Управление газодинамическими процессами на Старобинском месторождении калийных солей

московский 
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ 
УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С
О
В
Е
Т 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

И.В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 

AM. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

э.м. СОКОЛОВ 

КН. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. ХРОНИН 

В.А. 
ЧАНТУРИЯ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГО 

ТОСУДА 
РСТВЕННОГО 

ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

B. Я. ЩЕРБА 
А.Н. БАШУ РА 
C. С. АНДРЕЙКО 

УПРАВЛЕНИЕ 
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ 
ПРОЦЕССАМИ 

НА СТАРОБИНСКОМ 
МЕСТОРОЖДЕНИИ 
КАЛИЙНЫХ 
СОЛЕЙ 

Под редакцией профессора 
В.Я. Прушака 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

УДК 622.831.322 + 622.233 
ББК 33.14 
Щ61 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным Главньш 
государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. А.А. Барях (Горный институт Уральского отделения РАН), 
д-р техн. наук А. Н. Земское (Пермский проектно-конструкторский и 
экспериментальный институт горного и нефтяного машиностроения) 

Щерба В.Я., Башура А.Н., Андрейко С.С. 

Щ 61 
Управление газодинамическими процессами на Старобин
ском месторождении калийных солей / Под ред. В.Я. Прушака. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. — 194 с: ил. 

ISBN 5-7418-0337-7 
Дан анализ состояния изученности проблемы управления газодинамическими процессами в калийных рудниках. Обоснованы возможности бурения врубовых скважин при искусственном инициировании выбросов 
соли и газа в горные выработай и управления энергией выбросоопасного соляного массива путем создания обнажений определенной площади. Приведены сведения о конструкции и закономерностях работы взрывных врубов. 
Представлены результаты исследований параметров буровзрывных работ. 
Дана экспериментальная оценка эффективности комплектов шпуров с врубовыми скважинами. Предложены региональные и локальные способы управления газодинамическими процессами, а также организационно-технические мероприятия по предотвращению воздействия поражающих факторов газодинамических явлении на шахтеров. 

Для научных, инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных институтов, горных предприятий калийной и соляной промышленности. Может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам вузов горного профиля. 

Табл. 20, ил. 56, список лит. — 89 назв. 

УДК 622.831.322 + 622.233 
ББК 33.1 

ISBN 5-7418-0337-7 
© В.Я. Щерба, А.Н. Башура, 

С.С. Андрейко, 2004 
© Издательство МГГУ, 2004 
© Дизайн книги. 
Издательство МГГУ, 2004 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В условиях Старобинского месторождения калийных солей 
при разработке Третьего пласта, опасного по газодинамическим явлениям, важнейшей проблемой является обеспечение 
безопасных условий труда шахтеров. От оперативного и качественного управления газодинамическими процессами зависит 
и эффективность работы калийных рудников, которая во многом определяется своевременной подготовкой фронта очистных работ и ритмичным ведением очистной выемки. Под управлением газодинамическими процессами в калийных рудниках следует понимать воздействие на соляной породный массив 
соответствующими способами с целью предотвращения или искусственного инициирования газодинамических явлений. Для 
предотвращения обрушений пород кровли, сопровождающихся 
газовыделениями, применяется дегазация пород с целью частичного извлечения природных газов и снижения их давления 
до безопасного уровня. При отработке Третьего пласта в калийных рудниках применяется профилактическое бурение мелких и глубоких дегазационных шпуров. В настоящее время благодаря выбору оптимальных параметров дегазационного бурения — длины шпуров и расстояния между ними, а также жесткому контролю за их соблюдением техническим надзором проблема газодинамических явлений этого типа практически решена. Предотвращение отжимов ггризабойной части пород решается с помощью применения проходческих комбайнов с исполнительным органом, позволяющим создавать овальную форму забоя горной выработки с опережающим врубом глубиной 
1,0 м и более. Для предотвращения внезапных выбросов соли и 
газа при проходке подготовительных выработок и очистных 
камер применяется обход выбросоопасных геологических нарушений на безопасном расстоянии. Однако этот способ даже 
при проходке подготовительных выработок далеко не всегда может быть реализован в силу определенных горно-технических 
ситуаций и требований к проходке магистральных и панельных 
выработок. В этом случае, как и при пересечении лавами вы
5 

