Совершенствование разработки калийных месторождений
..pdfМощность п л аста, м
t
Рис. 3. Зависимость разубсживання руды ( а ), сод ння КСе в руде ( 6 ) и потерь кСс в недрах (3 ) от
мощности Третьего пласта: 1 , 2 , 5 - варианты привязки подготовительных выработок верхнего слоя к пласту (под У,17-7 и 17 слои) цри слоевой выемке по применя
емому варианту подготовки; |
/ » 2 '3 - тоже по предла |
гаемому варианту |
подготовки |
УДК 622.016.62/622.363
Н.И. Егоренков
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ. С Ш ОТРАБОТКИ 4-ГО СИПЬЕИНИТОВОГО СЛОЯ ТРЕТЬЕГО ПЛАСТА СТАРОЕИНСКОГО МЕСТОРОВДЕНИЯ
(П/о "Белорускалий")
Особое место в совместной деятельности науки и производства уделяется оптимизации и освоению новых технологических схем отработ ки калийных пластов на глубоких горизонтах в сложных горно-геологи ческих условиях.
В пределах Старобинского калийного месторождения кровля Третье го пласта на значительной площади является слабоустойчивой вследст вие тонкослоистого строения, наличия мощных глинистых прослоев,низ кой агрегатной прочности. Все это создает сложные технические пробле мы по приведению и поддержанию подготовительных выработок, вскрываю щих верхний 17 сильвинитовый слой, по ведению очистных работ, по обеспечению безопасных условий труда. Поэтому на участках с неустой
чивой |
кровлей |
вынимается только нижняя |
часть пласта (слои |
П, Ц-Ш, |
||
Ш), а |
7,7 сильвинитовый слой |
остается |
в |
потерях. Особенно |
неблагопри |
|
ятные |
условия |
для отработки |
Третьего |
пласта на шахтное поле рудника |
||
4 -го |
рудоуправления, где слабая устойчивость 1фовли сочетается с |
большой глубиной разработки.
Экспериментальные работы, выполненные БФ БНИИГ на рудника 4-го рудоуправления, показали, что подготовительные выработки, прой
денные по 17 сильвинитовому слою сохраняются в безопасном состоянии очень короткий промежуток времени (от нескольких суток до 2-3 меся цев), а затем разрушаются. Попытки применить в этих условиях традици онные для данного месторождения методы охраны (штанговое крепление) не дали ожидаемых результатов. В связи с этим для вовлечения в отра ботку 17 сильвинитового слоя на шахтном поле 4 -го рудоуправления необходимо принятие новых технологических решений по поддержанию подготовительных выработок и по освоению новых систем разработки.
На рудниках п/о "Белорускалий" за последние годы проделан боль шой объем научно-исследовательских и опытных работ, направленных на изыскание перспективной технологии отработки Третьего пласта с вы емкой 17 сильвинитового слоя. В результате был осуществлен переход с комбинированной системы разработки на более прогрессивную Столбо вую систему с разделением пласта на слои, вынимаемые мехаНазарован-
рнми комплексами с оставлением межслоевой каменной соли в вырабо
танном пространстве,
|
В настоящее время для отработки Третьего пласта разработаны |
|||
два |
варианта слоевой выемки: |
|
|
|
|
последовательная выемка слоев |
с разрывом отработки по времени |
||
в несколько лет; |
|
|
|
|
|
одновременная выемка слоев. |
|
||
|
В зависимости от способа подготовки слоев к очистной выемке |
|||
последний вариант разделяется |
на два подварианта: с малым опереже |
|||
нием очистных работ |
(до 400 м) |
и с |
большим опережением очистных ра |
|
бот |
(свыше 400 м ). |
На руднике |
3 -го |
рудоуправления освоена последова |
тельная выемка Третьего пласта, а на рудниках 1-го и 2-го рудоуправ лений внедряется двухслоевая выемка с малым и большим опережением очистных работ. Основное отличие вариантов одновременной отработки слоев заключается в порядке подготовки столбов к очистной выемке. Так, цри малом опережении очистных работ в слоях, их подготовка осуществляется одновременно для каждого слоя на всю длину столба, поэтому в процессе отработки выработки нижней лавы попадают в зону опорного давления верхней лавы, а затем надрабатываются ею. При большом опережении очистных работ в слоях выемочные штреки нижней лавы проходят в разгруженной от горного давления зоне, т .е . позади верхней лавы.
