RU2235879C1

RU2235879C1 - Method for extracting salt deposits

Info

Publication number: RU2235879C1
Application number: RU2003109401/03A
Authority: RU
Inventors: П.К. Гаркушин (RU); П.К. Гаркушин
Original assignee: Гаркушин Павел Кириллович
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-09-10

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: method includes opening of deposit up to lowest horizon, preparation and extraction of deposit by coaxial chambers in ascending order with forming stable geomechanical system by means of constructing inter-chamber, combined barrier blocks and closing of remaining hollows by means of liquidating filler. Therefore, deposit at bounds with water-isolating ceiling is last to be extracted . Inter-axis space even at all levels is selected on basis of condition, that space between chambers of higher floor is no greater than maximum allowed stable width, and on lower level space is no less than minimal allowed technological width.

EFFECT: lesser possibility of waters influx into mines and reliable support of above-lying rocks and earth surface.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки соляных месторождений в восходящей последовательности камерной системой с жестким поддержанием кровли.The invention relates to the field of development of salt deposits in an ascending sequence by a chamber system with a rigid roof support.

Известен способ отработки запасов ценных руд сплошной камерной системой восходящими слоями в пределах этажей и с полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами при нисходящем порядке отработки этажей (Иванов Н.Ф., Цыгалов Ю.М., Цыгалов М.Н. Эффективность восходящей отработки месторождений. Горный журнал, 1990, №12, с.21-23). Недостаток этого способа состоит в том, что он является дорогостоящим в связи с полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами, а нисходящий порядок отработки этажей не исключает прорыва вод в горные выработки верхнего этажа.There is a method of mining reserves of valuable ores with a continuous chamber system in ascending layers within floors and with full laying of the worked out space with hardening materials with a descending order of mining floors (Ivanov N.F., Tsygalov Yu.M., Tsygalov MN Efficiency of upward mining of deposits. Mountain Journal, 1990, No. 12, p.21-23). The disadvantage of this method is that it is expensive due to the complete laying of the worked out space with hardening materials, and the top-down order of working out the floors does not exclude the breakthrough of water into the mine workings of the upper floor.

Известен способ отработки запасов крутопадающих залежей в восходящем порядке с полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами (Закладочные работы в шахтах. Справочник. М.: Недра, 1989, с.380). Однако заполнение выработанного пространства дорогостоящей твердеющей закладкой на основе привозных материалов исключает применение этого способа на калийных и соляных рудниках, а использование галитовых отходов обогащения калийных руд и глинисто-солевых шламов позволит только частично заполнить выработанное пространство (выход галитовых отходов и глинисто-солевых шламов при переработке 1 т руды составляет 0,6 т). Кроме того, бесцеликовая выемка калийных залежей средней мощности и выше недопустима в связи с необходимостью сохранения сплошности водозащитной толщи на весь срок эксплуатации рудника.There is a method of mining reserves of steeply falling deposits in ascending order with the full laying of the worked out space with hardening materials (Bookmarking in mines. Reference book. M: Nedra, 1989, p. 380). However, filling the developed space with an expensive hardening tab based on imported materials precludes the use of this method in potash and salt mines, and the use of halite waste from the enrichment of potash ores and clay and salt sludges will only partially fill the developed space (the output of halite waste and clay and salt sludges during processing 1 ton of ore is 0.6 tons). In addition, the aimless excavation of potash deposits of medium power and above is unacceptable due to the need to maintain the continuity of the water-proof stratum for the entire life of the mine.