бросоопасных геологических нарушений, применяется искусственное инициирование выбросов соли и газа с помощью камуфлетно-сотрясательного взрывания. Этот способ управления 
выбросоопасностью является довольно трудоемким, однако он 
обеспечивает безопасность ведения горных работ, и в обозримом будущем изменений в принципиальной сути искусственного инициирования выбросов соли и газа не предвидится. В то 
же время изменившиеся экономические отношения требуют дальнейшего совершенствования способов искусственного инициирования выбросов соли и газа. 

В монографии обобщены новые результаты научно-исследовательских работ по управлению газодинамическими процессами в калийных рудниках, выполненных на Старобинском месторождении калийных солей. В написании отдельных разделов 
монографии принимали участие канд. техн. наук В.М. Мальцев 
(3.3, 4.2, 6.2), канд. техн. наук В.А. Губанов (4.4), канд. гсол : 
минер, наук В.Б. Вагин и инж. A.M. Ефимов (5.3). 

Авторы выражают благодарность за содействие, поддержку и 
помощь в проведении экспериментальных исследований работникам РУЛ ПО «Бсларуськалий» В.М. Кириенко, В.Н. Плескунову, 
В.Н. Чужову, И.А. Подлесному и СП. Бересневу. Глубокую признательность авторы выражают О.В. Иванову и Л.В. Андрейко 
за оказанную помощь в обработке материала и подготовке рукописи к печати. 

Монография является одним из немногих систематизированных исследований способов управления газодинамическими 
процессами в калийных рудниках. Авторы хорошо представляют всю сложность освещения этой многогранной проблемы и с 
благодарностью примут все замечания и пожелания. 

СОСТОЯНИЕ 
ИЗУЧЕННОСТИ 
ПРОБЛЕМЫ 
УПРАВЛЕНИЯ 
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМИ 
ПРОЦЕССАМИ 
В КАЛИЙНЫХ 
РУДНИКАХ 
СТАРОБИНСКОГО 
МЕСТОРОЖДЕНИЯ 

1.1 

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГОРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 
РАЗРАБОТКИ СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 
КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ 

В странах СНГ основными производителями являются Республика Беларусь и Россия, где годовое производство калийных удобрений составляет около 6,0 млн т КлО, при этом на 
долю Республики Беларусь приходится примерно 50 % объемов 
производства. 

Производителем калийных удобрений в Республике Беларусь 
является республиканское унитарное предприятие (РУЛ) производственное объединение (ПО) «Беларуськалий», которое эксплуатирует Старобинское месторождение калийных солей. Месторождение открыто в 1949 г. и приурочено к северо-западной части Припятского прогиба. Геологическое строение месторождения детально освещено в целом ряде работ [1 — 4]. Кристаллический фундамент, подсолевое ложе и соленосные отложения разбиты разломами на блоки, которые ступенчато погружаются в 
восточном направлении. На месторождении выделены западный, 
центральный и восточный блоки (рис. 1.1). В центральном блоке 
расположены три шахтных поля рудников 1РУ, 2РУ, ЗРУ и в 
восточном — одно шахтное поле рудника 4РУ. В структуре месторождения важную роль играют разломы северо-восточного и 
субширотного простирания. По внутрисолевым горизонтам территория месторождения представляет собой асимметричную приразломную синклиналь с широким и пологим (2—3°) южным крылом и редуцированным северным. Ось синклинали примыкает к 
Северному разлому. На месторождении соленосный разрез представлен, главным образом, калиеносной субформацией, а нижняя 
(галитовая субформация) здесь замещена карбонатно-сульфатными образованиями. 