Указанные различия в подготовке слоев существенно влияют на характер деформирования и условия поддержания выемочных штреков нижней лавы, а следовательно, и на область применения вариантов с одновременной отработкой слоев. Например, вариант с малым опереже нием очистных работ в слоях целесообразно применять на участках шахтного поля, где кровля пласта, а также слагающие пласт слои обладают хорошей устойчивостью. При снижении устойчивости слоев (уменьшении мощности прослоев сильвинита и калийной соли, увеличе нии количества глинистых прослойков) предпочтение должно отдавать ся варианту с большим опережением очистных работ в слоях.
На руднике 2 -го рудоуправления был испытан вариант слоевой вы емки Третьего пласта с большим опережением очистных работ в слоях и с общим для верхней и нижней лав центральным вентиляционным штре ком, пройденным в нижнем слое. Проветривание верхней лавы по этому варианту осуществлялось через сплошную щель шириной 0 ,9 -1 ,2 м,про резанную в кровле центрального вентиляционного штрека на всю мощ ность межслоевой пачки. Данный вариант для конкретных горно-геоло-
паческих условий позволяет использовать для отработки верхнего слоя длинную спаренную лаву без проведения центрального штрека по 1У слою.
Для цроведения экспериментальных работ на руднике 4 -го рудо управления был проанализирован накопленный опыт слоевой выемки угольных и калийных пластов, рассмотрены перспективные технологии выемки, вопросы охраны и поддержания подготовительных выработок, конструкции концевых частей лавы, оценены результаты шахтных ис следований при слоевой выемке Третьего пласта и экспериментов! выполненных в условиях рудника 4-го* рудоуправления.
В настоящее время на руднике на горизонте - 670 м в северной части шахтного поля создан опытный участок по выемке 1У сильвинитового слоя Третьего пласта. Ведется проходка подготовительных выра боток и монтаж очистного комплекса ШМ-87КС комбайном ГГШ-68. Вы бор комплекса обусловлен возможностью выемки слоя без црирезки бо ковых пород и удобством выполнения концевых операций при принятых
сечениях подготовительных выработок. |
|
Исходя из горно-геологических условий горизонта - |
670 м рудни |
ка 4 -го рудоуправления и опыта слоевой выемки Третьего |
пласта на |
рудниках п/о "Белорускадий", разработаны несколько вариантов слое вой выемки пласта с опережением очистных работ в слоях свыше 400 м.
При экономической оценке вариантов технологических схем, от работки Третьего пласта на руднике 4 -го рудоуправления сравнивает ся критерий прибыли от промышленного использования I т балансовых запасов.
Экономически более целесообразным и реальным для использова ния с точки зрения материального обеспечения признан вариант слое вой выемки пласта одинарными лавами с креплением конвейерного штре ка верхней лавы металлической крепью из спецпрофиля СВП-22.
Сущность варианта заключается в том, что при одновременном ведении очистных и подготовительных работ в слоях конвейерный штрек верхней лавы проводится по 1У слою и крепится спецпрофилем с опере жением очистного забоя не менее 400 м. Вентиляционный штрек верхней лавы цроводится по нижнему слою и сбивается восстающими с нишей очистного забоя.
Подготовка панели (рисунок) начиналась с цроведения панельных вентиляционного / , конвейерного 2 и транспортного 3 штреков, вспомогательных выработок Ю, 11 , транспортных сбоек 12 и полукроссингов 13 для вентиляции. Вспомогательные выработки и трано-
290,6
Т£ Ш
М ZZ
N Ш
Ю7П
*Г ) ,3 , 10 3 , 10 , 3
Рве. Варвант слоевой выемкв одвнарнымв лавамв
портные сбойки, предназначенные для обслуживания верхней и нижней лав, проводились через 500-600 м под углом 65-80° к выработкам па нельного направления. Очистная выемка верхнего слоя начиналась пос ле цроведения и крепления Монтажного и конвейерного штреков 4 и вентиляционного штрека 5 с нишей О • При этом конвейерный штрек и ниша проводи лись по мере подвигания очистного забоя с опережением последнего не менее чем на 400 и 15 м соответственно. Для обеспече ния запасного выхода из лавы и проветривания забоя ниша черев каж дые 4-5 м сбивалась восставшими необходимого сечения с вентиляцион ным штреком лавы. Вентиляционный штрек лавы, с целью повышения его. устойчивости и совращения срока службы проводился в два-три этапа. Проходка каждого последующего этапа вентиляционного штрека оканчива лась до подхода забоя конвейерного штрека лавы к вспомогательной выработке 11 , по которой направлялась исходящая струя воздуха из лавы.
