Курсовая работа (т): Отработка запасов панели №11 СКРУ-3 без проведения блоковых вентиляционных штреков на пласте АБ

Отработка запасов панели №11 СКРУ-3 без проведения блоковых вентиляционных штреков на пласте АБ

            1. Введение

На Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей камерная система разработки является единственной используемой системой. Она применяется независимо от того, какая схема подготовки (панельная или панельно-блоковая) используется на руднике. Применение камерной системы на месторождении обусловлено необходимостью обеспечения сохранности водозащитной толщи, которая предохраняет рудники от затопления, так как породы, залегающие выше соляной толщи, сильно обводнены.

На рудниках ВКМКС применяется большое количество вариантов камерной системы, что вызвано существенными различиями в условиях залегания пластов и, главным образом, различной устойчивостью пород кровли пластов.

В данном курсовом проекте будет реализовано сравнение существующего варианта системы разработки и предлагаемого. Существующий вариант системы разработки, далее именуемый шахтным, включает в себя отработку камер комбайновым комплексом, в состав которого входят комбайн типа «Урал-20Р», бункер-перегружатель «БП-14А» и самоходный вагон типа «5ВС-15М». Предлагаемый вариант отличается отсутствием блоковых вентиляционных штреков на пласте АБ, что отразится на затратах по проведению подготовительных выработок.

2. Краткая горно-геологическая характеристика участка

Панель №11 расположена в северо-восточной части шахтного поля СКРУ-3. В подошве продуктивной толщи калийных солей залегает подстилающая каменная соль (ПДКС), мощность которой составляет ~ 400 м. Толща ее сложена литологическими разностями каменной соли, переслаивающимися с глинистыми прослоями мощностью от нескольких сантиметров до метра. На ~ 26,0 м ниже кровли толщи ПДКС расположен маркирующий прослой глины (МГ) средней мощностью 2,3 м.

Вышележащая толща калийно-магниевых солей делится на две зоны: нижнюю сильвинитовую и верхнюю сильвинито-карналитовую.

Сильвинитовая зона сложена четырьмя сильвинитовыми пластами КрIII, КрII, КрI и А, разделенными между собой пластами каменной соли.

Пласт КрIII сложен тремя пластами красного сильвинита, разделенными каменной солью. Мощность пласта в пределах панели изменяется от 1,8 до 4,0 м, составляя в среднем 2,9 м.

Мощность межпластовой каменной соли КрIII-КрII составляет ~ 1,9 м.

Пласт КрII является нижним промышленным пластом и подразделяется сверху вниз на семь слоев; нечетные слои сложены красным сильвинитом, а четные - каменной солью. Пласт в пределах панели развит повсеместно, мощность его изменяется от 3,5 до 6,4 м, составляя в среднем 4,95м.

Пласт КрII перекрывается межпластовой каменной солью КрII-КрI средней мощностью 1,8 м, в почве которой содержатся три глинисто-ангидритовых пропластка - «коржа». Общая мощность их составляет 0,65 метра.

Выше залегает сильвинитовый пласт КрI средней мощностью 1,02 м.

Пласт КрI перекрыт межпластовой каменной солью КрI-А’ средней мощностью 2,3 м. Средняя мощность составляет 5,3 м.

Пласт А сложен полосчатым сильвинитом; в нижней части его выделяется прослой красного сильвинита А’, отделенный каменной солью. Кровля пласта А является кровлей сильвинитовой зоны.

Сильвинито-карналлитовая зона представлена девятью пластами калийно-магниевых солей (Б-К), переслаивающимися с пластами каменной соли.

Пласт Б, представленный пестрым сильвинитом, залегает непосредственно на пласте А, образуя совместно с ним промышленный пласт А’Б. В северо-западной части панели (блоки 1, 3) пласт замещен смешанной солью. Мощность пласта на территории панели варьируется от 2,9 до 3,8 м, составляя в среднем 4,35 м.

Мощность межпластовой каменной соли Б-В на рассматриваемой территории составляет в среднем 2,0 м. В почве междупластья содержится «корж» средней мощности 0,15 м.

