Газодинамические явления на старобинском месторождении калийных солей Новик а.В., научн. Рук. Губин в.Н., проф. (бгу, Минск)

При разработке пластов опасных по газодинамическим явлениям (внезапным выбросам соли и газа, а также обрушениям и отжимам пород с газовыделением), важнейшей проблемой является обеспечение безопасных условий труда горняков в очистных и подготовительных выработках. В связи с этим возникает необходимость изучения газодинамических процессов в соляных породах и разработки методов их прогноза с целью предупреждения опасных явлений. В работе изложены результаты исследований в этой области.

Большую роль в газодинамических процессах, протекающих в калийных пластах при их отработке, играет естественная трещиноватость. К трещинам часто приурочены скопления природных газов. Они являются естественными путями миграции газов при нарушении геомеханического равновесия в процессе ведения горных работ.

Особый интерес с точки зрения газодинамических явлений, происходящих при отработке калийных горизонтов Старобинского месторождения, представляет изучение уникальных локальных геологических нарушений в виде мульд. Горизонтальное сечение мульд имеет форму круга или эллипса. Они характеризуются резким погружением слоев под углом более 30  и многочисленными разрывами сплошности пород. Для большинства мульд характерно наличие ядра, представляющего собой сферическое образование из перемятых пород. Сильвинитовый пласт в пределах мульды характеризуется трещинами радиальными (расположенными в плоскостях, проходящих через центр мульды) и кон центрическими (образующими концентрические окружности с центром в ядре). Образцы, отобранные из ядра мульды, представляют собой соляно-глинистую деформированную породу с включениями галита и микроамплитудными тектоническими нарушениями (разрыв сплошности прослойков, деформация отдельных крупных зерен). Под микроскопом установлены разно образные структуры. Текстура, как правило, неоднородная, что объясняется весьма неравномерным распределением в ней минеральных компонентов и широким диапазоном изменения их содержания.

Формировались мульды погружения на стадии раннего диагенеза. Происходил отжим остаточных рассолов, которые по мере увеличения мощности покровных осадков, начали мигрировать в более ослабленные зоны (трещины). Рассолы, взаимодействуя с сильвинитами, обусловили замещение сильвина галитом. Затем происходило опускание сильвинитовых слоёв (с краёв они растягиваются и трескаются). В конце стадии ядро мульды заполнялась брекчированными глинистыми породами с карналлитом и галитом или галитом с примесью глины. По трещинам в породе происходит миграция газов, аккумуляция их в порах и пустотах.

В 2000-2006 гг. при ведении работ на ׀׀׀ калийном горизонте Старобинского месторождения было встречено 84 геологических нарушения типа мульда: 1РУ - 37(9 выбросов), 2РУ - 16(4), 3РУ - 26(5), 4РУ - 5(0). Самая опасная часть - северная часть шахтного поля рудника 1РУ и юго-восточная часть шахтногo поля рудника 3РУ (там больше мульд и больше выбросов).

Известны следующие методы прогнозирования газодинамических явлений, которые прошли опробование на рудниках: акустический, фрейбергский керновый, метод прогнозирования по наличию избыточного давления газа в загерметизированном шпуре, метод прогнозирования по качественному и количественному составу природных газов, геофизические.

До стадии практического применения доведены методы сейсмический, акустический и бароконтроль. Последний основан на определении давления природных газов в массиве пород.

Решающая роль в создании выбросоопасных ситуаций на калийных рудниках принадлежит газовому фактору. К такому же выводу пришли многие исследователи, изучающие проблему выбросоопасности. Поэтому основные усилия направлены на создание методов прогнозирования, основанных на газовом факторе. Эффективная борьба с газодинамическими явлениями возможна только при существовании надежных методов определения давления природных газов.

Исходя из физической сущности газодинамических процессов наиболее приемлемым способом воздействия на выбросоопасные зоны (расположенные в основном в кровле выработок) является дегазация пород с целью частичного извлечения природных газов и снижения их давления, что обеспечит ослабление действия газового фактора выбросоопасности. В отличие от проведения дегазационных мероприятий на угольных шахтах дегазационные работы при разработке пластов калийных руд проводятся  непосредственно в процессе проходки выработки, что вызывает снижение эффективности дегазации, цель которой предотвращение газодинамических явлений. Это объясняется небольшим дренирующим действием дегазационных мероприятий и большой скоростью подвижения забоя. Вопросы эффективности дегазационных мероприятий на калийных рудниках предъявляют высокие требования к степени научной обоснованности дегазационных параметров. Газодинамические исследования показали, что для повышения эффективности дегазационных мероприятий необходимо применение профилактической дегазации, действующей в основном в зонах, удаленных от забоев, и защитной дегазации, действующей в призабойных зонах.