Организация добычи калийных солей предприятием ООО "ЕвроХим-ВолгаКалий"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Горный Университет

Отчет

По преддипломной практике

место прохождения ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий»

Выполнил: студент гр. ТПУ-1-09

Колобов А.А.

Проверил: Доцент Сергеев Е.И.

Москва 2014



Содержание

горный геологический месторождение шахтный

Введение

Общие сведения о МХК «ЕвроХим - ВолгаКалий»

Географическое положение и горно-геологические условия разработки месторождения

Состояние разведанности месторождения

Вскрытие и подготовка шахтного поля

Система разработки

Обоснование принятой системы разработки

Перечень основного оборудования на подготовительных и очистных работах



Введение

Целью производственной практики является приобретение навыков работы с инструментом, ознакомлении с устройством, принципом действия, возможными не исправностями, их устранения и наладкой узлов и агрегатов горно-шахтного оборудования.

Важную роль специалиста в формировании играет знание взаимодействия участков и оборудования шахты, а также знание и умение выполнять требования правил техники безопасности.



Общие сведения о МХК «ЕвроХим - ВолгаКалий»

Строительство комбината по производству калийных удобрений на базе Гремячинского месторождения в Волгоградской области является одним из крупнейших проектов в отрасли. Общий объем инвестиций в проект составляет 85,5 млрд. руб.

Ввод в эксплуатацию нового предприятия планируется в 2015 году и производительность более 2 млн. т. в год.

В результате реализации проекта ежегодные налоговые отчисления будут составлять - 10 млрд. руб. Ход реализации проекта в 2005 - 2010 гг. - 15 млрд. руб. Также в результате реализации проекта появится 3 000 постоянных рабочих мест; до 30 000 рабочих мест - в смежных областях и сфере услуг.

Географическое положение и горно-геологические условия разработки месторождения

Гремячинское месторождение калийных солей расположено в пределах Котельниковского района Волгоградской области, в 150 км к юго-западу от г.Волгограда и в 20 км к северо-востоку от районного центра г.Котельниково. Месторождение расположено в северной части Ергенинской возвышенности, на левобережье р. Дон (район Цимлянского водохранилища), в междуречье ее левых притоков Аксай Есауловский и Аксай Курмоярский.

Границы месторождения на западе и юге определяются линией предполагаемого выклинивания калиеносной залежи, на востоке и севере определены условно в связи с отсутствием достаточно надежных геофизических данных о распространении калийных солей в этих направлениях.

Строительство комбината по производству калийных удобрений в Волгоградской области обеспечит российских потребителей удобрениями по конкурентным ценам.

Калийный горизонт находится в интервале глубин от 1118,40м до 1137,53м. Мощность калийного горизонта 19,13м.

Предполагаемая граница обводненных пород на глубине 540 м.

Проектная мощность шахты составляет в 2015 году 2,3 млн тонн KCI в год, а в 2018 году - 4,6 млн тонн. Фактическая мощность шахты не известна, т. к. в данный момент шахта находится в стадии строительства.

Шахта опасна тем, что в ней имеется воздух, который находится под сильным давлением, около 60 атмосфер.

Сводная стратиграфическая колонка района Гремячинского месторождения

Состояние разведанности месторождения

Основанием для постановки поисковых работ на калийные соли в пределах Приволжской моноклинали явились подготовленные в 1975 г. рекомендации группы сотрудников Нижне-Волжского ПГО и Нижне-Волжского НИИГГ. Предположение о присутствии высококачественных калийных солей в галогенных отложениях кунгурского яруса опиралось на факты наличия в отдельных структурных скважинах, пройденных в различные годы с целью поисков нефтегазоносных площадей, горизонтов с повышенным уровнем гамма-активности, свойственным сильвинитам. Прогнозные запасы сильвинитовых руд, залегающих на глубине до 1200 м, оценивались авторами в размере 23 млрд тонн. В результате анализа фондовых материалов в качестве одной из наиболее перспективных площадей был определен Сафроновский участок, приуроченный к южному окончанию Приволжской моноклинали.

Поисковые работы на Сафроновском участке выполнялись Эльтонской партией Волгоградской ГРЭ в два этапа. На первом этапе (1978-81 гг.) были пробурены две скважины (№ 2, 3) с отбором керна по галогенной толще. По результатам опробования этих скважин и данных ГИС в пяти структурных скважинах (№№ 6015, 6024, 3301, 3304, 3308) калиеносная залежь прослежена в профиле протяженностью 7,3 км, ориентированном с ЮЗ на СВ, согласно генеральному простиранию Приволжской моноклинали.

