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

Проектом рассмотрены параметры  системы разработки, эксплуатационные потери, меры охраны водозащитной толщи, подземных объектов и  объектов земной поверхности для оставшихся запасов северо-восточного и юго-восточного участков шахтного поля. Выполнена корректировка календарного плана отработки и подготовки запасов юго-восточной части шахтного поля.

Разработка проектной документации выполнялась в два этапа. Первый этап – научно-исследовательские работы, разработка геологических и геомеханических исходных данных на проектирование, рекомендаций по оптимальной схеме вскрытия и подготовки шахтного поля, исходные данные на проветривание рудника и т.п. Основной задачей первого этапа является определение потенциально опасных зон в строении вышележащей толщи над отрабатываемыми пластами, площади распространения выявленных аномальных зон и геомеханический расчет параметров системы разработки.

На втором этапе, при выполнении проектной документации, разрабатываются горные меры охраны рудника от затопления и поверхности от вредного влияния горных разработок, при этом проводится полный комплекс расчетов по проверке параметров системы разработки с соблюдений жестких требований “Указаний по защите рудников …”.

3 Краткая характеристика действующего  рудника

 

Рудник Второго Березниковского  калийного управления разрабатывает  запасы Дурыманского участка Верхнекамского месторождения калийных солей.

Проектная мощность рудника по добыче сильвинитовой руды составляет 8 млн. тонн. Настоящим проектом сохраняется принятая производительность по добыче сильвинитовой руды в объеме 6 млн. тонн.

В таблице 3.1 приведены  значения мощностей по рудной базе с начала работы рудника и на момент разработки рабочего проекта и его корректировки в 2007 году.

 

Таблица 3.1 - Мощности по сильвинитовой руде, процент освоения проектных мощностей по периодам с начала работы рудника

 

Год	Ввод и выбытие мощностей, тыс. тонн	Общая введенная мощность по сильвинитовой руде, тыс. тонн	Освоенная мощность,  тыс. тонн		% использования мощности (натура)
			Натура	Стандарт
1970	4300	4300	1929,2	2696,1	44,87
2004	-	6000	5519,4	8226,6	91,66
2007	-	-	7240,7	10367,4	120,6

 

Размеры шахтного поля рудника  составляют: в меридиональном направлении -7950 м, в широтном -7700 м.

Шахтное поле вскрыто  тремя вертикальными стволами, расположенными в центральной его части. Главными вскрывающими выработками запасы шахтного поля разделены на четыре части: северо-западный, северо-восточный, юго-западный и юго-восточный участки. Запасы шахтного поля отрабатываются прямым порядком: в отработке находится северо-восточный участок, юго-восточный участок, на северо-западном участке  отработка планируется после 2023 года.

Главные выработки расположены в меридиональном направлении: северное крыло длиной 4750 м, южное -3200 м. Шахтное поле в широтном направлении разбито на панели шириной 400 м.  Длина панелей в восточном направлении составляет 3350ё¸3400 м, в западном - 4350ё¸4450 м. Главные конвейерные и транспортные штреки пройдены в подстилающей каменной соли, в южном направлении - до оси 15-х панелей, в северном - до оси 18-х панелей. Главные вентиляционные штреки пройдены по пластам АБ и Кр.II. Ввиду неудовлетворительного их состояния на отдельных участках центральной части шахтного поля, главные южные и северные вентиляционные штреки пройдены в подстилающей каменной соли.

Подготовка запасов  панельно-блоковая с прямым порядком отработки шахтного поля и обратным порядком отработки панелей (блоков). Группы панелей вскрыты групповыми штреками, проходимыми от главных выработок в широтном направлении.

Очистные работы ведутся  на двух сближенных пластах: на пласте АБ и на пласте Кр.II. Добыча руды ведется машинным способом с применением комбайнов Урал-20КС (А) и ПК-8М(МА) или Урал-10А.

Основным видом транспорта на руднике является конвейерный. на панелях и блоках применяются  ленточные конвейеры типа КЛ3500, КЛК-1-100 длиной до 400 м, в групповых и главных конвейерных штреках применяются ленточные конвейеры КРУ-350, IЛУ-120, 2ЛУ-120 и конвейеры производства ГДР.

Для доставки оборудования и материалов на горные участки используются тракторы Т-40,ТДТ-55,МТЗ-50,МТЗ-52, Доставка людей на участки производится машиной  “Минка-26”.

