Подготовка и очистная выемка сильвинитового слоя

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 4

1  Горно-геологическая характеристика разрабатываемого участка 11

2 Технологическая схема отработки калийного пласта 14

3  Горно-подготовительные работы 17

    3.1  Подготовка панели и технология проведения

           подготовительных выработок 17

    3.2  Техническая характеристика основного

           оборудования 19

    3.3  Расчет содержания КСL и НО в руде из

           подготовительных выработок 22

4  Очистные работы 26

    4.1  График организации очистных работ в лаве 26

    4.2  Характеристика основного оборудования

           механизированного комплекса 29

    4.3  Оценка соответствия основных силовых  и

           кинематических  параметров  забойной

           механизированной крепи условиям  применения 31

    4.4  Содержание  КСL и  НО в руде из очистных работ 33

Заключение 35

Список использованных источников 36

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Развитая горнодобывающая промышленность играет большое значение в экономике государства, определяет его самостоятельность.

Для горнодобывающей промышленности характерно:

• непосредственное влияние на окружающую среду, что обусловливает ряд экологических проблем при освоении месторождений полезных ископаемых;
• постоянное перемещение рабочего места, что предъявляет особые требования к средствам механизации и автоматизации производственных процессов;
• постоянное увеличение глубины горных работ, что обусловливает ухудшение горно-геологических условий разработки, возможность возникновения газодинамических явлений, рост температуры рудничной атмосферы. Всё это создало предпосылки к снижению комфортности и повышению опасности труда.

Для горнодобывающих отраслей промышленности особую актуальность приобретают создание и внедрение машин и агрегатов высокого технического уровня, обладающих значительной производительностью, большой единичной мощностью при одновременном уменьшении их габаритов, снижение металлоёмкости, энергопотребления на единицу конечного продукта и повышения надёжности и долговечности.

Развитие горной промышленности является следствием научно- технического прогресса. Опережающими темпами развивается сырьевая база, осуществляется строительство новых и реконструкция действующих предприятий, ведутся работы по созданию системы машин для комплексной механизации труда горняков в сложных горно-геологических условиях.

Одним из важнейших вопросов при проектировании процессов очистных работ в лаве при отработке калийного пласта является рассмотрение конкурентных вариантов для конкретных условий. Не менее важным является установление нагрузки на очистной забой как основного показателя формирующего производственную мощность шахты и уровень концентрации горных работ. Установление нагрузки на очистной забой рассматривается применительно к различным технологическим схемам и системам разработки.

Широкое внедрение усовершенствованного оборудования в перспективе позволит значительно улучшить качество добываемой руды, повысить безопасность работ, снизить объёмы отходов производства, уменьшить негативные последствия оседания земной поверхности, повысить извлечение полезного ископаемого из недр.

Шахтное поле 1 РУ расположено в юго-западной части Старобинского месторождения калийных солей. На западе, севере, и востоке граничит с шахтными полями 2, 3 и 4 РУ. На юге граница шахтного поля совпадает с границей распространения Третьего калийного горизонта.

Первый калийный горизонт приурочен к 29-й соляной пачке, распространен в центральной и северной части шахтного поля, развит в основном в осевых частях синклинальных структур субширотного простирания. Глубина залегания кровли горизонта 352 - 451 м. На  север, северо-восток происходит постепенное погружение кровли горизонта. Горизонт состоит из 5 сильвинитовых прослоев, разделенных прослоями каменной соли и глин. Окраска сильвинитов - красная, различных тонов и оттенков. Характерная особенность строения пласта в сосредоточении глин преимущественно в межслоевой каменной соли в виде прослоев мощностью от нескольких мм до 30 см. Глинистые прослои в сильвинитовых слоях редко превышают 4 мм, составляя преимущественно 2-3 мм. Калийный горизонт можно условно разделить на 2 пачки: верхнюю и нижнюю. Верхняя пачка включает слои 3, 3-4, 4, 4-5, 5. Мощность ее составляет 2,1-2,3 м. Нижняя пачка состоит из слоев 1, 1-2, 2, 2-3 и имеет мощность 3,35 м. Мощность верхней пачки уменьшается в северо-восточном направлении от 2,3 м до 1,95 м с изменением содержания КСL от 27,85% до 27,29%. Содержание Н.О. в верхней пачке достигает 13-15%. Средняя мощность горизонта составляет 5,6 м, содержание КСL - 18%, Н.О. - 19%.

Второй калийный горизонт в пределах шахтного поля распространен повсеместно. По положению в разрезе соленосной толщи приурочен к 25-ой соляной пачке. Условия залегания горизонта в границах шахтного поля соответствуют общей конфигурации соляной толщи всего месторождения, а именно: в южном направлении наблюдается повышение гипсометрического уровня (абс. отм. подошвы -245 м), а в северо-восточной части калийная залежь полого погружается на северо-восток под углом 1-3° (абс. отм. подошвы пласта -325 м). Горизонт представляет собой единый продуктивный пласт, мощность которого составляет в среднем 2,5 м. Он подразделяется на три слоя: верхний, средний и нижний.

