Горно-геологическая характеристика месторождений

Технологическая практика.

 

 

Выполнил: ст. гр. ГМз-41

Привалов М.С.

Проверил: к.т.н., доц.

Дмитриенко В.Г.

 

Белгород 2020

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕДПРИЯТИИ

 

Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей открыто в октябре 1925 года при поисковых буровых работах, организованных Геологическим комитетом и возглавлявшихся П. И. Преображенским. Оно приурочено к центральной части Соликамской впадины, входящей в состав Предуральского краевого прогиба, который отделяет Восточно-Европейскую платформу от Уральской складчатой области. Соляная толща месторождения, имеющая форму линзы, прослеживается в меридиональном направлении на 205 км, в широтном – до 55км. Внутри контура соляной толщи расположена многопластовая залежь калийно-магниевых солей протяженностью 140 км при ширине 40 км. Площадь основной части калийной залежи составляет 3,5 тысячи квадратных километров.

Шахтное поле СКРУ-2 расположено в пределах южной части Соликамского и юго-западной части Ново-Соликамского участков. Северная граница горного отвода примыкает к границе шахтного поля СКРУ-1, восточная к границе шахтного поля СКРУ-3, южная проходит по линии скважин 599а, 654, 236, 647, 643,западная – по линии скважин 121, 634, 599а.

Максимальные размеры горного отвода в меридиональном направлении составляют 8,6 км, в широтном - 7,1 км, площадь 50,4 км² (горноотводной акт № 629 от 16.06.2000г).

Право на добычу калийной и каменной солей на южной части Соликамского участка Верхнекамского месторождения (шахтное поле СКРУ-2) утверждено лицензией ПЕМ 01440 ТЭ, выданной 01.04.2001г.

Шахтное поле СКРУ-2, первоначально выделенное в пределах южной части Соликамского участка Верхнекамского месторождения, детально разведано Соликамской геологоразведочной пар­тией Пермской экспедиции УТГУ в I963-I969 годах. Детальная разведка его осуществлялась путем бурения скважин с поверхности земли. В 1975-1977 г.г. на площади шахтного поля проводилось бурение структурных скважин с целью уточнения положения кровли водозащитной толщи, заверки геофизических аномалий, выявления тектонических и гидрогеологических особенностей надсолевого комплекса пород.

К настоящему времени на шахтном поле СКРУ-2 пробурено 45 разведочных скважин, полностью пересекших калийную залежь, и 39 «структурных» скважин до кровли соляной залежи. 31 глубокая скважина имеет контрольные координаты. Из 39 структурных скважин перепривязаны 24 скважины. Местонахождение остальных 14 глубоких и 15 структурных скважин согласно актов отыскания-передачи определено по первоначальным координатам.

Подземная доразведка впределах горного отвода СКРУ-2 проводилась в период 1976-89 г.г. в связи с недостаточной обеспеченностью введенного в эксплуатацию рудника СКРУ-2 запасами категорий А+В. Запасы подсчитывались по кондициям Госплана СССР 1960 г. и дважды апробировались в ЦКЗ Минудобрений по итогам работ 1976-85 и 1984-89 г.г.

В результате доразведки значительно уточнены вещественный состав и условия залегания продуктивных пластов, часть запасов переведена в более высокие категории. Установлено некоторое увеличение площадей безрудных участков (зон замещения) и, соответственно, уменьшение запасов калийно-магниевых солей. В 1989-2002 г.г. проведена доразведка южной части Соликамского участка, в ходе которой на рассматриваемой площади пробурены разведочные скважины, давшие дополнительную информацию о геологическом строении и параметрах продуктивных пластов.

Наряду с опробованием продуктивной толщи проведены работы по изучению физико-механических свойств и газоносности пород, выполнены геофизические исследования. Подсчет запасов по результатам этих работ не производился.

 

ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Геологическое строение соляной залежи и покрывающих толщу солей горных пород сложное. Оно обусловлено интенсивной складчатостью, обводненностью массива выше и нижележащих пород, разными физико-механическими свойствами солей и другими факторами.

Соляная толща приурочена к кунгурскому и уфимскому ярусам пермских отложений и подразделяется (снизу вверх) на подстилающую каменную соль, калийную залежь, состоящую из сильвинитовой и сильвинито-карналлитовой зон, и покровную каменную соль.

