СПОСОБ ГИДРОЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА Российский патент 1998 года по МПК E21F15/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке пластовых месторождений полезного ископаемого камерными системами разработки с закладкой гидравлическим способом.

Цель изобретения - повышение роли закладочного массива как элемента системы разработки, ускорение вступления его в работу по упрочнению оставляемых поддерживающих кровлю целиков и соответственно в конечном итоге за счет уменьшения их ширины увеличения извлечения руды из недр.

Известен способ закладки выработанного пространства при разработке соляных месторождений, включающий ограждение отработанной камеры перемычками и заполнение ее закладочным материалом в две стадии [1]. Во второй стадии закладки закладочный массив доводится до кровли камеры, при этом концентрация твердого подаваемого с пульпой во второй стадии ниже, чем при первой стадии и находится в интервале (1:2) - (1:4). Пульпа нагревается до 20 - 40^oC.

Недостаток способа - повышение энергозатраты на нагрев пульпы.

Известен способ закладки [2], отличающийся от первого тем, что в пульпу при второй стадии закладки вводят хорошо растворимые в воде вещества, например хлориды магния и/или кальция, причем в количестве составляющем избыток не менее 5% против количества необходимого для образования в пульпе раствора насыщенного состава при температуре подземной выработки. Это приводит к снижению растворимости других компонентов и их кристаллизации в закладочном массиве и соответственно повышению прочности его.

Оба способа имеют существенный недостаток, что позволяет решать лишь вопрос повышения прочности закладочного массива. Исследования и практический опыт показали, что сама по себе прочность закладочного массива не имеет значения и может дать эффект лишь в том случае, если закладочный массив подпирает целики и кровлю камер, упрочняет их и позволяет снизить ширину целиков.

Исследованиями [3, гл. 6] установлено, что после возведения гидрозакладочного массива первой очереди, стекания из камеры рассола начинается вертикальная и горизонтальная усадка массива. Через 6 - 12 мес. она достигает максимального значения в 1 - 1,5% пот горизонтали и 2 - 2,5% по вертикали. В результате между целиком и закладочным массивом образуется щель до 5 - 7 см (при ширине камеры 10 м) и массив не оказывает на целик никакого влияния.

В результате этого до последнего времени гидрозакладка в калийной промышленности рассматривалась, как способ размещения отходов обогатительных фабрик и снижения конечных оседаний земной поверхности.

При разработке упомянутых выше изобретений [1 и 2] не была сформулирована цель упрочнения целиков закладочным массивом, так как на тот период процесс взаимодействия целиков закладочным массивом подробно не был исследован. Лишь в описании [1] без объяснения упомянуто, что закладка второй очереди ведется после усадки закладочного массива.

Исследования, проведенные в АО "Уралкалий" в последние годы, показали, что только гидрозакладка в две стадии дает возможность упрочнить междукамерные целики, но при этом следует жестко соблюдать временной интервал начала и конца ведения закладки второй стадии.

В результате исследований было установлено, что проведение второй стадии закладки до усадки основного массива на 1 - 1,5% по горизонтам приостанавливает усадку. Однако после удаления рассолов от второй стадии закладки усадка все же продолжается и продолжается увеличение щели между целикамии закладочным массивом, что не позволяет упрочнить целик, таким образом, время начала второй стадии закладки должно быть строго ограничено достижением горизонтальной усадки в 1 - 1,5%.

Междукамерные соляные целики, если они работают без влияния закладки, деформируются в четыре стадии [4, с. 121]:
1 стадия - упругие деформации;
2 стадия - неустановившаяся ползучесть;
3 стадия - установившаяся ползучесть;
4 стадия - прогрессирующая ползучесть с последующим разрушением.

Первая стадия упругих деформаций заканчивается сразу после сформирования целика горными работами. При этом очевидно, что все закладочные работы должны быть выполнены во 2 или 3 стадию деформации. Если закладочные работы отстают и выполняются в 4 стадию деформации, это не только не упрочняет целик, а, наоборот, ускорит его разрушение.

4 стадия деформации связана с началом трещинообразования в целике и рассол проникая по трещинам в целик начинает играть роль смазки между откалывающимися блоками, поэтому все закладочные работы должны быть выполнены до начала 4 стадии деформации целиков. Время начала 4 стадии деформации определяется расчетным методом при проектировании системы разработки.

По результатам проведенных исследований предлагается новый способ гидрозакладки выработанного пространства, при котором производят ограждение отработанной камеры перемычками, подают за них пульпы с горными породами в две стадии с дозакладкой во второй стадии. С целью упрочнения междукамерных целиков закладочным массивом вторую стадию закладки начинают после горизонтальной усадки закладочного массива первой стади на 1 - 1,5% и заканчивают не позднее, чем начнется стадия прогрессирующей ползучести в целиках.

Список использованной литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 1514964. Способ закладки выработанного пространства.

2. Патент РФ N 2029877. Способ закладки выработанного пространства.

3. Борзаковский Б.А., Папулов Л.М. Закладочные работы на Верхнекамских калийных рудниках. Справочник. - М.: Недра, 1994.

4. Проскуряков Н. М., Пермяков Р.С., Черников А.К. Физико-механические свойства соляных пород. - Л.: Недра, 1973.

Способ гидрозакладки выработанного пространства при подземной разработке пластовых месторождения полезного ископаемого камерными системами. Для упрочнения междукамерных целиков закладочным массивом вторую стадию закладки начинают после горизонтальной усадки закладочного массива первой стадии на 1 - 1,5% и заканчивают не позднее, чем начнется стадия прогрессирующей ползучести в целиках. Изобретение повышает роль закладочного массива как элемента системы разработки, ускоряет вступление его в работу по упрочению оставляемых поддерживающих кровлю целиков и соответственно позволяет за счет уменьшения их ширины увеличить извлечение руды из недр.

Способ гидрозакладки выработанного пространства, включающий ограждение отработанной камеры или блока камер перемычками и подачу за них пульпы с горными породами в две стадии с дозакладкой во второй стадии, отличающийся тем, что вторую стадию закладки начинают после горизонтальной усадки закладочного массива первой стадии на 1 - 1,5% и заканчивают не позднее чем начнется стадия прогрессирующей ползучести в целиках.