Вскрытие и отработка юго-восточной части шахтного поля (корректировка)

Реферат

рабочего проекта

“Вскрытие и отработка  юго-восточной части шахтного поля (корректировка)”

1 История разработки месторождения  и развития предприятия

 

Верхнекамское месторождение калийно-магниевых  солей (ВКМКС) открыто П.И. Преображенским в 1925 году и приурочено к центральной части Соликамской впадины Предуральского краевого прогиба. Калийно-магниевые соли расположены внутри соляной толщи между покровной и подстилающей каменной солью, залежь имеет пластовую форму. Обзорная карта ВКМКС с расположением участков шахтных полей приведена на рисунке 1.

Первый калийный комбинат (СКК) на базе Верхнекамского калийного месторождения был  введен в эксплуатацию в 1934 году в  г. Соликамск. В 1935 году рудник СКК вышел  на проектную мощность 1,5 млн. т в  год сырых калийных солей.

В 1944 году в военное время был  введен Первый Березниковский калийный комбинат, который во время войны  обогащал карналлит для Соликамского магниевого завода и вел добычу пищевой  соли.

На стадии проектирования рудников для выбора системы и параметров ведения горных работ были привлечены крупнейшие ученые. Основываясь на мировом опыте эксплуатации калийных месторождений (в основном Германии), была выбрана камерная система разработки с поддержанием вышележащей породной толщи и земной поверхности опорными междукамерными целиками, которые должны были обеспечить сохранность подрабатываемых объектов на длительное время.

Принимаемые тогда решения по ведению горных работ на Первом Соликамском и Первом Березниковском рудниках соответствовали действующим в то время нормативным документам и уровню знаний о происходящих геомеханических процессах при разработке калийных месторождений. Как показал опыт отработки рудников, уровень знаний был не достаточным, применяемые опорные междукамерные целики имели ограниченный срок службы и по истечению определенного времени начинали деформироваться с повышенными скоростями. Это выражалось в активизации оседаний земной поверхности, поэтому возник вопрос о значительном уменьшении деформаций земной поверхности, которые могли привести к затоплению рудника и разрушению жилых и промышленных объектов, находящихся в зоне влияния горных работ.

На рудниках первых калийных комбинатов была применена буровзрывная технология ведения очистных работ с доставкой  отбитой руды от забоя до выемочного штрека скреперной лебедкой. Транспорт отбитой горной массы осуществлялся локомотивной откаткой, подъем руды на поверхность в вагонетках на клетевом подъеме в клетях или в скипах небольшой грузоподъемности. Закладка выработанного пространства до 70-х годов не осуществлялась. Проветривание рудников осуществлялась главными вентиляторными установками, установленными на поверхности у вентиляционных стволов.

В 1964 году СНХ РСФСР принял решение  создать в г. Березники производственное объединение «Уралкалий». Одной из главных целей объединения

 

Рисунок 1 – Обзорная карта ВКМКС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Березниковского и Соликамского калийных комбинатов являлось ускорение строительства  новых калийных предприятий, техническое  перевооружение рудников и обогатительных фабрик, внедрение новых технологий добычи и переработки руд.

В 1963 году начато строительство рудника  Второго Березниковского калийного  комбината, который был введен в  эксплуатацию в  1970 году мощностью 7 млн. т сильвинитовой руды в год.

В 1973-1974 годах введены первая и  вторая очереди Третьего Березниковского  калийного комбината (БКПРУ-3) общей  мощностью 8,2 млн. т.

В 1973 году начаты строительные работы на площадках Четвертого Березниковского  калийного завода, а в 1975 году начата проходка шахтных стволов рудника. В 1989 году введена в эксплуатацию I очередь Четвертого Березниковского калийного завода.

В течение второй половины 20-го века динамичное развитие калийных рудников привело к внедрению прогрессивных  технологий и средств механизации ведения горных работ.  На рудниках вместо буровзрывного способа стали использовать механизированный способ выемки. Успешно прошли промышленные испытания и внедрены мощные комбайны: типа «ПК» и «Урал», специально созданные для калийной промышленности. Шахтные подъемы на рудниках оборудуются большегрузными скипами грузоподъемностью до 24 т. На вспомогательных подземных работах эксплуатируется автотракторная техника и автомашины. Транспортирование отбитой сильвинитовой руды от добычных участков до общешахтных бункеров переведено с локомотивной откатки на конвейерный транспорт. Внедрена закладка выработанного пространства для защиты поверхностных объектов, зданий и сооружений на шахтных полях рудников СКРУ-1 и БКПРУ-1.