Проветривание рудника  осуществляется всасывающим способом при центральной схеме проветривания. Главная вентиляторная установка  оборудована двумя вентиляторами  типа ВРЦД-4,5 при скорости вращения электродвигателя n=375об/мин.

Для проветривания удаленных  панелей на руднике используются вентиляторные установки, состоящие  из вентиляторов местного проветривания  СВМ-6М (ВМЭ-6/1).

Общее количество воздуха, поступающее в рудник составляет 18624 м³/мин; утечки воздуха: внутренние -21,8%, внешние -26,1%, депрессия главного вентилятора составляет 253 даПа.

Существующее положение  горных работ на руднике на момент разработки рабочего проекта приведено  на рисунке 2.

4 Особенности геологического строения  отрабатываемого участка месторождения

 

Для геологической характеристики участка использованы данные 8 скважин (№№ 107, 201, 202, 207, 208, 1012, 1014, 1015), пробуренных в период детальной разведки Дурыманского участка, данные скважин детальной разведки Талицкого участка, данные структурных скважин №№ 64с, 65с, 213с, 214с, данные 5 скважин подземного бурения, пробуренные на данной площади, бороздовое опробование.

Промышленными пластами являются два  сближенных сильвинитовых пласта АБ и Кр.II. Мощности соляных пластов в пределах участка изменяются незначительно. Наблюдается общая закономерность уменьшения мощностей пластов с запада на восток. Площадей зон разубоживания и замещения сильвинита каменной солью в пластах АБ и Кр.II в пределах юго-восточного участка разведочными скважинами не выявлено, кроме скважины №1015 на восточной границе участка, где пласт Б мощностью 0,85 м замещен каменной солью с глинистыми прослойками.

Пласт АБ представлен, в основном, пестрым сильвинитом. Средняя мощность пласта 2,46 м. Глубина залегания изменяется от 305 до 375м. Содержание KCl в среднем по пласту 36,8 %, н.о. – 6,21 %.

 

 

Рисунок 2 – Существующее положение  горных работ на руднике на момент разработки рабочего проекта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пласт Кр.II распространен на всей площади участка. Глубина залегания пласта колеблется от 310,55 м (скв. №107) на юго-востоке участка до 380.14 м  (скв. №1014)  в  центре.  Он  представлен  четырьмя  слоями красных сильвинитов, чередующимися с тремя слоями каменной соли. Абсолютные отметки почвы пласта изменяются от –92,07 м (скв. №107) до –165,39 м (скв. №1014). В почве междупластья Кр.II-Кр.I выделено три глинисто-соляных «коржа». Мощность пласта Кр.II в границах участка колеблется в пределах: от 5,1 м (в северной части участка) до 4 м (район скв. №107), средняя мощность пласта 4,75 м. Содержание KCl в среднем по пласту 40,55 %, н.о. – 3,93 %. Глубина залегания изменяется от 310  до 380 м. Мощность междупластья А-Кр.II изменяется от 5,11 м (скв. №1014) в центре участка до 3,55 м (скв. №№ 107, 207).

Подготавливаемые к отработке  пласты АБ и Кр.ΙΙ являются опасными по газу. Согласно региональному прогнозу большая часть площади отработки  пластов  АБ  и  Кр.ΙΙ  юго-восточного  участка  отнесена  к  выбросоопасной  зоне.

В тектоническом отношении участок расположен на восточном борту Дурыманского прогиба. В этой связи, от восточной границы шахтного поля (первые блоки) до выработок главного южного направления наблюдается пологое погружение пластов в юго-западном направлении. Перепад отметок по кровле пласта Кр.ΙΙ по скважинам №№ 107-202 составляет около 90 м. Местами отмечается складчатость промышленных пластов различных порядков. Амплитуда складок достигает 3-5 м.

В строении водозащитной толщи (ВЗТ) принимают  участие все три подтолщи (ВЗТ_1-3)–сильвинито-карналлитовая зона, покровная соль и переходная толща СМТ₁ . В составе переходной толщи отмечается от одной до 4-х соляных ритмопачек. Мощность ВЗТ над пластом АБ изменяется от 63 до 98м, увеличение происходит в юго-западном направлении.

