2843.Разработка калийных месторождений практикум

в шахту, направляется вентиляторами местного проветривания в забой проводимой выработки [2].

8.2.4. Борьба с водопроявлениями на рудниках Канады

Калийные пласты на Саскачеванском месторождении перекрыты целым рядом водоносных горизонтов. Имеются зоны обводнения и в лежачем боку месторождения. Эти водоносные горизонты серьезно осложняют проходку и строительство шахтных стволов к калийным пластам, залегающим на глубине 1000 м, представляя постоянную угрозу для безопасности и эффективной работы калийных рудников в провинции Саскачеван.

С серьезными проблемами шахтостроители столкнулись уже при проходке первых стволов в Саскачеване. Из 17 калийных шахтных стволов, построенных в провинции, в пяти были отмечены притоки большого объема воды при проходке ствола или вскоре после его пуска, при этом один ствол был закрыт из-за проблем с водой.

Проходка стволов в Саскачеване оказалась сложным и дорогостоящим предприятием главным образом из-за проблем, связанных с притоками воды.

На шести из девяти подземных канадских рудниках отмечались водопритоки на участках очистных работ, расположенных вдали от шахтных стволов.

Небольшое просачивание воды порядка нескольких капель в час можно обнаружить практически во всех шахтах. За этими участками осуществляются постоянные наблюдения и регулярно отбираются пробы для анализа. Для получения более точных сведений о том, из какой формации поступает вода, применяют устойчивые изотопы кислорода и водорода в рассолах (Уитруп и др., 1987). Необходимо реагировать на любые изотопные или химические изменения при наличии рассолопроявлений. Наряду с примерами просачивания и с относительно небольшими притоками воды (менее 0,5 м3/мин), отмечаемыми на трех рудниках – «Кори», «Колонсей» и «Ванской», весьма серьезные притоки воды (до нескольких м3/мин) происходили на рудниках «Роканвилл», «Пейшнс Лейк» и «К2».

Как только происходит серьезный прорыв воды, стратегия ответных действий на руднике включает следующие действия:

– срочный монтаж насосных станций, мощность которых перекрывает объемы водопритока (мероприятие включает в том числе расширение хво-

211

стохранилища или сооружение дополнительных поглотительных скважин для размещения рассола, откачиваемого на поверхность);

–определение места прорыва воды всеми доступными средствами (геологической, геофизической и геотехнической разведки);

–после обнаружения участка прорыва воды обеспечение доступа для проведения ремонтно-восстановительных работ;

–разработка и принятие плана цементационных работ, выполняемых из подземных выработок и/или с поверхности, либо по возможности сооружение перемычки для изоляции зоны водопритока;

–при успешной цементации производство закладочных работ вокруг участка прорыва воды и прекращение производства горных работ вблизи зоны прорыва воды.

В борьбе с водопритоками предпочтение отдается различным технологиям цементации и, в меньшей степени, сооружению перемычек для изоляции зоны водопритока.

На всех саскачеванских калийных рудниках принимаются все необхо-

димые меры, чтобы избежать прорыва воды в подземные выработки, а также применяются горные технологии, позволяющие свести к минимуму опасность возникновения водопритока в руднике.

8.2.5.Ведущие канадские предприятия по добыче

ипереработке калийных солей

Предприятие «Аллан»

Это предприятие распологается в 70 км к юго-востоку от г. Саскатун

иимеет мощность 1,885 млн т KСl в год. Добыча руды осуществляется на глубине в 1040 м, подземные выработки пройдены от стволов на север на 6 км, на запад на 5 км и на 4,5 км на восток.

На руднике «Аллан» применяется камерная система разработки со снятием напряжений, позволяющая обеспечить безопасные условия ведения очистных работ с высоким извлечением руды из недр. На руднике работают пять комбайнов марки Goodman Wabco [8].

Каждая выемочная машина проходит выработку размером 3,3×5,5 м

иобеспечивает добычу до 600 т/ч руды. Добытая руда поступает от комбайна на мобильную (передвижную) конвейерную систему, подающую руду на главный конвейер, откуда она транспортируется в подземные бунке-

212

ры-хранилища и затем поднимается на поверхность. На руднике работает 271 человек.

На предприятии применяется флотационный способ обогащения.

Предприятие «Кори»

Предприятие ведет добычу на глубине 1021 м и имеет мощность 1,361 млн т готовой продукции. На предприятии занято 167 работников [8].

Способы добычи руды аналогичны применяемым на руднике «Аллан».

Предприятие «Ланиган»

Среди других калийных предприятий Канады предприятие «Ланиган» выделяется своими гигантскими масштабами: оно способно производить 3,8 млн т готовой продукции в год. В настоящее время участки разработки простираются на 5 км на север и на 7,5 км к югу от главного ствола (рис. 8.10). «Ланиган» обладает почти 1,5 млрд т извлекаемых (разведанных; достоверных) запасов руды, находящихся на территории площадью в 354,95 км2.