Первая же пробуренная здесь скважина № 2, практически продублировавшая структурную скважину № 3301, подтвердила прогноз, вскрыв высококачественную сильвинитовую залежь. После осуществления каротажных работ по скважине № 2 выявилось, что значение гамма-активности калийных солей в структурной скважине была занижено, по крайней мере, в три раза. Соответственно авторами отчета был сделан вывод, что материалы ГИС нефтяных организаций позволяют надежно выделять интервалы развития калийно-магниевых пород и их минеральный состав, однако не позволяют получить качественную характеристику полезного ископаемого.

В 1981-83 гг. проведены детальные поисковые работы, включавшие бурение четырех скважин с отбором керна по галогенной толще. Скважины пройдены в двух профилях, ориентированных вкрест простирания структуры Приволжской моноклинали. Во всех этих скважинах опробованием установлена калиеносная залежь, что позволило судить о непрерывности ее распространения на поисковой площади. Участок детальных поисковых работ площадью 33,6 км был определен как Гремячинское месторождение.

В 2006-07 гг. ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий» в соответствии с лицензионным соглашением провело геологоразведочные работы I этапа, в ходе которых в Центральной части месторождения пробурено шесть разведочных скважин.

Во всех этих скважинах в кунгурских отложениях вскрыта и опробована калиеносная толща, включающая промышленный сильвинитовый пласт.

В июле 2007 г. ГКЗ Роснедра при рассмотрении «ТЭО временных разведочных кондиций на калийные соли Гремячинского месторождения» (Минск- Москва, 2006 г.) принято решение об утверждении запасов сильвинитов Гремячинского месторождения по состоянию на 01.01.2007 г. по категории С₂ в количествах: балансовых - 1085037 тыс. тонн, забалансовых - 350458 тыс. тонн (протокол от 27.07.2007 № 1427-оп). По степени изученности месторождение было отнесено к группе оцененных.

В ноябре 2007 г. ГКЗ Роснедра при рассмотрении «ТЭО постоянных разведочных кондиций на калийные соли Гремячинского месторождения» (Минск- Москва, 2007 г.) и «Отчета о геологоразведочных работах проведенных на Гре-мячинском месторождении калийных солей в 2006-2007 годах (I этап)» (Москва- Минск, 2007 г.) было принято решение об утверждении запасов сильвинитов Гремячинского месторождения по состоянию на 01.08.2007 г. по категориям B+Ci+C₂ (протокол от 23.11.2007 № 1504) в следующих количествах: балансовых - 1146648 тыс. тонн, забалансовых - 128507 тыс. тонн.

По степени изученности месторождение отнесено к группе разведанных, по сложности геологического строения - к Пой группе.

Балансовые запасы калийных солей по категориям B+Ci утверждены в центральной части месторождения.

В отчете о геологоразведочных работах первой очереди дана авторская оценка прогнозных ресурсов калийных солей категории Р1 на флангах лицензионного участка, которые определены в количестве 228,3 млн т К₂0 (895,2 млн т сырых солей).

К настоящему времени завершены геологоразведочные работы II этапа с выходом «Отчета о результатах разведки Гремячинского месторождения калийных солей в Волгоградской области в 2007-2010 годах (с подсчетом запасов по состоянию на 01.07.2010 г.)» (Котельниково-Москва-Минск, 2010 г.).

Геотектоническая позиция месторождения

В геотектоническом отношении район Гремячинского месторождения приурочен к зоне сочленения Восточно-Европейской платформы и северной краевой зоны Средиземноморского геосинклинального пояса, завершившей геосинклинальное развитие в конце палеозоя в результате заальской фазы герцинской складчатости. Это район сочленения трех крупных тектонических элементов: Воронежской антеклизы и Прикаспийской впадины в пределах платформы с докембрийским фундаментом и кряжа Карпинского с палеозойским основанием. Часть юго- восточного склона Воронежской антеклизы, примыкающей к бортовому уступу Прикаспийской впадины, выделяется под названием Приволжской моноклинали, к южному окончанию которой приурочено Гремячинское месторождение.

Положение рассматриваемого района на стыке разнородных тектонических структур определило основные особенности развития территории в позднем палеозое и раннем мезозое. В течение этого времени непрерывное накопление карбонатно-терригенных отложений (карбон и ранняя пермь) сменилось накоплением галогенных и молассовых формаций, разделенных длительными перерывами. В мезозое на территории, расположенной к югу от месторождения, сформировалась молодая эпипалеозойская платформа (Скифская плита), причленившаяся к блоку древней платформы. Накопление меловых и кайнозойских осадков в основном контролировалось продолжающимся погружением Прикаспийской впадины.