В задачу настоящего изобретения входило создание способа разработки соляных месторождений, исключающего прорыв надсолевых вод в горные выработки, ликвидацию накопленных пустот в процессе отработки запасов месторождения и надежное поддержание налегающих пород и земной поверхности при высокой интенсивности очистной выемки.The objective of the present invention was to create a method for the development of salt deposits, eliminating the breakthrough of pre-salt water into the mine workings, eliminating the accumulated voids in the process of mining the reserves of the deposit, and reliably maintaining overlying rocks and the earth's surface with a high intensity of the excavation.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе разработки соляных залежей, включающем вскрытие месторождения до нижнего горизонта, подготовку и отработку запасов соосными камерами в восходящей последовательности с формированием устойчивой геомеханической системы путем возведения междукамерных, комбинированных барьерных целиков и погашения оставшихся пустот с помощью ликвидационного заполнителя, отличающийся тем, что запасы на границе с водозащитной потолочиной отрабатывают в последнюю очередь, причем равное на всех этажах межосевое расстояние выбирают из условия, чтобы пролет камер на верхнем этаже не превышал предельно допустимой устойчивой ширины, а на нижнем этаже пролет был не менее минимально допустимой технологичной ширины.The problem is solved in such a way that in the method of developing salt deposits, including opening the field to the lower horizon, preparing and mining reserves with coaxial chambers in an ascending sequence with the formation of a stable geomechanical system by erecting interchamber, combined barrier pillars and paying off the remaining voids with the help of liquidation aggregate, characterized in that the reserves on the border with the waterproofing ceiling are worked out last, and equal to all these zhah spacing is selected such that the passage chambers on the top floor does not exceed the maximum allowable width of the stable, but on the lower floor passage is not less than the minimum allowable width of tech.

Для камер, ориентированных вкрест простирания при отработке мощных залежей системой подэтажных ортов, величина предельно допустимого пролета определяется из условия устойчивости несущего слоя потолочины на изгиб от воздействия собственного веса, а для камер, ориентированных по простиранию при отработке пластов системой подэтажных штреков, от воздействия нормальной составляющей собственного веса пород несущего слоя потолочины. Минимально допустимая технологичная ширина камер должна быть не менее 8-10 м.For chambers oriented crosswise during the development of powerful deposits by a system of sub-floor units, the maximum permissible span is determined from the condition of the stability of the bearing layer of the ceiling to bend from the influence of its own weight, and for chambers oriented along strike along the working of the seams by the system of sub-floor drifts, from the influence of the normal component own weight of rocks of the bearing layer of the ceiling. The minimum allowable technological width of the chambers should be at least 8-10 m.

На фиг.1 представлен разрез мощной крутопадающей залежи, отрабатываемой системой подэтажных ортов вкрест простирания в восходящей последовательности.Figure 1 presents a section of a powerful steep-dipping deposits, worked out by a system of sub-floor orths across the strike in an ascending sequence.

На фиг.2 представлена схема размещения камер, междукамерных и комбинированных барьерных целиков, порядок формирования устойчивой геомеханической системы на всей площади залежи.Figure 2 presents the layout of the chambers, interchamber and combined barrier pillars, the order of formation of a stable geomechanical system over the entire area of the reservoir.

На фиг.3 представлен разрез свиты крутопадающих пластов мощностью менее 30 м, отрабатываемых системой подэтажных штреков по простиранию в восходящей последовательности.Figure 3 presents a section of a suite of steeply falling formations with a capacity of less than 30 m, worked out by a system of sub-floor drifts along strike in ascending order.

На фиг.4 представлена схема размещения камер, междукамерных и комбинированных барьерных целиков, порядок формирования устойчивой геомеханической системы по всей площади каждого из пластов в свите.Figure 4 presents the layout of the chambers, interchamber and combined barrier pillars, the order of formation of a stable geomechanical system over the entire area of each of the layers in the suite.

