содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

1. ХАРАКТЕРИСТИКА РУДНИКОВ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

1.1. ГЕОЛОГИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛАСТОВ

Верхнекамское месторождение каменной и калийных солей одно из крупнейших в мире. Оно открыто в 1925г. и на его базе организована калийная промышленность Урала.

Верхнекамское месторождение калийных солей приурочено к верхней части крупной пластообразной залежи каменной соли, площадь которой равна 6 - 6,5 тыс. кв. км. Собственно калийное месторождение располагается внутри контура соляной залежи, несколько смещаясь к ее западной границе. В меридиональном направлении калийная залежь прослежена на 135-140 км при ширине до 40-45 км.

Схематический план Верхнекамского месторождения приведен на рис. 1.1, где показаны контуры соляной и калийной залежей, а также шахтные поля разрабатываемые рудоуправлениями [1].

 Месторождение имеет сложную геологическую структуру. Фрагмент широтного разреза месторождения приведен на рис. 1.3. Здесь среди разнообразных по происхождению и структурному составу отложений видны толщи калийных и калийно-магниевых солей и вмещающие эту толщу покровные и подстилающие слои калийной соли.

Соляная и калийная залежи относятся к верхнеиренским (лунежским) отложениям кунгурского яруса и литологически подразделяются на 5 зон:          подстилающую    каменную соль,

сильвинитовую, сильвмнито-карналлитовую, покровную каменную соль, переходную (рис. 1.2) [1].

Подстилающая каменная соль представляет собой мощную однородную толщу, сложенную каменной солью и 4 пластами глинисто-ангидритовых и ангидрито-карбонатных пород. Общая мощность подстилающей каменной соли колеблется от 151.5 м до 398.2 м при средней мощности 310 м.

Сильвинитовая зона представлена пластами красных и полосчатых сильвинитов - Красный- I, Красный- I I, Красный- I I I  и А, которые отделены друг от друга пачками межпластовой каменной соли.

Нижний пласт Красный- I I I  сложен тремя сильвинитовыми слоями, разделенными слоями каменной соли. Общая мощность пласта в среднем равна 5,5 м, местами увеличивается до 11м.

Наименование участков :

1   - Боровский,

2   - Шубинский,

3   - Половодовский,

4   - Новоеоликамский

( СКПРУ-1,3 ),

5   - Соликамский

( СКПРУ-2 ),

6   - Быгельско-Троицкий

( БКПРУ-4 ),

7   - Усть-Яйвинский,

8   - Березниковский

( БКПРУ-1 ),

9   - Дурыманский

( БКПРУ-2 ),

10 - Талмцкий,

11 - Балахонцевский

( БКПРУ-3 ) ,

12 - Белопашенский,

13 - Палашерский ,

-   - контур соляной залежи,

___  контур калийной залежи

Рис.1.1 Схематический план Верхнекамского месторождения калийных солей

Рис.1.2 Стратегический разрез продуктивной толщи Верхнекамского месторождения

Пласт Красный-II, являющийся основным промышленным пластом месторождения, имеет сложное строение и состоит из семи слоев, из которых нечетные представляют богатые сильвинитовые руды, а четные сложены каменной солью с тонкими прослойками и вкрапленностью сильвина. Мощность пласта изменяется от 0,8 до 11,9 м при средней 3,1 м.
Пласт Красный-1 имеет простое строение и сложен красным и розовым сильвинитом, мощность пласта 1,4 м.
Простой пласт А сложен яркоокрашенным красным, сургучно- красным и розовым сильвином, прослои которых чередуются со светло-серой, белой и голубоватой каменной солью. Частое и тонкое (1-5 см) переслаивание этих разновидностей пород обуславливает полосчатый облик пласта и соответствующее название полосчатый сильвинит, средняя мощность пласта 1,4 м. Ниже почвы пласта на 0,5-0,2 м залегает сильвииитовый слой-спутник, обозначенный А1 мощностью 0,15-0,2 м. Пластом А завершается формирование сильвинитовой зоны, мощность которой составляет 15-25 м.
Сильвинито-карналлитовая зона содержит 9 пластов калийно-магниевых солей, которые индексируются снизу вверх буквами от Б до К, За нижнюю границу принимается почва пласта Б, за верхнюю - кровля пласта К. Мощность зоны преимущественно 50- 85 м [2].
Пласт Б на большей части (90%) месторождения сложен простым сильвинитом, на меньшей - карналлитовой породой или смешанными слоями (пестрый сильвинит + карналлит). Средняя мощность пласта карнаплитового состава 2,8 м, сильвинитового - 1,4 м. В тех случаях, когда пласт Б сложен пестрым сильвинитом, он разрабатывается вместе с пластом А. Оба пласта в совокупности играют роль второго рабочего горизонта, который в практике разработки месторождения называется пластом АБ. Средняя мощность сильвинитового пласта АБ равна 2,8 м.
Пласт В сложен карналлитовой породой (около 70% площади) или пестрым сильвинитом. Мощность пласта карналлитового состава меняется от 0,3 до 17,4 м и составляет в среднем 6,6 м и сильвинитового - 2,2 м. Этот пласт является третьим рабочим горизонтом, на котором ведется добыча сильвинитовой и карналлитовой руды. Выше залегающие пласты (от Г до К) сложены преимущественно карналлитовой породой и реже пестрыми сильвинитами. В большинстве случаев пласты не удовлетворяют требованиям горнотехнических условий эксплуатации и запасы руд в них относятся к забалансовым.
По соотношению мощности калийных пластов и межпластовой каменной соли сильвинито-карналлитовая зона делится на две пачки:

 

Рис.1.3 Широтный геологический профиль участка Верхнекамского месторождения

Рис.1.4 Способы вскрытия шахтных полей :
а - одногоризонтный для одиночно­го пласта вертикальными стволами, б - одногоризонтный для свиты пластов вертикальными стволами и гезенками, в - одногоризонтный (независимый) для свиты пластов вертикальными стволами.  око- Околоствольные дворы.

Рис. 1.5 Способы подготовки пластов: а - индивидуальный пластовый, б - групповой, в - комбинированный

нижняя, включающая пласты от Б до Е включительно, характеризуется преобладанием калийных солей (до 83%) над каменной солью и мощностью порядка 40-65 м, и верхняя - пласты от Е-Ж до К включительно, в которой калийные соли составляют менее 10%, мощность пачки 15-25 м.
Покровная каменная соль сложена каменной солью желтовато-розовой, мутно-белой, бесцветной (водяно-прозрачной) и серой с многочисленными тонкими галопелитовыми прослойками, которые распределяются в среднем через 4-5 м. Мощность покровной соли в среднем равна 16-22 м.
Переходная зона подразделяется на 2 пачки: нижнюю - соляную (соленасыщение 80%) и верхнюю - мергельно-соляную ; еоленасыщение 45-50%). Мощность зоны 15-58 м [2].
Таким образом, разрабатываемая продуктивная толща месторождения представлена тремя рабочими пластами: сильвннитовым Красным-П мощностью 5-8 м, сильвинитовым АБ мощностью 2,5-3 м и карналлитовым В мощностью 6-18 м, Качество калийных солей на месторождении определяется содержанием в них KCL fvlgCI; и нерастворимого остатка. По действующим в настоящее время кондициям сильвинитовые руды должны содержать в среднем не менее 22% КС1 и не более 1% MgCb. Максимальное количество нерастворимого остатка кондициями не регламентируется, но в практике разведки месторождения к балансовым запасам относятся руды с содержанием нерастворимого остатка не более 10%.
Содержание хлористого калия (в % по массе) в пласте Красный- 11 изменяется от 23,2 до 32,4, в пласте А - от 5,8 до 60, в пласте Б - от 36,8 до 38,7, в пласте В - от 29,6 до 32,8. Содержание хлористого магния в пласте В от 16,4 до 22,2%.
Особенностью Верхнекамского месторождения является безводность соляных отложений и обильная обводненность пород, вмещающих соляную залежь. Верхний водоносный комплекс является основным водоносным горизонтом, приурочен к четвертичным отложениям, пестроцветной и терригенно- карбонатной толщам. Воды здесь практически пресные и используются городом для питьевого и технического водоснабжения. На контакте с каменной солью располагается рассольный горизонт. Воды сульфатно-кальциевого и хлорнатриевого типа. Породы нижней части соляно-мергельной толщи (переходная зона) и нижезалегающая соляная толща являются практически безводными. С подземными водами соляно-мергельной толщи связаны явления соляного карста, который разрушает верхний горизонт соляной толщи и понижает ее практическое использование.
Карстовые зоны выражаются в последовательном выпадении сверху вниз горизонтов соляной толщи и образовании на их месте мульд оседания. Карстовыми процессами затронуто 27% площади месторождения,
Выщелачивание соляных пород подземными водами наиболее интенсивно протекает на участках тектонических поднятий и куполов, где отсутствует основной водоносный горизонт и вершины тектонических структур сопряжены с гидрографической сетью. На таких участках воды легко инфильтруются через породы соляномергельной толщи, достигают поверхности соляных отложений, выщелачивают соляные породы, превращаются в рассол и по склонам поднятий стекают в соседние мульды, обуславливая высокую минерализацию и химический состав вод нижнего водоносного комплекса,
Наличие верхнего водоносного горизонта требует особой осторожности при проведении очистных работ, в частности, строгого соблюдения правил и требований при проходке горных выработок Шахтные стволы и скважины пройдены с использованием средств водоподавления (тампонажем и замораживанием пород). Нарушение верхнего защитного слоя каменной соли может привести к попаданию воды в рудник и его затоплению, так как общий водоприток из надсоляных пород может составить более 1000-1500 м3 в сутки [2].