Приволжская моноклиналь протягивается вдоль борта Прикаспийской впадины с юго-запада на северо-восток на расстояние около 500 км от кряжа Карпинского до Жигулевско-Пугачевского свода. Кристаллический фундамент в ее пределах опущен на глубину более 4000 м, погружаясь в восточном направлении за счет возрастания мощности отложений палеозоя и раннего мезозоя. Строение моноклинали осложнено несколькими тектоническими структурами, простирающимися параллельно бортовому уступу. По геофизическим данным фундамент докембрийской и эпигерцинской платформ имеет блоковое строение и разбит многочисленными разломами, часто переходящими в осадочный чехол или отраженными в нем в виде флексур и валов.

Сочленение Приволжской моноклинали с кряжем Карпинского фиксируется системой высокоамплитудных разрывных нарушений северо-западного простирания, основными из которых являются Главный надвиг и ближайший к месторождению Северо-Котельниковский (Северо-Донецкий) разлом. Полоса шириной от 20до 25 км, примыкающая с северо-востока к Северо-Котельниковскому разлом), выделяется под названием Преднадвиговая зона (рисунок 2.3). Между Главным и Северо-Котельниковским надвигами выделяется межнадвиговая зона.

Главный и Северо-Котельниковский разломы сложнопостроены, имеют амплитуду 1000 метров и более и представляют собой сбросы южного падения по глубоким отложениям (от докембрийского фундамента до нижнекаменноугольных отложений), а по вышележащим (верхний карбон-триас) - надвиги.

По данным структурного бурения и сейсморазведки каменноугольные отложения в районе месторождения полого погружаются на юго-восток, при этом общая моноклинальная структура осложнена пологими складками северо-западного простирания, ориентированными приблизительно параллельно Северо-Котельниковскому разлому. Местами отдельные складки осложнены уступами и локальными антиклинальными структурами. Относительное смещение складок на различных уровнях свидетельствует, вероятно, о конседиментационном развитии этих структур.

1 - скважины объединения «Нижневолжскнефть»; 2 - поисковые скважины Волгоградской ГРЭ; 3 - изогипсы поверхности сульфатно-карбонатного палеозоя, м; 4 -- бортовой уступ Прикаспийской впадины; 5 - Северо-Котельниковский надвиг; 6 - Главный надвиг; 7 - Гремячинское месторождение. Римскими цифрами обозначены линии геологических профилей.

Рисунок 2.3 Тектоническая схема южного окончания Приволжской моноклинали (по данным С.А. Свидзинского и др., 1986)

Итак, фанерозойские отложения района Гремячинского месторождения относятся к структурному этажу, соответствующему осадочному чехлу докем- брийской Восточно-Европейской платформы. Вместе с тем, палеозойско- триасовые и позднемезозойско-кайнозойские отложения можно рассматривать в определенной степени в виде самостоятельных структурных комплексов, что обусловлено характером тектонического развития сопредельных территорий.

Таким образом, Гремячинское месторождение находится в преднадвиго- вой зоне Приволжской моноклинали, в которой выделяется два структурных яруса. Верхний включает в себя толщу от нижнемеловых до кайнозойских отложений, нижний - каменноугольные и пермо-триасовые осадки.

Вскрытие и подготовка шахтного поля

Вскрытие шахтного поля рудной залежи лицензионного участка площадью около 97 кв. км предусматривается выполнить двумя вертикальными шахтными стволами диаметром в свету 7,0 м с глубиной зумпфа 1181 м и 1144 м размещенными на обособленной промплощадке.

Место заложения шахтных стволов (и всего комплекса промплащадки горнообогатительного комбината) определено по совокупности различных факторов-горногеологических, горнотехнических, социально-экономических и экологических.

Из числа наиболее вероятных рассмотренных вариантов размещения промплощадки, несмотря на то, что центральный считается традиционным, с учетом специфических условий Гремячинского месторождения наиболее оптимальным является фланговый вариант в южной части шахтного поля, к достоинствам которого относятся:

- меньше глубина каждого из шахтных стволов. Это объясняется региональным погружением пласта в северном направлении. Следовательно, уменьшаются капитальные затраты и сроки строительства стволов, эксплуатационные затраты по шахтному подъему руды и грузов, а также стволовой вентиляции;

- количество оставляемых в целике под промплощадку запасов является минимально возможным, что соответствует требованиям действующих в РФ нормативных документов в области охраны недр и рационального использования минерального сырья;

- фланговая промплощадка располагается примерно на 4 км ближе к г. Котельниково, в котором предполагается строительство микрорайона для проживания рабочей силы будущего калийного предприятия численностью около 2 тыс. человек;

- фланговое расположение промплощадки позволяет, по сравнению, например с центральной, более рационально расположить объекты хвостового хозяйства (солеотвалы, шламохранилища) за пределами калийной залежи и тем самым уменьшить затраты на строительство и поддержание этих объектов за счет исключения необходимости применения мер охраны от вредного влияния горных разработок.

Более подробная информация по выбору места заложения шахтных стволов и промплощадки представлена в «Обосновании места расположения промплощадки Гремячинского калийного предприятия (технико-экономическое сравнение вариантов)», Минск, 2008 г.

