Добыча сильвинитовой руды подземным способом¶

Сильвинитовая руда — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из минерала сильвина (KCl) и галита (NaCl), а также ряда примесей (глинистых минералов, карналлита, ангидрита). Является основным сырьём для производства хлористого калия — важнейшего калийного удобрения. Добыча сильвинитовой руды подземным способом — это комплекс горных работ по извлечению пластов полезного ископаемого с глубин от 100 до 1200 метров с последующей выдачей на поверхность. Данный метод является преобладающим в мировой практике благодаря относительно простой технологии обогащения и высокой степени извлечения полезного компонента.

¶Геологические условия залегания

Сильвинитовые пласты залегают в толщах каменной соли (галогенных отложениях) в виде горизонтальных или пологонаклонных слоёв мощностью от 1 до 10 метров. Крупнейшие месторождения России расположены в Пермском крае (Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей), а также в Оренбургской области (Гремячинское месторождение). За рубежом значительные запасы сосредоточены в Беларуси (Старобинское месторождение), Канаде (провинция Саскачеван) и Германии.

Подземная разработка ведётся в условиях, когда глубина залегания делает открытые горные работы экономически нецелесообразными. Кровля пластов представлена каменной солью, обладающей способностью к пластическим деформациям под высоким горным давлением, что накладывает особые требования к системам разработки и креплению выработок.

¶Технология подземной добычи

¶Вскрытие месторождения

Вскрытие шахтных полей осуществляется вертикальными стволами, которые проходятся с поверхности до горных работ. Стволы, как правило, закрепляются тюбингами или монолитным бетоном. Для предотвращения водопритоков через соленосные отложения применяется специальная технология замораживания пород или тампонажа. На Верхнекамском месторождении глубина стволов достигает 350–400 метров, на Гремячинском — около 700 метров.

¶Системы разработки

Наибольшее распространение получила камерная система разработки с закладкой выработанного пространства или без неё. Суть метода заключается в разделении шахтного поля на панели, в пределах которых отрабатываются камеры шириной 10–20 метров, разделённые целиками (межкамерными и междупанельными) шириной 5–15 метров. Целики принимают на себя горное давление и предотвращают обрушение кровли.

Выемка руды осуществляется комбайновым способом с использованием проходческо-очистных комбайнов типа «Урал-20Р», «Урал-61» или «ПК-8». Комбайн оснащается исполнительным органом (фрезой или коронкой), который разрушает пласт, и погрузочным устройством, транспортирующим руду на перегружатель. Далее руда через систему ленточных конвейеров и скипового подъёма выдаётся на поверхность.

¶Буровзрывной способ

На крутопадающих пластах или при сложных горно-геологических условиях применяется буровзрывной способ. В забое бурятся шпуры (скважины) глубиной 2–3 метра, заряжаются взрывчатым веществом (обычно аммиачно-селитренными ВВ), после чего производится взрывание. Отбитая руда грузится погрузочными машинами в вагонетки или на конвейеры.

¶Особенности горного давления и охрана выработок

Соль обладает свойством ползучести — под действием горного давления она медленно деформируется, что приводит к уменьшению сечения выработок. Для компенсации этого явления применяются податливые крепи (арочные, рамные) и регулярные подрывки почвы. В зонах повышенного горного давления оставляются предохранительные целики, а в выработанном пространстве — закладочный массив.

На ряде рудников (например, на рудниках ПАО «Уралкалий») применяется система разработки с закладкой выработанного пространства соляными отходами обогащения. Это позволяет снизить оседание земной поверхности и повысить коэффициент извлечения руды.

¶Вентиляция и безопасность

Подземные горные работы сопровождаются выделением рудничного газа (метана) из вмещающих пород, а также пылеобразованием. Система вентиляции шахты обеспечивает подачу свежего воздуха в очистные забои и удаление отработанного. Для борьбы с пылью применяются орошение, обеспыливающие установки и респираторы. Особое внимание уделяется контролю за содержанием газа в атмосфере выработок — для этого используются автоматические газоанализаторы.

¶Транспортировка и выдача руды

Доставка руды от очистных забоев до ствола осуществляется самоходными вагонами, ленточными конвейерами или электровозной откаткой в вагонетках. На поверхности руда поступает на дробильно-сортировочный комплекс или непосредственно на обогатительную фабрику, где производится её переработка (измельчение, флотация или галургический способ) с получением хлористого калия.

¶Экологические аспекты

Подземная добыча сильвинитовой руды приводит к образованию породных отвалов (солеотвалов) и рассолов, которые складируются в шламохранилищах. Оседание земной поверхности над выработанными пространствами может достигать нескольких метров, что требует мониторинга и, при необходимости, закладки. Современные предприятия внедряют технологии оборотного водоснабжения и переработки отходов для минимизации воздействия на окружающую среду.

¶Источники

1. Горная энциклопедия / под ред. Е. А. Козловского. — М.: Советская энциклопедия, 1984–1991.
2. Панычев А. А., Биленко Л. Ф. Технология подземной разработки калийных месторождений. — М.: Недра, 1988.
3. Отчёты ПАО «Уралкалий» о производственной деятельности.
4. Справочник по горному делу / под ред. В. В. Ржевского. — М.: Недра, 1987.