Подготовка нижнего слоя под выработанным пространством начи налась после отхода забоя верхней лавы от монтажного штрека на рас стояние не менее 400 м и заключалась в проведении транспортного 7 , конвейерного 9 и вентиляционного 8 штреков лавы. В начальный пери од выемочные штреки нижней лавы проводились со стороны монтажного штрека, а в дальнейшем - с транспортных сбоек 12 и вспомогательных выработок 10 навстречу очистному забою. При этом вспомогательные выработки 10 для обеспечения проветривания забоев нижней лавы сби вались восстающими с пройденными ранее кроссингами 13. Отставание подготовительных забоев нижнего слоя от очистного забоя верхней лавы должно быть не менее 50 м.
Все выработки, кроме |
конвейерного штрека верхней лавы, ниши |
||
и кроссингов, |
проводились |
по нижнему слою с оставлением в |
кровле за |
щитной пачки |
сильвинита Ш слоя мощностью 0,3 м. |
|
|
Конвейерный штрек и ниша лавы верхнего слоя проходились по |
|||
1У слою с "привязкой” кровли выработок к. кровле слоя. При |
неблаго |
||
приятных условиях проходки и крепления в кровле выработок может |
|||
оставляться защитная пачка |
сильвинита 1У слоя мощностью |
0,15 м. |
Запасы 1У сильвинитового слоя составляют 22S& от общих запасов шахт ного поля. Промышленная отработка 4 -го сильвинитового слоя позволит значительно сократить потери сильвинита в недрах и продлить срок службы предприятия.
Целью организации опытно-цромышленного участка является выяв ление технической возможности отработки запасов 1У сильвинитового слоя и определение параметров системы разработки.
16
Экономическая эффективность отработки 1У слоя будет опреде лена после проведения испытаний, установления параметров системы разработки и определения себестоимости добычи руды в промышленных масштабах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сорокин В.А. и др. Результаты шахтных испытаний двухслое
вой выемки Третьего пласта на |
Старобинском калийном месторождении / / |
|||
Горный журнал. - |
1985 - )§ 12, |
с . |
34-36. |
|
2. Временная технологическая инструкция по применению слоевой |
||||
выемки Третьего пласта столбовой системой с обрушением кровли на |
||||
рудниках I - , 2 -, |
3 -го рудоуправления |
п/о "Белорускалий" / Солигорск: |
||
Белорусский филиал ЕНИИГ, 1985. - |
II |
с . |
УДК 622.26+53.072:51
В.А. Соловьев, В.В. Вилесов, Е.П. Березин
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХН0Л01ИИ БУРОВЗРЫВНОЙ ВЫЕМКИ СИЛЬШНИТОВЫХ ПЛАСТОВ
ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
(Уральский филиал ВНИИГ)
На руднике Второго Соликамского рудоуправления при разработке пласта АБ успешно применяется самоходное оборудование. В состав комплекса входят: бурильная установка БК-2М с ходовой частью от установки БУА-ЗС, погрузочная машина ПНБ-ЗД и самоходный вагон 5BC-I5M. Отработка запасов камер осуществляется буровзрывным спосо бом с веерным расположением взрывных скважин.
Известно, что эффективность применения оборудования нового технического уровня во многом определяется параметрами технологии.
Такие параметры, как расстояние между веерами и количество скважин в веере, угол наклона скважин к оси разрезной выработки, отработаны в процессе промышленного црименения веерной отбойки [1 3 . Эти параметры определяют степень дробления горной массы. Эффектив ность применения самоходного оборудования в основном зависит от выхода руды за цикл и расстояния доставки горной маосы. Для оптими зации параметров технологии по результатам промышленного опыта не-
17
обходим многолетний период работы большого числа бригад в различ ных горно-геологических условиях. Кроме того, проведение целена правленных экспериментальных работ в условиях промышленного произ водства в связи с большими трудовыми затратами, затрудняет наховдение рациональных значений параметров технологии, а в ряде случаев экстремальные значения параметров могут оказаться за пределами ис следуемой области. В этом отношении, как показывают исследования [2 ,3 ] , наиболее приемлем метод статистического имитационного моде
лирования. Он дозволяет учесть вероятностную приролу изучаемого про цесса и максимально приблизить расчетные показатели к результатам производственного эксперимента. Для реализации этого метода прове ден комплекс хронометражных наблюдений (до 15-25 смен по каждому процессу), в ходе которых детально изучен и математически описан весь состав работ по циклам и процессам буровзрывной выемки. Это послужило основой для разработки программы статистического имитаци онного моделирования.