Ствол № 1 (клетевой) предназначен для спуска-подъема людей, оборудования, материалов и выдачи исходящей струи воздуха. Оборудован многоканатной подъемной установкой с клетью и противовесом и инспекторским подъемом. У клетевого ствола располагается главная вентиляторная установка (ГВУ) с осевыми вентиляторами, работающими на всасывание рудничного воздуха. Связь здания ГВУ с шахтным стволом осуществляется через углубленный вентиляционный канал.

Ствол № 2 (скиповой) предназначен для подъема калийной руды, аварийного выхода людей и подачи свежей струи воздуха в рудник. Оборудован многоканатной подъемной установкой с двумя скипами и инспекторским подъемом. У ствола в специальном здании располагается калориферная установка, связанная со стволом калориферным каналом.

С целью уменьшения глубины скипового ствола техническими решениями принято расположение уровня загрузки подземного бункера выше отметки рабочего пласта в связи с этим проектные технологические решения предусматривают наличие двух околоствольных дворов - основного на отм. (-1114) м и вспомогательного на отм. (-1083) м.

Отметки сопряжений шахтных стволов с выработками рабочего горизонта определены с учетом имеющихся первичных геологических данных, а также размещения необходимого технологичесого оборудования околоствольного двора.

Анализ геологических материалов показывает, что наиболее оптимальным является размещение сопряжений шахтных стволов с выработками рабочего горизонта непосредственно над продуктивным калийным пластом в породах, состоящих из переслаивания каменной соли и магнезиально-доломит-ангидритовых пород, по следующим причинам:

- заложение выработок горизонта в калийном пласте или ниже по вертикальному разрезу приведет к их размещению в мене устойчивых и потенциально газоносных карналлитосодержащих пород, которые залегают непосредственно под пластом;

- заложение выработок горизонта выше проектного увеличит протяженность уклонов для выхода на разрабатываемый пласт, особенно с учетом его падения в направлении проведения уклонов. Кроме того, при проектном размещении выработок рабочего горизонта мощность водозащитной толщи составляет около 100 м, а в случае е уменьшения ухудшаются условия безопасного ведения горных работ на весь период эксплуатации рудника.

С целью более эффективного пространственного расположения комплекса выработок околоствольного двора проектом предусматриваются два горизонта сопряжения с шахтными стволами: основной транспортный с размещением в нем значительно большей части (около 90 %) выработок околоствольного двора и вспомогательный вентиляционный горизонт, который располагается несколько выше основного горизонта по вертикальному разрезу с учетом исключения взаимовлияния между ними.

Подготовка шахтного поля - в основном рудная и осуществляется системой главных и панельных штреков - транспортных и вентиляционных.

Система разработки

При выборе системы разработки и горно-добычного оборудования к ним предъявляются следующие требования:

- максимально возможное извлечение полезного ископаемого из недр и высокое качество добываемой руды;

- минимальные объемы горно-подготовительных работ;

- высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов;

- применение наиболее высокопроизводительного оборудования;

- безопасные условия ведения горных работ;

- минимальное воздействие на поверхностные объекты при их подработке.

Обоснование принятой системы разработки

Система разработки в общем виде представляет собой порядок ведения подготовительных и очистных работ, определенный в пространстве и времени. Система разработки выбирается на основе имеющейся горно- и гидрогеологической характеристики месторождения, а также параметров залегания залежи полезного ископаемого, с учетом выполненных технико-экономических расчетов, обеспечения безопасности ведения горных работ.

Гремячинское месторождение калийных солей относится к пластовым пологозалегающим месторождениям.

Мировая практика разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом показывает, что калийные месторождения в зависимости от их индивидуальных особенностей и условий могут разрабатываться следующими системами:

- камерной системой с оставлением междукамерных целиков;

- сплошной или столбовой системой с выемкой разрабатываемого пласта лавами с полным обрушением кровли в выработанном очистном пространстве;

- комбинированной системой.

Определяющим фактором выбора системы разработки для условий соляных месторождений (в том числе и калийных) является первостепенная необходимость защиты рудников от постоянно существующей угрозы затопления водами из вышерасположенных водоносных горизонтов. Защита от затопления может быть обеспечена (и должна быть обеспечена) сохранением над разрабатываемым соляным (калийным) пластом необходимой мощности водозащитной толщи (ВЗТ) и выбором параметров систем разработки, которые должны соответствовать фактической мощности ВЗТ, т.е. зона техногенных водопроводящих трещин, образуемых над разрабатываемым пластом, не должна достигать кровли ВЗТ с.сохранением ненарушенной водозащитной потолочины мощностью не менее, 10 м плюс погрешность определения общей фактической мощности ВЗТ.

