CC BY
50
УДК 622.272.6
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ОТРАБОТКИ ТРЕТЬЕГО КАЛИЙНОГО ПЛАСТА СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Б.И. Петровский, В.А. Мисников, А.В. Шаманин; И.А. Подлесный
Институт горного дела; РУП «ПО "Беларуськалий"», г. Солигорск, Беларусь
Кратко изложены проблемы отработки Третьего калийного пласта Старобинского месторождения в сложных горно-геологических условиях и рассмотрены три варианта технологических схем столбовой системы, разработанных специалистами научных институтов и РУП «ПО "Беларусь-калий"» для глубин залегания пласта свыше 750 м.
Развитие горных работ при отработке пласта Третьего горизонта в сложных горно-геологических условиях с глубиной залегания пласта свыше 750 м сдерживается отсутствием эффективной технологии и средств механизации очистных работ с выемкой всех промышленных слоев (II, III и IV) [1].
Мелкослоистая и неустойчивая непосредственная кровля третьего пласта является причиной быстрого разрушения подготовительных выработок, пройденных по верхнему IV сильвинитовому слою, в котором сосредоточено около 1/3 всех запасов пласта.
Геологическая характеристика Т
ретьего пласта
Наименование слоя Средняя мощность m, м Среднее содержание KCI, % Среднее содержание Н.О., %
V сильвинтовый слой 0,20 44,8 7,9
Каменная соль IV-V 0,70 4,7 17,8
IV сильвинтовый слой 1,30 35,6 12,9
Каменная соль III-IV 1,05 2,0 13,0
III сильвинтовый слой 0,81 41,8 5,83
Каменная соль II-III 0,49 6,2 7,91
II сильвинтовый слой 0,66 52,3 1,94
Каменная соль I-II 0,50 2,3 5,58
I сильвинтовый слой 0,21 31,1 4,22
Подстилающая каменная соль 1,0 10,0
Типовой схемой отработки Третьего пласта (рис. 1) является последовательная слоевая выемка обратным порядком с раздельной подготовкой столбов по IV сильви-нитовому слою и столбов по слоям II, III. Первым этапом подготавливаются выработки верхней лавы и отрабатывается IV слой. После его отработки ведется подготовка выработок нижней лавы и отрабатываются слои II, III. В зависимости от мощности и содержания KCL нижние слои могут выниматься совместно с прослоем каменной соли II-III (комбайн SL-300) или селективно (комбайны SL-500S, Electra-700sel).
Рис. 1. Схема с раздельной подготовкой столбов: 1 - лава верхнего слоя, 2 - лава нижних слоев. Подготовительные выработки лав верхнего слоя: 3 - конвейерный штрек, 4 - транспортный штрек, 5 - вентиляционный штрек. Выработки для лав нижних слоев: 6 - конвейерный штрек, 7 - транспортный штрек, 8 - вентиляционный штрек
Для выемки пласта в сложных горно-геологических условиях специалистами научных институтов и РУП «ПО «Беларуськалий» разработаны несколько вариантов технологических схем, три из которых приведены ниже:
1) Выемка пласта обратным порядком на полную мощность со складированием слоя Ш-ГУ каменной соли в бутовые полосы.
2) Слоевая выемка с комбинированным порядком отработки слоев: IV слоя - в прямом порядке (верхняя лава), слоев II, III - в обратном (нижняя лава).
3) Слоевая выемка пласта лавами переменной вынимаемой мощности обратным порядком.
1. Выемка пласта на полную мощность
Проходка подготовительных выработок на месторождении производится комбайнами ПКС-8 в комплексе с бункером-перегружателем БП-14 и самоходными вагонами 5ВС-15. Подготовка выемочного столба лавы (рис. 2) осуществляется тремя штреками: конвейерным, транспортным и вентиляционным, расположенными в слоях II, III.
Рис. 2. Схема выемки пласта на полную мощность; 1, 2, 3 - конвейерный, транспортный и вентиляционный штреки, 4 - бутовые полосы
Применяемые для селективной выемки нижних слоев двухшнековый комбайн SL-500S и трехшнековый Е1еС;га-700sel (рис. 3) могут быть использованы для выемки пласта на полную мощность после их модернизации. Изменения конструкции селективных комбайнов связаны с числом выдвижных шнеков и подбором их диаметров в соответствии с очередностью и мощностью вынимаемых слоев при условии выполнении технологического цикла за два хода. Более широкая область применения, независимая от мощности слоев пласта, может быть у комбайна, выполненного на базе Electra-700sel.
Рис. 3. Схема селективного комбайна «Е1ес1га-7008е1».
1 - рукоять с двумя шнеками, 2 - выдвижная рукоять, 3 - приводы шнеков, 4 - шнеки, 5, 6 - механизм подачи, 7 - выдвижной режущий, 8 - пылеотсасывающая установка, 9 - погрузочные щитки
По критерию поддержания призабойного пространства лавы более эффективным является вариант с опережающей выемкой породного прослоя Ш-1У и оставлением в кровле защитной пачки IV слоя мощностью 0,2-0,3м, позволяющий повысить устойчивость кровли. При опере-
жающей выемке породного прослоя Ш-1У наиболее приемлемой для поддержания кровли является конструкция крепи «Тагор-22/45 поз» (рис. 4), имеющая выдвижную забойную консоль перекрытия с поддерживающим козырьком, который представляется возможным использовать для поддержания обнаженных нижних прослоев IV слоя.
