Способ подземной разработки подверженных прорывам или затоплениям месторождений калийных солей

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений. Способ используется на подверженных прорывам или затоплениям месторождениях. Способ включает возведение вертикальных водоохранных искусственных массивов. Вскрывают шахтное поле вертикальными стволами, затем осуществляют раскройку шахтного поля на очистные панели, после этого планируемую к отработке панель вскрывают снизу двумя вертикальными короткими гезенками. Производят очистную выемку панели. При прорыве рассолов в горные выработки отрабатываемой панели осуществляют тампонирование обоих гезенков и переходят к очистным работам на другой панели. Технический результат - исключение попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения. 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений.

Наиболее вероятной причиной затопления рудника является следующее. Переходная зона соляно-мергельной толщи, в пределах отрицательных форм соляного рельефа (мульд, прогибов), представлена чередованием пластов глин (мергеля) и каменной соли (ритмопачками). Над положительными формами (антиклиналями, куполами) переходная зона отсутствует (пласты соли выщелочены подземными водами). В местах выклинивания ритмопачек (выхода их на «соляное зеркало») при оседании подработанного массива горных пород возникающие трещины расслоения заполняются находящимся здесь рассолом. В результате продвигания границы очистной выемки от таких мест к участкам с большим числом соляных ритмов происходят медленное продвижение рассолов вдоль слоистости и соединение их с вертикальными трещинами разрыва. В настоящее время предотвращение затопления по указанной причине предусмотрено пунктом 3.3.10 «Методических рекомендаций к «Указаниям по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей»» (Санкт-Петербургское представительство Горного института УрО РАН, 2008).

Все работы по гидроизоляции горных выработок на калийных рудниках от места прорыва рассолов в соседние панели сводились к установке перемычек в горизонтальных выработках. Гидроизоляция осуществлялась в солях, считавшихся ранее водонепроницаемыми. Однако если пласты каменной соли действительно являются водонепроницаемыми в перпендикулярном напластованию направлении, то при фильтрации воды и рассолов параллельно напластованию происходит их утечка через имеющиеся в солях прослои глин. Известен способ предотвращения затопления калийных рудников, включающий бурение скважины с поверхности до верхнего контакта водопроводящего канала между водоносным горизонтом и горными выработками. После установления связи рассолопроявления в горной выработке с надсолевыми водами в районе нарушения водозащитной толщи бурят с поверхности и обсаживают трубами две скважины. Расстояние между скважинами определяется параметрами располагающейся между ними зоны нарушения водозащитной толщи. Определяют уровень рассола в скважинах и в ту из скважин, которая находится выше по потоку, закачивают тампонажный раствор. Из другой откачивают рассол. Закачку тампонажного раствора и откачку рассола начинают одновременно и ведут непрерывно с постоянными дебитами. Дебит откачки превышает дебит закачки в 2-4 раза (Патент РФ №2133342 от 13.08.97, МКИ Е21D 11/38. Способ предотвращения затопления калийных рудников / Папулов Л.М., Николаев А.С., Белкин В.В. - Опубл. 20.07.99. Бюл. №20).

Недостатком известного способа является то, что способ не предусматривает исключения попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения.

Известен также способ защиты калийных рудников от затопления, обосновывающий возможность отработки тех его участков, в водозащитной толще которых суммарная мощность ненарушенных слоев каменной соли превышает минимально допустимую суммарную мощность (Патент РФ №2273734 от 13.08.2004, МКИ Е21С 41/20. Способ защиты калийных рудников от затопления / Крайнев Б.А., Джиноридзе Н.М., Шумахер А.И., Кузнецов Н.В., Белкин В.В. - Опубл. 10.04.2008. Бюл. №10).

Недостатком известного способа является то, что способ не предусматривает исключения попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых, в том числе калийных солей, включающий опережающее возведение системы ограждающих и разделительных искусственных целиков, который принят за прототип (Патент РФ №2306417 от 08.07.2005, МКИ Е21С 41/00. Способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых / Галченко Ю.П., Айнбиндер И.И., Плащинский В.Ф., Пахалуев В.Ф., Сабянин Г.В., Радионов Ю.И., Пацкевич П.Г., Вахмин С.А. - Опубл. 20.09.2007. Бюл. №26).