Пласт В представлен карналлитовой породой. Мощность пласта колеблется от 6,8 до 10,4 м, составляя в среднем 8,6 м.

Перекрывается пласт В межпластовой каменной солью В-Г мощностью 2,8 м.

Вышележащие пласты Г-К представлены карналлитом, реже сильвинитом.

Толща калийно-магниевых солей повсеместно перекрыта отложениями покровной каменной соли средней мощностью 13,0 м.

Перекрывают соляную толщу отложения соляно-мергельной толщи (СМТ), представленные ритмично чередующимися прослоями мергелей, глин (а в основании толщи и пластами каменной соли), и отложениями терригенно-карбонатной толщи (ТКТ), представленной известняками, мергелями, чередующимися с пластами глин. Общая мощность их составляет в среднем ~ 132 м. Завершают разрез осадочных накоплений четвертичные отложения.

В геоструктурном отношении рассматриваемый участок расположен в пределах крупной брахисинклинальной структуры - Тверитинского прогиба.

Гидрогеологические условия характеризуются четко выраженной этажностью обводненности толщи пород, слагающих участок. Наиболее обводненной является терригенно-карбонатная толща (ТКТ), породы СМТ в значительной степени обводнены в верхней части, в средней и нижней частях СМТ обводненность пород незначительна.

В пределах панели разрез водозащитной толщи (ВЗТ), представленный породами сильвинито-карналлитовой зоны (ВЗТ1), покровной каменной соли (ВЗТ2) и соляно-мергельной толщи (ВЗТ3), изменяется с юго-запада на северо-восток от почти полного - ВЗТ1+ВЗТ2+ВЗТ3 I-II ритмопачки (блоки 1, 2 и западная часть блоков 3, 4) до состоящего только из ВЗТ1 (северо-восточная часть блоков 9 и 11). Мощность ВЗТ составляет в среднем над пластом А’Б ~ 75 м, над пластом КрII ~ 80 м.

Горно-технические условия отработки калийных солей определяются глубиной, характером залегания и мощностью промышленных пластов и междупластьев, литологическими особенностями, строением водозащитной толщи, гидрогеологическими условиями и газоносностью пластов.

Глубина залегания кровли пласта КрII изменяется от 182,8м на северо-востоке до 309,9м на юго-западе. Абсолютные отметки подошвы пласта изменяются от -75м на северо-востоке панели до -150,5м в ее юго-западной части. Залегание в целом - спокойное.

Глубина залегания кровли пласта А’Б изменяется от 169,8м на северо-востоке до 302,9м на юго-западе. Абсолютные отметки подошвы пласта изменяются от -60м на северо-востоке панели до -150м в ее юго-западной части.

Промышленные сильвинитовые пласты содержат в кровле «коржи» глинисто-ангидритовых пород, в кровле А’Б - один (0,15м), в кровле КрII - три (1 - 0,19м; 2 - 0,23м; 3 - 0,23м).

На площади панели аномальные зоны не выделены, но северная и восточная границы панели сопрягаются с предохранительным целиком под аномальную зону I группы.

Промышленные сильвинитовые пласты являются газоносными. На 2010 год совместным приказом ОАО «Сильвинит» и Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору Западно-Уральского управления рабочие зоны пласта А’Б отнесены ко 2 группе опасности по газу и к опасным по газодинамическим явлениям (ГДЯ), пласта КрII - ко 2 группе опасности по газу и к опасному по ГДЯ.

В данном курсовом проекте рассматривается 4 блок 11 панели с вынимаемой мощностью пластов КрII и АБ 3,8 м и 2,95 м соответственно.

3. Вскрытие и подготовка участка при шахтном варианте системы разработки

Панель №11 расположена в северо-восточной части шахтного поля СКРУ-3.