Модернизация технического оснащения и совершенствование технологии добычи, направленные на увеличение концентрации очистных работ, применение мобильного горно-добычного оборудования, автоматизацию технологических процессов и контроль за промышленной безопасностью производства ведутся на предприятии постоянно.

Основная сложность разработки Верхнекамского месторождения калийных солей заключается в легкой растворимости  солей и обводненности вышележащей  над соляным массивом толщи пород, опасности проникновения пресной  или слабоминерализованной воды в горные выработки и, соответственно, последующего аварийного затопления рудника. Вследствие сложных горно-геологических, горнотехнических условий и отсутствия надежного водоупора над соляным массивом, отработка запасов калийных солей осуществляется с жестким поддержанием вышележащих пород на предохранительных целиках. В связи с этим добыча калийных руд на ВКМКС сопровождается значительными потерями балансовых запасов промышленных пластов.

В 1986 году в результате разрыва  водозащитной толщи и проникновения надсолевых вод был затоплен рудник Третьего производственного калийного рудоуправления с мощностью 8,2 млн. т руды в год. Навсегда утрачена значительная часть минерально-сырьевой базы, погибло современное оборудование. Трагедия, как показали исследования, проводившиеся в течение 6 лет, произошла из-за несоответствия параметров и порядка отработки калийных пластов особенностям  геологического строения водозащитной толщи, которые не были достаточно изучены.

На рудниках ОАО “Уралкалий”  ведутся научно-исследовательские работы научными организациями Российской Федерации (ОАО “Галургия”, Пермский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный горный институт, Горный институт УрО РАН). На основании проводимых научных работ и изысканий формируются и совершенствуются нормативная документация, методики расчета параметров системы разработки и мониторинга геологической среды, контроль безопасности ведения горных работ. Технология и безопасность ведения горных работ постоянно совершенствуются с учетом причин и последствий аварийных ситуаций, возникших на руднике БКПРУ-3 (аварийное затопление в 1986 г.) и руднике СКРУ-2 (массовое обрушение горных пород в 1995 г.).

Основными нормативными документами, которые определяют ведение горных работ на калийных рудниках, являются Закон “О недрах”, “ Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей”, “Правила охраны недр”.

2 Краткое описание ранее выполненной  проектной документации

 

Проектирование Второго Березниковского  калийного комбината  выполнялось  на основании планового задания, утвержденного 11 апреля 1960 г заместителем председателя Государственного Комитета Совета Министров СССР по химии, согласно которому комбинат должен развить производственную мощность по хлористому калию 3 млн. тонн в год. 

Геологической основой для проектирования послужил “Отчет о разведке Дурыманского участка Верхнекамского месторождения  калийных солей”, составленный Уральским  геологическим Управлением в 1957 г. и протокол ГКЗ по утверждению запасов калийных солей Дурыманского участка.

Актом комиссии по выбору промышленных площадок 2-го БКК, утвержденным Заместителем  Председателя  Пермского Совнархоза 4 июля 1960 г., выбраны три площадки для строительства и эксплуатации 2-х подъемных стволов, располагаемых на основной промплощадке и 2-х вентиляционных стволов, располагаемых на южном и северном флангах.

В 1961 г. при составлении проектного задания на вскрытие Дурыманского участка  месторождения была изменена мощность рудника в сторону уменьшения. Были выполнены более точные расчеты параметров вентиляции рудника, которыми установлено, что в связи с уменьшением мощности рудника необходимость в строительстве второго вентиляционного ствола отсутствует.

Было рекомендовано осуществить  вскрытие двумя стволами, оборудованными скиповыми подъемными установками, и одним вентиляционным.

Проект проходки и крепления  стволов шахт разработан проектной  конторой треста «Шахтспецстрой». 

В 1961 г. проектное задание «Рудник» было составлено с учетом опыта работы Березниковского и Соликамского калийных рудников и с использованием более прогрессивных нормы выработки и расходных показателей, действующих на данных предприятиях. Согласно данному заданию сроки ввода рудника распределяются следующим образом: первая очередь в 1964 году на мощность 1,0 млн. тонн хлористого калия, вторая очередь до 2,0 млн. тонн в 1966-67 г.г.

Поддержание мощности рудника в  объеме 8 млн. тонн сильвинитовой руды в год на период до 2000 года предусмотрено осуществить путем ввода мощностей в три очереди:

• I очередь – отработка запасов 14-16-18-20 восточных панелей;
• II очередь – отработка запасов 13-15-17 западных панелей;
• III очередь - отработка запасов 8-10-12 западных панелей.