Рис. 8.10. Шахтное поле рудника «Ланиган»

213

Шахтное поле вскрыто двумя стволами глубиной 1000 м. Скиповой ствол диаметром 5,5 м, служащий для выдачи руды, оснащен четырьмя скипами по 24 т каждый, ствол является воздухоподающим [5]. Второй ствол диаметром 5,0 м оснащен клетью и является вентиляционным. Стволы имеют канатные направляющие, что обеспечивает плавный ход скипов и клети. Разработка рудников осуществляется от центра к флангам. При проходке тупиковых выработок используются вентиляторы «толкачи»

и«шторы». Общая схема проветривания предусматривает наличие большого количества вентиляторов-толкачей.

Добыча на калийном руднике «Ланиган» ведется комбайновым способом с использованием длинных камер. На руднике работает девять комбайнов Marietta. Питающее напряжение комбайнов Marietta составляет 4000 В. В шахту подается напряжение 14 000 В.

Калийный пласт содержит пять глинистых прослойков, что дает повышенное содержание Н.О. – до 8 %. Пласт в основном выдержан, мощность пласта колеблется и не превышает 5 м.

Комбайновая бригада состоит из двух человек, часовая производительность комбайнового комплекса составляет около 1000 т/ч [5, 6]. Доставка руды из забоя осуществляется конвейером с шириной ленты 1200 мм, оборудованным барабанным устройством запаса ленты в размере

100–130 м.

Руда из очистного забоя поступает в самоходный бункер-перегружа- тель с дробилкой, затем по панельным конвейерам в участковый бункер емкостью 5 тыс. т и далее конвейерным транспортом доставляется в общешахтный бункер.

Кровля сильвинитового пласта устойчивая, крепления не требует. Стенки штреков крепят анкерами длиной 2 м с клиновым замком. Применяют также сталеполимерные анкеры.

На предприятии работает 316 человек [8]. Работа на горных работах

ина руднике организована в две смены по 12 часов при пятидневной рабочей неделе.

Предприятие «Юмбес»

Добыча на предприятии «Юмбес», расположенном в Чили, осуществляется методом открытых горных работ. При работе на полную мощность в год можно добыть около 3,4 млн т грохочённой руды в виде чилийской селитры (каличе), примерно из 20 млн т общего количества горной массы.

214

Достоверные (разведанные) и вероятные (прогнозные) запасы составляют около 43 млн т руды, т.е. достаточны для поддержания производства в течение 12 лет. На предприятии занято 200 человек. Вскрышные породы удаляются бульдозерами, чтобы обеспечить доступ к рудному селитросодержащему телу. Руда после ее извлечения поступает на мобильное оборудование для грохочения (сортировки), в процессе которого отделяется пустая порода [8].

После грохочения крупная руда поступает на площадки кучного выщелачивания, для которого используется солёная вода, подаваемая насосами из Тихого океана, с расстояния в 29 км.

В настоящее время для выпаривания используются более 10 бассейнов. По мере испарения жидкости соли нитратов осаждаются в бассейнах, производится их уборка. Собранный материал транспортируется на (обогатительную) фабрику, где производится его очистка.

Предприятие выпускает товарный нитрат натрия, используемый для внесения под такие культуры, как хлопок, сахарная свёкла и другие.

Предприятие «Пейшнс Лэйк»

Это предприятие, бывшее первоначально обычным горнообогатительным комплексом, в 1988 г. было преобразовано в производство, занимающееся подземным выщелачиванием. Годовая мощность предприятия – 1,033 млн т KСl. В настоящее время объем выпускаемой продукции составляет 260 тыс. т. На предприятии работает 65 человек [8].

Калийная руда выщелачивается (растворяется) посредством рассола, циркулирующего через затопленные выработки бывшего рудника, находящиеся на глубине 1000 м и простирающиеся на 10 км от шахтных стволов. Затем рассол подается в бассейны на поверхности земли, где он охлаждается в течение зимы до тех пор, пока не начнет осаждаться хлористый калий.

Холодный рассол, из которого извлечен хлористый калий, нагревают и снова закачивают в рудник, чтобы начать процесс растворения руды заново. Хлористый калий, остающийся в бассейнах, извлекается при помощи плавучих драг и транспортируется на обогатительную фабрику.

Предприятие «Роканвилл»

Это предприятие обладает самой низкой в мире себестоимостью готовой продукции – хлористого калия – и имеет мощность 2,295 млн т/год по

215

готовому продукту. Подземные выработки находятся на глубине 960 м и простираются на 11 км к северу и на 7 км к югу от шахтных стволов [8].

Рудник «Роканвилл» – обычное подземное калийное предприятие, добыча на котором ведется с использованием длинных камер. На руднике работают пять комбайнов Marietta. Каждая машина проходит выработку сечением 2,40×8,23 м, обеспечивает отбойку 700 т/ч. Добытая руда поступает от комбайна на конвейерную систему, подающую руду в подземные бункеры-хранилища, и затем поднимается на поверхность. Штат работников – 319 человек. Руду перерабатывают флотационным способом.