Недостатком способа-прототипа является то, что способ не предусматривает исключения попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения, особенно когда при фильтрации воды и рассолов параллельно напластованию происходит их утечка через имеющиеся в солях прослои глин.

Задачей создания изобретения является устранение недостатков способа-прототипа, а именно исключение попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения, особенно когда при фильтрации воды и рассолов параллельно напластованию происходит их утечка через имеющиеся в солях прослои глин.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ подземной разработки подверженных прорывам или затоплениям месторождений калийных солей, включающий возведение вертикальных водоохранных искусственных массивов, и отличительных существенных признаков, таких как вскрытие шахтного поля вертикальными стволами, затем осуществление раскройки шахтного поля на очистные панели, после этого планируемую к отработке панель вскрывают снизу двумя вертикальными короткими гезенками, затем производят очистную выемку панели, при прорыве рассолов в горные выработки отрабатываемой панели осуществляют тампонирование обоих гезенков и переходят к очистным работам на другой панели.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат: исключение попадания воды от места прорыва рассолов в соседние панели в процессе разработки месторождения, особенно когда при фильтрации воды и рассолов параллельно напластованию происходит их утечка через имеющиеся в солях прослои глин.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа, где обозначено: 1 - тюбинговое кольцо; 2 - затюбинговое пространство, заполненное бетоном; 3 - вертикальный гезенк; 4 - опорное кольцо; 5 - солевой пласт; 6 - пластификатор; 7 - металлическая крышка; 8 - резино-пластифицированная прокладка; 9 - двутавровое усиление.

Устройство для герметизации очистной панели представлено на схеме (Фиг.). От горной выработки проходится вертикальный гезенк 3. В гезенке устанавливается тюбинговая колонка, состоящая из отдельных тюбингов (тюбинговых колец 1). На тюбинговое кольцо 1 устанавливается опорное кольцо 4. На опорное кольцо ставится следующее тюбинговое кольцо и т.д. Зазор между опорным кольцом 4 и солевым пластом 5 шлифуется и заливается пластификатором, например двухкомпонентной полиуретановой смесью 6 (зазор размером не менее 60 мм между опорным кольцом и солевым пластом).

Пространство между тюбингами и породой заливается бетоном 2. На последний тюбинг устанавливается сборная металлическая крышка 7. Контакт тюбинга 1 с крышкой 7 герметизируется резино-пластифицированной прокладкой 8. Крышка 7 усилена двутавровыми балками 9.

При затоплении очистной панели крышка 7 предотвращает попадание рассолов в пространство гезенка 3. При прорыве рассолов в горной выработке отрабатываемой панели осуществляют тампонирование гезенков.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что очистная панель вскрывается снизу двумя вертикальными короткими гезенками, которые оборудуются кейлькранцами в местах отсутствия прослоев глин и в случае прорыва рассолов тампонируются.

В известных источниках информации такой способ предотвращения затопления калийных рудников не известен.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенным примером.

Способ осуществляют следующим образом. Производят вскрытие шахтного поля вертикальными стволами, затем осуществляют раскройку шахтного поля на очистные панели. После этого планируемую к отработке панель вскрывают снизу двумя вертикальными короткими гезенками 3 (см. чертеж). Менее двух гезенков проходить нельзя в связи с необходимостью обеспечения на панели полноценной вентиляции. Затем производят на панели очистную выемку калийной руды известными способами. При этом через гезенки 3 делают спуски руды, производят вентиляцию, спуск и подъем людей, материалов и оборудования. При прорыве рассолов в горные выработки отрабатываемой панели осуществляют тампонирование обоих гезенков и переходят к очистным работам на другой панели.

Данное описание и пример рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Способ подземной разработки подверженных прорывам или затоплениям месторождений калийных солей, включающий возведение вертикальных водоохранных искусственных массивов, отличающийся тем, что вскрывают шахтное поле вертикальными стволами, затем осуществляют раскройку шахтного поля на очистные панели, после этого планируемую к отработке панель вскрывают снизу двумя вертикальными короткими гезенками, затем производят очистную выемку панели, при прорыве рассолов в горные выработки отрабатываемой панели осуществляют тампонирование обоих гезенков и переходят к очистным работам на другой панели.