Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях
Виконано визначення раціональних параметрів камер і ціликів на гіпсових шахтах. Appointed of rational parameters of chambers and pillars on the gypsum mine are implemented.
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54261 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, Л.В. Амелина, Т.Г. Войтович // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 177-183. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54261 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Амелина, Л.В. Войтович, Т.Г. 2014-01-30T23:13:12Z 2014-01-30T23:13:12Z 2012 Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, Л.В. Амелина, Т.Г. Войтович // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 177-183. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54261 622.016.63 Виконано визначення раціональних параметрів камер і ціликів на гіпсових шахтах. Appointed of rational parameters of chambers and pillars on the gypsum mine are implemented. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях Technological particularity of mining gypsum gields in complicated condition Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| spellingShingle |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Амелина, Л.В. Войтович, Т.Г. |
| title_short |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| title_full |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| title_fullStr |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| title_full_unstemmed |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| title_sort |
технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях |
| author |
Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Амелина, Л.В. Войтович, Т.Г. |
| author_facet |
Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Амелина, Л.В. Войтович, Т.Г. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Technological particularity of mining gypsum gields in complicated condition |
| description |
Виконано визначення раціональних параметрів камер і ціликів на гіпсових шахтах.
Appointed of rational parameters of chambers and pillars on the gypsum mine are implemented.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54261 |
| citation_txt |
Технологические особенности разработки гипсовых месторождений в сложных условиях / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, Л.В. Амелина, Т.Г. Войтович // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 177-183. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT amelinva tehnologičeskieosobennostirazrabotkigipsovyhmestoroždeniivsložnyhusloviâh AT vasilʹevbv tehnologičeskieosobennostirazrabotkigipsovyhmestoroždeniivsložnyhusloviâh AT amelinalv tehnologičeskieosobennostirazrabotkigipsovyhmestoroždeniivsložnyhusloviâh AT voitovičtg tehnologičeskieosobennostirazrabotkigipsovyhmestoroždeniivsložnyhusloviâh AT amelinva technologicalparticularityofmininggypsumgieldsincomplicatedcondition AT vasilʹevbv technologicalparticularityofmininggypsumgieldsincomplicatedcondition AT amelinalv technologicalparticularityofmininggypsumgieldsincomplicatedcondition AT voitovičtg technologicalparticularityofmininggypsumgieldsincomplicatedcondition |
| first_indexed |
2025-11-26T13:59:27Z |
| last_indexed |
2025-11-26T13:59:27Z |
| _version_ |
1850623936628260864 |
| fulltext |
177
Q-44 МРГ ~ LD
2,5
(6)
Qг МРГ ~ LD
3
(7)
Qс МРГ ~ LD
3
(8)
Формулы (6-8) описывают потоки расчетного тонкого класса, гали и
скрапа в мельнице второй стадии самоизмельчения МРГ. Поток расчетного
тонкого класса в мельнице первой стадии ММС определяется (2) при n =
2,79, а поток гали в разгрузке ММС – формулой (3).
Использование этих зависимостей позволяет существенно повысить
надежность расчетных оценок технологических параметров при проектиро-
вании обогатительных секций самоизмельчения железных руд.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочник по обогащению руд: Специальные и вспомогательные процессы / О. С. Богданов, В.
И. Ревнивцев [и др.] – М.: Недра, 1983. – С. 74 – 77.
УДК 622.016.63
Инженеры В.А.Амелин, Б.В.Васильев,
Л.В.Амелина, Т.Г.Войтович
(ИГТМ НАН Украины)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ
ГИПСОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
Виконано визначення раціональних параметрів камер і ціликів на гіпсових шахтах
TECHNOLOGICAL PARTICULARITY OF MINING GYPSUM GIELDS IN
COMPLICATED CONDITION
Appointed of rational parameters of chambers and pillars on the gypsum mine are implemented
Отработка мощных пластов гипса ведется камерно-столбовыми системами с
неограниченно долгим поддержанием выработанного пространства для повтор-
ного их использования как уникальных подземных сооружений. Анализ пока-
зывает [1-3], что линейные размеры пролетов камер и целиков при разработке
месторождений в зависимости от свойств пород и мощности пластов изменя-
ются в больших пределах: пролеты камер – от 7 до 17 м, а высота целиков ва-
рьирует от 3 до 40 м. При этом минимальные сечения камер составляют 30-70
м
2
, средние – 150-200 м
2
, достигая в максимуме – 500-700 м
2
. Сложные горно-
геологические и гидрологические условия, высокая литологическая и механи-
ческая неоднородность пород, влияние технологических и реологических про-
цессов на состояние вмещающих пород, может привести к расслоению и обру-
шению защитных предохранительных пачек потолочин камер, деформирова-
нию, а иногда и к разрушению целиков. Эти факторы являются основными при
выборе рациональных параметров камер и целиков.