 

В 1985 г. был выполнен проект на отработку оставшихся запасов шахтного поля рудника (I очередь). Проектом предусматривалась отработка северо-восточной части шахтного поля. Работы по поддержанию мощности рудника осуществляются с 1987 по 1990 годы с вводом мощности взамен выбывающей в объеме 3,43 млн. тонн руды в год.

Рабочий проект на вторую очередь  выполнен в 1991 году. Этим проектом предусматривалось  поддержание мощности рудника путем  ввода мощности на 13-15-17 западных панелях  в объеме 3,43 млн. тонн руды в год взамен выбывающих мощностей.

Проектом, выполненным предприятием п/я В-2413, «Перевод очистных работ  с буровзрывного на машинный способ добычи запасов», на первом этапе работ  предусматривался прямой порядок отработки  семи панелей широтного направления, центральную часть шахтного поля предусматривалось отрабатывать обратным порядком.

С развитием горных работ было установлено, что переход на обратный порядок  приведет к встречным очистным забоям, увеличению горного давления и, как  следствие, снижению коэффициента извлечения руды из недр. Поэтому Минхимпромом от 11 мая 1979 года и Госгортехнадзором СССР от 11 января 1980 года было принято решение осуществлять доработку запасов от выработанного пространства центральной части к флангам шахтного поля. В соответствии с этими решениями был выполнен техно-рабочий проект «Проходки выработок главных направлений на фланги шахтного поля рудника БКПРУ-2». По техническим решениям этого проекта осуществлялась доработка запасов юго-западного участка 7-9-11 западных панелей и северо-восточного участка 6-8-10-12 восточных панелей.

В 1991 г. был выпущен «Специальный Проект на опытно-промышленные работы для проверки усовершенствованных  параметров отработки пластов АБ и Кр. II на руднике БКПРУ-2», целью которого было: улучшение технико-экономических показателей добычи, повышение безопасности ведения очистных работ, за счет формирования системы примерно равножестких междукамерных целиков (МКЦ) по пластам. Проектом предусматривалась блоковая отработка пластов – с периодическим чередованием междукамерных и междуходовых целиков, что позволяло существенно улучшить технико-экономические показатели добычи, повысить безопасность ведения очистных работ.

Для поддержания мощности рудника  на достигнутом уровне в 1996 году ОАО “Галургия” разработан проект “Отработка шахтного поля рудника БКПРУ-2”, в котором мощность рудной базы по сильвиниту была сохранена на уровне 8 млн. т в год. Вместе с тем, исходя из потребности в конечном продукте и в соответствии с проектным заданием объем добычи сильвинитовой руды был  принят 6 млн. т в год. В проекте 1996 года обоснованы параметры системы разработки, в соответствии измененной “Инструкцией по защите рудников от затопления и охране объектов на земной поверхности…” (1994 г.), учтены зоны с аномальным строением водозащитной толщи и надсолевой толщи, выявленных исследовательскими работами на шахтном поле рудника, предусмотрена дальнейшая отработка запасов с разделением шахтного поля на гидроизолируемые блоки с целью уменьшения опасности затопления рудника в случае аварийного прорыва надсолевых вод.

В дальнейшем неоднократно выполнялись  корректировки раздела меры охраны, вызванные уточнением геологических  данных и физико-механических свойств  пород, изменением горно-технических  условий отработки запасов на шахтном поле.

В 2001 г ОАО “Галургия” был разработан рабочий проект “Вскрытие и отработка  юго-восточного участка” (шифр 02.092), в  котором приведены технические  решения на отработку юго-восточного участка двумя очередями: I очередь – 7, 9, 11 ВП; II очередь – 13, 15, 17 ВП.

В 2004 году выполнена корректировка  проекта “Отработка шахтного поля рудника БКПРУ-2” (шифр 02.067-ПЗ.4), необходимость  разработки которой вызвана изменением параметров системы разработки в  связи с уточнением физико-механических свойств пород, изменением горно-геологических условий отработки, ухудшением состояния горных выработок из-за пригрузки солеотвала, ликвидации гидрозакладочного комплекса.

В 2007 году выполнена корректировка  горных мер охраны в рабочем проекте  “Вскрытие и отработка юго-восточного участка” (шифр 02.092-ПЗ.ГМО). Необходимость корректировки проекта вызвана существенным ухудшением горно-геологических и горно-технических условий отработки сильвинитовых пластов в юго-восточной части шахтного поля, требующих пересмотра ранее принятых проектных решений по безопасным условиям подработки водозащитной толщи и применения дополнительных мер охраны.