CC BY
15
УДК 622.06 DOI 10.46689/2218-5194-2021-4-1-444-452
ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С ДИАГОНАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ОЧИСТНЫХ КАМЕР ПРИ ДОБЫЧЕ КАЛИЙНЫХ РУД
П. Ю. Нюкало, О. В. Иванов
Показана актуальность совершенствования камерной системы разработки при добыче калийных солей, позволяющей решить ряд задач - от повышения безопасности ведения горных работ до улучшения качества добываемой руды. Использование очистных камер сориентированных в направлении осей складок отрабатываемых пластов позволит снизить разубоживание руды за счёт уменьшения случаев подрезки вышележащих пластов каменной соли, а также повысить производительность комбайновых комплексов за счёт увеличения длины очистной камеры и более плавного сопряжения камер с выемочным штреком. Рассмотрено применение усовершенствованной системы разработки на 4-м западном блоке 4-5-й северо-западной панели шахтного поля рудника БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий».
Ключевые слова: калийные соли, камерная система разработки, БКПРУ-4, оси складок, параметры системы разработки.
В настоящее время ПАО «Уралкалий», ведущий разработку на Верхнекамском месторождении калийных солей, при разработке 4 - 5-й северозападной панели шахтного поля рудника БКПРУ-4 применяет рекомендуемую в пределах ВКМКС систему разработки, а именно камерную систему с поддержанием кровли на междукамерных ленточных целиках, предполагающую двухпластовую одностадийную выемку сильвинитовых пластов.
Выемка пластов АБ и Кр11 реализуется с использованием комбайнов «Урал-20Р». Комбайновой комплекс состоит из комбайна «Урал-20Р» (отбойка горной массы); бункера-перегружателя БПС-25 (складирование горной массы в ожидании самоходного вагона); самоходного вагона 10ВС-15М, ВС-30 (транспортировка горной массы до рудоспускной скважины).
По центру блока по пласту КрШ проводят в один ход блоковые транспортный и конвейерный штреки с применением комбайна «Урал-20Р». В конвейерном штреке размещают блоковый конвейер, предназначенный для транспортирования руды до панельного конвейера. Блоковые выработки - конвейерный и транспортный штреки - проходятся по пласту каменной соли от панельного транспортного штрека, пройденному по пласту Кр II. В конце каждого выемочного блока проходятся транспортные уклоны на пласты Кр11 и АБ.
По два штрека на блоке - северный и южный - проходят выемочные штреки, расположенные на разрабатываемых пластах АБ и Кр II, которые при проходке последовательно сбиваются между собой сбойками. В кровлю конвейерного штрека, расположенного в подстилающей каменной соли или в пласте КрШ, бурятся рудоспускные скважины диаметром 500 мм до поч-
вы выемочного штрека, пройденного по пласту АБ. Затем скважины расширяют до диаметра 1100 мм.
В местах сопряжения блоковых выработок с панельным транспортным штреком на пласте Кр11 проходится уклон на выемочный штрек, расположенный на пласте АБ. Данная выработка предназначена для транспортирования материалов и подачи свежего воздуха в процессе проведения по пласту АБ всех блоковых выработок. С целью удаления отработанной струи воздуха из рабочих зон от панельного транспортного штрека проходятся разрезная камера, а также вентиляционный уклон до панельного вентиляционного штрека на пласте АБ. Порядок проведения блоковых выемочных штреков нисходящий, в первую очередь проводятся выработки по вышележащему пласту АБ, затем по нижележащему пласту Кр11, что позволяет при проведении подготовительных выработок избежать закорачивание вентиляции.
Очистные камеры расположены под углом в 45° в северо-восточном направлении. Схема расположения горно-шахтного оборудования при данном варианте выемки представлена на рис. 1,2.
Грпич:п Я/ркп ______
Рис. 1. Схема расположения оборудования и выработок на пласте АБ: 1 - блоковый выемочный штрек; 2 - транспортная сбойка; 3 -рудоспускная скважина диаметром 1,1 м; 4 - очистная камера
Порядок отработки блока при данном варианте прямой.
На 4-5-й северо-западной панели наблюдается пологое погружение складок на север, направление осей складок в основном северо-западное и субмеридиональное. С учётом направления осей складок и выявляется основная проблема принятой системы разработки, а именно: очистные камеры расположены под 45° к выемочным штрекам в северо -восточном направлении вкрест осям складок.
