На основании результатов исследований, выполненных ранее и актуализированных новыми данными, отражающими современное состояние горных работ в рудниках Старобинского месторождения ОАО «Беларуськалий», показаны изменения деформационно-реологических свойств глинисто-соляных пород и форм проявления горного давления на больших глубинах. Представлены новые разработки и сформулированы первоочередные задачи по поддержанию горных выработок на глубинах разработки 800 м и более.
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».
Работа посвящена исследованию выбросоопасности соляных пород на основе измерения их объемной усадки. Предложена конструктивная схема прибора для эффективного измерения объема микровключенного газа в породе. На основе этих измерений выявлен критерий выбросоопасности.
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.
Приведены результаты исследований возможности вовлечения в отработку забалансовых слоев отрабатываемых горизонтов Старобинского месторождения калийных солей. Актуальность данной задачи обусловлена весьма интенсивным погашением запасов рудной базы РУП ПО «Беларуськалий», в то время как вовлечение в разработку новых горизонтов – процесс дорогостоящий и требующий дополнительных геолого-разведочных работ.
В статье рассмотрен процесс формирования геологических нарушений типа мульда на Старобинском месторождении калийных солей; с применением современного программного обеспечения для трехмерного моделирования установлена принципиальная разница в формировании выбросоопасных и невыбросоопасных мульд.
Представлена информация об особенностях геологического строения пластов Старобинского месторождения, рассмотрены существующие способы отработки II и III горизонта. Предложено два способа селективного доизвлечения запасов калийных руд с использованием самоходной техники. Рассчитан экономический эффект при эксплуатации предложенных схем.
Представлен анализ существующих способов отработки IV калийного горизонта длинными очистными столбами с применением селективной выемки; предложен новый способ, при котором возможна отработка не только балансовых запасов IV горизонта, но и забалансовых запасов, сосредоточенных в 9-й сильвинитовой пачке, в которой по предварительным подсчетам находится порядка 14 % всех запасов IV горизонта. Экономический эффект при новом способе отработки составляет с одного выемочного столба 13 млн дол. США.
Отработка пластовых месторождений связана с техногенным «возмущением» специфической среды – массива горных пород. Данный объект весьма сложен по строению, различен по механическим свойствам и характеризуется широким разнообразием законов изменения его напряженно-деформированного состояния (НДС). Очевидно, что изучение параметров механических процессов в таких средах методически не может быть предопределено использованием данных только натурных экспериментов, либо данных только лабораторных исследований или же результатов аналитических расчетов.
Рассмотрен вопрос, связанный с исследованием характера восстановления нагрузки на почву лавы позади очистного забоя после выемки верхнего слоя в условиях Третьего горизонта ПО «Беларуськалий». Результатами натурных исследований подтверждены ранее полученные данные о наличии и местоположении зон пониженных нагрузок на почву лавы под отработанным пространством после выемки верхнего слоя. Разработаны мероприятия по предотвращению внезапных выбросов соли и газа из пород почвы горных выработок с использованием активных и пассивных способов.
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 целиков и вмещающего их массива для характерных временных моментов существования оконтуривающих целики выработанных пространств.
Представлено понятие о локальных геологических нарушениях, типа мульд погружения, их характере и опасности. Рассмотрены существующие и альтернативные способы перехода геологических нарушений механизированными комплексами. Произведен расчет стоимости перехода геологического нарушения в приложении Microsoft Excel, позволяющий с достаточной точностью оценить потери от встречи комплексом нарушения. Построен график зависимости перехода нарушения от радиуса опасной зоны, по которому были определены рациональные зоны применения различных способов их перехода. Проведен анализ моделирования перехода геологического нарушения на эквивалентных материалах.
Изложена методика решения задачи по определению степени взаимовлияния горных работ на различных горизонтах при доработке запасов шахтных полей. На примере отработки трех горизонтов Старобинского месторождения приведены результаты решения горно-геомеханических задач по оценке напряженно-деформированного состояния (НДС) в зонах влияния выработанных пространств соляного массива. Предложены зависимости для расчета коэффициента концентрации напряжений при различных конфигурациях фронта развития очистных работ.
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.
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.
В различных горно-геологических условиях испытаны анкерная крепь, применяемая на Солигорских рудниках Старобинского месторождения калийных солей, и новый способ анкерного крепления с применением шпура переменного диаметра. Интенсивные тангенциальные напряжения, направленные перпендикулярно к оси анкера. приводят к смещению породных слоев; люфт, получаемый при бурении шпура переменного диаметра, позволит породным слоям перемещаться в горизонтальном направлении без разрыва штанги анкерной крепи. Таким образом, срок службы анкерной крепи планируется увеличить в 2 раза. Для сокращения затрат на крепление горных выработок винтовыми анкерами предложено уменьшить длину анкеров с 1,8 до 1,5 м. При этом нарезку резьбы производят не по всей длине штанги, а лишь на длину ее закрепления в устойчивых породах (0,43 м). Возможность применения нового способа крепления с предлагаемыми параметрами подтверждена аналитическими расчетами.
Рассмотрены особенности аварийных обрушений основной кровли при слоевой выемке Третьего калийного пласта. Проведен предварительный анализ горно-геологических условий их проявлений. Выявлены параметры непосредственной кровли, оказывающие влияние на интенсивность обрушения. С помощью критерия Фишера найден 'критерий динамичности', позволяющий оценить опасность различных участков шахтного поля.