Методика расчета высоты зоны распространения техногенных водопроводящих трещин Нтр приведена в «Специальных технических условиях для проектирования мер по защите рудника Гремячинского месторождения калийных солей от затопления» (М., 2010 г.), в соответствии с которой применение сплошной или столбовой систем разработки предполагает более жесткие условия и требования по мощности ВЗТ по сравнению с камерной системой.

Особенностью Гремячинского месторождения является значительная мощность продуктивного сильвинитового пласта - до 15 м. Отработка такого пласта лаками в условиях Гремячинского месторождения практически невозможна и нецелесообразна по следующим причинам:

а) при отработке пласта лавами на мощность 10 м и более потребуется наличие мощности ВЗТ более 400 м (по расчетам, выполненным в соответствии с указанными СТУ, так как коэффициент, учитывающий уменьшение скорости деформирования при камерной системе разработки по сравнению со сплошной выемкой, k_t=0,5) при фактической ее мощности в пределах площади лицензионного участка от 60 до 300 м;

б) невозможность применения закладки очистного пространства отходами обогащения сильвинитовой руды;

в) невозможность обеспечения безопасной выемки запасов под существующими ответственными объектами на земной поверхности (железная дорога, нефтепровод и газопровод подземной укладки с высоким избыточным давлением в трубах).

Применение камерной системы разработки позволяет исключить эти ограничения и негативные последствия, учитывая, что:

а) камерная система позволяет осуществить закладку очистных камер отходами обогащения, удовлетворяя при этом требованиям «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом» (п. 157) в части необходимости применения закладки;

б) камерная система с закладкой позволяет значительно снизить величины деформаций подрабатываемой ВЗТ и земной поверхности, обеспечивая при этом защиту рудника от затопления и необходимую охрану объектов на земной поверхности от влияния горных работ;

в) по производительности при разработке калийных месторождений современные проходческо-добычные комплексы, применяемые на камерной системе, не уступают лавам, а их цена существенно ниже, что обеспечивает меньшую себестоимость добычи руды при данной технологии.

Таким образом, с учетом вышеизложенного, для отработки запасов калийных солей Гремячинского месторождения принята камерная система разработки с закладкой выработанного пространства.

Суть данной технологии заключается в том, что в результате выемки сильвинитового пласта образуется длинная (исходя из условий эффективной работы транспорта руды и заданного срока эксплуатации, как правило, не более 200 м) очистная выработка (камера).

С учетом изучения мирового опыта в области разработок калийносоляных месторождений проектом предусматривается полностью механизированный комбайновый способ отработки пласта, по сравнению с буровзрывным имеющий следующие существенные достоинства:

- исключение применения взрывчатых веществ на отбойку руды и необходима сооружении большого объема подземного склада взрывчатых материалов;

- значительное уменьшение негативного вибрационного эффекта от производимых взрывов, которые ухудшают условия устойчивости выработок и прочности целиков, а также увеличивают нарушенность и трещиноватость массива вмещающих пород, в том числе пород водозащитной толщи, обеспечивающей эксплуатацию рудника;

- исключение необходимости выполнения работ по оборке забоя после взрыва (рисунок 3.1), которые сопряжены обычно с задействованием в этом процессе дополнительных людских и стоимостных ресурсов (эксплуатационных затрат), зачастую значительно увеличивая время на полный цикл работ;

Рисунок 3.1 Профиль кровли и стенок выработок, пройденных комбайном барабанного типа на соляном руднике «Солт Юнион» в Великобритании

- отличается более безопасными и комфортными условиями работы;

- характеризуется более оптимальной фракционной крупностью отбиваемых в результате резания комбайном частиц руды для дальнейшей цепочки технологического процесса.

Необходимо также отметить, что буровзрывной способ может быть конкурентоспособным по сравнению с комбайновым (что подтверждается мировым опытом) только при мощности разрабатываемого пласта более 13,0-45,0 м, так как для наиболее эффективного применения буровзрывной технологии требуется создание рассечной камеры в верхней части пласта, которая образует необходимую компенсационную полость и с которой производится бурение нисходящих скважин для отбойки всего нижележащего массива.

Ввиду того, что мощность калийного пласта на большей части шахтного поля не превышает 13,0 м, а также с учетом вышесказанного, для отработки запасов Гремячинского месторождения в проекте принята камерная система разработки с применением комбайнового способа выемки. За последние годи эта технология добычи сделала большой качественный скачок и значительно увеличилась производительность забоев благодаря:

- увеличенной энерговооруженности оборудования и применению более высокого напряжения;

- улучшению конструкции рабочего органа (и прежде всего комбайнов с рабочим органом барабанного типа) и выемочных зубков, что уменьшило потребление электроэнергии;

- усовершенствованию материалов;

- повышению надежности в работе;

- улучшенному контролю кровли выработок;

- более качественному проектированию и планированию, а также улучшенной инфраструктуре.