Граница блока ______
Рис. 2. Схема расположения оборудования и выработок на пласте Кр11:
1 - блоковый выемочный штрек; 2 - транспортная сбойка;
3 -рудоспускная скважина диаметром 1,1 м; 4 - очистная камера;
5 - вентиляционная сбойка
Этот вариант отработки предусматривает частые перезарубки комбайна, которые приводят к простоям комбайнового комплекса, что существенно снижает производительность комплекса, а также разубоживание добываемой руды и безопасность ведения очистных работ.
Обозначенная выше проблема решается путем изменения угла расположения очистных камер, под которым они проходятся от северного направления. Для обоснования изменения угла расположения очистных ка-
мер относительно меридионального направления требовалось на основе геологоразведочных данных определить угол осей складок на заданном участке.
С этой целью собраны и проанализированы геологические профили блоковых выемочных штреков 4-5-й северо-западной панели с нанесёнными на них разрабатываемыми пластами и их складчатостью. Пример такого профиля представлен на рис. 3.
Рис. 3. Профиль выемочных штреков пластов АБ и Кр11,1-й западный
блок 4-5-й северо-западной панели
Проектируемый 4-й западный блок в данный момент находится на стадии подготовки и скоро будет введён в разработку. Поэтому для нахождения угла осей складок использовались геологические профили штреков
1-, 2- и 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели. На основе полученных результатов для данных блоков можно сделать вывод, что для 4-го западного блока направление осей складок будет аналогичное.
Полученные геологические профили по блоковым выемочным штрекам переводились в цифровой формат, а затем при помощи графического редактора приводились в соответствие с применяемым масштабом и коор-динатно привязывались в пространстве. После обработки данных по продольным разрезам пластов АБ Кр11 на протяжении выемочных штреков 1-,
2- и 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели построена весьма отчетливая картина простирания складок в пространстве относительно меридионального направления в пределах упомянутых блоков. Полученные результаты представлены на рис. 4.
Затем проводился количественный и качественный анализ значений угла простирания складок, итогом которого стала гистограмма распределения угла простирания складок в пределах 1-, 2- и 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели, представленная на рис. 5.
Как видно из рис. 5, наиболее заметные складки чаще всего располагаются под углом от 72 до 75° к экваториальному или от 15 до 18° влево от меридионального направления (6 случаев из 28). Таким образом, учитывая полученные результаты анализа простирания осей складок в пределах 1-, 2-и 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели, предлагается вариант системы разработки, при котором очистные камеры располагаются соосно складкам, т.е. 15 ... 18° от северного направления.
Рис. 4. Рельеф складок, построенный по результатам профильных разрезов вдоль выемочных штреков 1-, 2-, 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели
Данный вариант системы разработки позволит снизить подрезку очистными камерами в зонах складчатости выше- и нижележащих вмещающих пород, что соответственно снизит разубоживание добываемой руды, а значит, повысит содержание полезного компонента в руде, производительность комбайнового комплекса из-за уменьшения времени перезарубки комбайна на складках, а также повысит безопасность ведения очистных работ. На рис. 6 и 7 представлен предлагаемый вариант системы разработки 4-го западного блока 4-5-й северо-западной панели.
Рис. 5. Гистограмма распределения значений угла простирания осей складок в пределах 1-, 2-, 3-го западных блоков 4-5-й северо-западной панели
В предлагаемом варианте порядок отработки блока остается прежним - прямым.
В ходе выполнения настоящих исследований рассмотрен вариант совершенствования системы разработки, применяемой на 4-м западном блоке 4-5-й северо-западной панели шахтного поля БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий». Предлагаемый вариант системы разработки предполагает проходку очистных камер соосно складкам, то есть в северо-западном направлении, а не в северо-восточном, как принято сейчас.
Рис. 6. Схема расположения оборудования и выработок на пласте АБ: 1 - блоковый выемочный штрек; 2 - транспортная сбойка; 3 - рудоспускная скважина диаметром 1,1 м; 4 - очистная камера
У рачица д/ша
ДД/\/\/\ ДДД Д/} м м и \ \ \ ^ \ммлг
'V \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ чЧЧЧч4 - и
Грпнщаёпш
Рис. 7. Схема расположения оборудования и выработок на пласте КрИ: 1 - блоковый выемочный штрек; 2 - транспортная сбойка; 3 - рудоспускная скважина диаметром 1,1 м; 4 - очистная камера; 5 - вентиляционная сбойка
*
В итоге можно сделать вывод, что применение схемы проходки камер диагонального расположения на обоих промышленных пластах позволит исключить интенсивные расслоения, обрушения и частую подрезку пород кровли очистных камер в зонах повышенной складчатости, а следовательно, предлагаемый вариант системы разработки способен обеспечить безопасную выемку запасов.