По данным геологоразведочных работ продуктивная толща Бебяевского ме-
178
сторождения разделена на 10 пластов. В пределах полезной толщи выделяют 5
пластов гипса (І, ІІІ, V, VІ, VІІІ, Х), разделенных пластами ангидрита и доло-
мита (ІІ, ІV, VІІ, ІХ) мощностью от 0,5 до 8,0 м. Основными промышленными
пластами гипса считаются ІІІ + V + VІ общей средней мощностью 11,0 м.
В пределах разведанной части месторождения установлено наличие двух
водоносних горизонтов, из которых верхний приурочен к известнякам, залега-
ющим в кровле гипса І пласта, а нижний к доломитам и мергелям, разделяю-
щим V + VІ и VІІІ пласты гипса. Верхний водоносный горизонт не имеет по-
всеместного распространения и на разработку гипса существенного влияния не
оказывает. VІІ и ІХ доломитовые пласты обводнены с напорами вод 13,0 и 24,0
м соответственно. Наличие воды в этих пластах предполагает оставление за-
щитных пачек гипса от прорыва воды в горные выработки.
На гипсах самарского яруса залегают отложения нижнеказанского подъяру-
са, представленного крепкими известняками. Средняя мощность известняков –
10,0 м. Нижнеказанские отложения покрываются глинисто-алевролитовой тол-
щей нижнетатарского подъяруса мощностью 43,0 м. Общая средняя мощность
пород, перекрывающих продуктивную толщу, составляет 60,0 м.
Бебяевское месторождение разрабатывается с 1935 г. Система разработки –
камерно столбовая при панельной подготовке шахтного поля. Параметры си-
стемы разработки следующие: ширина камер – 8,0 м, ширина сбоек – 4,0 м, вы-
сота камер 3,5 – 4,0 м, размеры целиков (столбов) 15,0 х 5,0 м. С целью предот-
вращения прорыва подземных вод в кровле и подошве камер оставлялись
предохранительные защитные пачки гипса соответственно 1,6 и 1,5 м.
Мощность ранее извлеченного камерного запаса гипса на отработанной ча-
сти шахтного поля от руддвора до 14 панельного штрека (74 га) не превышает
4,0 метров. Следовательно, появляется возможность дополнительного извлече-
ния камерного запаса гипса в этих выработках при условии обоснования и рас-
четов устойчивости междукамерных целиков при увеличении высоты камер.
Наиболее перспективными для доработки камерного запаса гипса являются
выработки на участке 12-13 и 13-14 панельных штреков.
Этот участок характеризуется выдержанной мощностью, с небольшим объ-
емом притока воды и расположен поблизости от главного транспортного штре-
ка.
Горно-геологические условия характеризуются геологическими скважинами
№№ 118, 126, 121, 127, 122, 89, 90, 107 оконтуривающими данный участок, вы-
полненными Камско-Волжской комплексной геологической экспедицией тре-
ста «Росгеонерудразведка» [4]. В таблице 1 приведены сводные показатели
мощностей геолого-литологических разрезов массива на предполагаемых и до-
работке панелях.
179
Таблица 1 – Сводная таблица показателей мощности геолого-литологических разрезов
породного массива в пределах 12-13 и 13-14 панельных штреков
№
скважи-
ны
Мощность литологической разности, м
общая
мощность
III+VI
пластов
гипса
мощность
III+VI пла-
стов гипса
без предо-
хранитель-
ных пачек в
потолочине
(1,6 м) и по-
дошве (1,5 м)
налегающие
породы
доломит
ангидрит
известняк
118 14,6 11,5 57,3 0,8 0,8 7,5
126 13,1 10,0 58,0 1,6 0,0 9,0
121 15,1 12,0 58,0 0,7 0,5 7,0
127 12,2 9,1 60,5 1,1 0,4 9,5
122 13,2 10,1 59,3 1,0 0,6 7,3
89 15,8 12,7 61,9 2,3 1,0 7,5
Анализ литолого-геологических разрезов показывает, что фактическая об-
щая мощность продуктивных пластов (ІІІ + VІ) варьирует от 12,2 до 15,8 м и с
учетом оставления предохранительных пачек гипса в кровле и подошве камер
(1,6 м и 1,5 м соответственно), высота камер может составлять от 9,1 до 12,7 м.