Вскрытие панели принято с учетом расположения ее в восточной части северного участка шахтного поля восточнее панели № 10, которая зажата с северной, южной и восточной сторон предохранительными целиками различного назначения. Панель вытянута в широтном направлении на ~ 2300 м; ее размеры в меридиональном направлении изменяется от 540 до 1200 м. В соответствии с заданием на проектирование вскрытие панели №11 предусматривается путем проходки панельных выработок непосредственно из панельных выработок панели №10 и строительства в этом месте панельного погрузочного пункта на пласте А’Б для перегрузки руды с панели №11 на панель №10. В плане панельные выработки панели №11 располагаются по границе блоков 6, 8 панели №10 с последующим выходом на площадь отработки проектируемой панели. Граница блоков 6, 8 панели №10 является осью панели №11 и принята с учетом последующей разработки гидроизолирующего целика, ограничивающего панель с южной стороны, по специальному проекту на стадии ликвидации рудника.

В процессе проходки панельных выработок панели №10 при бурении разведочных скважин было зафиксировано замещение пласта Б карналлитом, площадь распространения которого значительно превысила ранее принятую в проекте и повторенную в «Исходных данных …» для панели №11. Учитывая необходимость размещения панельного погрузочного пункта на пласте А’Б с целью создания емкостного бункера вне зоны распространения пласта Б карналлитового состава и в соответствии с письмом, присланным с рудника, настоящим проектом ось панели №11 и, соответственно, граница блоков 6, 8 панели №10 переносится на 95,39 м южнее ранее принятой в «Исходных данных …» и проектом границы, и ее новое положение соответствует координате Х=44587.

Подготовка панели №11 осуществляется по апробированной на руднике панельно-блоковой схеме. Панель, вытянутая в широтном направлении, разбивается на отдельные выемочные блоки, расположенные по обе стороны от оси панели, перпендикулярно к ней. Очистные камеры в блоках ориентированы в широтном направлении. Ширина блоков 400м принимается из условия расположения в них очистных камер по обе стороны от оси блока, длина которых определяется длиной кабеля (~ 200 м) самоходного вагона, доставляющего руду от комбайна. Возможность широтного расположения камер в условиях панели №11 обоснована геологической службой рудника СКРУ-3 на основе сравнения расчетных ожидаемых показателей разубоживания в проектируемых блоках 8, 10 и 12 панели №11, относящихся к зоне наиболее интенсивной складчатости, и фактических показателей разубоживания примыкающих к ним с юга отработанных блоков 13 и 14 панели №8. Произведенное сравнение показывает, что широтное расположение очистных камер на панели №11 не приведет к увеличению разубоживания пластов.

Длина блоков определяется исходя из положения оси панели относительно северной ее границы и гидроизолирующего целика, расположенного по южной ее границе. Длина блоков в зависимости от местоположения на панели составляет от 800 до 50 м. По этой схеме по оси панели проходятся три, расположенные друг под другом, панельных штрека: конвейерный - по подстилающей каменной соли, транспортный - по пласту КрII, вентиляционный - по пласту А′Б. По обе стороны от панельных штреков нарезаются выемочные блоки путем проходки по их оси блоковых выемочных и конвейерных (заглубленных) штреков, а по западной и восточной границам блоков - блоковых вентиляционных штреков.

Исключение составляют блоки 8, 10, 12, в которых конвейерные (заглубленные) штреки не проходятся из-за небольшой их длины (90÷45 м), а отгрузка руды из камер производится самоходными вагонами на панельный конвейер.

Настоящим проектом в соответствии с заданием на проектирование принят комбинированный порядок отработки панели №11, при котором сначала отрабатываются первоочередные блоки 1÷4, а затем отработка блоков осуществляется от восточной границы панели в западном направлении с блоков 11, 12. Отработка запасов в выемочных блоках предусматривается обратным порядком в направлении от северной и южной границ блоков к оси панели.

При принятой схеме вскрытия и подготовки панели №11 общий объем горных работ по вводу панели в эксплуатацию, в соответствии с разработанными в составе настоящего проекта рабочими чертежами, составляет 439744 м3, в том числе по проходке панельных выработок - 81821 м3, по проходке блоковых штреков - 357923 м3.

