; R - предел прочности рудосодержащих пород на одноосное сжатие, МПа; (a-1) - ширина междукамерного целика без зоны нарушения взрывными работами, м; h - высота междукамерною целика, м; K_o - коэффициент, характеризующий уровень трещинообразования; γ_p, γ, γ₀ - плотность соответственно рассолов, налегающих и рудосодержащих пород, т/м³; H_p - высота гидростатического столба рассолов м; λ - степень заполнения камер рассолами;
R_p - предел прочности рудосодержащих пород па растяжение, МПа;
Н - глубина разработки, м;
А - ширина камеры, м;
L - минимальная ширина выемочного участка, м;
j - количество междукамерных целиков в пределах половины выемочного участка;
i - порядковый номер междукамерного целика, считая от границы выемочного участка.

На фиг. 1 представлен разрез залежи по простиранию после отработки предложенным способом с оставлением междукамерных целиков.

На фиг.2 представлена схема взаимодействия несущих элементов.

Осуществляется способ следующим образом: в процессе выемки калийной залежи мощностью h камерами шириной A формируют междукамерные целики 1 с ниженормативным запасом прочности, а затем периодически на расстоянии L возводят барьерные комбинированные целики шириной В путем заполнения камер 2 закладкой, причем запас прочности барьерного комбинированного целика должен быть не менее 2 с учетом подпирающею воздействия закладки. При ликвидации рудника свободное выработанное пространство в камерах 3 заполняют рассолами. За счет совместного влияния барьерных комбинированных целиков, гидровзвешивающего давления рассолов на стенки целиков и кровлю в камерах 3 и отношения минимальной ширины выемочною участка L к глубине разработки Н запас прочности междукамерных целиков 1 повышается от ниженормативного (допустимого) 1,7 до нормативного значения 2,5 и более.

Заявляемое техническое решение обеспечивает надежное поддержание налегающих пород и земной поверхности в течение длительного времени при минимальных потерях полезного ископаемого, минимальных затратах закладочного материала и времени на производство закладочных работ; исключает проникновение пресных вод и ненасыщенных рассолов в выработанное пространство за счет встречного гидростатического подпора рассолов из камер, что позволяет предотвратить возникновение и развитие карстовых полостей.

При ширине выемочного участка L>Н величина L/H принимается равной единице, поэтому влияние ее на устойчивость междукамерных целиков исключается. При разработке крутопадающих залежей мощностью до 30 метров системой подэтажных штреков вместо L можно принимать их горизонтальную мощность.

Предложенный способ применим для разработки соляных залежей системами с жестким поддержанием кровли, особенно там, где в процессе очистной выемки происходит накопление большого объема пустот. Причем наибольшая эффективность предлагаемого способа достигается в сочетании с восходящей отработкой запасов, когда выработанное пространство можно заполнить закладкой и рассолами сразу после окончания очистных работ в этаже.

В качестве материала для возведения комбинированных полос могут быть использованы породы от проходки горных выработок, солеотходы обогащения руд; в качестве заполнителя свободного выработанного пространства между комбинированными барьерными целиками - рассолы, глинисто-солевые шламы, золошлаковые отходы ТЭЦ и ГРЭС.

Предложенный способ может быть использован при разработке калийных месторождений Предкарпатья, Верхнекамского месторождения, калийных месторождений ФРГ, Испании, Италии, Канады, США, соляных месторождений - Солотвинского, Артемовского, Соль-Илецкого и других.

Формула изобретения

Способ разработки соляных залежей, включающий выемку полезного ископаемого камерами, формирование междукамерных целиков с ниженормативным запасом прочности и повышением его до нормативного значения за счет последующего возведения комбинированных барьерных целиков и заполнения свободного выработанного пространства рассолами при ликвидации рудника, отличающийся тем, что междукамерные целики формируют с учетом дополнительной их разгрузки в результате перераспределения горного давления на приконтурный массив, ограничивающий выемочный участок по короткой стороне, причем запас прочности каждого междукамерного целика с учетом совместного влияния комбинированных барьерных целиков, давления рассолов на стенки и кровлю камер и отношение минимальной ширины выемочного участка к глубине разработки определяют из формулы

где n_i - запас прочности i-го междукамерного целика;
R - предел прочности рудосодержащих пород на одноосное сжатие, MПa;
(а-1) - ширина междукамерного целика без зоны нарушения взрывными работами, м;
h - высота междукамерного целика, м;
K_o - коэффициент, характеризующий уровень трещинообразования;
γ_p, γ, γ₀ - плотность соответственно рассолов, налегающих и рудосодержащих пород, т/м³;
H_p - высота гидростатического столба рассолов, м;
λ - степень заполнения камер рассолами;
R_p - предел прочности рудосодержащих пород на растяжение, МПа;
Н - глубина разработки, м;
А - ширина камеры, м;
L - минимальная ширина выемочного участка, м;
j - количество междукамерных целиков в пределах половины выемочного участка;
i - порядковый номер междукамерного целика, считая от границы выемочного участка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2