В связи с этим появляется возможность дополнительно извлечь в кровле суще-
ствующих камер до 4,0 – 5,0 м гипса.
Установлено, что по горно-геологическим условиям возможна доработка
гипса в камерах высотой до 9,0-12,0 м. Поскольку длина и ширина целиков
остается прежней (15,0 х 5,0 м), а высота увеличивается в два раза, необходимо
убедится, что запас прочности целиков будет соответствовать нормативным
требованиям.
При ведении горных работ важно знать, при каких размерах обнажений по-
род не возникает угроза обрушений, вывалов, раздавливания целиков. Поте-
рявшие частичную несущую способность породы могут под действием соб-
ственной массы обрушиться. После обрушения обнажение принимает устойчи-
вую форму свода. Интенсивность развития обрушения горных пород в выра-
ботках зависит от величины сечения выработки, вида крепи, физико-
механических свойств пород окружающих выработку и условий их нагружения.
Проявление процесса деформирования горных пород происходит более ин-
тенсивно в выработках с большой площадью обнажения и значительной мощ-
ностью разрабатываемого пласта.
Учитывая выше изложенное, расчет безопасных параметров системы разра-
ботки при доработке камерных запасов гипса связан с обработкой и анализом
большого объема исходной информации, характеризующей геолого-
механические и горнотехнические факторы месторождения и отдельных участ-
ков шахтного поля в частности.
В основу методики расчета положены теоретические разработки о возника-
ющих растягивающих напряжениях. Идея метода заключается в представлении
180
механизма процесса разрушения горных пород при сжатии под действием
внутренних растягивающих напряжений [5, 6].
Ранее, в рекомендациях по дополнительному извлечению гипса на отрабо-
танных шахтных полях выполнен расчет для проверки устойчивости целиков
по методике ИГТМ АН УССР.
Геометрические размеры целика определяются из условия равновесия си-
стемы следующим соотношением [7].
(а + l) · (b + l') · γ · H · n = a · b · Kф · Kс · ζр · (1 + 2v
2
)/ v; (1)
где: а – длина целика, м; b – ширина целика, м; l – пролет камеры, м; l' –
пролет сбойки, м; γ – плотность налегающих пород (т/м
3
); H – глубина залега-
ния, м; n – коэффициент запаса прочности; Kф – коэффициент формы; Kс – ко-
эффициент структурного ослабления массива; ζр – предел прочности горных
пород на растяжение, (т/м
2
); v – коэффициент поперечных диформаций.
Коэффициент формы (Kф) вычисляется из выражения по рекомендации
ВНИИСоль [8].
,
28,07,0
79,021,0
a
h
a
h
Кф
где: h – высота камеры.
Коэффициент запаса прочности целика определяется из выражения (1).
,
'
21 2
lbla
v
v
KKba
n
рсф
(2)
Исходные данные для расчета коэффициент запаса прочности целиков:
а = 15,0 м; b = 5,0 м; ζр= 120 т/м
2
; v = 0,1; l = 8,0 м; l' = 4,0 м; H = 60,0 м; Kс =
0,9; γ = 2,25 т/м
3
.
Для расчета коэффициента запаса прочности целиков при различной высоте
камер для условий Пешеланской шахты приняты исходные данные, получен-
ные по результатам испытаний гипсоносных пород Бебяевского месторождения
гипса в Камско-Волжской комплексной геологической экспедиции, ДГУ (Дне-
пропетровский горный университет) и ИГТМ НАН Украины [4]. Результаты
расчетов приведены в табл. 2.
Результаты несущей способности целиков с учетом выемки дополнительной
пачки гипса и увеличением высоты камеры до 8,0 м показали, что предложен-
ная схема отработки камерного запаса обеспечивает нормативный запас проч-
ности целиков, равный 3.