На шахтном поле БКПРУ-2 выделен Зырянский сдвиг, первоначальное положение которого было выделено Джиноридзе Н.М. в 1989 году «по таким признакам, как частота проявлений ГДЯ, мелко-островной характер сильвинитизации карналлитов пласта Б и резкие изменения простирания структур по поверхности ПКС». Отличительной особенностью, выявленной в результате бурения геологоразведочной скважины № 1014 (местоположение которой в зоне Зырянского сдвига было задано Джиноридзе Н.М.), является необычность строения надсолевого комплекса пород, проявляющаяся в двукратном повторении (выше кровли СМТ) перевернутых разрезов ТКТ/ПЦТ, которую «невозможно представить без субвертикальных разрывных дислокаций, возникающих при горизонтальных сдвигах». В разрезе скважины № 1014 отмечается наличие интервалов развития шламовидной (перекристализованной) соли (слои 1,2,3 ПКС и средней части пласта Е), появление гипса (до 30% от н.о.) и новообразованных кристаллов кварца, что связывается с тектоническими деформациями и вторичными преобразованиями солей. Карналлитовый пласт Г замещен пестрым сильвинитом. Изменение карналлитов с образованием кварца и гипса отмечены также в пласте И. Локально-неравномерная перекристаллизация с укрупнением зерен и образованием стекловатых разностей карналлита и сахаровидной соли зафиксированы по всему разрезу карналлитовой зоны. В интервале 90,9-94,4м обнаружено зеркало скольжения, а в интервале 197,3-197,6м – замечены трещины.

В процессе геологического изучения Дурыманского участка установлены  следующие аномальные особенности  строения пород:

- в 14 западном разведочном штреке (в месте его пересечения с  Зырянским сдвигом) вскрыты 7 открытых  трещин с шириной раскрытия  от 1мм до 8мм;

- электроразведочные работы, выполненные  в 14 западном разведочном штреке, зафиксировали высококонтрастную аномалию на участке его пересечения с Зырянским сдвигом;

- на 10  западной  панели,  при   проходке разведочных штреков,  вскрыты

горизонтальные трещины на контакте сильвинито-карналлитовой зоны с  раскрытием до 3 см и длиной до 30 м;

- при бурении подземной скважины 29 в 3 блоке 7 ВП вскрыта глина с включениями прослоек каменной соли и красного сильвинита в третьем слое пласта В.

Все указанные аномальные особенности  строения пород установлены в  непосредственной близости от предполагаемой зоны Зырянского сдвига.

В связи с этим, по совокупности геологических признаков выделяемый в юго-восточной части шахтного поля Зырянский сдвиг отнесен  к ΙΙΙ группе аномальных особенностей строения водозащитной толщи.

Расположение Зырянского сдвига и  границы аномальной зоны на уровне почвы пласта Кр.ΙΙ на юго-восточном участке шахтного поля БКПРУ-2 приведено на рисунке 3.

5 Проектные решения по вскрытию, подготовке и отработке  панелей  и блоков

 

Рабочим проектом предусматривается  панельно-блоковая подготовка участка  с сохранением прямого порядка отработки шахтного поля в направлении от стволов к южной границе горного отвода и обратным порядком отработки в панелях и блоках от восточной границы в направлении главных выработок. Способ подготовки панелей и блоков – пластовый.

Юго-восточный участок  поделен на 6 панелей: 7, 9, 11, 13, 15 и 17 восточные  панели (см. рисунок 2). Панели по длине  поделены на четыре блока. Ширина панелей  составляет 385-420 м, блоков – 765-820 м. Для  первой очереди отработки подготавливаются 7, 9 и 11 ВП с расположением групповых выработок по оси 11 ВП, для второй очереди подготавливаются 13, 15 и 17 ВП с отработкой на групповые выработки, проходимые по оси 13 ВП. В одновременной работе находятся 3 панели: в первую очередь отрабатываются 7-11 ВП, во вторую – 13-17 ВП.

Вскрытие юго-восточного участка  на транспортном горизонте предусматривается  с существующих главных южных  выработок в районе 11 ВП (рисунок 2). На вентиляционном горизонте вскрывающие  выработки примыкают к существующим обходным вентиляционным штрекам пласта Кр.II в районе 9 ВП.

 

 

 

 

Рисунок 3 – Расположение аномальных зон на шахтном поле рудника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Участок отделяется от главных южных  выработок гидроизолирующим целиком  шириной 200 м, в котором – в  случае аварийного рассолопроявления на участке – сооружаются гидроизолирующие перемычки. Вскрытие участка осуществляется с учетом его гидроизоляции в соответствии с требованиями действующих нормативных документов: “Временное руководство по ликвидации возможных рассолопроявлений в калийных рудниках Верхнекамского месторождения”, “Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей. Санкт-Петербург”, “Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. ПБ 03-553-03”.