2843.Разработка калийных месторождений практикум

201

Рис. 8.2. Распространение калийных солей в Канаде [3]

202

Рис. 8.3. Геологический разрез продуктивной толщи Прери Эвапорайт Саскачеванского калиеносного бассейна (см. совместно с рис. 8.2)

Рис. 8.4. Геологическая колонка продуктивной толщи месторождения Саскатун [2]

условно разделены на две группы: прорывы вод вследствие вскрытия зон нарушений, гидравлически связанных с водоносными породами (затопленный рудник «Пейшнс Лейк», авария на руднике «Роканвилл»); водопритоки за счет нарушения сплошности пород, вмещающих разрабатываемый пласт (Колонсей, Ванской).

203

В южной части бассейна на рудниках «Эстерхези» разработка ведется на глубине 960 м. Однородность пластов калийной соли, находящихся выше и ниже продуктивного горизонта (2,5 м), позволяет производить выемку широкими камерами.

Мощный пласт соли служит в качестве ВЗТ, отделяющей калийное месторождение от водоносных слоев формации Доусон Бэй. Извлечение калийной руды при этом из недр не превышает 40 %.

На севере калиеносного бассейна на рудниках вблизи г. Саскатун разрабатывается свита соляных пластов Пейшнс Лейк, состоящая из двух сильвинитовых пластов. Все рудники, кроме шахты «Ланиган», ведут разработку верхнего пласта (А), дающего руду более высокого качества.

Верхняя рудная зона свиты пластов Пейшнс Лейк включает три близко расположенных друг от друга пропластка глины, находящихся над сильвинитовым пластом. Для обеспечения устойчивости выработок пропластки глины подрезают. Общая вынимаемая мощность пласта достигает 5 м. Руда верхней рудной зоны содержит 25–27 % K2О, а нижней –

21–23 % K2О.

8.2.2. Технология разработки калийных месторождений Канады

Вскрытие большинства калийных рудников на Саскачеванском месторождении осуществлено двумя вертикальными шахтными стволами круглого сечения. Все шахтные стволы закреплены тюбингами. Подготовка шахтных полей в Канаде осуществляется панельным способом. Околоствольные дворы на большинстве рудников проходятся в калийной соли.

От околоствольного двора по простиранию до границы шахтного поля проводится система главных штреков (рис. 8.5). Система главных штреков состоит из пяти вскрывающих выработок. Расстояние между штреками 35– 50 м. Штреки сбиваются между собой просеками через каждые 75–100 м. От главных штреков проходят три параллельных панельных штрека сечением 6,4–9,2×2,3 м, разрезающие шахтное поле на выемочные панели. Средний штрек служит для откатки и подачи свежего воздуха в рабочие панели, а крайние – для движения исходящей струи. От панельных штреков по пласту проходят участковые штреки, от которых нарезаются камеры.

Проходка подготовительных и капитальных выработок и ведение очистных работ осуществляются комбайновым способом. Причиной отказа от

204

Рис. 8.5. Типовая схема подготовки шахтных полей на Саскачеванском месторождении: а – порядок подготовки и отработки части шахтного поля; б – порядок подготовки и отработки выемочной панели

применения буровзрывных работ на подземных работах послужили сложные гидрогеологичесикие условия и опасность нарушения целостности водозащитной толщи.

Разработка сильвинитовых пластов в Канаде осуществляется камерной системой разработки (рис. 8.6). Вследствие сложных горно-геологиче- ских и горнотехнических факторов коэффициент извлечения запасов из пластов составляет 20–40 %. Добычу калийной руды осуществляют главным образом комбайнами с роторным исполнительным органом типа Marietta. Руда из забоя транспортируется одним из трех способов:

1.С использованием телескопических конвейеров (рис. 8.7).

2.Поэтапно конвейерами постоянной длины. Устанавливается несколько конвейеров постоянной длины, по которым руда от комбайна поступает на главный конвейер (работа комбайна по челноковой схеме с боковым наложением комбайновых ходов). Один-два человека управляют цепочкой из трех или более конвейеров.

3.С помощью самоходных вагонов. Загрузка отбитой руды осуществляется либо непосредственно в самоходный вагон, либо через погрузочную машину. Самоходные вагоны доставляют руду к дробильной установке, расположенной у главного конвейера. Данный способ используется

восновном на подготовительных работах.

205

206

Рис. 8.6. Схема ведения очистной выемки на канадских рудниках: 1 – очистная камера; 2 – междукамерный целик; 3 – опорный целик; 4 – панельные выработки; а – схема очистных работ с доставкой руды при помощи телескопических конвейеров; б, в, г – очистная выемка с доставкой отбитой руды при помощи самоходных вагонов и/или конвейерами постоянной длины; д – схема ведения очистных работ для рудников месторождения Эстерхези

Рис. 8.7. Технология выемки сильвинитового пласта с транспортировкой руды из забоя телескопическим конвейером

Горные работы на рудниках, расположенных в районе г. Саскатун, ведутся на глубине 1006–1076 м. При ведении очистных работ имеют место пучение пород почвы и обрушение кровли, обусловленное пластическими деформациями соляных пород. С целью охраны выработок выполняют технические мероприятия по закреплению пород почвы. Особенно подвержены деформации и обрушениям выработки, находящиеся на близком расстоянии друг от друга.