Осуществляется способ следующим образом. После отработки запасов нижнего этажа камеры 1 заполняют галитовыми отходами обогащения калийных руд и пустыми породами от проходки горных выработок, а камеры 2 заполняют рассолами или глинисто-солевыми шламами. Наиболее благоприятный вариант - заполнение свободных камер 2 золошлаковыми отходами за счет средств ТЭЦ и ГРЭС, заинтересованных в решении проблемы размещения золошлаковых отходов в выработанном пространстве шахт и рудников. По мере отработки вышележащих горизонтов ширина камер при постоянном межосевом расстоянии возрастает, а междукамерных целиков уменьшается. Таким образом формируется равноустойчивая геомеханическая система снизу вверх.The method is as follows. After mining the reserves of the lower floor, chambers 1 are filled with halite waste from potash ore dressing and waste rocks from the excavation of mine workings, and chambers 2 are filled with brines or clay-salt sludges. The most favorable option is to fill the free chambers with 2 ash and slag waste at the expense of thermal power plants and state district power plants interested in solving the problem of ash and slag waste placement in the worked out space of mines and mines. With the development of overlying horizons, the width of the chambers at a constant center distance increases, and the inter-chamber pillars decreases. Thus, an equally stable geomechanical system is formed from the bottom up.

Применительно к условиям Стебниковского калийного рудника №2 (СтКР-2) отработка запасов крутопадающего пласта Основной возможна блоками камера+целик шириной 50 м: предельно устойчивый пролет камеры А=30 м на верхнем этаже уменьшается до минимально технологичного значения 10 м на нижнем (VI) этаже. При этом ширина междукамерных целиков увеличивается от α=20 м на верхнем этаже до 40 м на нижнем. Междукамерные целики оставляют с запасом прочности не менее 1,7, а за счет разгрузки комбинированными барьерными целиками из 5 заложенных камер галитовыми отходами или породно-сухим материалом, давления рассолов или глинисто-солевых шламов на кровлю камер и стенки междукамерных целиков запас прочности последних повышается до 2,2-2,5.In relation to the conditions of the Stebnikovsky Potash Mine No. 2 (STKR-2), mining of steeply declining reservoirs The main one is possible with blocks camera + rear sight 50 m wide: the extremely stable passage of the chamber A = 30 m on the upper floor is reduced to a minimum technological value of 10 m on the lower (VI) floor. The width of the inter-chamber pillars increases from α = 20 m on the upper floor to 40 m on the lower. Interchamber pillars are left with a safety margin of not less than 1.7, and due to unloading with combined barrier pillars of 5 paved chambers with halite waste or rock-dry material, the pressure of brines or clay-salt sludge on the roof of the chambers and the walls of the interchamber pillars increases the safety factor of the latter 2.2-2.5.

При отработке свиты крутопадающих пластов по простиранию системой подэтажных штреков с межосевым расстоянием А+α=100 м ширина камер возрастает от 70 м на нижнем этаже до 85 м на верхнем этаже (ширина междукамерных целиков уменьшается соответственно от α=30 м до α=15 м).When mining a suite of steeply falling strata along a strike by a system of sub-floor drifts with an interaxal distance of A + α = 100 m, the width of the chambers increases from 70 m on the lower floor to 85 m on the upper floor (the width of the inter-chamber pillars decreases from α = 30 m to α = 15 m, respectively )

Комбинированные барьерные целики возводят путем заполнения по четыре камеры 1 твердеющей или породно-сухой закладкой, а оставшиеся между ними камеры 2 заполняют рассолами или глинисто-солевыми шламами. Сформированные таким образом геомеханические системы должны обеспечить минимальное оседание земной поверхности и налегающих пород в течение длительного времени.Combined barrier pillars are erected by filling four chambers 1 with a hardening or rock-dry bookmark, and the remaining chambers 2 between them are filled with brines or clay-salt sludges. The geomechanical systems formed in this way should ensure minimal subsidence of the earth's surface and overlying rocks for a long time.