Перечень основного оборудования на подготовительных и очистных работах

Концепция организации добычных работ на первом этапе (на период выхода на проектную мощность рудника) следующая. В соответствии с вышепредставленной технологической схемой к очистной выемке подготавливается необходимое количество блоков на четырех опытных панелях. При этом две панели размещаются на северо-западном крыле шахтного поля и две - на северо- восточном крыле.

Для безусловной гарантии обеспечения заданного объема производства техническими решениями предусмотрено иметь в постоянной готовности хотя бы один забой, подготовленный к очистной выемке, который является резервным и может быть включен в работу в случае аварийной остановки одного из действующих добычных забоев.

В случае временной (свыше 3 суток) остановки очистных работ резервного забоя они могут быть возобновлены только с письменного разрешения начальника участка после приведения забоя в безопасное состояние.

В качестве дополнительной меры безопасности резервного забоя при отсутствии ведения в нем работ обязательным является размещение добычного оборудования не в очистной камере, а в находящемся в безопасном состоянии в выемочном штреке.

Одновременно с отработкой четырех опытных панелей осуществляется дальнейшая проходка выработок главного направления, интенсивность проведения которого будет определяться первыми результатами опытных работ и, прежде всего, возможностью поддержания выработок на заданный срок эксплуатации по условию их устойчивости.

Степень механизации вспомогательных процессов оказывает существенное влияние на основной процесс добычи калийной руды и в конечном итоге на технико-экономические показатели работы предприятия в целом. Несмотря на то, что механизация основных работ достигла довольно высокого уровня, при котором производительность труда забойного рабочего достаточно велика, в целом по руднику она возрастает незначительно. Такое положение вызвано определённой диспропорцией в техническом оснащении между основными и вспомогательными процессами, а также несовершенством средств механизации вспомогательных работ. Однако в последнее время ведущие зарубежные горнодобывающие фирмы стали уделять большое внимание производству оборудования для вспомогательных работ, вплоть до создания специальных, нередко уникальных средств механизации.

Для механизации вспомогательных процессов в горно-геологических условиях Гремячинского рудника на подготовительных и очистных работах проектом предусматривается следующее оборудование:

- многофункциональная машина типа FBL-10 фирмы «Bucyrus» (США) со сменным навесным оборудованием;

- почвоподдирочная машина типа «Урал -60» ОАО «Копейский машиностроительный завод»;- комбайн для разделки ниш, сопряжений, производства ремонта горных выработок типа КП21 ОАО «Копейский машиностроительный завод»;

- самоходная буровая установка типа СБУ-250 для проведения рудоспусков и вентиляционных восстающих ОАО «Копейский машиностроительный завод»;

- машина для оборки кровли и разбуривания выбросоопасных мульд типа «Scamec 2000» фирмы «Normet» (Финляндия);

- машина для оборки кровли и разбуривания выбросоопасных мульд типа «Scamec 2000» фирмы «Normet» (Финляндия);

- щеленарезная машина типа ESF-70 фирмы «Раш» (Германия) разделывающая компенсационные полости как способ охраны горных выработок;

- автомобиль для доставки ВМ типа «Minka mini» фирмы «Раш» (Германия) при производстве буровзрывных работ;

Большая глубина разработки отличается, как правило, более сложными горно-геологическими условиями с позиции устойчивости горных выработок, так как с ростом глубины возрастает и горное давление. Однако анализ работы калийных рудников показывает, что на устойчивость выработок в соляных породах негативное влияние оказывает не столько глубина разработок, сколько состав вмещающих пород кровли пластов: чем больше в породах глинистых включений (нерастворимого остатка), тем менее устойчивы выработки. Таким критическим значением содержания неустойчивых глинистых пород в кровле разрабатываемых пород на таких глубинах является уровень 7-10 %. По данным разрезов геологических скважин на Гремячинском месторождении содержание Н.О. в продуктивном пласте, а также в его непосредственной и основной кровле в среднем не превышает 4 %, что позволяет сегодня дать ему предварительную оценку условий разработки с точки зрения устойчивости горных выработок как благоприятную.

Кроме того, как было отмечено выше, к благоприятному фактору относятся также высокие прочностные свойства пород непосредственной кровли, значительно превышающие прочность пород самого продуктивного пласта.

Необходимое условие выполненных расчетов - сохранение проектных сечений как подготовительных выработок, так и очистных камер на период не менее 10 лет - срока отработки запасов и закладки выработанного пространства.

Для решения данной задачи настоящим проектом предусматриваются следующие способы охраны и крепления выработок.