Подстилающая каменная соль делится на три пачки, каждая из которых характеризуется определенным литологическим составом. Нижняя пачка сложена чередующимися слоями каменной соли и терригенно-хемогенных пород. Мощность ее изменяется от 61 до 98,6м. Средняя пачка представлена мощной, относительно однородной каменной солью, в которой встречаются прослои глинисто-ангидритового материала. Общая мощность средней пачки составляет от 50 до 440м. В основании верхней пачки подстилающей каменной соли находится пласт "маркирующая глина", который является самым надежным маркирующим горизонтом соляной толщи. Средняя мощность его – 2м. По петрографическому облику каменная соль верхней пачки близка к соли нижележащий горизонтов. Мощность в среднем составляет 25м.

Сильвинитовая зона сложена пластами Кр-3, Кр-2, Кр-1, А и разделяющими их пластами каменной соли. Средняя мощность зоны 22м. Пласт Кр-3 состоит из трех самостоятельных пластов Кр-3а, Кр-3б, Кр-3в, разделенных каменной солью. Пласт Кр-2 имеет семислойное строение. Нечетные слои его представлены красным сильвинитом, четные – каменной солью, но в отдельных местах последняя слагает все слои или часть их, образуя зоны полного или частичного замещения. Глубина залегания пласта Кр-2 изменяется в пределах от 340 – 350 м в западной и восточной частях шахтного поля, до 220 – 240 м в центральной части шахтного поля.Пласт Кр-1 сложен красным и розовым сильвинитом, переслаивающимся каменной солью и глинисто-ангидритовыми прослойками. Местами пласт Кр-1замещен каменной солью. Пласт А полосчатого сильвинита характеризуется тонким переслаиванием сильвинита и каменной соли и различной окраской прослоев. Тонкослоистая текстура и яркая окраска прослоев обусловили название пласта. В отдельных частях шахтного поля пласт А сложен каменной солью.

Сильвинито-карналлитовая зона представлена пластами Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К с разделяющими их междупластиями каменной соли. В пределах шахтного поля пласт Б представлен преимущественно пестрым сильвинитом и образует с пластом А единый рабочий горизонт. Пласт В имеет изменчивый литологический состав. В западной, южной и северо-восточной частях шахтного поля он сложен карналлитовой породой, а в центральной, восточной частях - пестрым сильвинитом. На севере шахтного поля выделяется зона, где пласт В представлен каменной солью. Вышележащие пласты (от Г до К) являются некондиционными по качеству солей и горнотехническим условиям эксплуатации. Общая мощность сильвинито-карналлитовой зоны составляет около 75м.

Выше по разрезу залегает покровная каменная соль, которая распространена на преобладающей площади шахтного поля, но отсутствует в сводах Поповского антиклинального поднятия, где она выщелочена подземными водами. Средняя мощность покровной каменной соли составляет 19м.

Признаны кондиционными и приняты к отработке на шахтном поле СКРУ-2 пласты Кр-2, АБ, и В. Кондициями предусмотрено для балансовых запасов минимальное содержание KCl в сильвините 21%, MqCl₂ в карналлите 17%, мощность пласта не менее 2 м.

В тектоническом отношении шахтное поле СКРУ-2 расположено в пределах Поповского брахиантиклинального поднятия Соликамской антиклинальной структуры. Поповское поднятие, вытянутое в субмеридиональном направлении, имеет ассиметричное строение. Западное крыло его более крутое (угол падения 3-5 град.), чем восточное (2 град.). Промышленные пласты в нижних частях крыльев Поповского поднятия характеризуются сравнительно спокойным залеганием, которое осложняется лишь микроскладчатостью и редкими внутрипластовыми складками шириною до 3 м и амплитудой 0,2-0,5м, реже до 2м, наклоненными на запад, местами опрокинутыми. По мере вздымания крыльев складчатость усиливается, возрастает высота и асимметричность складок. В сводовой части соляные отложения смяты в субмеридиональные складки шириной от 30-80м до 90-260м с амплитудой от 10 до 40м, прослеживаемые по простиранию на 400-800 м и более. В поперечном сечении они имеют асимметричные профили. Углы падения западных крыльев антиклиналей составляют 70-95˚, восточных - 20-50˚. Эти складки усложняются интенсивной складчатостью более мелких порядков.