181
Таблица 2 – Результаты расчета коэффициента запаса прочности
Глуби-
на, м
Ширина
целика,
м
Длина
целика,
м
Высота
камер, м
Коэффици-
ент запаса
прочности
целика (n)
60,0 5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
15,0
15,0
15,0
15,0
15,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
5,3
4,9
4,6
4,3
4,1
Работы по отбойке гипса в потолочинах камер выполняются буровзрывным
способом. Бурение шпуров осуществляется имеющимися на шахте буровыми
установками УБШ-210, ЭБГП-1 или другим буровым оборудованием. Бурение
шпуров – горизонтальное, вертикальное или наклонное. Все эти способы и па-
раметры БВР ранее отработаны на Пешеланской шахте на экспериментальном
участке по проекту института «Южгипростром».
Горизонтальное положение шпуров позволяет сформировать потолочину с
минимумом заколов, что повышает безопасность ведения горных работ. Но при
этом способе отбойки значительные объемы работ и их цикличность по обури-
ванию, взрыванию и погрузочно-транспортным работам будут сдерживать про-
изводительность труда.
Более эффективным является расположение шпуров вертикально или с
наклоном к горизонтали под углом 70-80˚(аналог – отработка верхней пачки на
гипсовых шахтах в Камском Устье, и Новомосковске). Это позволяет приме-
нять более прогрессивную поточную технологию. Обуривание потолочины
осуществляется на всю длину камеры, затем производится взрывание зарядов в
шпурах по 4-6 рядов за один цикл и также на всю длину камеры, а затем произ-
водится уборка отбитой горной массы.
В качестве взрывчатого вещества лучше применять простейшее ВВ – игда-
нит, который получается путем смешивания аммиачной селитры с дизельным
топливом. Однако, при отсутствии смесительных и пневмозарядных установок
можно применить патронированные ВВ типа аммонит № 6 ЖВ и электродето-
наторы замедленного, короткозамедленного и мгновенного действия.
Особенностью отбойки гипса при вертикальном и наклонном расположении
шпуров, является то, что в потолочине остается «рваная» кровля, и возможно
появление заколов, вывалов и отслоений. Поэтому появляется необходимость в
оборке потолочины и приведении ее в безопасное состояние.
При заряжении шпуров обязательным является применение забойки из гли-
нистого материала. Схему обуривания потолочин применить аналогично при-
нятой на экспериментальном участке, начиная с 1,1-1,2 м в ряду и 1,2-1,3 м
между рядами. В процессе отработки параметров принять оптимальные, спо-
собствующие качественному дроблению отбитой горной массы и получение
максимального КИШ.
Погрузка отбитой горной массы выполняется имеющимися на шахте поро-
допогрузочными машинами 1ПНБ2, 2ПНБ-2Б. Доставка до главного откаточно-
182
го штрека возможна самоходными вагонами 5ВС-15 или породо-доставочной
машиной ПД-5а. В районе главного откаточного штрека возможно создание
площадки для аккумуляции горной массы с последующей перегрузкой ее в
шахтный транспорт.
Для уточнения структуры вышележащего породного массива до ведения ра-
бот по отбойке гипса необходимо выполнить комплекс работ по контрольному
бурению. Шаг бурения – 20,0-25,0 м. Мощность минимальной верхней защит-
ной пачки гипса после дополнительного извлечения камерного запаса гипса
должна составлять не менее 1,6 м.
Для повышения безопасности ведения горных работ и адаптации к новым
технологическим параметрам камер и целиков горные работы рекомендуется
выполнять в три этапа:
І этап – дополнительное извлечение камерного запаса гипса выполняется в
нечетных камерах;
ІІ этап – выполнение обследования состояния потолочин и целиков отрабо-
танных камер;
ІІІ этап - дополнительное извлечение камерного запаса гипса выполняется в
четных камерах.
Обязательным условием является то, что работы необходимо производить
от границы шахтного поля в сторону главного откаточного штрека.
В процессе доработки запасов гипса в потолочинах камер должен вестись
постоянный контроль напряженно-деформированного состояния массива.
Целью контроля в гипсовых шахтах является своевременное выявление и
предотвращение процессов разрушения гипса в целиках и потолочинах камер.
Для контроля напряженно-деформированного состояния применяются следу-
ющие методы:
а) визуальный – обследование выработок с фиксацией участков геологиче-
ских аномалий в потолочинах, почве и целиках;
б) инструментальный – средствами оперативного и постоянного контроля
потолочин камер;
в) аналитический – обработка и анализ наблюдения визуального обследова-
ния и результатов измерений средствами постоянного и оперативного контроля
потолочин.
