ОАО «Беларуськалий», Солигорск, Республика Беларусь:

Головатый И. И., генеральный директор

Горный институт УрО РАН, Пермь, Россия:
Левин Л. Ю., зам. директора по научной работе, д-р техн. наук, чл.-корр. РАН
Семин М. А., заведующий лабораторией, д-р техн. наук, seminma@inbox.ru
Пугин А. В., научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук

Выполнен анализ существующих подходов к управлению искусственным замораживанием пород и грунтов в процессе строительства шахтных стволов. Разработанная ранее концепция замораживания «по требованию» дополнена основными стратегиями и принципами. Продемонстрировано применение этой концепции на примере строительства стволов калийного рудника в Республике Беларусь. Описаны и проанализированы некоторые особенности процесса замораживания породного массива при строительстве двух стволов рудника. Представлены наиболее интересные технические решения, направленные на повышение энергоэффективности и безопасности ведения работ по углубке стволов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 19-77-30008.

1. Ольховиков Ю. П. Крепь капитальных выработок калийных и соляных рудников. – М. : Недра, 1984. – 238 с.
2. Вакуленко И. С., Николаев П. В. Анализ и перспективы развития способа искусственного замораживания горных пород в подземном строительстве // ГИАБ. 2015. № 3. С. 338–346.
3. Трупак Н. Г. Замораживание горных пород при проходке стволов. – М. : Углетехиздат, 1954. – 897 с.
4. Kostina A., Zhelnin M., Plekhov O., Panteleev I., Levin L., Semin M. An Applicability of Vyalov’s equations to ice wall strength estimation // Frattura ed integrita strutturale. 2020. Vol. 14. No. 53. P. 394–405.
5. Семин М. А., Левин Л. Ю., Паршаков О. С. Выбор параметров и обоснование режима работы замораживающих колонок для поддержания толщины ледопородного ограждения // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020. № 5. С. 194–205.
6. Levin L., Golovatyi I., Zaitsev A., Pugin A., Semin M. Thermal monitoring of frozen wall thawing after artificial ground freezing: Case study of Petrikov Potash Mine // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021. Vol. 107. 103685.
7. Han C., Yu X. B. Sensitivity analysis of a vertical geothermal heat pump system // Applied Energy. 2016. Vol. 170. P. 148–160.
8. Lackner R., Amon A., Lagger H. Artificial ground freezing of fully saturated soil: thermal problem // Journal of Engineering Mechanics. 2005. Vol. 131. No. 2. P. 211–220.
9. Alzoubi M. A., Nie-Rouquette A., Ghoreishi-Madiseh S. A., Hassani F. P., Sasmito A. P. On the concept of the freezing-on-demand (FoD) in artificial ground freezing for long-term applications // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 143. 118557.
10. Wallace K., Prosser B., Stinnette J. D. The practice of mine ventilation engineering // International Journal of Mining Science and Technology. 2015. Vol. 25, Iss. 2. P. 165–169.

11. Головатый И. И., Левин Л. Ю., Паршаков О. С., Диулин Д. А. Оптимизация процессов формирования ледопородного ограждения при сооружении шахтных стволов // Горный журнал. 2018. № 8. С. 48–53.
12. Zhou Y., Zhou G. Intermittent freezing mode to reduce frost heave in freezing soils-experiments and mechanism analysis // Canadian Geotechnical Journal. 2012. Vol. 49. No. 6. P. 686–693.
13. Паршаков О. С. Разработка автоматизированной системы термометрического контроля ледопородных ограждений: дисс. … канд. техн. наук. – Пермь : ГИ УрО РАН, 2020. – 140 с.
14. Semin M., Golovatyi I., Pugin A. Analysis of temperature anomalies during thermal monitoring of frozen wall formation // Fluids. 2021. Vol. 6. No. 8. 297.
15. Тарасов В. В., Пестрикова В. С. Обзор аварийных ситуаций, возникших на Верхнекамском калийном месторождении при проходке шахтных стволов // ГИАБ. 2015. № 5. С. 23–29.
16. Tuck M. A., Finch C., Holden J. Ventilation on demand: A preliminary study for Ballarat Goldfields NL // Proceedings 11th US/North American Mine Ventilation Symposium. 2006. P. 11–14.
17. Zhang B., Yang W., Wang B. Plastic Design Theory of Frozen Wall Thickness in an Ultradeep Soil Layer Considering Large Deformation Characteristics // Mathematical Problems in Engineering. 2018. Vol. 2018.
18. Инструкция по расчету параметров, контролю и управлению искусственным замораживанием горных пород при строительстве шахтных стволов на калийных рудниках ОАО «Беларуськалий». – Пермь – Солигорск, 2019. – 65 с.