Разрабатываемые пласты и вмещающие породы содержат в микровключенном виде природные газы (метан, водород, сероводород, тяжелые углеводороды и др.) Скопление свободных газов наблюдается в двух формах: приконтактные (прикоржевые) и гнездовые (очаговые). Распределение газов их количественный и качественный состав как в пределах шахтного поля в целом, так и в пределах пластов, участков крайне неравномерны и носят локальный характер.

По данным многочисленных исследований газоносность сильвинитовых пластов на руднике СКРУ-2 незначительная. Однако на фоне общей низкой газонасыщенности на локальных участках с повышенным содержанием горючих газов, при ведении горных работ с нарушением технологии могут возникнуть взрывоопасные ситуации в рудничной атмосфере. На шахтном поле СКРУ-2 к настоящему времени зафиксировано 11 проявлений ГДЯ: 5 по пласту В, 5 по пласту АБ и 1 по пласту Кр-2. Пространственно места проявлений ГДЯ, в основном, расположены в области развития пласта Б смешанного или карналлитового состава, в переходной зоне от пестрых сильвинитов к карналлитовым породам пласта В.

Водоносность четвертичных отложений определяется их литологическим составом. Водосодержащими являются разнозернистые песчаники, галька и гравий, развитые в западной и южной частях шахтного поля. В центральной и северо-восточной частях шахтного поля четвертичные отложения представлены практически безводными глинами.

Воды пестроцветной толщи приурочены к трещиноватым песчаникам и алевролитам, разделенным слабонасыщенными глинами. Воды этого комплекса большей частью безнапорные.

В пределах соляно-мергельной толщи наиболее водообильные мергели верхних горизонтов. Воды этой толщи трещинные, безнапорные, лишь в местах погружения толщи воды приобретают напорный характер.

Контактный рассольный горизонт приурочен к кровле соляной залежи.

Подземные воды нижнего гидрогеологического этажа (подсолевые) находятся в зоне замедленного водообмена.

Водозащитная толща на шахтном поле имеет ряд особенностей в своем строении, связанных с неполным разрезом ВЗТ (в том числе и наличием гипергенных сильвинитов в пласте Е и ниже), наличием геофизических аномалий в ВЗТ, зон развития флексурных складок, зон разубоживания 2-х и более промышленных пластов на площади более 100 х 200м и т. д. («Методические рекомендации к «Инструкции по защите рудников от затопления…», 2008 г.)

Расположение зон с аномальными особенностями в строении ВЗТ на шахтном поле СКРУ-2 определено ОАО ВНИИГ на основании комплексного анализа научно-исследовательских, геологических и геофизических материалов. В 2007 году Горным институтом УрО РАН (г.Санкт- Петербург) были проведены работы по корректировке аномальных зон ВЗТ на неотработанных участках шахтных полей СКРУ-1, 2, 3. На шахтном поле СКРУ-2 скорректированы границы аномальных зон первой и третьей группы южнее профиля скважин в связи с уточнением границы неполного разреза ВЗТ в районе скважины.

Кроме того, выделены две аномальные зоны строения ВЗТ третьей группы, связанные с крупными зонами разубоживания сильвинитовых пластов: в юго-восточной части шахтного поля в районе скважини в центральной части в пределах 8-9 ЮЗП. В 2008 году на основании результатов повторного анализа описания строения ВЗТ по разрезу скважины, расположенной в пределах гидроизолирующего целика 9-10 ЮВП, вокруг данной скважины выделена зона аномальных особенностей строения ВЗТ третьей группы, представленных переходным типом строения ВЗТ с гипергенными сильвинитами в пласте Е и выше.  

В целом на шахтном поле рудника СКРУ-2 выделяются десять аномальных зон ВЗТ, из которых две относятся к первой группе, семь – к третьей группе и одна к четвертой группе.

В настоящее время на шахтном поле СКРУ-2 продолжают активно проводятся научно-исследовательские работы, геофизические и гидрогеологические наблюдения с привлечением сторонних научных и специализированных организацийдля комплексного изучения недр с целью безопасной эксплуатации рудника.