Гидроизоляция выработанного пространства при ликвидации потенциально опасного участка на калийном руднике

Ликвидация горного предприятия или его части является одним из завершающих этапов освоения месторождения полезного ископаемого. Способы плановой контролируемой ликвидации предприятия, разрабатывающего месторождение водорастворимых руд, такое как калийный рудник, ограничены из-за большого количества аварий, вызванных прорывом пресных вод в горные выработки. Выбор способа изоляции участка калийного рудника от остальной части выработок на шахтном поле зависит от горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождения. При «сухой» механизированной ликвидации калийного рудника или его участка требуется значительное время и ресурсы, величина которых превышает границы экономической эффективности и рациональности. Использование «мокрой» контролируемой ликвидации подразумевает заполнение выработанного пространства потенциально опасного участка жидкой средой, которой для соляного рудника может быть только минерализованный рассол, постепенно заполняющий весь объем пустот. Конструкции гидроизоляционных перемычек определяются по результатам исследований массива на проницаемость и расчетов параметров сооружения, а также свойств материалов, с учетом требуемого срока службы гидроизоляционных сооружений, ожидаемого давления и состава рассола. Перемычки должны состоять из упоров, между которыми будут расположены герметичные сегменты. Строительство упоров необходимо для удержания герметичных сегментов в исходном положении и компенсации возникающих в них напряжений. Герметичные сегменты исключают проникновение рассолов через тело перемычки и по ее контакту с массивом. Все технические решения по конструкции гидроизоляционных перемычек, их количеству и выбору материалов для конкретных условий определяются по результатам комплексных научно-исследовательских работ.

Скопинов М. В. Гидроизоляция выработанного пространства при ликвидации потенциально опасного участка на калийном руднике // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 4. – С. 59–71. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2025_4_0_59.

Скопинов Михаил Владимирович — директор проектной части, директор горно-геологической научной части, АО «ВНИИ Галургии», e-mail: Mihail.Skopinov@uralkali.com.

1. 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.

2. Барях А. А. Обоснование способа ликвидации калийных рудников // Горное эхо. — 2019. — № 4. — С. 23—27. DOI: 10.7242/echo.2019/4/5.

3. Зубов В. П., Ковальский Е. Р., Антонов С. В., Пачгин В. В. Повышение безопасности рудников при отработке Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 5. — С. 22—33. DOI: 10.25018/02361493-2019-05-0-22-33.

4. Смирнов Э. В., Зданович М. Я., Урминский Д. Г., Скопинов М. В., Курсанин Ю. В., Салахиев Д. Ф., Русаков М. И., Носов О. А., Елькин А. А. Патент RU 2 801 258 С1, 04.08.2023. Способ герметизации участка горной выработки в соляном руднике. 2023. Бюл. № 22.

5. Смирнов Э. В., Зданович М. Я., Урминский Д. Г., Скопинов М. В., Русаков М. И., Носов О. А., Елькин А. А. Патент RU 2 795 491 С1, 04.05.2023. Гидроизоляционное сооружение. 2023. Бюл. № 13.

6. Whyatt J., Varley F. Catastrophic failures of underground evaporite mines / Proceedings of 27th International Conference on Ground Control in Mining. NIOSH. Spokane Research Laboratory, USA, 2008, pp. 17—23.

7. Rauche H. Sinkhole formation over flodded potash mines — Case studies from the motherland of the potash industry / Fall 2000 Meeting. San Antonio, Texas, USA, 2000, p. 161.

8. Парфенов А. П., Сланевский В. В., Мезенцев В. В. Строительство гидроизоляционных перемычек на калийных рудниках // Шахтное строительство. — 1988. — № 9. — С. 21—22.

9. 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, no. 1, pp. 2—18.

10. Девятков С. Ю. Обоснование условий образования провалов на земной поверхности при аварийных затоплениях калийных рудников // Стратегия и процессы освоения георесурсов. — 2018. — № 16. — С. 98—101.

11. Асанов В. А., Евсеев А. В. Влияние рассолов на механические свойства соляных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 2. — С. 363—366.

12. 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.

13. 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.

14. Титова Н. В., Шутин С. Г., Шаповалов В. И. Использование бентонитового материала при возведении гидроизоляционных сооружений в подземных горных выработках калийных шахт / Актуальные направления современных научных исследований и их роль в развитии общества, экономики и государства: сборник научных статей по итогам Международной межвузовской научно-практической конференции. — СПб., 2024. — С. 16—26.

15. Грунер М. Г., Мозер С. П. Опыт создания и эксплуатации флюидоизолирующих перемычек в соляных шахтах // Горная механика и машиностроение. — 2012. — № 2. — С. 12—22.

16. Шкуратский Д. Н., Скопинов М. В., Смирнов Э. В., Барях А. А. Ликвидация потенциально опасных участков на калийных рудниках // Горный журнал. — 2023. — № 3. — С. 5—12. DOI: 10.17580/gzh.2023.03.01.

17. 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. — УланУдэ, 2020. — С. 61—63.

18. 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, pp. 279—285. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2009.11.009.

19. Титова Н. В., Протько Н. С., Шутин С. Г. Тампонажный материал для герметизации горной породы при строительстве гидроизоляционных сооружений в калийных рудниках // Горная механика и машиностроение. — 2024. — № 2. — С. 78—84.