Отработка запасов каменной соли гор.-305м камерной системой разработки, комбайном Урал-10АМБ

   К выбросоопасным отнесён Третий калийный горизонт, включающий нижнюю промышленную пачку, среднюю глинисто-карнолитовую пачку и верхнюю забалансовую сильвинитовую пачку.

   При отработке калийных пластов на шахтном  поле имеют место газодинамические явления в виде: внезапных выбросов соли и газа; обрушений пород кровли, сопровождающихся газовыделениями; отжима призабойной части пород, сопровождающегося звуковыми эффектами, иногда разрушением и выносом разрушенной породы в выработку.

   Указанные явления могут происходить как в момент проведения выработки и отбойки руды в лаве, так и после этого, причём,они могут иметь место в призабойном пространстве и вне его (запоздалые ГДЯ).

   Большинство ГДЯ связано с разрывными и  складчатыми геологическими нарушениями в залегании калийных пластов (мульды, тектонические трещины и т.д.).

   Старобинское  месторождение расположено в  краевой северо-западной части Припятского артезианского бассейна. В пределах месторождения различают:

   - надсолевой водоносный комплекс в мезозойско-кайнозойских отложениях;

   - подсолевой водоносный комплекс в породах девона и верхнего протерозоя.

   Названные водоносные комплексы образуют верхний  и нижний гидрогеологические этажи, которые разделены водоупорными породами глинисто-мергелистой и соленосной толщ.

   

   Водоносный комплекс в мезозойско-кайнозойских отложениях мощностью 100-120м относится к зоне активного водообмена и подстилается регионально выдержанными водоупорными породами ГМГ. Воды его преимущественно пресные используются для хозяйственного питьевого водоснабжения.

   Подсолевой  водоносный комплекс общей мощностью  около 1000м приурочен к карбонатным  породам фаменского и франского  ярусов верхнего девона, к терригенным  породам среднего и верхнего протерозоя, разделенных относительно водоупорными  породами ливенского, пашийско-кыновского и пярнуско-наровского горизонтов. Водовмещающие карбонатные породы верхнего девона характерезуются низкой водообильностью и плохой проницаемостью. Водоносные горизонты терригенных пород среднего девона и верхнего протерозоя включают хорошо проницаемые обводненные песчаники соответственно старооскольского возвраста и пинской свиты.

   Надсолевой  и подсолевой водоносные комплексы  разделены породами ГМТ и соленосной толщ мощностью 500-1000м, служащих надежными  водоупорами, обеспечивающими гидрогеологическую закрытость нижнего гидрогеологического этажа. Взаимосвязь вод надсолевого и подсолевого комплексов исключается как по площади месторождения, так и в зонах дизъюктивных нарушений, где породы соляных отложений крепко спаяны соляным цементом, безводны и водоупорны.

   Верхняя часть осадочного чехла сложена  проницаемыми породами, создающими благоприятные условия для инфильтрации атмосферных осадков и пополнения запасов подземных вод. Все водоносные горизонты этой части разреза гидравлически связаны между собой.

   

   Воды  подсолевого водоносного комплекса  представлены преимущественно крепкими рассолами.

   Водоносный  горизонт песчаников пинской свиты  мощностью 300-350м перекрыт слабопроницаемыми туфопесчаниками вулканогенно-осадочной толщи мощностью около 100м и подстилается породами кристаллического фундамента. 
 

1.3 КАЧЕСТВЕНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

КАЛИЙНОГО ГОРИЗОНТА 

   В Третьем соляном пласте выделено 5 слоёв: 10,11, Б₁, С1, Б₂ (сверху вниз). Содержание NaCl по слоям изменяется от 86.73% до 99.09%, Н.О. – от 0.29% до 11.05%. По результатам геологоразведочных и опытно-промышленных работ слои Б₁, С1, Б₂ суммарной средней мощностью 3.4м . Содержание NaCl в этих слоях составляет 98.19 – 98.98%, Н.О. – 0.42 – 0.77%.

   Качественная  характеристика  продуктивных слоев, подлежащих выемке, приведена в таблице 1.3.

             
 
 
 
 

                                                                                                 Таблица1.3.1

    Качественная характеристика продуктивных слоёв

 
 

Структурная колонка пласта

                  Рис.1 

Б₁ – мощность – 1,34м, содержание NaCl – 98.40%, содержание Н.О. – 0,71%

С₁ - мощность – 1,06м, содержание NaCl – 98.08%, содержание Н.О. – 1,01%

Б₂ - мощность – 1м, содержание NaCl – 98.74%, содержание Н.О. – 0,53% 
 
 
 

1.4 ПРОМЫЩЛЕННЫЕ И ИЗВЛЕКАЕМЫЕ ЗАПАСЫ  ПРОЕКТИРУЕМОГО ГОРИЗОНТА 

   Все запасы полезного ископаемого выявленные в пределах шахтного поля (горизонта), которые экономически выгодно разрабатывать при современном уровне развития технологии добычи полезных ископаемых называются балансовыми.