При отработке запасов ископаемых солей в непосредственной близости от водоносного горизонта возможен прорыв надсолевых вод в горные выработки, что наблюдалось на 40 калийных рудниках ФРГ. Оставление водозащитной потолочины из водонепроницаемых соляных и соленосных пород толщиной 30-60 м в соответствии с Указаниями ВНИИГалургии не спасло от проникновения вод в горные выработки СтКР-1, в камеры №115-116 СтКР-2, в солешахты Солотвинского, Артемовского и Соль-Илецкого месторождений. Восходящий способ отработки запасов позволяет сохранить горные выработки от затопления на период эксплуатации, повысить надежность водозащиты рудника.When mining reserves of fossil salts in the immediate vicinity of the aquifer, a breakthrough of pre-salt water into the mine workings is possible, which was observed in 40 potash mines of Germany. The abandonment of a water-proof ceiling made of water-resistant salt and salt rocks 30-60 m thick in accordance with the VNIIHalurgy Instructions did not save water from penetrating into the mine workings of StKR-1, into chambers No. 115-116 of StKR-2, into the soleshahts of Solotvinsky, Artemovsky and Sol-Iletsky deposits. An upward method of mining reserves allows you to save mine workings from flooding during the operation period, to increase the reliability of the mine’s water protection.

Кроме того, отработка крутопадающих залежей в восходящей последовательности согласно предложенному способу позволяет обеспечить высокую эффективность очистной выемки за счет применения камер оптимальной технологичной ширины, надежность поддержания налегающих пород и земной поверхности, сократить период непроизводительной послеэксплуатационной работы рудника по ликвидации накопленных пустот с 10-15 лет (рудники Калуш и Ново-Голынь) до 5 лет, исключить строительство хвосто- и шламохранилищ на поверхности для размещения отходов калийно-магниевого производства, засоление подземных вод и изъятие из севооборота пахотных земель, предупредить возможные прорывы дамб хвостохранилищ.In addition, the development of steeply falling deposits in an ascending sequence according to the proposed method makes it possible to ensure high efficiency of the mining excavation through the use of chambers of optimal technological width, the reliability of maintaining overlying rocks and the earth's surface, and to shorten the period of unproductive post-operational mine work to eliminate accumulated voids from 10-15 years ( mines Kalush and Novo-Golyn) up to 5 years, exclude the construction of tailings and sludge storages on the surface to accommodate potash waste -magnievogo production, salinization of groundwater and removal of crop rotation of arable land, to prevent possible breakthroughs tailings dams.

Несмотря на некоторое увеличение продолжительности строительства рудников и солешахт, первоначальных капитальных затрат, предложенный способ может обеспечить значительный экономический эффект за счет экономии затрат на строительство хвосто- и шламохранилищ, на ликвидацию возможных прорывов их дамб и рекультивацию поверхности, а также на ликвидацию накопленных пустот в рудниках, за счет экономии затрат на охрану подземных вод от загрязнения солями, сохранения ценной полезной площади на поверхности.Despite a slight increase in the duration of the construction of mines and salt mines, the initial capital costs, the proposed method can provide significant economic benefits by saving costs on the construction of tailings and sludge storages, on the elimination of possible breakthroughs of their dams and the restoration of the surface, as well as on the elimination of accumulated voids in the mines , by saving costs for the protection of groundwater from salt pollution, the preservation of valuable usable surface area.

Способ применим для отработки крутопадающих и пологонаклонных залежей на калийных рудниках ФРГ, Италии, США, для разработки Солотвинского, Артемовского и Соль-Илецкого каменно-соляных месторождений, а в основном для разработки пологонаклонных, крутопадающих и мощных пологих залежей Предкарпатского калиеносного бассейна, Прикаспийской синеклизы.The method is applicable for the development of steeply declining and sloping deposits in the potash mines of Germany, Italy, the United States, for the development of Solotvinsky, Artyomovsky and Sol-Iletsky rock-salt deposits, and mainly for the development of steeply sloping, steeply declining and powerful shallow deposits of the Pre-Carpathian calciferous blue basin, Prikarpatsky.

Claims

A method for the development of salt deposits, including opening the deposit to the lower horizon, preparing and mining reserves with coaxial chambers in an ascending sequence with the formation of a stable geomechanical system by erecting interchamber, combined barrier pillars and eliminating the remaining voids using liquidation aggregate, characterized in that the reserves at the border with they work out the waterproofing ceiling last, and the center distance equal on all floors is chosen so that The span of the chambers on the upper floor did not exceed the maximum permissible stable width, and on the lower floor the span was not less than the minimum permissible technological width.