способ гидрозакладки выработанного пространства

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.