Верхний слой состоит из чередующихся прослоев сильвинита и каменной соли мощностью от нескольких сантиметров до десятков. Мощность слоя в среднем составляет 0,8 м, содержание КСL − 40,56%, содержание Н.О. – 3,64%.

Средний слой (межпластовая каменная соль) представлен каменной солью с редкой вкрапленностью сильвинита и глинистыми прослоями. Мощность слоя изменяется от 0,5 до 0,7 м, содержание КСL - 4.65%, содержание Н.О. - 5.28%.

Нижний слой представлен чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и глины. Мощность слоя в среднем составляет 0,9 м, содержание КСL – 40,52%, содержание Н.О. – 2,75%. Для горизонта характерны локальные замещения сильвинитовых слоев каменной солью. Закономерностей в расположении зон замещений не установлено. Между Вторым и Третьим калийными горизонтами залегает мощная толща каменной соли, переслаивающейся глинистыми, глинисто-мергелистыми, мергелисто-доломитовыми пачками. Здесь выделено два галитовых пласта, представляющих промышленный интерес для получения каменной соли пищевых сортов.

Второй соляной пласт (-280 м) залегает ниже подошвы Второго калийного горизонта в интервале 0,0-17,5 м. Абсолютные отметки подошвы пласта в юго-западной части составляют - 250,8 м, в северо-восточной части  -262,4 м. Пласт сложен чередованием сезонных прослоев каменной соли, мощностью 5-30 см и галопелитов, мощностью от нескольких мм до 15-20 см. Соль каменная серая, оранжево-серая, темно-серая, мелко-среднезернистая со следами первичной кристаллизации, в различной степени загрязнена глинистым материалом. Содержание NaCL в пласте изменяется от 56,51 % до 98,24 %, Н.О. - от 0,84 % до 37,5 %.

Третий соляной пласт (-305 м) залегает ниже подошвы Второго калийного горизонта в интервале 23,2-32,6 м. Абсолютные отметки подошвы пласта в юго-западной части составляют  -287,9м, в северо-восточной части − -290,2м. Пласт сложен чередованием сезонных прослоев каменной соли мощностью 5-45 см и галопелитов мощностью от нескольких мм до 5-10 см. Соль каменная, от светло-серой до темно-серой, мелко-среднезернистая со следами первичной кристаллизации, в различной степени загрязнена глинистым материалом. Содержание NaCL в пласте изменяется от 87,57 % до 99,11 %, Н.О. - от 0,24 % до 9,74 %. По данным опробования, в нижней части пласта, выделена продуктивная пачка мощностью 3,55-3,65 м. Селективная выемка слоев каменной соли, слагающих эту пачку, позволяет получать пищевую соль 1 и 2 сорта. Разделяются названные соляные пласты глинисто-карбонатной пачкой мощностью 6,0-6,5м. На Втором и Третьем пластах каменной соли в настоящее время ведутся геологоразведочные работы.

Третий калийный горизонт (-430 м) приурочен к 13-й соляной пачке. В пределах шахтного поля распространен повсеместно. Абсолютные отметки подошвы пласта составляют в южной части -300 м, в северо-восточном направлении пласт погружается до абсолютных отметок -520м. Горизонт имеет трехслойное строение и подразделяется на три пачки (сверху вниз): верхнюю сильвинитовую; среднюю глинисто-карналлитовую; нижнюю сильвинитовую (промышленную). Верхняя сильвинитовая пачка представляет собой горизонтальное переслаивание сильвинита, а иногда сильвинито-карналлитовой породы и каменной соли. Мощность сильвинитовых прослоев колеблется от 0,15 м до 0,30 м, прослои каменной соли имеют мощность от 0,10 м до 0,60 м. Мощность верхней сильвинитовой пачки изменяется от 1,5 м (скв. 23) до 4,45 м (скв. 1). Среднее содержание КСL − 17%, Н.О. – 5,45%. Запасы верхней сильвинитовой пачки отнесены к забалансовым. Средняя глинисто-карналлитовая пачка состоит из чередующихся прослоев глины, карналлитовых, сильвинито-карналлитовых пород и каменной соли. Прослои глины и карналлитовой породы сосредоточены, главным образом, в средней части пачки. Мощность прослоев глины колеблется от 1-2 см до 35 см, карналлита - от нескольких сантиметров до 0,65 м. Мощность средней глинисто-карналлитовой пачки изменяется от 4,45 м (скв. 26) до 16,7 м (скв. 5) KCL – 27,65%, Н.О. – 4,75%. В разрезе нижней сильвинитовой пачки, состоящей из чередующихся прослоев сильвинита и каменной соли, выделено 6 сильвинитовых слоев. Мощность сильвинитовых слоев составляет от 0,18 м до 0,65 м, каменной соли - от 0,55 м до 1,10 м. Нижняя сильвинитовая пачка Третьего калийного горизонта является основным рабочим пластом. Мощность этой пачки колеблется от 2,0 м (скв. 5) до 9,05 м (скв. 13). Среднее содержание КСL – 21,5%, Н.О. – 6,67%. Подстилающими породами является каменная соль с глинистыми прослоями от 1 мм до 5-7 см мощностью около 7 метров. Далее залегают глинисто-карбонатные породы с прослоями доломита.

