A A A Ц Ц Ц Ц

ШРИФТ:

Arial Times New Roman

ИНТЕРВАЛ:

х1 х1.5 х2

КЕРНИНГ:

Обычный Средний Большой

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

Черно-белые Цветные
Для слабовидящих Обычная версия
научно-технический и производственный журнал
ISSN 2079–3332 (print)
ISSN 3034-6835 (online)
основан в 2001 году

Обоснование параметров инновационных технологий формирования монолитных закладочных массивов для комплексного освоения глубокозалегающих месторождений калийных солей

Новости

Оригинальные статьи: 2026 г. № 4

Обоснование параметров инновационных технологий формирования монолитных закладочных массивов для комплексного освоения глубокозалегающих месторождений калийных солей

DOI: 10.56195/20793332-2026-26-4-83-93

Читать в pdf П. О. Зубков
  1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н. В. Мельникова» Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
стр. 83-93, №4/2026
Аннотация:
При отработке калийных солей на глубинах 900–1100 м устойчивость очистных камер, междукамерных целиков и водозащитной толщи в значительной мере определяется полнотой заполнения выработанного пространства и сроком возведения закладочного массива, способного нагружаться совместно с вмещающими соляными породами. Традиционная гидравлическая закладка при сложной морфологии сильвинитового пласта не обеспечивает своевременного формирования из закладочной смеси конструктивного элемента системы разработки из-за длительного отставания закладочных работ, образования прикровельных пустот и недостаточной жесткости формируемого закладочного массива. В статье обоснованы параметры инновационной технологии возведения монолитного консолидированного закладочного массива на основе кристаллизации солеотходов обогащения сильвинитов с локальным упрочнением прикровельной зоны цементсодержащей смеси. Исследования выполнены на примере Гремячинского месторождения калийных солей. Использованы результаты лабораторных испытаний, натурного мониторинга, опытно-промышленных изысканий и численного геомеханического моделирования. Установлен рациональный состав закладочной смеси: 1 780 кг/м³ солеотходов и 280 кг/м³ оборотного рассола, при котором обеспечивается консолидация смеси и достижение прочности закладочного массива более 3 МПа к 90-м суткам. Доказано, что полное заполнение камеры снижает вертикальную конвергенцию кровли и почвы до 5,4 раза по сравнению с незаложенным состоянием. Увеличение прикровельного недозаклада с 0,2 до 0,6 м приводит к росту зон неупругих деформаций, причем наиболее чувствительным элементом является кровля. Для камер шириной 6 м предложено вести выемку пласта мощностью 3 м одной проходкой комбайна, а при мощности 3–13 м – нисходящими проходами с последующей закладкой на всю высоту камеры. Фаза готовой смеси производится по трубопроводу, закрепленному в кровле камеры из верхней точки. Прикровельная зона дозаполняется смесью с добавлением цемента 200 кг/м³, имеющей подвижность 8 см. Разработанные решения обеспечивают максимальное заполнение камеры, ограничение развития зон неупругих деформаций и возможность поэтапного вовлечения запасов междукамерных целиков в эксплуатацию.
Ключевые слова:
калийные соли, монолитный закладочный массив, консолидированная закладка, солеотходы, прикровельный недозаклад, пневматический транспорт, междукамерный целик, геомеханическое моделирование
Для цитирования:
Зубков П.О. Обоснование параметров инновационных технологий формирования монолитных закладочных массивов для комплексного освоения глубокозалегающих месторождений калийных солей. Маркшейдерия и недропользование. 2026; 26 (4): 83-93. https://doi.org/10.56195/20793332-2026-26-4-83-93.
Информация об авторах:
  1. Павел Олегович Зубков – аспирант отдела проблем моделирования и управления горнотехническими системами, младший научный сотрудник лаборатории интеллектуальных методов мониторинга горнотехнических систем, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н. В. Мельникова Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы:
  1. 1. Барях А.А., Котляр Е.К., Самоделкина Н.А. и др. Геомеханический анализ влияния извлечения калийной руды на безопасность горных работ. Горный журнал. 2015; 11: 14-19. https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.03. Baryakh A.A., Kotlyar E.K., Samodelkina N.A., et al. Geomechanical analysis of the influence of potash ore extraction on mining safety. Mining Journal. 2015; (11): 14-19. (In Russ.). https://doi.org/10.17580/gzh.2015.11.03.
