Анализ мирового опыта разработки калийных месторождений показывает, что основные проблемы, возникающие при их освоении, – высокий уровень потерь полезного ископаемого, повышенная опасность затопления горных выработок в результате нарушения сплошности водозащитной толщи и развития аварийных водопритоков в выработанных пространствах рудников. Снижение потерь калийной руды может быть достигнуто за счет применения системы разработки длинными столбами, но такой способ ограничен особенностями геологического строения калийных месторождений и необходимостью сохранения сплошности водозащитной толщи при ее подработке. Безопасность подработки водозащитной толщи можно повысить за счет применения закладки выработанного пространства лав. Однако остается малоизученным вопрос о влиянии закладки на высоту зоны развития водопроводящих трещин. Проанализирован мировой опыт закладки выработанных пространств при разработке пластов длинными столбами и предложена технология размещения закладочных массивов, которая может решить приведенные проблемы. Рассмотренная технология и предлагаемые решения подкреплены лабораторными испытаниями закладочных материалов и математическим моделированием зон развития деформаций в вышележащих породах.
Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием дизъюнктивных геологических нарушений на параметры защищенных зон при разработке сближенных пологих угольных пластов.
Произведен расчет напряженно-деформированного состояния междукамерных целиков и смещений водозащитной толщи для условий СКРУ-3 ОАО »Уралкалий» на основе математического моделирования и метода конечных элементов. Показано, что нагрузки на междукамерные целики по пласту Кр.II превышают напряжения в целиках пласта АБ на 15-20 %.
В статье приведен пример использования метода конечных элементов для решения задачи горной геомеханики. Оценены параметры напряженно-деформированного состояния массива в окрестности незаглубленной транспортной выработки. Приведены некоторые результаты численного моделирования.
Приведена характеристика численного эксперимента как одного из методов исследования в горной геомеханике. Дано определение метода, описаны его достоинства и недостатки, а также спектр решаемых задач. Рассмотрены особенности массива горных пород, как объекта для численного моделирования.
Изложены подходы к выбору технологических схем отработки калийных пластов сложного строения с использованием селективной выемки. Рассмотрены условия залегания IV калийного горизонта и прогрессивные технологические схемы отработки запасов калийной руды на предприятиях РУП ПО «Беларуськалий». Отражены основные аспекты геомеханического обоснования параметров технологических схем отработки нового горизонта при наличии взаимовлияния вышезалегающих горизонтов. На базе анализа результатов моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород разработаны технологические схемы подготовки и отработки IV калийного горизонта в условиях 3-го рудоуправления РУП ПО «Беларуськалий».
Предложена схема выбора безопасных параметров подземных сооружений с учетом сейсмической активности горного массив. Приведены некоторые аспекты оценки устойчивости подземных сооружений под действием динамических нагрузок. Представлены схемы к выбору безопасных параметров систем разработки с учетом сейсмической и тектонической активности горного массива.
Предложена схема селективной выемки мощного калийного пласта сложного строения на основе применения комбайна «Bucyrus Model 25 M0». Рассчитаны устойчивые размеры целиков и камер, а также приведен экономический эффект от внедрения предложенной схемы.
Изложены методические подходы к обоснованию рациональных способов вскрытия и подготовки нового калийного горизонта. Рассмотрено современное состояние рудников РУП ПО «Беларуськалий», условия залегания IV калийного горизонта, основные аспекты геомеханического обоснования параметров вскрывающих выработок. На базе анализа результатов моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород разработаны рекомендации по вскрытию IV калийного горизонта в условиях 3-го рудоуправления РУП ПО «Беларуськалий».
На примере Старобинского месторождения рассмотрены критерии, определяющие выбор систем разработки и возможные пути повышения извлечения калийных пластов. Предложены различные принципиальные схемы доизвлечения сильвинита из целиков бурошнековой технологией. Разработана методика геомеханического обоснования параметров доизвлечения целиков. Приведены результаты оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) целиков и вмещающего их массива для характерных временных моментов существования оконтуривающих целики выработанных пространств.
С учетом теории образования выбросоопасных зон типа мульда погружения для условий Старобинского месторождения определены среднестатистические параметры полостей искусственно инициированных выбросов соли и газа. Выведены зависимости для определения местоположения центра выбросоопасной зоны в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Конкретизирован способ перехода выбросоопасных зон при выемке Третьего калийного пласта на полную мощность. Найдена зависимость между углом наклона передовой выработки с инициирующим врубом, служащим для искусственного развязывания выброса, и геометрическими параметрами выбросоопасной зоны. При проведении передовой выработки с инициирующим врубом по направлению к центру ядра мульды при инициировании выброса учет этой зависимости позволит снизить его интенсивность, повысить безопасность ведения горных работ, а также улучшить экономические показатели способа перехода выбросоопасной зоны длинным очистным забоем.
Выполнен статистический анализ результатов пересечения горными работами геологических нарушений типа мульда погружения на ПО «Беларуськалий». Рассмотрена и уточнена теория И.А.Одесского об образовании мульд погружения. На основе базового способа, применяемого на рудниках объединения, и описанной теории образования мульд разработан способ искусственного инициирования выброса угля и газа в лаве при выемке Третьего калийного пласта Старобинского месторождения на полную мощность. Параметры способа определяются с учетом геометрического строения мульды погружения. Непосредственно перед проведением инициирующих буровзрывных работ (БВР) формируется проводящий канал для выброса соли и газа в выработанное пространство. Для данного способа с учетом геологического строения мульд и физико-механических свойств соляных пород рассчитан типовой паспорт БВР для искусственного инициирования выброса соли и газа с ограничением интенсивности выброса. Согласно паспорту 7 , взрывание производят с тремя ступенями замедления, при этом центральный шпур не заряжается. Приведены результаты расчетов параметров работ по инициированию внезапных выбросов в зонах геологических нарушений.
