vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2019-64-3-366-377vestift-460Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSТехнология устройства ледопородного ограждения при проходке шахтных стволов на примере объектов Петриковского ГОКаTechnology of performance of ice wall when sinking shafts at the example of the objects of the Petrikov miningВитязьП. А.VityazP. A.

Витязь Петр Александрович – академик Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, руководитель аппарата Национальной академии наук Беларуси

пр. Независимости, 66, 220072, Минск;

главный научный сотрудник, Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси

Pyotr A. Vitiaz – Academician of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Professor, Head of Academy Staff of the National Academy of Sciences of Belarus

66, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk;

Chief Researcher, Joint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus

vitiaz@presidium.bas-net.byГоловатыйИ. И.GolovatyI. I.

Головатый Иван Иванович – генеральный директор

ул. Коржа, 5, 223710, Солигорск, Минская область

Ivan I. Golovaty – General Director

5, Korzh Str., 223710, Soligorsk, Minsk Region

belaruskali.office@kali.byПрушакВ. Я.PrushakV. Ya.

Прушак Виктор Яковлевич – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, директор

ул. Козлова, 69, 223710, Солигорск, Минская область

Victor Y. Prushak – Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Professor, Director

69, Kozlov Str., 223710, Soligorsk, Minsk Region

ipr@sipr.byДиулинД. А.DiulinD. A.

Диулин Денис Александрович – генеральный директор

Солигорск-4, 223710, Минская область

Denis A. Diulin – Director General

223710, Soligorsk-4, Minsk Region

trest@shahta.byПрезидиум Национальной академии наук Беларуси; Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук БеларусиPresidium of National Academy of Sciences of Belarus; Joint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of BelarusОАО «Беларуськалий»JSC “Belaruskali”Солигорский Институт проблем ресурсосбережения с Опытным производствомSoligorsk Institute of Resource Saving Problems with Pilot ProductionОАО «Трест Шахтоспецстрой»JSC “Trest Shahtospetsstroy”201905102019643366377Copyright © Витязь П.А., Головатый И.И., Прушак В.Я., Диулин Д.А., 20192019Витязь П.А., Головатый И.И., Прушак В.Я., Диулин Д.А.Vityaz P.A., Golovaty I.I., Prushak V.Y., Diulin D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/460

Изучены научно-технические аспекты технологии использования ледопородного ограждения при проходке шахтных стволов в водоносных горных породах на примере объектов строящегося Петриковского ГОКа. Описан алгоритм процесса замораживания горного массива. Разработана методика расчета основных параметров ледопородного ограждения, основанная на классических научных представлениях в области геотехнологии, геомеханики и горной теплофизики, содержащая модифицированные формулы толщины и времени образования ледопородной стенки. Высокая эффективность разработанной методики подтверждается результатами успешного использования полученных численных значений параметров ограждения при реализации проекта проходки стволов. Показана возможность выбора способа размораживания мерзлых пород на основе анализа реальной трехмерной модели ледопородного ограждения. Важнейшим критерием такого выбора является равномерность толщины ледопородного ограждения по окружности вертикального ствола. Сделан вывод о достигнутой высокой научной и практической компетенции белорусских шахтостроителей – ученых и специалистов. В стране разработана надежная система научно-технического обеспечения технологии проходки вертикальных шахтных стволов с использованием временных ледопородных ограждений. Созданы эффективные методики проведения предварительных геологических исследований, расчета параметров ледопородных ограждений и замораживающего оборудования, выбора технологии проведения работ. Сформирована необходимая материально-техническая база для быстрого и качественного выполнения всего комплекса работ по сооружению шахтных стволов специальным способом.

Scientific-technical aspects of technology of use of the ice wall when shaft sinking in water-bearing rocks, using an example of objects under construction of the Petrikov mining and processing plant, are studied. The algorithm of process of freezing of the mountain massif is described. The method is developed of calculation of the main parameters of the ice barrier, based on classical scientific concepts in the field of geotechnology, geomechanics and mountain thermal physics, containing modified formulas of thickness and time of the ice wall formation. The high efficiency of the developed technique is confirmed by the results of the successful use of the obtained numerical values of the parameters of the fence in the implementation of the project of sinking shafts. It is shown the possibility of choosing a method of defrosting frozen rocks, based on the analysis of a real three-dimensional model of the ice barrier. The most important criterion for this choice is the uniformity of the thickness of the ice barrier along the circumference of the vertical cylinder. The conclusion is made about the high scientific and practical competence of Belarusian mine builders – scientists and specialists. The country has developed a reliable system of scientific and technical support for the technology of sinking vertical mine shafts using temporary ice fences. Effective methods of preliminary geological studies, calculation of parameters of ice-rock fences and freezing equipment, selection of technology of work have been created. The necessary material and technical base for fast and high-quality performance of all complex of works on a construction of mine trunks in the special way is created.