Как видно из технологических схем отработки опытных панелей, принимается минимально необходимое количество подготовительных выработок. При этом между выработками в каждой группе панельных и блоковых штреков приняты размеры охранных целиков, минимизирующие их взаимовлияние друг на друга, а между панельными выработками и очистными камерами - целики, исключающие влияние очистных выработок на подготовительные.

Сама схема отработки сильвинитового пласта, оптимизированная по всем технологическим процессам, предполагает проведение лишь незначительного объема подготовительных выработок (панельного и блокового конвейерных : штреков) под разрабатываемым пластом, в т.ч. на некоторых участках шахтного поля в менее устойчивых карналлитсодержащих породах. При этом данные выработки находятся в более благоприятных условиях разгруженной зоны с учетом их надработки вышележащими соответственно панельным транспортным и блоковым выемочными штреками. Все остальные подготовительные и очистные выработки расположены в наиболее устойчивых вмещающих породах.

В качестве основного вида крепления для поддержания подготовительных и очистных выработок на заданный период эксплуатации принимается достаточно эффективная для рассматриваемых условий и относительно недорогая анкерная крепь. Другие достоинства этой крепи заключаются в том, что она может устанавливаться во всех элементах выработки в зависимости от их устойчивости (кровля, почва, боковые стенки), а также имеет широкие возможности по механизации процесса ее установки при проведении горной выработки. В основу функциональной работы анкерной крепи положен принцип упрочнения породных слоев в пределах высоты свода обрушения над кровлей выработки.

Для обеспечения устойчивого состояния подготовительных выработок опытных панелей на необходимый срок эксплуатации проектными решениями предусматриваются следующие параметры их крепления.

На опытных панелях № 1 и № 2 в подготовительных (кроме выемочного штрека) и очистных выработках (1-й верхний очистной ход), проводимых комбайном «Урал-20Р» с параметрами выработок 6,0x3,7 м, на I этапе в кровле возводится временное крепление: 2 ряда хорошо зарекомендовавших себя в горногеологических условиях Верхнекамского месторождения анкеров клинораспорного типа КРА-16 (ЗАО «Торговый дом «Кузбасспромсервис», г.Новокузнецк или другой аналог) с шагом по длине выработки 1,5 м и расстоянием между ан керами в ряду 1,3 м (с учетом конструктивных особенностей комбайна, с которого во время движения при отбойке руды производится бурение шпуров под 1 анкера). Основные параметры анкера: длина - 2,2 м; масса - 4,4 кг; разрывное усилие - не менее 100 кН. Основной целью установки временного крепления является обеспечение устойчивости и проектных сечений выработок на период до начала возведения постоянного крепления.

На II этапе в подготовительных выработках возводится постоянное крепление по следующей схеме: в плоской части кровли выработок - швеллер № 16У стЗ ГОСТ 8240-97 длиной 2,4 м под винтовые анкера типа КА-20 (ЗАО «Торговый дом «Кузбасспромсервис», г. Новокузнецк или другой аналог) с шагом установки 1,5м по длине выработки или на расстоянии 0,75 м от ранее установленных анкеров временного крепления; в сводчатых и боковых частях выработок - также винтовые анкера в шахматном порядке и с расстоянием между рядами по длине выработки 0,75 м. Основные параметры анкера: длина - 2,2 м; масса - 6,1 кг; разрывное усилие - не менее 143 кН.

В очистных камерах опытных панелей № 1 и № 2 постоянное крепление возводится аналогично подготовительным выработкам и дополнительно по периметру камер под анкера устанавливается полимерная сетка (компания «Минова ТПС», г.Кемерово или другой аналог), которая выдерживает нагрузку до 3 т на 1 м². Необходимость возведения полимерной сетки вызвана с целью защитить от падения отслоившихся пород, принимая во внимание возможность волнообразного характера контактных слоев продуктивного сильвинитового пласта и пород кровли (по данным скважины 11), по причине которого в кровле очистных камер могут образовываться невыдержанные по мощности породные слои, что будет способствовать с течением времени их расслоению и образованию соляных «коржей».

Необходимо отметить, что в качестве одной из важнейших мер охраны очистных камер на период их отработки и последующей закладки, кроме всего, являются собственно параметры очистной выемки - оставляются междукамерные целики высокой несущей способности, в результате чего они не разрушаются горным давлением в зоне ведения очистных работ.

Блоковый выемочный штрек, имеющий наибольший пролет (9,0 м) проводится и крепится поэтапно в следующей последовательности:

- I этап - производится проходка штрека на всю длину с возведением временного крепления аналогично другим панельным подготовительным выработкам;

- II этап - производится расширение до проектных размеров части выемочного штрека на длину 50 - 60 м боковыми ходами комбайна с возведением временного крепления в кровле расширенной части;

- III этап - выполняется маркшейдерская разбивка расширенной части выемочного штрека на оси очистных ходов;

- IV этап - возводится постоянное крепление плоской части кровли выемочного штрека: швеллер № 16У стЗ ГОСТ 8240-97 длиной 2,4 м под винтовые анкера типа КА-20 или другой аналог с шагом установки 1,5 м по длине выработки или на расстоянии 0,75 м от ранее установленных анкеров временного крепления;

- V этап - на интервалах междукамерных целиков производится крепление сводчатой части выемочного штрека клинораспорными анкерами типа КРА-16 или другой аналог длиной 1,6 м с шагом по длине выработки 1,5 м.

