АО «ВНИИ Галургии», Пермь, Россия:

Шкуратский Д. Н., генеральный директор, канд. техн. наук, vniig@uralkali.com
Скопинов М. В., директор проектной части

ПАО «Уралкалий», Березники, Россия:

Смирнов Э. В., технический директор

Горный институт УрО РАН, Пермь, Россия:

Барях А. А., научный руководитель, академик РАН, д-р техн. наук

Особенность разработки мес то рожде ний калийных солей связана с необходимостью защиты рудников от прорыва пресных вод в горные выработки. Впервые предложен и находится в стадии реализации способ ликвидации участка шахтного поля, потенциально опасного по аварийному прорыву пресных вод в горные выработки. Потенциально опасный участок изолируется путем возведения специальных перемычек, и его выработанное пространство заполняется относительно насыщенными рассолами. Поскольку плотность пресных вод ниже плотности рассолов, то даже в случае нарушения сплошности водозащитной толщи пресные воды не будут поступать в отработанное пространство рудника. Ликвидация участка осуществляется при помощи сооружения в групповых вскрывающих выработках в пределах гидроизолирующего целика изолирующих перемычек и заполнения выработанного пространства рассолами. В процессе ликвидации закачиваемые рассолы будут донасыщаться по NaCl и KCl. На основе комплексного фильтрационно-миграционного и геомеханического численного моделирования выполнена оценка негативных последствий, связанных с растворением соляных пород и обусловленных этими процессами дополнительными деформациями водозащитной толщи. По результатам выполненных расчетов в погруженной западной части локализована зона, в пределах которой ликвидация обусловливает повышение техногенной нагрузки на водозащитную толщу и создает угрозу ее разрушения. Для минимизации рисков нарушения сплошности водозащитной толщи рекомендовано заполнять выработанное пространство в этой зоне насыщенными рассолами. 

*Раздел «Геомеханический анализ опасности разрушения ВЗТ в процессе ликвидации потенциально опасного участка» выполнен при поддержке Минобрнауки РФ, тема: «Исследование характера деформирования и разрушения квазипластичных горных пород в сложных условиях нагружения».

1. Шиман М. И. Предотвращение затопления калийных рудников. – М. : Недра, 1992.
2. Prugger F. F., Prugger A. F. Water problems in Saskatchewan potash mining – what can be learned from them? // CIM Bulletin. 1991. Vol. 84. No. 945. P. 58–66.
3. Барях А. А., Евсеев А. В. Ликвидация калийных рудников и соляных шахт: обзор и анализ проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 9. С. 5–29. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-5-29
4. Baryakh A. A., Samodelkina N. A. Geomechanical estimation of deformation intensity above the flooded potash mine // Journal of Mining Sciences., 2018. Vol. 53. No. 4. P. 630–642.
5. Rauche H. Die Kaliindustrie im 21 Jahrhundert. Stand der Technik bei der Rohstoffgewinnung und der Rohstoffaufbereitung sowie bei der Entsorgung der dabei anfallenden Rückstände. – Berlin : Springer Vieweg, 2015. – 560 s.
6. Andreichuk V., Eraso A., Domínguez. M. C. A large sinkhole in the Verchnekamsky potash basin in the Urals // Mine Water and the Environment. 2000. Vol. 19. Iss. 1. P. 2–18.
7. Whyatt J., Varley F. Catastrophic Failures of Underground Evaporite Mines // Proceedings of 27^th International Conference on Ground Control in Mining. NIOSH. Spokane Research Laboratory, USA, 2008, pp. 17–23.
8. Барях А. А., Девятков С. Ю. Геомеханическая оценка условий образования провалов на земной поверхности на участке прорыва пресных вод в калийный рудник // Горный журнал. 2018. № 6. С. 17–21. DOI: 10.17580/gzh.2018.06.03
9. Baryakh A. A., Gubanova E. A. On flood protection measures for potash mines // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 240. P. 613–620. DOI: 10.31897/PMI.2019.6.613.

10. Смычник А. Д., Шемет С. Ф., Гречко А. М., Шутин С. Г., Кологривко А. А. Новые способы защиты от рудничных водопритоков с помощью гидроизоляционных перемычек// Горная механика и машиностроение. 2010. № 3. С. 41–45.
11. Титова Н. В., Климович В. В. Воздействие агрессивных солевых рассолов на строительные материалы для возведения гидроизоляционных сооружений // Горная механика и машиностроение. 2019. № 2. С. 16–20.
12. Бадмаева Э. В., Урханова Л. А., Лхасаранов С. А. Исследование влияния нанодобавок и суперпластификаторов на тепловыделение портландцемента // Образование и наука. Технические науки : материалы национальной научно-практической конференции ВСГУТУ. – Улан-Удэ, 2020. С. 61–63.
13. Jobmann M., Wilsnack T., Voigt H. D. Investigation of damage-induced permeability of Opalinus clay // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2010. Vol. 47. No. 2. P. 279–285.
14. Грунер М. Г., Мозер С. П. Опыт создания и эксплуатации флюидоизолирующих перемычек в соляных шахтах // Горная механика и машиностроение. 2012. № 2. С. 12–22.
15. Langevin C. D., Shoemaker W. B. MODFLOW-2000, the U.S. Geological Survey Modular Ground-Water Model—Documentation of the SEAWAT2000 Version with the Variable-Density Flow Process (VDF) and the Integrated MT3DMS Transport Process (IMT) : Open-File Report 03-426. – Tallahassee : U.S. Geological Survey, 2003. – 54 p.
16. Baryakh A. A., Samodelkina N. A., Konosavsky P. K. Prevention of Freshwater Breakthrough into Potassium Mines // Procedia Structural Integrity. 2021. Vol. 32. pp. 17–25.
17. Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., Zhu J. Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 7th ed. – Oxford : Butterworth-Heinemann, 2013. – 756 p.
18. Baryakh A. A., Samodelkina N. A. About one criteria of strength of rocks // Chebyshevskii Sbornik. 2017. Vol. 18. Iss. 3. P. 72–87.
19. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике. – М. : Недра, 1987. – 221 с.