  2. 2. Ветров СВ., Одинцев В.Н., Слоним М.Э. Сопоставление технологических схем разработки Яковлевского месторождения по фактору напряженно-деформированного состояния массива горных пород и закладки. Проблемы комплексного освоения месторождений: сборник научных трудов. 1979: 110-124. Vetrov S.V., Odintsev V.N., Slonim M.E. Comparison of mining layouts for the Yakovlevskoye deposit based on the stress–strain state of the rock mass and backfill. Problems of Integrated Mineral Deposit Development: Collection of Scientific Papers. 1979: 110-124. (In Russ.).
  3. 3. Кузнецов С.В., Одинцев В.Н. Метод последовательных циклов расчета напряженно-деформированного состояния массива горной породы и закладки выработанного пространства. Вопросы механики горных пород при разработке рудных месторождений твердых полезных ископаемых: сборник научных трудов. Москва, 1979: 97-109. Kuznetsov S.V., Odintsev V.N. Method of successive calculation cycles for determining the stress–strain state of the rock mass and mined-out void backfill. Rock Mechanics Problems in the Development of Solid-Mineral Ore Deposits: Collection of Scientific Papers. Moscow, 1979: 97-109. (In Russ.).
  4. 4. Соловьев В.А., Аптуков В.Н., Тарасов В.В. и др. Аспекты повышения эффективности разработки Верхнекамского калийного месторождения. Новосибирск, 2019: 179. Soloviev V.A., Aptukov V.N., Tarasov V.V., et al. Aspects of Improving the Efficiency of the Verkhnekamskoye Potash Deposit Development. Novosibirsk, 2019: 179. (In Russ.).
  5. 5. Трубецкой К.Н., Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Принципы и методы ресурсосберегающего освоения недр. Москва, 2012: 328. Trubetskoy K.N., Kaplunov D.R., Rylnikova M.V. Principles and Methods of Resource-Saving Subsurface Development. Moscow, 2012: 328. (In Russ.).
  6. 6. He M., Wang Q. Rock dynamics in deep mining. International Journal of Mining Science and Technology. 2023; 33 (9): 1065-1082. https://doi. org/10.1016/j.ijmst.2023.07.006.
  7. 7. Ranjith P.G., Zhao J., Ju M. et al. Opportunities and Challenges in Deep Mining: A Brief Review. Engineering. 2017; 3 (4): 546-551. https://doi. org/10.1016/J.ENG.2017.04.024.
  8. 8. Ushakova E., Perevoshchikova A., Menshikova E., et al. Environmental Aspects of Potash Mining: A Case Study of the Verkhnekamskoe Potash Deposit. Mining. 2023; 3: 2. https://doi.org/10.3390/mining3020011.
  9. 9. Vandeginste V., Ji Y., Buysschaert F., et al. Mineralogy, microstructures and geomechanics of rock salt for underground gas storage. Deep Underground Science and Engineering. 2023; 2 (2): 129-147. https://doi.org/10.1002/dug2.12039.
  10. 10. Weber F., Konietzky H. Concept to proof long-term safety of abandoned salt mines by hydro-mechanical coupled simulations with FLAC3D and Ansys Fluent. Deep Resources Engineering. 2025; 2 (4): 100201. https://doi.org/10.1016/j.deeps.2025.100201.
  11. 11. Рыльникова М.В., Бергер Р.В., Зубков П.О. и др. Развитие научно-методических основ технологий закладки выработанного пространства с учетом специфики горно-геологических и горнотехнических условий освоения соляных месторождений. Рациональное освоение недр. 2024; 1 (75): 36-43. Rylnikova M.V., Berger R.V., Zubkov P.O., et al. Development of scientific and methodological foundations for mined-out void backfilling technologies considering the specific geological and mining conditions of salt-deposit development. Rational Development of Mineral Resources. 2024; 1 (75): 36-43. (In Russ.).
  12. 12. Соловьев В.А., Аптуков В.Н., Ваулина И.Б. Поддержание горных выработок в породах соленосной толщи. Теория и практика. Новосибирск, 2017: 264. Soloviev V.A., Aptukov V.N., Vaulina I.B. Maintenance of Mine Workings in Salt-Bearing Rocks: Theory and Practice. Novosibirsk, 2017: 264. (In Russ.).
  13. 13. Зотеев О.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород численными методами. Известия вузов. Горный журнал. 2003; 5: 108-115. Zoteev O.V. Numerical modelling of the stress–strain state of a rock mass. Universities News. Mining Journal. 2003; (5): 108-115. (In Russ.).
  14. 14. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. Москва, 1974: 240. Zienkiewicz O.C., Cheung Y.K. The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics. Moscow, 1974. 240. (In Russ.).
  15. 15. Радченко Д.Н., Бергер Р.В., Татарников В.И. и др. Экспериментальное исследование характера и последствий взаимодействия соляных пород с гидрозакладочными рассолами при подземной разработке месторождений калийных солей. Маркшейдерия и недропользование. 2023; 6 (128): 60-67. https://doi.org/10.56195/20793332_2023_6_60_67. Radchenko D.N., Berger R.V., Tatarnikov V.I., et al. Experimental study of the nature and consequences of the interaction between salt rocks and hydraulic-backfill brines during underground mining of potash deposits. Mine Surveying and Subsurface Use. 2023; 6 (128): 60–67. (In Russ.). https://doi.org/10.56195/20793332_2023_6_60_67.
