книги / Технология подземной разработки калийных месторождений

боток от цроникновения в них вода и рассолов» Особые свойства со­

даться катастрофическими последствиями.

В мировой практике известны многочисленные случаи "гибели” рудников вследствие цроникновения вод и рассолов в горные выра­ ботки. На территории ГДР и ФРГ их число превысило 80 [ I ] . Борьгба с рассолами, проникающими в калийные и соляные рудники, крайне затруднительна, и поэтому главнейшей задачей остается предупреж­ дение возможности их проникновения. Весьма актуальна также зада­ ча надежного восстановления водонепроницаемости соляных пород, когда по какой-либо причине в горные выработки начинают поступать рассолы.

Известно лишь несколько примеров, когда борьба с проникающи­ ми рассолами в горизонтальные горные выработки оканчивалась успеш­ но Г 2,3 3 • Как правило, эффект достигался благодаря возведению сложных, громоздких перемычек с целью изолирования места рассолопроявления от других выработок рудника. Почти всегда изоляция аварийных выработок была связана с дополнительными затратами на сооружение новых взамен выбывших. Однако через некоторый срок после окончания строительства (либо еще в цроцессе строительства) перемычки вода проникала в горные выработки по контактам с соля­ ными породами [ 4 J .

Перспективным направлением разработок является инъекционная технология формирования в нарушенном соляном массиве вокруг гор­ ной выработки в месте рассолоцроявления водонепроницаемого полимерпородного ограждения из уцрочненных специальными составами пород. С участием автора нами были организованы комплексные ис­ следования и опытно-промышленные испытания, основной целью кото­ рых являлось обоснование цринципиальной возможности рассолоподавления инъекционным методом, выбор специальных скрепляющих соста­ вов и изучение рациональных параметров технологии.

На Первом Березниковском калийном руднике в I97S-I979 г г . цри проходке конвейерного штрека участка закладки под городом на глубине около 300 м был подработан соляной массив, разделяющий

32

в конвейерном штреке. Подученные результаты приведены в табл.1. увеличение показателя pH рассола в штреке по отношению к р ас -

солосборнаку обусловлено повышенной концентрацией иона что указывает на интенсивный процесс размыва глинисто-карбонат­

ных просдоев (галопзлитов). По данный Е.Е. Држемской С5) , гли­ нистые прослойки Верхнекамского месторождения содержат до 65# карбонатов от общего вещественного состава. Этот фактор, да-види­ мому, в первую очередь обеспечивает нроьрессирупцвй режим фильт­ рации при такой высокой минерализации рассола. Он также указыва­ ет на наличие карста в потолочине, разделявшей рассолосборник и

33

штрек. Представляет интерес сопоставление результатов цриведенных анализов с характеристиками рассола цри аварии на ЕХПРУ^З.

Б лабораторных условиях цровели исследование специальных скрепляющих составов на основе карбамидных смол КФ-Х, КФ-МТ,МКС и меламинофррмальдегадных смол МФ-АР, МКФ-АР. В качестве пласти­ фицирующей добавки использовали лигносульфаты - отход целлюлознобумажного производства. Изучали технологические показатели разра­ ботанных композиций (вязкость, сроки гелеобразований, коэффициен­ ты изменения объема щ)и твердении, а также физико-механические и фильтрационные свойства системы слепляющий состав - соляная по­ рода).

На рис. 2 приведены экспериментальные зависимости динамичес­ кой вязкости смолы МФ-АР и составов на основе КФ-Х от температуры среды в сравнении с шахтным рассолом. В табл. 2 представлены ре­ зультаты определения свойств образцов^уцрочненных смолами различ­ ных составов галито-сильвинитового штыба крупностью 0 ,1 -5 мм. Объемное содержание породного заполнителя в образцах задавали в пределах 70-8С$. Адгезию скреплявших составов определяли сдвиго­ выми испытаниями склеенных пластин галита по методике Г 6 J •

/О 20 30 40 SO t,°C

Рис. 2. Зависимость динамической вязкости син­

Для отверждения карбамидных смол использовали IO/S-ный раст­ вор щавелевой кислоты. Разработанный скрепляющий состав на осно­ ве смолы МФ-АР не требовал дополнительного отверди теля, так как

35

2. Андреичев А.Н. Разработка калийных месторождений. - М.:

грузонесущих ограждающих конструкций из упрочненных пород вокруг

УЛК 622.02 Г.Г. Зарецкий-Феоктистов, А.Г. Лоцушняк, В.П.Терещенко

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ КАЛИЙНОЙ СОЛИ, ПОДКРЕПЛЕННЫХ ЖЕСТКИМИ КОЛЬЦАМИ

(Ленинградский горный институт)

Как известно, в условиях подземных выработок соляных место­ рождений одними из основных элементов, определявших устойчивость этих выработок являются целики. Изменчивость физико-механических характеристик соляных пород приводит к соответствующему изменению несущей способности целиков. Учитывая реальную продолжительность эксплуатации соляных шахт (десятки лет), представляется необходи­ мые прогнозирование устойчивости подземных выработок во времени, что, в свою очередь, дает возможность заблаговременно создавать комплекс охранных мероприятий по обеспечению их работоспособности.

Ранее была изучена возможность описания поведения соляного массива с помощью теории течения вязкой жидкости ГГ] • Была разра­ ботана методика определения коэффициента динамической вязкости для соляных пород и экспериментально определены его численные значения для образцов калийной соли. Однако линейная теория те­ чения не учитывает изменение механических характеристик соляного

39

массива во времени* В связи с этим в настоящей работе в качестве теоретической модели поведения срляных пород выбрана вязкоупругая модель. В отличие от модели вязкой жидкости данная модель не свя­ зана с ограничениями выбора механизма сдвиговых деформаций. Кро­ ме того, в теории течения используется гипотеза постоянной ско­ рости деформации, в то время как црименение вязкоудругих интег­ ральных операторов позволяет решать как плоские, так и объемные задачи в условиях переменной скорости деформацаи, пользуясь уп­ ру гами решениями соответствукщих задач.

Экспериментальные исследования геологических свойств калий­ ной соли. В ходе экспериментов изучали влияние жесткого подкреп­ ления (кольца) на диаграмму "<5 - £ ", ползучесть образцов калий­ ной соли (подкрепленных и неподкрепленных) и прогнозирование кри­ вой ползучести и определяли экспериментальные значения коэффици­ ентов для ядра ползучести по Колтунову.

Эксперименты проводились на жестком оборудовании производст­ ва ВНИШ и по методикеф аналогичной [ I ] • Исследовали образцы природной калийной соли в виде цилиндров диаметром 30 мм и высо­ той 80 мд. Подкрепляющие элементы представляли собой стальные закаленные кольца с поперечным сечением 10 х 10 юд, расположенные либо посередине, либо через 1/3 высоты. Результаты экспериментов приведены на рис. 1-3. Из кривых рис. I видно, что в упругой об­ ласти упрочняющее действие колец практически не сказывается. В дальнейшем характер деформирования образца существенно изменяет­ ся: увеличивается пиковая прочность (предел прочности) и пластич­ ность и уменьшается модуль спада. Для образца с одним кольцом

деформации около 3J5 для свободного образца, и порядка 4> для об­ разца с одним кольцом. Для образца с двумя кольцами запредельная область не достигнута. Модуль спада М для свободного образца равнялся 25 МПа, для образца с одним кольцом - 7,5 МПа, их отно­

действие колец аналогично действию бокового гидростатического давления.