Четвертый калийный горизонт приурочен к 7-ой соляной пачке. Подстилается и перекрывается горизонт довольно мощными пластами каменной соли. В пределах Старобинского месторождения он является самым нижним из всех калийных горизонтов. Границы его распространения на шахтном поле почти совпадают с границей распространения Третьего калийного горизонта. Кровля 4-го калийного горизонта залегает на глубинах 520-870 м от поверхности земли и в 160-200 м от почвы 3-го калийного горизонта. Общая тенденция погружения горизонта - на восток. Мощность горизонта изменяется в широких пределах: от 1-1,5 м на юге (область его седиментационного выклинивания) до 5-6 м на севере и северо-востоке шахтного поля. Разрез 4-го калийного горизонта представлен ритмичным чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и галопелитов. Для разреза 4-го горизонта характерно наличие прослоев галопелитов мощностью от долей мм до первых единиц мм. Имеется довольно большое количество мощных (от 2 до 10 см, реже 15-20 см, в отдельных случаях до 60-90 см) прослоев галопелитов. Более мощные галопелитовые прослои обычно находятся в основании ритмов. Общая тенденция к увеличению глинистости разреза отмечается с юга на север и северо-восток. Каменная соль горизонта представлена прослоями от 1-2 до 8-10 см, чаще 3-8 см, окрашенными в красный, желтый и оранжевый цвета различных оттенков. В южной и юго-восточной частях площади распространения горизонта появляются светлоокрашенные разности каменной соли. Мощность прослоев сильвинитов изменяется от 0,5 -1,0 до 7-10 см, составляя в среднем 1-5 см. Для них характерна красная окраска различных оттенков, довольно широко распространен и молочно-белый сильвин. Сближенные группы сильвинитовых прослоев слагают сильвинитовые слои. В полном разрезе горизонта выделяют до 18 сильвинитовых слоев. В пределах шахтного поля распространены до 10 слоев. Несмотря на значительную мощность горизонта и его повсеместное площадное распространение, в нем выделены лишь 2 продуктивных пласта. Основу продуктивных пластов 4-го калийного горизонта составляют сильвинитовые слои 6, 7, 8 (нижний продуктивный пласт) и слой 10 (верхний продуктивный пласт). Расстояние между продуктивными пластами по вертикали 3 м. Нижний продуктивный пласт развит только в северной части шахтного поля. Общая мощность пласта изменяется от 1,84 до 2,7 м. Содержание KCL в среднем составляет 35,54%, MgCL2 − 0,05%, Н.О. – 3,77%. Верхний продуктивный пласт имеет ограниченное распространение в крайней северной точке шахтного поля. Мощность его составляет 0,13 м. Содержание KCL – 49,61%, Н.О. − 0,96%. Третий калийный горизонт в районе участка работ сложен верхним сильвинитовым пластом, глинисто - карналлитовым и нижним сильвинитовым (промышленным) пластом. 

 

1  ГОРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

РАЗРАБАТЫВАЕМОГО УЧАСТКА

 

Геологическая характеристика проектируемого участка приведена в следующих границах: на северо-западе - выработки 7-й западной панели; на северо-востоке - целик геологоразведочной скважины №11; на юго-востоке - выработки 3-й западной панели; на юго- западе - граница барьерного целика. Горизонт разделяется на 3 пачки: верхнюю - сильвинитовую (забалансовую); среднюю - глинисто-карналлитовую; нижнюю - сильвинитовую (промышленную). В состав нижней сильвинитовой пачки входят 6 сильвинитовых слоев, разделённых между собой слоями каменной соли. Характерным для неё является:

1. Выклинивание V сильвинитового слоя в юго-западном направлении, граница его выклинивания проходит через геологоразведочную скважину №11. За контуром вклинивания (юго-западная часть участка) развит слой каменной соли IV-VI.

2. IV сильвинитовый слой характеризуется увеличением мощности в северо- восточном направлении. Большие его значения приурочены в плане к площади развития V сильвинитового слоя - район скважины №11.

3. Слой каменной соли III-IV характеризуется инверсным характером изменения мощности по отношению к IV сильвинитовому слою.

4. III сильвинитовый слой характеризуется меньшими значениями мощности вдоль 7-й западной панели в области отсутствия V сильвинитового слоя.

Мощность пачки изменяется от 6,71 м до 7,11 м. Большие её значения приурочены к области распространения V сильвинитового слоя.

Характеристика слоёв нижней сильвинитовой пачки для площадей приведена в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1− Качественная характеристика слоев пласта и вмещающих пород

 

 

 

 

 

 

 

 

Слои	Мощность (м)	Содержание (%)	Слои
		KCL	Н.О.
VI	0,25	30,19	12,03
V -VI	0,91	6,80	15,18
V	0,17	39,99	6,15
IV-V	0,60	6,70	13,28
IV	1,26	33,76	7,19
III-IV	1,04	2,23	8,66
III	0,79	37,23	4,32
II-III	0,50	6,43	6,34
II	0,62	49,06	1,45
I-II	0,51	4,04	7,29
I	0,21	38,38	3,05