Материал: Проходческо-очистные комбайновые комплексы калийных рудников. Ч. 1

26

27

Фильтрующие перемычки изолируют закладываемые камеры от выработок, не подлежащих закладке, и обеспечивают сток рассолов.

Глухие перемычки, не пропускающие рассол, устраивают в горловинах камер со стороны выработок, по которым транспортируется закладываемый материал. Глухой перемычкой чаще перекрывают не всю горловину камеры, а оставляют половину или четверть ее высоты для прохода людей при наращивании сливной трубы или ликвидации аварии.

Для подачи пульпы в камеру оборудуют ввод, располагая его возможно ближе к кровле. Растекаясь, пульпа равномерно заполняет камеру. Скапливающийся в районе фильтрующей перемычки рассол отводится из камеры по сливным трубам (с поверхности закладочного массива) и через фильтрующую перемычку.

Сток рассола происходит достаточно быстро благодаря пористости материала и образованию усадочных пустот около стен выработок. Через несколько часов закладочный массив становится плотным, хотя полное обезвоживание длится годами. По мере обезвоживания и усадки массива происходят его уплотнение и изменение прочностных и деформационных свойств.

Вдоль закладываемых камер прокладывают трубопровод или открытые деревянные лотки для возврата отфильтровавшегося из закладочного массива рассола. Перед перекачкой отфильтровавшийся рассол осветляют (отстаивают).

Рассолосборники располагают ниже блока закладываемых камер, и возвратный рассол поступает в них самотеком. В качестве рассолосборников часто используют подготовленные к закладке камеры. В камере, предназначенной для участкового рассолосборника, устанавливают шламовые наносы, которые перекачивают рассол в центральный рассолосборник. Оттуда он подается на поверхность стационарными насосами центральной насосной камеры для повторного использования.

Сухая закладка также используется для заполнения выработанного пространства. Закладочным материалом служат отходы химической фабрики и каменная соль, добытая при проходке подготовительных выработок. Отходы химфабрики складируются вблизи шахтного ствола и по трубопроводу диаметром 250 мм, проложенному по стволу, доставляются в приемный бункер, откуда перегружаются с помощью конвейера на магистральный ленточный конвейер. Каменная соль из подготовительных выработок тоже грузится на магистральный конвейер. При необходимости каменная соль проходит роторную дробилку. Оба материала поступают в камеры закладочного массива, где закладываются различными

28

способами: скреперами, конвейерами, роторными метателями, пневмо-закладочными машинами. Применение специальной закладочной техники существенно увеличивает полноту закладки.

При сравнении эффективности двух видов закладки преимущество следует отдавать гидрозакладке [12].

1.5. СОСТАВ РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ. СВОЙСТВА ГОРЮЧИХ И ЯДОВИТЫХ ГАЗОВ.

ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Разработка калийных пластов сопровождается выделением в рудничную атмосферу природных газов, находящихся в горном массиве.

Наблюдаются три вида газовыделений в горные выработки: обычное - медленное непрерывное газовыделение из мелких

трещин и пор породы; суфлярное - местное повышенное газовыделение из трещин и

всякого рода пустот, вскрытых горными выработками, в большинстве случаев кратковременное (от нескольких минут до нескольких часов);

внезапное - местное выделение большого (по сравнению с обычным) количества газа из мест их локального скопления с одновременным нарушением части приконтурного массива, а иногда и смещением его (обрушением, вывалом, выбросом породы).

При разработке Верхнекамского месторождения калийных солей происходят газодинамические явления (ГДЯ) следующих видов [4]:

-внезапные выбросы соли и газа;

-внезапные обрушения породы кровли, стенок выработки, разрушения пород почвы, сопровождающиеся газовыделением;

-явления комбинированного типа - разрушение пород кровли или почвы с последующим развитием выброса пород и газа.

Указанные явления могут происходить как в момент отбойки, так и после этого. Причем они могут происходить как в призабойном пространстве, так и вне его (запоздалые ГДЯ).

Характер газовыделений в значительной мере определяется газоносностью пород. Под полной газоносностью пород понимается количество природных газов, содержащихся в единице объема или веса породы (м3/м3, м3/т).

В соляных породах газы находятся в виде двух форм - свободные и микровключенные (связанные). Свободные газы в трещинах и полостях часто находятся под большим давлением (до 50-80 атм) и при вскрытии выработками могут выделяться суфлярно. Газы закрытых пор, межкристаллические газы выделяются только

29

при разрушении структуры породы, а внутрикристалические - при разрушении кристаллов.

В состав связанных газов входят кислород (О2), азот (N2), водород (Нг), метан (СН4), углекислый газ (СОг), сероводород (H2S), а также в очень малых количествах аргон, гелий, неон и другие редкие газы.

Основные составляющие свободных газов месторождения - водород, метан, азот, тяжелые углеводороды метанового ряда (С2Н4этан, СзНв-пропан, С4Ню-бутан и другие), углекислый газ и сероводород. Для карналлитовых пластов основными компонентами свободных газов являются водород (19,4-39,4%) и метан (11,5- 39,2%), для сильвинитовых - метан (44,1-47,2%) и этан (6,64-13,0%). Из перечисленных выше газов значительную часть составляют горючие газы: водород, метан, углеводороды (этан, бутан, пропан и др.) и ядовитые газы: сероводород, окись углерода, окислы азота. Почти все газы, в том числе СО, H2S, СН4, Н2 при определенной концентрации в воздухе образуют взрывоопасные смеси.