Предприятие «Нью-Браунсвик»

Это предприятие может выпускать 785 тыс. т/год хлористого калия

иеще 650,5 тыс. т/год каменной соли. На предприятии работает 321 человек, включая офисных работников [8].

Два ствола обеспечивают доступ к соляному куполу (рис. 8.11). Первый ствол скиповой для выдачи сильвинитовой руды воздухоподающий, оснащен двумя скипами грузоподемностью 21 т каждый. Второй ствол оснащен скипом (12 т) для выдачи каменной соли, клетьевым подъемом

итрубопроводом для спуска закладочного материала [5].

Рис. 8.11. Вскрытие сильвинитовых пластов на руднике «Нью-Браунсвик»

216

Калийные горизонты, находящиеся на глубине 400–700 м, располагаются на фланге удлиненной соляной структуры. Руда добывается комбайнами с использованием системы разработки с полной закладкой выработанного пространства отходами обогатительной фабрики (рис. 8.12).

Рис. 8.12. Схема разработки сильвинитов на руднике «Нью-Браунсвик»

Добыча руды осуществляется комбайнами избирательного действия АМ-105. Добытая руда подается на ленточный конвейер через два промежуточных мини-конвейера. Основной конвейер удлиняется с помощью 7-метровых секций по мере продвижения забоя. Крепление стыков ленты шарнирное, что позволяет осуществлять быстрый монтаж ленты. Слой закладки укладывается на высоту 2 м до кровли рудного пласта для последующей отработки пласта комбайном АМ-105.

Отбитая калийная руда транспортируется ленточным конвейером в бункер-хранилище, находящееся у главного ствола, откуда руда поднимается на поверхность по шахтным стволам с глубины 580 м для последующей переработки.

Каменная соль, находящаяся в сердцевине солянокупольной структуры, также извлекается при помощи комбайнов, с применением многоэтажной системы камерно-столбовой выемки.

Отработанные горные выработки используются для закладки соли и глинистых отходов, а также избыточного рассола с обогатительной фабрики.

217

Предприятие «Эстерхези»

Крупнейший в мире рудник «Эстерхези» имеет производственную мощность 5,3 млн т/год готовой продукции, объединяет два шахтных поля К1 и К2 (рис. 8.13). Размеры шахтного поля составляют 35×17 км.

Более 20 лет на руднике борются с большими притоками воды. В январе 2007 г. приток воды существенно увеличился, и возник риск необратимого затопления рудника. В результате применения сложных инженерных решений удалось сократить приток воды с 88 до 22 л/мин.

Рис. 8.13. Шахтное поле рудника «Эстерхези» [9]

218

8.3. Разработка калийных солей в Белоруссии

8.3.1. Общие сведения

Старобинское месторождение калийных солей расположено в северо-

западной части Припятского прогиба. Площадь месторождения около 350 км2. Падение пластов – северо-восточное (угол падения 6°).

Калийная залежь включает четыре пласта (горизонта). Нумерация пластов – сверху вниз. Расстояние между пластами в разрезе соленосной толщи изменяется от 50 до 200 м [1, 10].

Суммарная мощность соляных пачек составляет 182 м (рис. 8.14). Первый горизонт распространен в основном в центре месторождения.

Глубина залегания – 350–620 м, мощность калийного пласта – 2–5 м, содержание KСl – 15,9–23,7 %, нерастворимого остатка – до 9–21 %.

Второй горизонт распространен на значительно большей площади. Глубина залегания пород II горизонта – 380–700 м. Горизонт представлен двумя (верхним и нижним) слоями сильвинита и одним (средним) слоем каменной соли. Мощность верхнего слоя 0,6–0,9 м, содержание хлористого калия до 40 %. Средний слой мощностью 0,4–1,0 м (содержание KСl – 2–5 %) залегает непосредственно над нижним сильвинитовым слоем мощностью 0,7–1,0 м, содержащим 31–33 % хлористого калия.

Общая мощность второго горизонта 2,1–2,7 м, содержание KСl – 27–32 %, нерастворимого остатка – 3–8 %.

Третий горизонт представлен тремя пластами: верхним сильвинитовым, средним глинисто-карналлитовым и нижним сильвинитовым. Мощность пластов сверху вниз: 13–16 м; 4,5–17,0 м и 7–8 м. Продуктивным является только нижний пласт, состоящий из шести (сверху вниз) сильвинитовых слоев каменной соли мощностью 0,1–1,3 м. Из сильвинитовых слоев промышленное значение имеют только второй, третий и четвертый слои суммарной мощностью 4,0–4,5 м, с содержанием хлористого калия 21– 24 %, нерастворимого остатка – 2–10 %.

Четвертый горизонт находится на глубине 600–1350 м. Геологическое строение этого горизонта малоизучено. В средней части залегает мощный пласт сильвинита (25–35 м) с содержанием KСl 16–18 %.

В состав ПО «Беларуськалий» входят четыре рудоуправления

(рис. 8.15).

219

Рис. 8.14. Разрез соленосной толщи Старобинского месторождения калийных солей

220