Коллектив ученых Горного института УрО РАН совместно со специалистами ПАО «Уралкалий» завершил опытно-промышленные испытания технологии повторной выемки запасов сильвинитовой руды из природно-техногенного пласта, сформировавшегося на участках, отработанных камерно-столбовой системой с «податливыми» целиками.
Актуальная задача рационального недропользования – добывать максимум руды, но при этом надёжно обеспечивать безопасность горных работ и защиту от затопления рудника. При первичной отработке извлекается лишь часть запасов полезных ископаемых. Для того, чтобы вышележащий соляная толща (водозащитная толща) не разрушалась, ее необходимо поддерживать с помощью целиков – несущих фрагментов породы. С одной стороны, если водозащитная толща нарушится, то пресная вода может прорваться в рудник, затопить его и растворить соль. Тогда сильвинитовая руда будет потеряна навсегда. С другой стороны, в оставленных целиках теряется значительное количество ценных полезных ископаемых.
На крупнейшем в Европе Верхнекамском месторождении калийных солей запасы сильвинитовой руды, оставленные в междукамерных целиках, как правило, считают потерянными и списывают с государственного баланса. Однако со временем под давлением горных пород целики разрушаются, кровля обрушается, и на некоторых участках выработанного пространства образуется новый природно-техногенный пласт. Выемка этого пласта и составляет суть повторной отработки месторождения.
Специалистами Горного института УрО РАН (филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН) оценена техническая возможность повторного извлечения калийной руды из недр при условии обеспечения безопасности горных работ и сохранения устойчивости водозащитной толщи. Они показали, что распределение механических свойств в природно-техногенном пласте – крайне неоднородное. Мощность пласта на рассмотренном опытном участке составляет порядка двух с половиной метров, а содержание хлорида калия – близко к природному.
Предел прочности пород на сжатие варьируется от 0,4–3,8 МПа в зоне обрушенных пород до 16,2–24,0 МПа в сохранившихся целиках – что сопоставимо с прочностью ненарушенного пласта. Мониторинг деформационных процессов показал, что скорости смещения контура выработок в основном составляют 22–28 мм/год и укладываются в диапазон значений, характерный для типовых горно-геологических условий Верхнекамского месторождения. Устойчивость приконтурного массива оценена как удовлетворительная. Это позволило нам обосновать оптимальные параметры технологии повторной отработки, – поясняет один из авторов исследования, академик РАН, доктор технических наук, научный руководитель Горного института УрО РАН Александр Абрамович Барях.
Реализация предложенной технологии открывает перспективу повышения извлечения сильвинитовой руды с пласта КрII. В условиях, аналогичных участку опытно-промышленных испытаний на шахтном поле рудника мы ожидаем, что коэффициент извлечения увеличится на 16 %. В масштабах всего рудника это позволит дополнительно получить порядка 20-25 млн. тонн сильвинитовой руды. Технология особенно актуальна для рудников, находящихся на завершающей стадии эксплуатации, поскольку открывает перспективу продления срока службы горнодобывающего предприятия за счет частичного вовлечения в отработку запасов, ранее отнесённых к потерям, – комментирует заместитель генерального директора, технический директор ПАО «Уралкалий» Эдуард Владимирович Смирнов.
Работа выполнена в рамках крупного научного проекта при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 075-15-2024-535 от 23 апреля 2024 года).
Результаты работы опубликованы в журнале «Горные науки и технологии» (Mining Science and Technology (Russia).
Источник: Минобрнауки России