шахтный вертикальный стволледопородное ограждениезамораживаниегидрогеологическое и геофизическое строениеmine vertical shaftice wallfreezehydrogeological and geophysical structureReferencesМихайлов, Ю.В. Строительство горных выработок специальными способами: учеб.-метод. пособие / Ю. В. Михайлов, В.Ф. Носков, В. Я. Прушак. – Минск: Тэхналогiя, 2005. – 223 с.Mihailov Yu. V., Noskov V. F., Prushak V. Ya. Construction of Mine Workings in Special Ways. Minsk, Tehnalogiya Publ., 2005. 223 p. (in Russian).Паланкоев, И.М. Обоснование параметров технологии проходки шахтных стволов в искусственно замороженных породах: дис. … канд. техн. наук / И. М. Паланкоев. – М., 2015. – 192 с.Palankoev I. M. Evaluation of Shafting Technology Parameters for Artifcially Frozen Rocks. Moscow, 2015. 192 p. (in Russian).Указания по оценке гидрогеологических условий шахтных полей и прогнозу водопритоков в горные выработки / ВНИИ горн. геомеханики и маркшейдер. дела. – Л.: ВНИМИ, 1987. – 98 с.Guidance on the Assessment of the Hydrogeological Conditions of Mine Fields and the Forecast of Water Inflows into the Mine Workings. Leningrad, VNIMI, 1987. 98 p. (in Russian).Маньковский, Г. И. Специальные способы проходки горных выработок / Г. И. Маньковский. – М.: Углетехиздат, 1958. – 454 с.Mankovskii G. I. Special Methods of Mining Drilling. Moscow, Ugleizdat Publ., 1958. 454 p. (in Russian).Дмитриев, А. П. Термодинамические процессы в горных породах: учеб. для вузов / А.П. Дмитриев, С. А. Гончаров. – М.: Недра, 1990. – 360 с.Dmitriev A. P., Goncharov S. A. Thermodynamic Processes in Rocks. Moscow, Nedra Publ., 1990. 360 p. (in Russian).Трупак, Н. Г. Замораживание пород при сооружении вертикальных шахтных стволов / Н.Г. Трупак. – М.: Недра, 1983. – 270 с.Trupak N. G. Rock Freezing in Shafting. Moscow, Nedra Publ., 1983. 270 p. (in Russian).Оптимизация процессов формирования ледопородного ограждения при сооружении шахтных стволов / И. И. Головатый [и др.] // Горн. журн. – 2018. – №8. – С. 48–53. https://doi.org/10.17580/gzh.2018.08.06Golovatii I. I., Levin L. Yu., Parshakov O. S., Diulin D. A. Optimization of frozen wall formation in shaft construction. Gornyi Zhurnal, 2018, no. 8, pp. 48–53 (in Russian). https://doi.org/10.17580/gzh.2018.08.06Левин, Л. Ю. Контроль теплового режима породного массива на основе применения оптоволоконных технологий мониторинга температур в скважинах / Л. Ю. Левин, А.В. Зайцев, М. А. Семин // Горн. эхо. – 2016. – №1. – С. 35–37.Levin L. Yu., Zaitsev A. V., Semin M. A. Control of the thermal regime of the rock massif based on the application of fber-optic technologies for monitoring temperatures in wells. Gornoe ekho [Mountain Echo], 2016, no. 1, pp. 35–37 (in Russian).Хайден, Т. Современная технология замораживания пород на примере двух объектов, находящихся на стадии строительства, состоящих из пяти вертикальных шахтных стволов / Т. Хайден, Б. Вегнер // Горн. журн. – 2014. – № 9. – С. 65–69.Heyden T., Vegner B. Modern shaft freezing technology implemented in two big shaft sinking projects with total fve surface mine shafts are being constructed. Gornyi Zhurnal, 2014, no. 9, pp. 65–69 (in Russian).Левин, Л. Ю. Математическое прогнозирование толщины ледопородного ограждения при проходке стволов / Л.Ю. Левин, М.А. Семин, О. С. Паршаков // Физ.-техн. проблемы разработки полез. ископаемых. – 2017. – №5. – С. 154–161. https://doi.org/10.15372/ftprpi20170517Levin L. Y., Semin M. A., Parshakov O. S. Mathematical Prediction of Frozen Wall Thickness in Shaft Sinking. Journal of Mining Science, 2017, vol. 53, iss. 5, pp. 938–944. https://doi.org/10.1134/S1062739117052970Левин, Л. Ю. Исследование динамики ледопородного ограждения в условиях повреждения замораживающих колонок при проходке шахтных стволов / Л. Ю. Левин, Е.В. Колесов, М.А. Семин // Горн. информ.-аналит. бюлл. – 2016. – № 11. – С. 257–265.Levin L. Yu., Kolesov E. V., Semin M. A. Dynamics of ice wall under conditions of damaged freezing pipes when shaft sinking. Gorny informatsionno-analiticheskiy byulleten = Mining Informational and Analytical Bulletin, 2016, no. 11, pp. 257–265 (in Russian).Метод решения обратной задачи Стефана для контроля состояния ледопородного ограждения при проходке шахтных стволов / Л.Ю. Левин [и др.] // Вестн. Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Геология. Нефтегазовое и гор. дело. – 2017. – Т. 16, № 3. – С. 255–267. https://doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.6Levin L. Yu., Syomin M. A., Parshakov O. S., Kolesov E. V. Method for solving inverse Stefan problem to control ice wall state during shaft excavation. Perm Journal of Petroleum and Mining Engineering, 2017, vol. 16, no. 3, pp. 255–267. https://doi.org/10.15593/2224-9923/2017.3.6Иудин, М. М. Обеспечение безопасности устойчивости ствола при оттаивании ледопородного ограждения / М.М. Иудин // Вестн. Якут. гос. ун-та. – 2009. – Т. 6, № 1. – С. 46–51.Iudin M. M. Safety provision of bore stability during defrosting of ice barrier. Vestnik Yakutskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Yakutsk State University], 2009, vol. 6, no. 1, pp. 46–51 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.