Система охраны подготовительных выработок включает проходку разгрузочных выработок. Разгрузочные выработки проходятся в первую очередь. В этих выработках допускаются обрушения горных пород.

Обрушение пород в разгрузочных выработках защищает кровлю предохраняемых выработок от воздействия горизонтальной нагрузки, передаваемой на более прочные породы. Предохранительные целики, расположенные между камерами, защищают их стенки от обрушения при расширении и пластической деформации горных пород, подверженных действию горизонтальной нагрузки [2].

На рудниках месторождения Саскатун управление горным давлением и снижение опасных напряжений в массиве пород осуществляются определенным расположением и последовательностью отработки очистных камер.

Использование телескопических ленточных конвейеров для доставки калийной руды позволяет вести очистные работы с оставлением податливых предохранительных целиков. По действующим правилам в условиях

207

высокого горного давления период между отработкой двух соседних камер может составлять несколько месяцев.

Необходимость соблюдения данного условия обусловлена тем, что за установленный промежуток времени происходит обрушение пород в уже отработанной камере, что способствует снижению давления, действующего на соседние зоны. Вслед за обрушением пород производят выемку следующей камеры, отделенной от предыдущей небольшим податливым целиком.

На рудниках Канады получила развитие технология выемки камер в несколько ходов, в частности на руднике «Ланиган» – в четыре хода. Сначала комбайнами отрабатывается верхний слой с наращиванием телескопического конвейера вслед за проходкой выработки, затем комбайн разворачивается и в обратном направлении отрабатывает камеру с разгрузкой на установленный рядом конвейер (рис. 8.8, 8.9).

Рис. 8.8. Поперечное сечение очистной четырехходовой камеры на руднике «Ланиган»

Перед выемкой нижнего слоя конвейер демонтируется, затем отрабатывается нижний слой в два хода с разгрузкой на телескопический конвейер. Отработанная камера имеет высоту 4,9 м, ширину 14 м и длину до 1800 м. Между камерами оставляются целики шириной 14–17 м.

В комплексе с роторным комбайном телескопический конвейер обеспечивает практически непрерывную работу комбайнового комплекса. Производительность конвейеров составляет 800 т/ч при максимальной длине 1200 м и мощности установленных двигателей 448 кВт. Запас ленты позволяет продвигаться комбайну на 60–65 м без остановки. Запас размещается на приводной станции или на расположенном перед приводной станцией специальном устройстве [7].

208

Концевая станция конвейера соединена с комбайном гидродомкратами. Для установки дополнительных роликоопор с концевой станции конвейера в почву выработки бурят по два шпура с шагом 1,5–2,0 м. Станция приподнимается, и очередную роликоопору вводят между лентами. Для контроля направления движения комбайна и для обеспечения прямолинейности конвейерной линии используются лазерные приборы.

Конвейер обслуживается двумя рабочими, которые устанавливают роликоопоры, периодически подвозимые дизельным тягачом.

По мере продвижения комбайна для увеличения длины конвейера на очередные 60–65 м лента конвейера наращивается путем добавки новых отрезков ленты длиной до 130 м. Для доставки очередного рулона конвейерной ленты используется вилочный погрузчик.

Лента длиной 2400 м может быть демонтирована с конвейера и уложена в рулоны за 4 часа [7]. За одну смену бригада из восьми человек полностью убирает телескопический конвейер из выработки.

Опыт работы калийных рудников Канады показывает, что применение телескопических конвейеров обеспечивает значительное увеличение использования комбайнов во времени. При этом производительность комбайнов достигает 1,0–1,7 млн т/год, длина камер увеличивается до 1800 м, что существенно сокращает объем горноподготовительных работ [5–7].

На канадских рудниках средняя месячная производительность комбайна Marietta-911A при работе в комплексе с телескопическим конвейером при непрерывной рабочей неделе составляет 70–90 тыс. т, включая простои и текущий ремонт [7].

Комбайны типа Helliminer 120HR применяются при проведении подготовительных выработок с транспортировкой руды самоходными вагонами. Средняя сменная производительность комбайна составляет 500– 700 т/смену.

8.2.3. Проветривание калийных рудников Канады

Проветривание шахт обеспечивается вентиляторами, расположенными на поверхности, которые работают по всасывающей схеме. Вследствие значительной глубины разработки температура в выработках достигает 25–31 °С. С целью создания более благоприятных условий труда в шахтах поддерживается низкая влажность воздуха. Свежий воздух, поступающий

210