Анализ развития техники и технологии добычи каменной соли подземным способом

Поваренная соль является одним из важнейших природных образований, предопределяющих нормальную жизнедеятельность и оказывающих большое значение на развитие целого ряда отраслей промышленного производства.

Поваренная соль находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Около 60% добываемой соли является сырьем для химической промышленности, главным образом для производства хлора, каустической и кальцинированной соды, 19% используется в пищевой промышленности, порядка 11% идет на борьбу с обледенением. Кроме того, соль применяется для смягчения воды, в буровых жидкостях, при электролизе, в сельском хозяйстве, животноводстве и т.д.

Потребление поваренной соли постоянно возрастает, что влечет за собой увеличение ее производства. Достаточно сказать, что за последние 7 лет мировое производство соли возросло почти на 5%, несмотря на имеющий место значительный спад ее добычи в странах СНГ.

В настоящее время мировое производство поваренной соли составляет около 190 млн. тонн в год. Соль производят в 110 странах мира, но основная добыча (около 90%) осуществляется в 21 стране, ведущими из которых являются США (19%), Китай (11%), Германия (9%), Индия (6%), Канада (5%).


Постоянно растущая потребность в поваренной соли предопределяет необходимость в совершенствовании технологии ее добычи и переработки, проведении на этой основе реконструкции действующих предприятий и освоения новых месторождений, что должно осуществляться с учетом мирового опыта производства соли как в части технологии, так и в части ее использования.

Добыча соли осуществляется шахтным способом, естественным испарением, выщелачиванием с последующей вакуумной или чренной выпаркой, из рассолов. На диаграммах (рис.1) показана доля добычи поваренной соли различными способами в странах Западной Европы и США. Как видно из рисунка доля подземной добычи поваренной соли составляет порядка 30%.

Из общего объема добычи твердой поваренной соли на предприятиях соляной промышленности России в 1995 г. (2470.1 тыс. т) подземным способом добыто 570.2 тыс.т, или 23%. Основной объем подземной добычи (83%) приходится на АО «Илецксоль». На строящемся Тыретском солеруднике добыто всего 98.5 тыс.т при проведении горнокапитальных выработок. С учетом проектной производственной мощности этого рудника (2 млн.т в год), и увеличения после реконструкции мощности АО «Илецксоль» до 1.1 млн.т при сохранении объемов добычи на озерных предприятиях, доля добычи каменной соли в ближайшие годы возрастет и составит примерно 50% от общего объема добычи. В связи с этим вопросам совершенствования подземного способа добычи соли и повышения технического уровня рудников необходимо уделять большое внимание. Это оправдано также высоким качеством каменной соли Илецкого и Тыретского месторождений.

В настоящее время на соляных рудниках применяется исключительно одногоризонтный способ вскрытия вертикальными стволами. Его преимущества — небольшой объем капитальных работ, простота и универсальность. Вместе с тем при одногоризонтном способе может возникнуть значительный разрыв между глубиной ведения горных работ и уровнем подъемного горизонта, следствием чего являются многоступенчатость подъемного транспорта и ухудшение условий проветривания.

В практике горного производства в качестве вспомогательных вскрывающих выработок применяются квершлаги, уклоны, бремзберги, слепые стволы, спиральные съезды и др. На соляных рудниках, где главные вскрывающие выработки пройдены до массива соли, горизонтальные вспомогательные выработки (квершлаги) отсутствуют. При вскрытии нижележащих горизонтов (пластов) возможно применение наклонных или вертикальных выработок. При этом необходимо учитывать, что вскрытие новых горизонтов вспомогательными выработками приводит к ступенчатой схеме транспорта, ухудшает технико-экономические показатели и усложняет организацию работ. Поэтому, например, в угольной промышленности, при отработке пологих пластов постепенно переходят на вскрытие новых горизонтов при помощи углубки действующих или проходки новых стволов вместо уклонов. Применительно к условиям соляных рудников этот вопрос требует детальной технико-экономической проработки, что может быть выполнено при разработке проектов.

Месторождения каменной соли разрабатываются камерной системой без крепления выработанного пространства. Она обладает рядом достоинств, позволяющих эффективно применять ее на всех рудниках: отсутствие технологических процессов управления кровлей, вследствие чего производительность труда выше, а себестоимость добычи соли ниже в сравнении с другими системами разработки; возможность применения наиболее мощной высокопроизводительной горной техники в условиях больших выработанных пространств; более высокая концентрация горных работ. В то же время камерной системе разработки присущ ряд недостатков, главными из которых являются большие потери соли в целиках (до 60-70%); потребность обеспечения длительной устойчивости горных выработок; сложность проветривания из-за большого объема камер и свободных выработанных пространств, трудно поддающихся изоляции, что приводит к значительным утечкам воздуха (до 50%). Для совершенствования камерной системы разработки или применения новых систем необходима постановка специальных исследований, которые ранее для соляных рудников не проводились.

