Применение закладки на калийных рудниках

УДК 622.272:553.632 А.Н. Чистяков

ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКЛАДКИ НА КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ

Приведен обзор применяемых на рудниках механических и гидравлических закладок на основе отходов обогащения.

Ключевые слова: гидравлическая закладка, калийный рудник, закладочный комплекс.

Семинар № 15

A.N. Chistyakov

THE IMPLEMENTATION OF THE STOWING TECHNIQUE AT POTASSIUM MINES.

The review applied on mines mechanical and hydraulic for-layings on the basis of an enrichment waste is resulted.

Key words: hydraulic stowing, potassium mine, stowing complex.

щ Ш срвая в мире гидрозакладочная

.ж А. установка была построена в 1878 году на силезской угольной шахте (Подьша), а затем, независимо от этого и почти одновременно, в 1880 году гидравлическую закладку начали применять на антрацитовой шахте в Пенсильвании (США).

Первая в Г ермании гидрозакладочная установка была построена в 1895 году на Саксонской угольной шахте.

В 1907 году в Силезии (Польша) уже 26 угольных шахт применяли гидравлическую закладку.

В калийном промышленности первая гидрозакладочная установка была построена в 1907 году в Германии на калийном руднике "Штасфурт".

На руднике камерной системой разрабатывался калийный пласт смешанного карналлито-сильвинитового состава. Для закладки выработанных камер применяли песчано-гравийную породу крупностью менее 75 мм, которую добывали и отсортировывали на карьере.

Закладочный материал в вагонетках подавался к смесительному бункеру, установленному непосредственно возле шахтного ствола. В бункере закладочный материал размывался рассолом, подаваемым под напором 4 атм. из отстойников на поверхности.

Для спуска закладочной пульпы был проложен чугунный трубопровод внутренним диаметром 175 мм (толщина стенок 25 мм). В качестве оборотного рассола использовались сбросные щелока карналлитовой обогатительной фабрики плотностью 1,27 при содержании хлористого магния около 32%.

Хотя работа этой гидрозакладочной установки не считается успешной и после непродолжительной эксплуатации от гидрозакладки на этом руднике отказались, но вскоре были построены гидрозакладочные установки на других калийных рудниках (1903 г. -

"К.Либкнехт"; 1914 г. -"Глюкауф").

Из всех зарубежных стран опыт применения гидравлической закладки на калийных рудниках имеют только Германия и Испания.

В Германии, начиная с 1903 года, область применения гидравлической закладки на калийных рудниках постоянно увеличивается. Для закладки выработанных камер используются отходы химических и флотационных обогатительных фабрик, которые подаются в

Рис. 1. Механическая закладка

специальные смесительные буккеры, находящиеся непосредственно возле шахтных стволов. От смесительных баков на поверхности до закладываемых камер под землей проложены трубопроводы. Для размыва отходов в смесительных бункерах и для гидротранспортирования используются оборотные насыщенные рассолы. Рассолы, отфильтрованные из заложенных камер, собирается в промежуточных, участковых и общешахтных рассолосборниках и после осветления насосами подаются в отстойники на поверхности.

На калийных рудниках Г ермании для закладки выработанного пространства

Рис. 2. Гидравлическая закладка.

используются неизбежно получающиеся отходы после обогащения добытой руды. Отходы обогащения, в основном, состоят из хлористого натрия с небольшими включениями хлористого калия, сернокислого калия, а также хлористого и сернокислого магния и нерастворимых глинистых частиц. В среднем удельный вес отходов равен 2,3 т/м3. По гранулометрическому составу значительные отличия имеются только между химическими и флотационными отходами. Средний диаметр частиц фло-тоотходов равен 0,4 мм, а химических -3-5 мм. В качестве жидкой фазы закладочной пульпы на всех гидрозакладоч-

1-сборный конвейер; 2-распределительная течка; 3-конвейер на солеотвал; 4-ленточный фильтр;5-пульподелитель; 6-задвижка;7-весы;8-смесительная воронка; 9-плотномер; 10-индукционный расходомер;11-баки с рассолом;12-конвейер к воронке

Рис. 3: Наземный часть закладочного комплекса

ных установках ГДР используется рассол, насыщенный по сильвиниту.

Накопление оборотного рассола и восполнение его потерь при гидрозакладке осуществляется за счет использования избыточных, рассолов обогатительных фабрик или приготовления рассола специально, путем растворения руды в отстойниках, на поверхности. По химическому составу оборотные рассолы различных гидрозакладочных установок имеют лишь незначительные отличия и в общем случае химический состав определяется полным насыщением по имеющимся в руде солям при среднегодовой температуре в руднике.