Рассматриваемая технология характеризуется ограниченными объ емами работ по процессам за цикл отбойки, цикличностью и жесткой взаимосвязью выполняемых процессов. Весь комплекс оборудования, по мимо начальной (конечной) стадии отработки, работает в одной камере.
Поэтому возникающие в каком-либо |
процессе |
простои вызывают остановку |
|||
и других работ. Кроме того, |
неизбежными являются остановки цроцессов |
||||
бурения скважин и отгрузки руды, |
отгон оборудования от забоя на пери |
||||
од оборки кровли и проведения взрывных работ. Структуры начального и |
|||||
всех последующих циклов |
отработки |
запасов |
камеры имеют вид: |
||
|
, бу |
/ |
|
|
|
1 |
|
+ Т, |
+ Ть |
|
|
ТЧ Ш ок |
T |
п |
t |
пм |
|
+ |
|
||||
|
|
|
|
п г |
|
п |
T |
= |
t n + |
+ Г . >*+■*1*4 |
/?-/ |
п |
|
U |
ШП~1 + т |
||||||
2 |
* |
|
ок |
|
|
||
|
|
|
|
ОК |
|
||
rjje^ |
^пм “ |
количество |
циклов |
отработки запасов |
камеры; |
||
£п г \£пг |
~ длительность перегонов бурового и погрузочно-транспорт |
||||||
|
|
|
ного оборудования |
из дорабатываемой |
камеры в новую,мин; |
Т\Т длительность оборки 1фовли, буровых и взрывных работ,
**6 уборки руда, мин.
Моделирование технологии выемки осуществлялось на ЭЕМ ЕС-1033.. Исследования проводились для мощности пласта 3-7 м при длине достаэ-
ки руды до 250 м и количестве рядов взрываемых скважинных зарядов от одного до предельно допустимого для данной мощности пласта (по условию обеспечения сквозного проветривания очистной камеры).
Результаты моделирования показали, что в общей длительности цикла 65-60% времени затрачивается на уборку руды, 20-305? - на взрывные работы и 2-4,5# - на оборку кровли. Бурение скважин выпол няется параллельно с уборкой руды и заканчивается значительно рань ше. Наибольшая величина опережения буровых работ достигается при разработке более мощного пласта и большей длине камеры. Характер распределения длительности процесса выполнения взрывных работ блит зон к нормальному закону, а для остальных процессов и цикла в це лом имеет ярко выраженную правостороннюю асимметрию.
Стабильность выполнения процессов, оцениваемая среднеквадра тическим отклонением зависит от надежности машин и простоев тран спорта. Большей стабильностью характеризуется процесс производст ва взрывных работ. Величина среднеквадратического отклонения про должительности процесса взрывных работ не превышает 2-4# от его длительности. По процессам бурения скважин и уборки руды величина среднеквадратического отклонения довольно значительна и составляет соответственно 13-19# и 37-55!? от их средней продолжительности. Оборка кровли, требующая в среднем небольших затрат времени, явля ется самым нестабильным процессом. Это объясняется качеством выпол нения взрывных работ в сложных условиях залегания пласта АБ. В це лом по производственному циклу среднеквадратическое отклонение его длительности находится в цределах 20-40#.
При увеличении отбиваемой за взрыв руды до 160 т все производ ственные циклы завершаются в течение одной смены (рис. I ) . Причем величина коэффициента эффективности, представляющего собой отноше ние длительности цикла и длительности смены (или целому числу смен), на этом участке увеличивается до 0 ,6 . Дальнейшее увеличение выхода руды за цикл сопровоздается практически пропорциональным увеличени ем длительности цикла, а изменение коэффициента эффективности проис ходит по экспоненциальной зависимости.
Аналогичную зависимость имеет среднесменная производительность комплекса самоходного оборудования. Она подтверждается графиком (рис. 2 ), на котором выход руды представлен количеством взрываемых рядов скважин и мощностью пласта. Локальные отклонения от этой за висимости^ частности цри разработке пласта мощностью 4 м и при трех взрываемых рядах скважин, обусловлены вероятностным характером про цессов. Эти отклонения прослеживаются на графиках зависимости сред
несменной производительности комплекса от длины доставки (рис. 3). Здесь, в отличие от общей тенденции к снижению среднесменной про изводительности комплекса, по мере увеличения длины доставки и со-
Рис. 2. Зависимости среднесмен ной производительности комплек са от количества взрываемых ря дов скважин при мощности пласта т и длине доставки 100 м
Количество рядоВ скбаж ин *