Список литературы
1. План развития горных работ рудника БКПРУ-4 на 2021 год. Березники, 2021.
2. Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках ОАО «Сильвинит» / ОАО «Галургия». Новосибирск: Наука, 2011. 487 с.
3. Ломоносов Г.Г. «Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений». М.: Изд-во «Горная книга», 2011. 517 с.
4. Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей (Технологический регламент). Санкт-Петербург, 2008.
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твёрдых полезных ископаемых»: утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 8 декабря 2020 г. № 505. 80 с.
6. Соловьев В.А., Секунцов А.И. Разработка калийных месторождений: практикум. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. 265 с.
7. Аман И.П. Проектирование горных предприятий: учеб. пособие. Пермь, Изд-во ПГТУ, 2006. 136с.
8. Технологический регламент по организации проветривания рудников ОАО «Уралкалий». Пермь, Березники: ОАО «Уралкалий», 2005. 135 с.
9. Шестов И. Н. Гидрогеология и гидрохимия Нижнепермского водоносного комплекса // Тр. ВНИГНИ. 1973. Вып. 118.
10. Старков Л. И., Земсков А. Н., Кондрашев П. И. Развитие механизированной разработки калийных руд. Пермь: ПГТУ, 2007. 522 с.
Нюкало Павел Юрьевич, лаборант, Pasha. nyukalo@yandex. ru, Россия, Пермь, Пермский Национальный исследовательский политехнический университет,
Иванов Олег Васильевич, ст. науч. сотр., канд. техн. наук, [email protected], Россия, Пермь, Горный институт Уральского отделения Российской академии наук
APPLICATION OF A DEVELOPMENT SYSTEM WITH A DIAGONAL ARRANGEMENT OF PRODUCING STOPES IN THE POTASH ORE EXTRACTION
P. Y. Nyukalo, O. V. Ivanov
The improvement of the room mining system for the extraction of potash salts is currently very relevant, as it allows solving a number of tasks - from improving the safety of mining operations to improving the quality of the extracted ore. The use of producing stopes oriented in the direction of the fold axes of the working seams allows reducing the dilution of ore by minimizing the cases of pruning of the rock salt overlying seams, as well as increase the productivity of combine systems by increasing the length of the producing stopes and a smoother junction of the stopes and the extraction drift. The article considers the application of an improved development system on the 4th western block of the 4th-5th north-western panel of the BKPRU-4 mine take of Uralkali PJSC.
Key words: chamber development system, BKPRU-4, fold axes, parameters of the development system.
Nyukalo Pavel Yurievich, laboratory assistant, Pasha. nyukalo@yandex. ru, Russia, Perm, Perm National Research Polytechnic University,
Ivanov Oleg Vasilyevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Perm, Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
Reference
1. Development plan of mining operations of the BKPRU-4 mine for 2021, Mines,
2021.
2. Methodological guide for mining operations at the mines of JSC "Silvinit" / JSC "Galurgia". Novosibirsk: Nauka, 2011. 487 p.
3. G.G. Lomonosov "Production processes of underground mining of ore deposits", Moscow: Publishing house "Mining Book", 2011. 517 p.
4. "Instructions for the protection of mines from flooding and the protection of workable objects in the conditions of the Verkhnekamsk potash salt deposit (Technological regulations)": St. Petersburg, 2008.
5. Federal norms and rules in the field of industrial safety "Safety rules for mining and processing of Solid minerals": approved by Order of the Federal Service for Environmental, Technological and Nuclear Supervision dated December 8, 2020 No. 505. 80 p.
6. Solovyov V.A., Sekuntsov A.I. Development of potash deposits: a workshop. Perm: from Perm. Nats. Research. Polytech. Un-ta, 2013. 265 p.
7. Aman I.P. Design of mining enterprises: textbook. the staff. Perm, publishing house of PSTU, 2006. 136c.
8. Technological regulations on the organization of ventilation of ores of JSC Uralkali. Perm, Berezniki: Uralkali OJSC, 2005. 135 p.
9. Shestov I. N. Hydrogeology and hydrochemistry of the Nizhnepermsky waterbearing complex // Tr. VNIGNI. 1973. Issue 118.
10. Starkov L. I., Zemskov A. N., Kondrashev P. I. Development of mechanized mining of potash ores. Perm: Publishing House of Perm State Technical University. unt-a, 2007. 522 p.