Подача отходов от обогатительных фабрик в смесительные баки в зависимости от расстояния и времени строительства производится при помощи ленточных конвейеров, подвесных дорог или по трубопроводу.

Из всех зарубежных калийдобываю-щих стран только две страны -Г ермания и Испания - применяют гидравлическую закладку при разработке калийных месторождений. В целом, в мире в настоящее время только 5% калийной руды добывается камерной системой с гидрозакладкой.

Первый проект закладки выработанных камер на Верхнекамских калийных рудниках был выдвинут в 1937 году. В

кВ

77 77 77 77 77 771

] (X] і

О

а-разводка трубопроводов по панелям; б-разводка трубопроводов на панели;

1- центральный рассолосборник;

2- участковый рассолосборник;

3- преобладающее направление падения пласта

К стволу

Рис. 4: Подземная часть закладочного комплекса

качестве закладочного материала пред- ]

лагалось использовать породу от про- ]

ходки подготовительных выработок и <

отходы химической сильвинитовой фаб- ]

рики. Проектировалось отходы после ]

фабрики ленточным конвейером подавать к вентиляционному стволу и по ]

трубам диаметром 250 мм спускать в <

рудник. Для доставки отходов в рудни- ]

ке от ствола до закладываемых камер также предусматривались ленточные ;

конвейеры. Размещение закладочного <

материала в камерах предлагалось производить при помощи скреперных установок на пласте "Красный 2" и при помощи пневматических машин типа на ]

пласте "АБ" и "В". В действительности, <

при осуществлении схема закладки подверглась некоторым изменениям.

В настоящее время на рудниках применяется как механическая, так и гидравлическая закладки на основе отходов обогащения (рис. 1 и рис. 2). ;

При механической закладке солеотхо-ды транспортируются на участок ленточ- ]

ными конвейерами. Далее доставка в выработанное пространство осуществляется самоходными вагонами (рис. 1). Закладку производят в два слоя, при прямом и обратном ходе (рис. 2).

При гидравлической закладке пульпа из солеотходов и рассола транспортируется по трубопроводу. При этом закладка пласта Кр-2 осуществляется с пласта АБ через скважины (рис. 3). Для удержания пульпы и рассолов на выемочном, конвейерном и вентиляционном штреках устраиваются перемычки, обеспечивающие фильтрацию рассола.

Технологическая схема закладочного комплекса применяемая на Верхнекамском месторождении приведена на рис. 3 и 4.

Одна из основных характеристик гидравлической закладки это получаемая прочность закладочного массива. Одновременно с рассолоотдачей и снижением влажности повышается прочность закладочного массива. При гидравлической закладке флотационные от-

ходы укладываются настолько плотно, что ходить человеку по ним можно уже через сутки после стока отстоявшегося рассола. Здесь сказывается влияние более прочной верхней корки слоя соли, толщина которой не превышает 3-5 мм, но прочность ее значительно отличается от прочности всего закладочного массива. Именно образование этой "корки" приводит к такому факту, когда залитый следующий слой закладки ложится как бы на почву, не нарушая и не изменяя свойств нижнего пласта. Поэтому рекомендуется возводить закладочный массив из чередующихся тонких слоев, что увеличивает прочность закладки, но приводит к необходимости иметь в закладке сразу несколько камер.

При снижении влажности ниже 1518% в краевых частях закладочного

массива появлялись усадочные трещины. Вертикальная усадка максимально составляет 5%. Горизонтальная усадка

3-4% проявляется только в верхнем слое полностью 10-30 см. Рассолоотдача закладочного массива происходит в течение 15-20 дней, после чего солевые прослои имеют влажность 3-5% и прочность 0,1-0,3 кг/см2.

Таким образом, в мире накоплен большой опыт применения гидрозакладки, который необходимо использовать при разработке месторождений. Например, при применении на калийных рудниках камерной системы с твердеющей закладкой гидравлическую закладку можно использовать для заложения камер 2-й, 3й очереди.

-------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. «Методическое руководство по ведению горных работ на рудниках Верхнекамского калийного месторождения», Москва, НЕДРА 1992 г. ЕШ

— Коротко об авторе -------------------------------------------------------------

Чистяков А.Н. - кандидат технических наук, главный горняк ОАО «Сильвинит», post@silvinit.ru