Рис. 4. Расположение крепи «Тагор-22/45поз» в забое лавы
Для возведения закладочных бутовых полос шириной до 20 м используются установки механической закладки (УМЗ), в состав которых входит скребковый закладочный конвейер с роторным метателем (рис. 5).
Рис. 5. Расположение закладочного оборудования на бортовом штреке: 1 - забой лавы, 2 - забойный конвейер, 3 - крепь сопряжения КС-22/36, 4 - закладочный конвейер СПШ-1-228, 5 - роторный метатель
2. Слоевая выемка с комбинированным порядком отработки слоев
Проходка всех подготовительных выработок, для повышения их устойчивости, ведется по нижним слоям II, II—III, III в разгруженных от горного давления зонах под выработанным пространством лавы по IV слою (рис. 6).
) у/ / уу/л /
—я 'Л-\ \ Л-\ \ Л-Y -i-i-V
) г/ /—у/-,, / : д
—я -\ -\ -\ 1 \ \-i,—
3 1-у У, У,У \i м. „
г
F -н 1 д—<
{-Г-р4 I_гаи»_^тУ"
Б -Б
> —* 160 210_> ' ]. 1 ' 3 3 ' 1 '
Рис. 6. Схема слоевой подготовки и отработки Третьего пласта: 1 - лава верхнего слоя, 2 - лава нижних слоев. Подготовительные выработки лав верхнего слоя: 3 - монтажный штрек, 4 - конвейерный штрек, 5 - вентиляционный штрек, 6 - технологические сбойки; выработки для лав нижних слоев: 3' - монтажный штрек, 6' - технологические сбойки, 7 - конвейерный штрек, 8 - транспортный штрек, 9 - вентиляционный штрек, 10 - участок наклона верхней лавы, 11 - тупиковый участок забоя верхней лавы, 12 - вертикальная полость, 13 - деревянные рудстойки
Конвейерный штрек лавы по IV слою 4 располагается вдоль границы отработки опережающей верхней лавы
(сеч. А-А) и проводится вместе с группой выработок (5, 6, 7, 8, 9) вслед за ведением очистных работ смежной панели. В связи с этим крыло верхней лавы 10 со стороны конвейерного штрека на участке длиной 26-28 м опущено в нижние слои под углом 6-7 градусов. Отгрузка руды из верхней лавы и подача свежей струи воздуха в нее производится по конвейерному 7 и транспортному 8 штрекам смежной панели.
Вентиляционный штрек верхней лавы 5 проходится с опережением очистного забоя на 100-120 м. Сброс исходящей струи из верхней лавы 1 производится на противоположном крыле 11 через вертикальную полость 12 в кровле вентиляционного штрека, которая оформляется щелена-резной машиной или комбайном со стреловидным исполнительным органом на высоту до почвы верхнего слоя. В процессе ведения очистных работ вертикальная полость 12 на сопряжении верхней лавы 1 с вентиляционным штреком 5 позади забоя закладывается короткими рудстой-ками 13 для исключения попадания в него негабаритов из отработанного пространства.
Отгрузку руды при ведении ГПР производят на монтируемую линию конвейеров по конвейерному штреку 7 нижней лавы. Участки вентиляционного штрека между технологическими сбойками закладываются горной породой 5' от проходки вертикальной полости, компенсационных щелей и поддира почвы.
Отработку нижнего слоя производят по известной технологической схеме лавами валовым или селективным способами обратным порядком после отработки верхнего слоя в опережающем смежном столбе. В верхних и нижних лавах применяется обычное стандартное очистное оборудование (комбайны SL-300, SL-500S, крепи «Fazos-09/15», «Fazos-16/24» и т.п.).
3. Слоевая выемка лавами переменной вынимаемой мощности
Отличительной особенностью технологии (рис. 7) является выемка в одной половине лавы нижних II и III слоев пласта под выработанным пространством IV сильвинитового слоя смежной опережающей однотипной лавы, а в другой -верхнего IV сильвинитового слоя с отработкой между ними
Рис. 7. Схема слоевой выемки лавами переменной мощности: 1, 2, 3 - конвейерный, транспортный и вентиляционный штреки лавы, 4 - участок наклона
наклонной части 4 с пересечением породного III-IV прослоя под углом наклона 6-7°. В настоящее время по приведенной технологии отрабатываются первые выемочные столбы на 7 и 10 на южных панелях Третьего горизонта с применением стандартного очистного оборудования (комбайн SL-300, крепь «Fazos-09/15», «Fazos-12/28»). Порядок отработки столбов обратный. Для выемки слоев II, III возможно применение стандартного селективного оборудования.
1. Петровский Б.И. Повышение эффективности отработки калийных пластов Старобинского месторождения на глубоких горизонтах. Препринт МГГУ / Б.И. Петровский, В.Я. Щерба, В.Я. Прушак // Экономика и организация калийного производства. - Москва, 2003. - 84 с.
2. Бесцеликовые технологические схемы слоевой выемки Третьего калийного пласта: препринт / Б.И. Петровский, В.А. Губанов, В.Я. Прушак, В.Я. Щерба // Вопросы геомеханики подземной добычи калийных солей. - М.: Изд-во МГТУ, 2003. - 94 с.
Список литературы
