Патент на изобретение №2273734

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений. В способе производят бурение разведочных скважин и осуществляют в них гамма-каротаж и нейтронный гамма-каротаж. Далее определяют количество слоев каменной соли в водозащитной толще, мощность отдельных слоев каменной соли и расстояние до этих слоев от кровли верхнего отрабатываемого калийного пласта. При осуществлении данных операций не принимают в расчет слои каменной соли, расположенные между калийными пластами и попадающие в зону трещинообразования и обрушения пород кровли горных выработок, находящиеся внутри калийных пластов, мощностью менее 0,5 м, содержащие прослои ее динамических разновидностей, прослои сильвинитов, карналлитовых, ангидрито-глинистых и мергелистых пород мощностью менее 0,1 м, слои каменной соли в переходной пачке мощностью менее 0,5 м и с техногенным расслоением вмещающих соль слоев глинисто-мергелистых пород, выклинивающихся под соляным зеркалом. При этом мощность слоев соли внутри калийных пластов учитывают в расчетах с уменьшением фактической мощности этих слоев в два раза. Затем полученную суммарную мощность ненарушенных слоев каменной соли в водозащитной толще сравнивают с минимально допустимой суммарной мощностью и устанавливают возможность ведения очистных работ. Изобретение направлено на предотвращение затопления калийных рудников.

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

Верхнекамское месторождение калийных солей (ВКМКС) является уникальным по запасам, имеет протяженность в меридиональном направлении около 200 км, в широтном – около 55 км. Площадь развития калийных солей составляет 3750 км². Разработка Верхнекамского месторождения калийных солей была начата еще в 1932 г. До 1986 г. разработка солей велась семью рудниками, расположенными в центральной и южной частях месторождения. В 1986 году в результате нарушения водозащитной толщи был затоплен и безвозвратно утерян крупнейший в мире рудник Третьего Березниковского калийного рудоуправления с производительностью 8 млн.т. руды в год.

После затопления рудника интенсивность научно-исследовательских работ, направленных на изучение геологии ВКМКС, резко усилилась. При этом приоритет в исследованиях в настоящее время принадлежит изучению водозащитной толщи.

Выбор мер защиты рудников от затопления производится с учетом строения водозащитной толщи (ВЗТ), определяемого количеством слоев каменной соли в ВЗТ; мощностью отдельных слоев каменной соли и расстоянием до этих слоев от кровли верхнего отрабатываемого пласта; наличия особенностей в строении пород ВЗТ; максимального допустимого прогиба для каждого выделенного слоя, допустимой суммарной мощности слоев каменной соли, условий, характеризующих полноту подработки, длительности остановки границы очистных работ, сроков отработки калийных пластов на смежных участках; сроков реализации предусмотренных горных мер охраны (закладка выработанного пространства, создание зон смягчения, вовлечение в отработку смежных участков и т.д.), перспективных планов развития горных работ и параметров отработки калийных пластов и каменной соли [1].

Условия безопасной подработки водозащитной толщи определяются суммарной мощностью соляных слоев ВЗТ, в которых не возникают трещины разрыва при деформировании толщи пород, вызванном отработкой пластов.

Критерием безопасной подработки водозащитной толщи является условие, в соответствии с которым, суммарная мощность отдельных ненарушенных слоев каменной соли больше или равна их минимально допустимой суммарной мощности:

M_S[М],

где M_S – суммарная мощность слоев каменной соли, в которых при деформировании толщи пород не возникают трещины разрыва;

[М] – минимально допустимая суммарная мощность слоев каменной соли ВЗТ.

Трещины разрыва возникают при изгибе слоев каменной соли водозащитной толщи на участках с наибольшими значениями горизонтальных растягивающих деформаций. В условиях полной подработки трещины разрыва возникают, как правило, в краевой части мульды сдвижения.

Суммарная мощность ненарушенных слоев каменной соли водозащитной толщи определяется по формуле:

где m_j – мощность j-го слоя каменной соли, в котором при деформировании водозащитной толщи не возникают трещины разрыва, j=1,2,3,…, n;

n – количество ненарушенных слоев водозащитной толщи.

Изобретение аналогов не имеет.

Цель изобретения – предотвращение затопления калийных рудников.

Поставленная цель достигается тем, что очистную выемку калийных руд ведут там, где суммарная мощность слоев каменной соли, в которых при деформировании толщи пород не возникают трещины разрыва, превышает минимально допустимую суммарную мощность слоев каменной соли ВЗТ.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят бурение разведочных скважин и осуществляют в них гамма-каротаж и нейтронный гамма-каротаж. Далее определяют количество слоев каменной соли в водозащитной толще, мощность отдельных слоев каменной соли и расстояние до этих слоев от кровли верхнего отрабатываемого калийного пласта. При осуществлении данных операций не принимают в расчет слои каменной соли, расположенные между калийными пластами и попадающие в зону трещинообразования и обрушения пород кровли горных выработок, находящиеся внутри калийных пластов, мощностью менее 0,5 м, содержащие прослои ее динамических разновидностей, прослои сильвинитов, карналлитовых, ангидрито-глинистых и мергелистых пород мощностью менее 0,1 м, слои каменной соли в переходной пачке мощностью менее 0,5 м и с техногенным расслоением вмещающих соль слоев глинисто-мергелистых пород, выклинивающихся под соляным зеркалом. При этом мощность слоев соли внутри калийных пластов учитывают в расчетах с уменьшением фактической мощности этих слоев в два раза. Затем полученную суммарную мощность ненарушенных слоев каменной соли в водозащитной толще сравнивают с минимально допустимой суммарной мощностью и устанавливают возможность ведения очистных работ.

Источник информации

1. Крайнев Б.А. и др. Инструкция по защите рудников от затопления и охране объектов на земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей. Союз производителей и экспортеров калия. Санкт-Петербург, 1994.

Формула изобретения

Способ защиты калийных рудников от затопления, характеризующийся тем, что производят бурение разведочных скважин, осуществляют в них гамма-каротаж и нейтронный гамма-каротаж, далее определяют количество слоев каменной соли в водозащитной толще, мощность отдельных слоев каменной соли и расстояние до этих слоев от кровли верхнего отрабатываемого калийного пласта, при этом не принимают в расчет слои каменной соли, расположенные между калийными пластами и попадающие в зону трещинообразования и обрушения пород кровли горных выработок, находящиеся внутри калийных пластов, мощностью менее 0,5 м, содержащие прослои ее динамических разновидностей, прослои сильвинитов, карналлитовых, ангидрито-глинистых и мергелистых пород мощностью менее 0,1 м, слои каменной соли в переходной пачке мощностью менее 0,5 м и с техногенным расслоением вмещающих соль слоев глинисто-мергелистых пород, выклинивающихся под соляным зеркалом, при этом мощность слоев соли внутри калийных пластов учитывают в расчетах с уменьшением фактической мощности этих слоев в два раза, затем полученную суммарную мощность ненарушенных слоев каменной соли в водозащитной толще сравнивают с минимально допустимой суммарной мощностью и устанавливают возможность ведения очистных работ.