О мерах охраны калийных рудников от затопления
- 1 — Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН
- 2 — Горный институт Уральского отделения РАН
Аннотация
Разработка месторождений водорастворимых руд связана с необходимостью обеспечения сохранности водозащитной толщи (ВЗТ), отделяющей водоносные горизонты от выработанного пространства рудника. Одним из индикаторов уровня техногенной нагрузки на пласты ВЗТ являются оседания земной поверхности, определяющие характер формирования мульды сдвижения земной поверхности. Наибольшую опасность нарушения сплошности водозащитной толщи составляют участки, расположенные в краевых частях мульды сдвижения. Применительно к условиям Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей методами математического моделирования показано, что в качестве индикаторов опасности сквозного разрушения водозащитной толщи могут быть приняты следующие параметры мульды сдвижения: длина краевой части, нормированная на глубину горных работ, и максимальные оседания земной поверхности. Критическое сочетание этих показателей обуславливает нарушение сплошности краевой части водозащитной толщи. Данные параметры мульды сдвижения легко контролируются инструментальными методами и могут быть включены в основу общей системы мониторинга состояния водозащитной толщи на калийных рудниках. В целях обеспечения защиты рудника от прорыва пресных вод необходимым является создание в краевых частях выработанного пространства у постоянно или временно остановленных границ горных работ зон смягчения. Рассмотрены различные варианты формирования зон смягчения. Численными экспериментами установлено, что наиболее эффективным способом обеспечения сохранности водозащитной толщи является создание зон смягчения путем закладки очистных камер нижнего отрабатываемого пласта или исключением его из отработки.
Литература
- Amusin B.Z., Linkov A.M. On the use of variable modules for solving a class of linear-hereditary creep problems. Mekhanika tverdogo tela. 1974. N 6, p.162-166 (in Russian).
- Baryakh A.A., Samodelkina N.A. Water-tight stratum rupture under large-scale mining. Part II. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2012. N 6, p.12-21 (in Russian).
- Baryakh A.A., Samodelkina N.A. Rheological Analysis of Geomechanical Processes. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2005. N 6, p. 32-41 (in Russian).
- Baryakh A.A., Eremina N.A., Gracheva E.A. Crack development in disturbed salt bed. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 1994. N 5, p. 84-88 (in Russian).
- Gubanov V.A. Justification of the Geomechanical Parameters for the Protection and Maintenance of Preparatory and Treatment during the Development of Potash Deposits: Avtoref. dis. d-ra tekhn. nauk / Soligorskij Institut problem resursosberezheniya s Opytnym proizvodstvom. Soligorsk. 2006, p. 35 (in Russian).
- Drascov V.P. Experience of rock masses moving management on ore deposits. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2010. N 9, p. 269-272 (in Russian).
- Konstantinova S.A., Solov'ev V.A., Vaulina I.B. Evaluation of the Mechanical Role of Laying the Selected Space in Potash Mines. Geodinamika i napryazhennoe sostoyanie nedr Zemli: Trudy Vserossiiskoi konferentsii, posvyashch. 80-letiyu akad. M.V.Kurleni. V 2 t. 2011. Vol.1, p.394-399 (in Russian).
- Kudryashov A.I. Verkhnekamskoye potash salt deposit. GI UrO RAN. Perm', 2001, p. 429 (in Russian).
- Kuznetsov G.N. Mechanical properties of rocks. Moscow: Ugletekhizdat, 1947, p. 180 (in Russian).
- Malinin N.N. Applied theory of plasticity and creep. Мoscow: Yurajt, 2018, p. 402 (in Russian).
- Pachgin V.V. Justification of the Technology of Intensive Mining of Shallow Potassium-Magnesium Strata under Aquifers. Problemy nedropol'zovaniya: Sb. nauch. tr. Part 1. Natsional'nyi mineral'no-syr'evoi universitet «Gornyi». 2015, p.82-83 (in Russian).
- Petrovskij B.I., Prushak V.Ya., Shcherba V.Ya. Partial laying as a way of effective roof control during selective excavation of the third potash stratum. Materialy, tekhnologii, instrumenty. 2002. Vol. 7. N 4, p.86-91 (in Russian).
- Zubov V.P., Kovalski E.R., Antonov S.V., Pachgin V V. Improving the safety of mines in developing Verkhnekamsk potassium and magnesium salts. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2019. N 5, p. 22-33. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-22-33 (in Russian).
- Savon D.Yu., Shevchuk S.V., Shevchuk R.V. Reducing the impact of waste potash industry on the environment. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2016. N 8, p. 360-308 (in Russian).
- Instructions on protection of mines from flooding and protection of underworked objects in conditions of Verkhnekamsk deposit of potash salts. Perm'-Berezniki, 2018, p. 130 (in Russian).
- Fadeev A.B. The finite element method in geomechanics. Moscow: Nedra, 1987, p. 221 (in Russian).
- Shkuratskij D.N., Rusakov M.I. Using industrial wastes of potash manure production at rock mixtures for backfilling gobs. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2015. Iss. 3, p. 87-97 (in Russian).
- Accetta J. Piping the paste. Paste Tailings Management, April 2010, p.14-15.
- Litvinenko V. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development. Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses: International European Rock Mechanics Symposium. EUROCK 2018 (Saint Petersburg, Russian Federation, 22 May 2018). London: Taylor and Francis Group. 2018. Vol. 1, p. 3-16.
- Lotermoser B. Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts. Heidelberg: Springer, 2010, p. 400.
- Slade N. Paste technology – an application for mine backfilling and mineral waste disposal. Paste Tailings Management, April 2010, p.2.
- Zienkiewich O.C. The finite element method in engineering science. Moscow: Mcgraw-Hill-London. 1971, p.541.