  16. 16. Ухов С.Б. Скальные основания гидротехнических сооружений. Москва, 1975: 263. Ukhov S.B. Rock Foundations of Hydraulic Engineering Structures. Moscow, 1975: 263. (In Russ.).
  17. 17. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. Москва, 1987: 221. Fadeev A.B. The Finite Element Method in Geomechanics. Moscow, 1987: 221. (In Russ.).
  18. 18. Shupletsov Ju.P., Zoteev O.V., Shashkin V.N. In-situ and analitical investigations of post-peak deformation of rock mass during underground mining. Safety and Environmental Issues in Rock Engineering: Proc. ISRM international symposium. Lissabon. 21-24 June 1993. Ed. L.Riberio E Sousa & N. F. Grossman. Rotterdam, Brookfield: A.A. Balkema, 1993: 709-714.
  19. 19. VIokh N.Р., Zoteyev O.V. А technique and program for computing stress-strain state of mining system elements and mining openings in solid and fractured rock mass. Numerical Methods in Geomechanics Innsbruck, 1988: Proc. 6 Int. Conf on numerical methods in geomechanics. Innsbruck/11-15 April 1988. Ed. G.Swoboda. Rotterdam, Brookfield: A. A. Balkema, 1988; 3: 1947-1952.
  20. 20. Барях А.А., Асанов В.А., Самоделкина Н.А. и др. Геомеханическое обеспечение защиты калийных рудников от затопления. Горный журнал. 2013; 6: 30-34. Baryakh A.A., Asanov V.A., Samodelkina N.A., et al. Geomechanical support for protecting potash mines against flooding. Mining Journa. 2013; 6: 30-34. (In Russ.).
  21. 21. Гудман Р. Механика скальных пород. Москва, 1987: 232. Goodman R.E. Introduction to Rock Mechanics. Moscow, 1987. 232 p. (In Russ.).
  22. 22. Курленя М.В., Серяков В.М. О методе расчета напряженно деформированного состояния горных пород с учетом контакта кровли и почвы выработанного пространства. ФТПРПИ. 1997: 5: 14-23. Kurlenya M.V., Seryakov V.M. A method for calculating the stress–strain state of rocks with consideration of contact between the roof and floor of the mined-out space. Journal of Mining Science. 1997; (5): 14-23. (In Russ.).
  23. 23. Зотеев О.В. Учет последовательности ведения горных работ при оценке устойчивости конструктивных элементов разработки. Известия УГГГА. 2000; 11: 252-259. Zoteev O.V. Accounting for the mining sequence in assessing the stability of structural elements of a mining system. Izvestiya UGGGA. 2000; (11):252–259. (In Russ.).
  24. 24. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Комбинированная геотехнология. Москва, 2012: 344. Kaplunov D.R., Rylnikova M.V. Combined Geotechnology. Moscow, 2012: 344. (In Russ.).
  25. 25. Кузнецов С.В., Одинцев B. Н., Слоним М.Э. и др. Методология расчета горного давления. Москва, 1981: 103. Kuznetsov S.V., Odintsev V.N., Slonim M.E., et al. Methodology for Rock Pressure Calculation. Moscow, 1981: 103. (In Russ.).
  26. 26. Хайрутдинов М.М., Вотяков М.В. Возможность применения систем с твердеющей закладкой при отработке калийных месторождений. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007; 9: 265-270. Khairutdinov M.M., Votyakov M.V. Feasibility of using cemented-backfill mining systems in potash-deposit development. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2007; 9: 265-270. (In Russ.).
  27. 27. Хайрутдинов М.М., Вотяков М.В. Разработка составов твердеющих закладочных смесей из отходов переработки руд калийных предприятий. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007; 10: 200-206. Khairutdinov M.M., Votyakov M.V. Development of cemented backfill mixtures using waste generated by potash-ore processing enterprises. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2007; (10): 200-206. (In Russ.).

 

Золото России и СНГ
 
С Днём маркшейдера! ⚒
Уважаемые коллеги! От всей души поздравляем Вас с профессиональным праздником - Днём маркшейдера!
Ваш труд требует высочайшей точности, профессионализма и ответственности. Благодаря Вашим усилиям и знаниям, обеспечивается безопасность и эффективность горных и подземных работ, а также точность геодезических измерений. Маркшейдеры - люди высочайшего профессионализма. Среди Горняков они всегда славились своей точностью и принципиальностью. Желаем Вам крепкого здоровья, неиссякаемой энергии, карьерного роста, новых профессиональных достижений, интересных и перспективных проектов! Пусть каждый рабочий день приносит Вам удовлетворение от выполненной работы, а коллектив всегда поддерживает и вдохновляет на новые свершения.

Вышел новый номер

Увидел свет новый номер журнала «Маркшейдерия и Недропользование»
№ 4 (т.26), Июль-Август 2026 г.

Новые материалы