   Балансовые  запасы калийного пласта в пределах горизонта рассчитываются по формуле:

    ,                                                                                      (1.4.1)

   где S – площадь калийного пласта в шахтном поле, м²;

   m – средняя мощность балансовой части пласта, м;

   γ – плотность руды, т/м³.

   Балансовые  запасы составят:

   

   Балансовые  запасы включают промышленные запасы и общешахтные (проектные) потери. К общешахтным потерям относят те запасы, которые не планируются к извлечению по техническим причинам (например, оставляемые в охранных целиках, под горнотехническими сооружениями и т.д.)

   Промышленные  запасы определяются по формуле:

    ,                                                                                    (1.4.2)

   где К – коэффициент, учитывающий общешахтные потери,   определяемый по формуле:

    ,                                                                              (1.4.3)

   где П – общешахтные (проектные) потери (коэффициент, учитывающий общешахтные потери, составляет 0,93 ÷ 0,95)

   Промышленные  запасы составят:

   

   

   Для расчета срока отработки горизонта  необходимо определить количество извлекаемых  из недр балансовых запасов, т.к. при  разработке часть промышленных запасов остается не извлеченным, например, в целиках около подготовительных выработок, в целиках внутри выемочного участка, в целиках около геологических нарушений, в результате смешивания при выемке с пустой породой, при оставлении на контуре с вмещающими породами и т.д. Эта не извлеченная часть полезного ископаемого называется эксплуатационными потерями.

   

   В отличие от проектных потерь эксплуатационные потери зависят от способа разработки пласта. Так, например, эксплуатационные потери при столбовой системе разработки меньше чем при камерной системе, так как при камерной системе в отработанном пространстве оставляются целики, поддерживающие кровлю от обрушения.

   Промышленные  запасы за вычетом эксплуатационных потерь называются извлекаемыми запасами. Полнота извлечения промышленных запасов характеризуется  коэффициентом извлечения Ки. Коэффициент извлечения в значительной степени зависит от глубины разработки. При извлечении глубины разработки возрастает горное давление и для поддержания выработок в безопасном состоянии требуется увеличение ширины целиков.

   При небольшой глубине разработки целики оставляются меньших размеров,  а при большой глубине ширина целиков увеличивается и соответственно коэффициент извлечения руды при большой глубине разработки будет меньше.

   При разработке Старобинского месторождения  коэффициент извлечения  можно  ориентировочно принимать:

   - при камерной системе разработки  с оставлением жестких целиков  К_и принимается от 0,35 до 0,5;

   - при камерной системе разработки с оставлением податливых целиков К_и принимается от 0,65 до 0,75;

   - при столбовой системе разработки  К_и принимается от 0,65 до 0,8;

   В настоящее время на рудниках РУП  ПО «Беларуськалий» осваиваются  технологии разработки калийных пластов с увеличением длины лавы до 300м, а также  с частичным извлечением междупанельных  целиков и с отработкой смежных панелей «в присечку» (без оставления междупанельных целиков). Внедрение этих технологий позволит повысить коэффициент извлечения промышленных запасов и продлить срок службы рудников.

   Извлекаемые запасы горизонта определяется по формуле:

    ,                                                                                      (1.4.4)

   Извлекаемые запасы для горизонта -305м составят:

    ,

   где К_и – коэффициент извлечения для горизонта -305м, который составляет 0,4 
 
 
 
 
 

1.5 КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРОЕКТИРУЕМОГО

ГОРИЗОНТА 

   Между Вторым и Третьим калийными горизонтами  залегает мощная толща каменной соли, переслаивающаяся глинистыми, глинисто-мергелистыми, мергелисто-доломитовыми пачками. Промышленный интерес представляет  Третий соляной  пласт.

   Третий  соляной  пласт (- 305м) приурочен к 23-й соляной пачке и залегает ниже подошвы Второго калийного  горизонта в интервале 23.2 - 32.6м. Абсолютные отметки подошвы пласта в юго-западной части составляют – -258.5м, в северо-восточной части  – -396.1м. Пласт средней мощностью 9.22м сложен чередованием сезонных прослоев каменной соли мощностью 5 – 45см и галопелитов мощностью от нескольких мм до 5–10см. Соль каменная, от светло-серой до темно-серой, мелко-среднезернистая со следами первичной кристаллизации, в различной степени загрязнена глинистым материалом.

   Выше  Третьего соляного пласта залегает 24-я  глинисто-карбонатная пачка мощностью 6.0 – 6.5м. Глинисто-карбонатные породы содержат поровые рассолы хлоридно-кальциевого состава. При бурении шпура в кровлю в кроссинге 2 опытной панели Северного главного направления в 2002г. зафиксировано выделение газа с содержанием СН₄ до 2%.