Скопление свободных газов наблюдается в двух формах: приконтактные (прикоржевые) и гнездовые (очаговые). Распределение газов, их количественный и качественный составы, как по месторождению в целом, так и в пределах отдельных шахтных и выемочных полей, пластов, участков, крайне неравномерны и носят локальный характер. Газоносность пород по горючим газам (метан + водород) колеблется от 0 до 1,5-1,7 м3/м3 пород. Породы отличаются весьма низкой газопроницаемостью. Относительная газомобильность выработок не превышает 0,15-0,2 м3/м3 горной массы - по сильвинитовым пластам и 1,2 м3/м3 - по карналлитовому пласту. Гнездовые скопления представляют собой зоны с повышенной пористостью пород, заполненные газом под большим давлением (до 80 атм). При вскрытии их шпурами, скважинами, исполнительными органами комбайнов, трещинами, взрывными работами возможны суфлярные и внезапные выделения газов, в том числе с выбросом соли.

Все технические и организационные действия, предпринимаемые в связи с газовыделениями в горных выработках или опасностью таковых, регламентируются «Специальными мероприятиями по безопасному ведению горных работ на Верхнекамском месторождении калийных солей в условиях газового режима» [4]. Для классификации горных выработок по уровню их опасности по газу «Специальные мероприятия ...» вводят понятие «рабочая зона» с отнесением этих зон к трем группам (I, И и 1П) по уровню газовой опасности.

30

Под рабочей зоной понимается: одиночная выработка или совокупность аэродинамически связанных выработок в пределах одного пласта, в которых ведутся очистные, подготовительные, закладочные, разведочные работы, а также любые другие работы, связанные с отбойкой или любым другим нарушением сплошности массива.

Границами рабочих зон являются:

-для одиночной действующей тупиковой выработки или тупиковой выработки, в которой возобновляются работы после вскрытия перемычек или снятия ограждающих знаков - длина выработки от забоя до устья;

-для одиночной сквозной выработки - вся длина выработки между двумя пересечениями с другими выработками , в которой ведутся работы в соответствии с требованиями указанными для рабочей зоны;

- для добычного участка при прямом порядке отработки панели (блока) все очистные, подготовительные, погашенные выработки, включая выемочный и вентиляционные штреки, а также камеры служебного назначения, находящиеся в пределах данного пласта, от забоя подготовительных выработок до границы, расположенной не ближе 50 м от последней рабочей камеры в сторону выработанного пространства; при обратном порядке отработки - все очистные, подготовительные и погашенные выработки, включая выемочный и вентиляционные штреки, а также камеры служебного назначения в пределах данного пласта между границами, находящимися с одной стороны на расстоянии не менее 50 м в направлении выработанного пространства от последней рабочей камеры, а с другой - не менее 100 м в направлении неотработанного массива от первой рабочей камеры;

-для участка закладки - выемочный и вентиляционный штреки, рабочие камеры и камеры в подготовке, камеры служебного назначения, расположенные в пределах одного пласта между границами, находящимися не менее 50 м от последней рабочей камеры в сторону заложенного массива с одной стороны и не менее 100 м от первой рабочей камеры в сторону незаложенного

пространства - с другой стороны [ 4 ] Конкретные границы постоянных рабочих зон, отнесенных к

числу опасных по газу, устанавливаются ежегодно главным инженером рудника при составлении плана развития горных работ. По мере возникновения новых рабочих зон их перечень и границы устанавливаются распоряжением главного инженера рудника в

31

суточный срок. Ликвидация рабочей зоны должна быть оформлена соответствующим распоряжением главного инженера рудника.

Все пласты и рабочие зоны в них, отнесенные к числу опасных по газу, по уровню газовой опасности могут быть отнесены к следующим группам:

I. Опасные по горючим газам.

П. Опасные по горючим газам и ГДЯ.

III.Особо опасные по горючим газам (или по газам и ГДЯ).

Кгруппе I опасных по газу относятся рабочие зоны, в которых:

-по технологии работ отсутствуют тупиковые выработки с превышением относительной газомобильности 0,1 м3/т;

-в тупиковых выработках при длине более 50 м после прекращения проветривания в течение 6 часов концентрация газов достигнет величины не менее 0,5 %;

-возникает суфлярное выделение газа.

Ко II группе относятся рабочие зоны, в которых произошло хотя бы одно ГДЯ или имеются прогнозы о возможности таких явлений.

К П1 группе относятся все рабочие зоны с признаками повышенной газовой опасности: все рабочие зоны карналлитового пласта, в которых ведутся очистные и подготовительные работы; рабочие зоны сильвинитовых пластов, в которых ведутся работы по проходке восстающих и вскрывающих выработок, тупиковые выработки длиной более 300 м, а также другие зоны при сложной гипсометрии пласта и наличии геологических нарушений.

Специфика формирования газовой обстановки на рудниках Верхнекамского месторождения состоит в том, что опасные скопления газов, приводящие к возникновению аварийных ситуаций, возможны только в выработках рабочих зон газоносных пластов при отсутствиии или нарушении режима их проветривания. За пределами рабочих зон на поступающих и исходящих струях блоков, добычных участков, панелей, пластов (даже наиболее газоносного карналлитового пласта), в общерудничных исходящих струях в течение всего времени эксплуатации рудников с помощью существующих методов и приборов газового контроля не было обнаружено содержания горючих газов [4].

Особенно высока опасность повышенной концентрации вредных и опасных газов в атмосфере комбайновых выработок (угарный газ СО, сероводород H2S).

При комбайновой выемке калийных пластов отмечается повышенный выход мелких фракций, а основная часть газов (среди них и СО, и H2S) выделяется в призабойное пространство выработок. Кроме того, путь следования свежеотбитой руды, из которой интенсивно выделяется газ, проходит в непосредственной близости