В истории развития техники и технологии добычи каменной соли на предприятиях России можно выделить два принципиально различающихся периода: период применения технологии с очистной выемкой камерных запасов соли буровзрывным способом и период применения технологии с комбайновым (машинным) способом выемки без буровзрывных работ.

Технология отработки камерных запасов соли включала три этапа (стадии). На первой стадии производилась выемка забоем-лавой нижней подсечки - выработки высотой 3-5 м на всю ширину камеры участками 30 м длиной. Затем велась отработка камеры на высоту 10-11 м потолкоус-тупным забоем с магазинированием взорванной соли. На третьей стадии также потолкоуступным забоем производилась очистная выемка на полную высоту камеры (30 м). Отбойка соли как в нижней подсечке, так и в забоях последующих стадий выемки осуществлялась с помощью буровзрывных работ с ручным бурением шпуров. Погрузка взорванной соли в шахтные вагонетки производилась с помощью скреперных установок на базе лебедок 55-ЛС, 75-ЛС и др. Груженые вагонетки емкостью 1-1.5 т транспортировались к стволу рудника аккумуляторными электровозами типа 8АРП (рис.2).


Дальнейшим развитием технологии с буровзрывной выемкой явилось применением более прогрессивной технологии со скважинной отбойкой вместо мелкошпуровой. Технология предусматривала проведение верхней и нижней подсечек, бурение скважин в очистном уступе и их взрывание, погрузку взорванной соли мощными погрузочными машинами в самоходные вагоны и доставку ее к дробильно-перегрузочным пунктам для дальнейшей транспортировки ленточными конвейерами или в составах шахтных вагонеток к стволу. Для проведения подсечек в камерах применены проходческоочистные комбайны типа ПК-8 и Урал 10КС (рис.3).



Эта технология позволила механизировать основные технологические процессы, использовать современное высокопроизводительное самоходное оборудование, повысить безопасность и производительность труда.

Значительный качественный скачок в повышении технического уровня подземной добычи соли на предприятиях России достигнут в середине 80-х годов после разработки, отработки в опытно-промышленных условиях и внедрения технологии машинной добычи соли (рис. 4). Применительно к мощным месторождениям полезных ископаемых такая технология освоена в промышленных масштабах впервые в отечественной и мировой практике, защищена рядом изобретений. В настоящее время АО «Илецксоль» полностью перешло на применение машинной технологии. Это объясняется значительными преимуществами новой технологии в сравнении с технологией с буровзрывными работами. Основные из них: резкое (с 13-14 до 3-4) уменьшение числа технологических процессов и увеличение за счет этого надежности технологии, применение однотипного оборудования на проходческих и очистных работах, упрощение организации производства и повышения безопасности труда и его квалификации, снижение потерь полезного ископаемого в недрах. Благодаря существенным преимуществам производительность труда на подземных работах возрастает в 2-2.7 раза.

Машинная технология предусмотрена к применению и на Тыретском месторождении, для чего в настоящее время ведутся необходимые горноподготовительные работы.

Общим признаком для всех технологических схем машинной добычи является отработка камерных запасов соли горизонтальными слоями в нисходящем порядке от потолочины к подошве камеры.

Опыт применения машинной технологии выявил ее некоторые, иногда существенные, недостатки.

Основным недостатком применяемых в настоящее время технологических схем является цикличная доставка соли на выемочных слоях от комбайнов типа «Урал 10КСА» самоходными вагонами 5ВС15М до со-леспусков. Время основной работы комбайнов по отбойке соли не превышает 25-35% продолжительности смены. При этом потери времени на ожидание вагона занимают от 27 до 58% от общего времени смены. Не достигнуто принципиальных изменений и при использовании в комплексе бункер-перегружателей типа БП-14. Вследствие цикличности работы число включений комбайна за смену составляет 20-25 раз, что приводит к снижению надежности его работы. Все это не дает возможности в полной мере использовать высокие производительные возможности современных комбайнов (4-5 т/мин). Как правило, сменная производительность комбайновых комплексов не превышает 400-500 т/смену при потенциальной возможности более 1000 т/смену.

Журнал "Горная Промышленность" №3 1996, стр.2