Технология проходки подготовительных выработок заключается в следующем, начало проходки комбайном той или иной выработки осуществляется с одним самоходным вагоном, а по мере удлинения выработки добавляется еще один самоходный вагон. Проходка блоковых штреков осуществляется по технологии, предусмотренной «Типовыми проектами проходки подготовительных выработок пластов A′Б и КрII», на восточной части шахтного поля и «Типовым проектом на проходку блоковых заглубленных конвейерных штреков», разработанными на руднике, а технология проходки панельных выработок применительно к панели №11 выглядит в общем виде следующим образом. Панельный вентиляционный штрек по пласту A′Б и панельный транспортный по пласту КрII проходятся одновременно как пара выработок. Начало проходки каждого штрека осуществляется на один самоходный вагон, а по мере удлинения выработок добавляется еще один самоходный вагон. Когда длина выработки превысит длину доставки двумя последовательно работающими самоходными вагонами, в транспортном штреке монтируется временный ленточный конвейер, и далее проходка выработок и монтаж временных конвейеров осуществляется по той же схеме. Добытая в процессе проходки вентиляционного штрека руда с пласта A′Б по рудоспускным скважинам перепускается на панельный транспортный штрек и по временным конвейерам вместе с рудой, добытой с пласта КрII в процессе проходки транспортного штрека, транспортируется к выработкам главных направлений.

Панельный транспортный и вентиляционный штреки сбиваются между собой вентиляционными скважинами и проветриваются за счет общешахтной депрессии с подачей свежего воздуха по транспортному штреку и выдачей исходящего - по вентиляционному. Тупиковые забои (длиной до 300 м) обеих выработок при проходке проветриваются ВМП, устанавливаемыми на транспортном штреке. Подача свежего воздуха в тупиковую часть панельного вентиляционного штрека пласта A′Б осуществляется ВМП, установленным на вентиляционной скважине, соединяющей эти два штрека. Проходка панельного конвейерного штрека по подстилающей каменной соли осуществляется также сначала на один самоходный вагон, затем на два работающих последовательно, а потом на временную конвейерную нитку, прокладываемую по этому штреку. Соль от проходки штрека от осей 1-2 блоков и до конца панели №11 складируется в специально проходимые камеры по пласту КрII в блоках 1 и 4. Проветривание штрека осуществляется за счет общешахтной депрессии, а проветривание тупиковой части - с помощью ВМП. Исходящая струя выдается на панельный транспортный штрек пласта КрII по вентиляционным скважинам и используется с подсвежением для проветривания забоев транспортного и вентиляционного штреков. На временных трассах используются конвейера типа Л1000КУ.

Рисунок 2. Схема вскрытия и подготовки панели №11

Таблица 1

Наименование позиций

4. Шахтный вариант системы разработки

Единственной системой разработки, получившей распространение на рудниках Верхнекамского калийного месторождения, является камерная с поддержанием кровли на жестких целиках.

Очистные камеры, как правило, располагаются в меридиональном направлении. Такое расположение очистных камер определяется тем, что гипсометрия почвы пластов на месторождении весьма сложная и оси складок имеют направление, близкое к меридиональному. Расположение очистных камер в направлении, близком к направлению осей складок, значительно снижает разубоживание добываемой руды.

При разработке пластов применяется механизированная выемка, которая осуществляется механизированными комплексами в составе проходческо-очистного комбайна, бункера-перегружателя и самоходного вагона. При разработке на блоке нескольких пластов правилами требуется, чтобы очистные работы по верхнему пласту опережали очистные работы по нижнему пласту не менее чем на 50 метров. Помимо этого должно быть соосное расположение очистных камер и подготовительных выработок на всех пластах.

В шахтном варианте системы разработки заложен вариант при обратном порядке отработки блока. Стоит отметить, что этот вариант обладает достаточно высокой устойчивостью пород кровли сильвинитовых пластов, это позволяет иметь широкий выемочный штрек. Основной особенностью варианта является поддержание выемочного и вентиляционных штреков впереди очистных работ в массиве пласта. Это значительно удешевляет работу. Помимо этого упрощается проветривание блока, сокращаются утечки свежей струи воздуха, отпадает необходимость возведения перемычек для изоляции отработанных камер.