Оперативное обследование потолочин камер может выполняться с помощью
переносных средств контроля. Например – виброакустического индикатора
«ДИКОН».
К долговременным средствам наблюдения относятся: планочные маяки,
сигнализаторы и глубинные индикаторные станции.
Доработка запасов полезного ископаемого в кровле камер позволит допол-
нительно извлечь более 300 тыс. тонн списанных запасов гипса. Опыт ведения
работ может быть распространен и на другие участки шахты, где в перспективе
возможна дополнительная добыча более 4,0 млн. тонн.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Усаченко Б.М. Геомеханика подземной добычи гипса / Б.М. Усаченко. – Киев: Наук. думка, 1985.– 216 с.
183
2. Технологические решения по предотвращению поступления в подземные выработки Артемовской ги п-
совой шахты обрушающейся геомассы из провальных воронок на поверхности горного отвода/ В.А. Амелин
//Геотехническая механика: Сб. науч. Тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск: Полиграфист. – 2000, - Вып.
№ 23. – С. 184 – 189.
3. Амелин В.А., Л.В. Технологический контроль потолочин камер в гипсовых шахтах / В.А. Амелин,
Б.В.Васильев, Л.В.Амелина. //Геотехническая механика: Сб. науч. Тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск:
Полиграфист. – 2010, - Вып. № 91. – С. 122 – 127.
4. О доразведке эксплуатируемого Бебяевского месторождения гипса в Арзамаском районе Горьковской
области, проведенной в 1977-1979 г.г.: - Отчет / Камско-Волжская комплексная геологическая экспедиция.
Горький, 1980.
5. Кирничанский Г.Т. Модель деформирования и разрушения горных пород/ Г.Т. Кирничанский, Б.М. Уса-
ченко, М.Д. Хаит // Изв. Вузов. Горный журнал. – 1986. - №3. - С. 24 – 29.
6. Кирничанский Г.Т. К вопросу о разрушении горных пород. / Г.Т. Кирничанский, Б.М. Усаченко, М.Д.
Хаит // Прикладная механика. – 1986. - Т.22. - № 4. - С. 83 – 88.
7. Усаченко Б.М. Геомеханические основы технологии подземной разработки месторождений гипса и
охраны выработанных пространств / Б.М. Усаченко: Автореф. докт. дисс., Днепропетровск. 1986. – 31 с.
8. Исследование устойчивости кровли очистных камер и опорных целиков на гипсовых шахтах: Отчет/
ВНИИсоль: Рук. работы Савченко А.Ф., Артемовск, 1971, 96 с.
УДК 622.831.322:622.232.06:532.5
Канд. техн. наук В.И.Гаврилов
(ИГТМ НАН Украины)
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ
РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ ВЫБРОСООПАСНЫХ ПЛАСТОВ
ЩИТОВЫМИ АГРЕГАТАМИ
Запропоновано технологічні схеми безпечного ведення гірничих робіт на напружених га-
зонасичених вугільних пластах, що відпрацьовуються щитовими агрегатами, з застосуванням
гідродинамічної дії через підземні свердловини.
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY SAFE MINING OPERATIONS
WHEN MINING OUTBURST HAZARD COALBEDS SHIELDS
AGGREGATES
The proposed technological scheme for safety mining on strained gassy coal beds, which are
processed aggregates of shields, with the use hydrodynamic influence through underground wells.
Анализ горно – геологических и горнотехнических условий работы щитовых
агрегатов позволяет отметить следующие закономерности и особенности проявле-
ния ГДЯ:
1) по виду большинство ГДЯ относится к внезапным выдавливаниям угля с по-
путным газовыделением – 75 % всех явлений, внезапные выбросы угля и газа –
20 %, внезапные обрушения с попутным газовыделением – 5 %.
2) максимум количества внезапных выдавливаний угля приходится на среднюю
часть этажа – интервал (0,3-0,8)НЭ от откаточного штрека.
Забои щитовых агрегатов, как правило, находятся в зоне влияния опорных
нагрузок: временного опорного давления от движущегося забоя собственной поло-
сы и остаточного опорного давления отработанной ранее полосы. Учитывая, что
ширина зоны опорного давления на достигнутых глубинах разработки составляет
|