По мере отработки очистных ходов в расширенной части выемочного штрека производится повторение работ, описанных в этапах II, III, IV и V.

В качестве дополнительного крепления уже непосредственно при ведении очистных работ для усиления междукамерных целиков и создания более упрочненной зоны горных пород в боковых станках междукамерных целиков устанавливаются винтовые анкера длиной 2,2 м с шагом 1,5 м по длине выработки.

В подготовительных выработках, проводимых комбайном «Урал-10А» с параметрами выработок 4,4x2,6 м возводится постоянное крепление по следующей схеме: плоская часть кровли крепится швеллером №16 (L=l,8 м) под винтовые анкера типа КА-20 длиной 2,2 м с расстоянием между рядами 1,5 м; сводчатые части выработки - аналогичными анкерами в шахматном порядке.

При возведении крепления в панельном и блоковом конвейерных штреках, находящихся в условиях надработки вышележащими выработками, отличие по отношению к другим выработкам, проводимым комбайном «Урал-10А», состоит в длине винтовых анкеров - она составляет 1,6 м.

Подготовительные выработки прямоугольного сечения с размерами 5,5x3,0 м, проводимые комбайном барабанного типа в опытных панелях № 3 и № 4, за исключением блокового выемочного штрека, крепится по следующей схеме: в кровле - швеллер № 16 длиной 5,0 м под винтовые анкера длиной по 2,2 м (в одном ряду - 4 шт.) с шагом установки по длине выработки 1,5 м; в боках - по 2 ряда винтовых анкеров (L = 2,2 м) в шахматном порядке.

Блоковый выемочный штрек прямоугольным сечением 9,0x4,5 м в панелях № 3 и № 4 проводится на полное сечение с одновременным возведением постоянного крепления: в кровле - швеллер № 16 длиной 7,0 м под винтовые анкера длиной по 2,2 м (в одном ряду - 5 шт.) с шагом установки по длине выработки 1,5 м; в боках (по маркшейдерской разбивке штрека на оси очистных ходов) только на интервалах междукамерных целиков - клинораспорные анкера (L = 1,6 м) с плотностью установки 1,5x1,5 м. В качестве дополнительного крепления уже непосредственно при ведении очистных работ для усиления междукамерных целиков и создания более упрочненной зоны горных пород в боковых стенках междукамерных целиков устанавливаются винтовые анкера длиной 2,2 м и шагом 1,5 м по длине выработки в шахматном порядке по отношению к ранее возведенным клинораспорным анкерам.

Крепление очистных камер производится по следующей схеме: в кровле первого верхнего хода комбайна под швеллер № 16 устанавливается ряд из пяти винтовых анкеров (L = 2,2 м), а в боках камеры - по 5 рядов анкеров с каждой стороны (L = 2,2 м) в шахматном порядке. В боковых стенках 2-го хода (панель № 3) и 3-го хода (панель № 4) очистных камер устанавливается соответствующее количество рядов винтовых анкеров. Кроме того, по периметру очистных камер в кровле и боковых стенках до нижнего ряда анкеров (под швеллер и анкера) возводится полимерная сетка.

В качестве дополнительной эффективной меры охраны некоторых подготовительных выработок (панельный и блоковый конвейерные штреки, панельный вентиляционный штрек, транспортные заезды на конвейерные штреки) для обеспечения определенной податливости приконтурного массива и защиты крепи от проявления горного давления, с целью предотвращения деформирования боковых стенок и почвы выработок в виде прогибов проектом предусмотрена нарезка наклонных компенсационных щелей в почве по углом 45° от вертикали В компенсационные щели, глубина которых должна быть не менее 1,5 м, закладываются в качестве «работающего» элемента деревянные брусья через каждые 1,0 м по ее протяженности непосредственно в процессе нарезки.

На участках шахтного поля, где непосредственно под продуктивны сильвинитовым пластом залегают карналлитсодержащие породы предусматривается оставление защитного слоя из сильвинита мощностью не менее 0,3 м в почве очистных камер.

Способы охраны и крепления подготовительных выработок, предложенные техническими решениями настоящего проекта, несмотря на повышенные плотность установки крепи и затраты на их реализацию, обеспечивают заданные сроки эксплуатации выработок как на отработку запасов, так и на выполнение закладочных работ.

Размещено на Allbest.ru