Мощность соленосных отложений на востоке месторождения составляет примерно 1000 м, а на периферии уменьшается 
до 150 м и менее. Разрез представлен чередованием пачек карбонатно-глинистых пород и каменной соли, иногда с гориэонта
9 

I ciLiut нчккнй paipri по Tiiwtir ] I 

* + 
+ + + 9 

[ 
** 

** 

2 
3 

© 

Рис. 1.1. Старобинское месторождение калийных солей [1]: 
1 — региональные разломы; 2 — установленные зоны тектонических нарушений; 3 — 
предполагаемые зоны тектонических нарушений; 4—граница распространения III калийного горизонта; 5 — контуры и номера шахтных полей; 6—кайнозойские отложения; 7 — мезозойские отложения; 8 — надсолевые девонские отложения; 9 — верхнефаменские соленосные отложения; 10 — калийные горизонты; 11 — разломы в соленосных отложениях; 12 — номера сильвинитовых слоев; 13 — сильвиниты; 14 — карналлитовая порода; 15 — каменная соль; 16—глинисто-карбонатные породы;. НСП, ВСП 
—нижний и верхний сильвинитовые пласты; ГКП—глинисто-карналлитовый пласт 

ми калийных солей. На месторождении в соленосном разрезе 
сверху вниз выявлены четыре (I, I I , I I I и IV) калийных горизонта, из которых эксплуатируются I I и III. 

10 

Второй калийный горизонт залегает на глубинах 370 — 700 м 
и наиболее глубоко погружен на севере месторождения. Мощность его составляет 1,7 — 3,3 м. Этот калийный горизонт характеризуется простым строением: два сильвинитовых слоя, разделенных слоем каменной соли (см. рис. 1.1). Мощность нижнего 
1-го сильвинитового слоя составляет 0,35— 1,25 м (средняя 0,89 м), 
верхнего 2-го сильвинитового слоя изменяется от 0,33 м до 1,1 м 
при среднем значении 0,76 м. Оба слоя представлены красноцветными микро-, мелко- и среднезернистыми сильвинитами, переслаивающимися с каменной солью и галопелитами. Продуктивный пласт образуют два сильвинитовых слоя и каменная соль между ними. На шахтных полях калийных рудников мощность его 
составляет 1,41 — 3,3 м. Среднее содержание КС1 — 28,3 %, MgCU 
— 0,14 %, нерастворимого остатка (н.о.) — 6,40 % [2]. 

Третий калийный горизонт в настоящее время — основной 
объект разработки на месторождении. С ним связано около 80 % 
запасов калийных руд. В пределах шахтных полей горизонт залегает моноклинально на глубинах 350— 1000 м, погружаясь 
под углом 2 — 3

е к северо-востоку. Мощность горизонта изменяется от 5 до 28 м. В разрезе горизонта выделяются три пласта: нижний и верхний — сильвинитовые, а средний имеет глинисто-карналлитовый состав (см. рис. 1.1). Нижний пласт имеет 
мощность от 2 до 6 м. В его составе развиты четыре калийных 
слоя. Мощность самого нижнего 1-го сильвинитового слоя составляет 0,13—0,40 м, а 2, 3, 4-го сильвинитовых слоев изменяется от 0,45 до 1,60 м. Калийные слои представлены чередованием прослоев сильвинита, каменной соли и галопелитов. Промышленное значение имеют 2, 3 и 4-й сильвинитовые слои, которые в сумме образуют Третий калийный продуктивный пласт. 
Содержание в слоях КС1 составляет 25,64 — 56,81 %, н.о. изменяется от 0,86 до 10 % и более, а содержание MgCl 2B среднем не 
выше 0,25 %. Глинисто-карналлитовый пласт мощностью 4—20 м 
представлен переслаиванием слоев галопелитов (0,01 —0,7 м), каменной соли (до 0,3 м), сильвин-карналлитовых и карналлитовых пород (до 0,7 м) и сильвинитов (до 0,15 м). Верхний сильвинитовый пласт характеризуется чередованием слоев и прослоев бедного сильвинита и каменной соли. Разрез его по сравнению с нижним пластом содержит меньше глинистого материала, обеднен хлористым калием, но характеризуется повы
11