способ разработки калийного месторождения в зонах замещения сильвинита каменной солью

Формула изобретения

Способ разработки калийного месторождения в зонах замещения сильвинита каменной солью, характеризующийся тем, что производят бурение разведочных скважин с поверхности, оконтуривание калийной залежи, зон замещения, проходку очистных и подготовительных горных выработок комбайнами, в районе распространения зоны замещения осуществляют наземную сейсморазведку по методике общей глубинной точки, геоморфологическое картирование земной поверхности и определяют ориентировочное местоположение мульды сдвижения в надсоляных породах и в водозащитной толще, затем в подстилающей сильвинитовые пласты каменной соли производят проходку разведочных горных выработок, в кровлю которых осуществляют бурение скважин на сильвинитовые пласты, проводят шахтные сейсморазведочные исследования и оконтуривают мульду сдвижения на уровне отрабатываемых пластов, после этого вводят ограничения на проходку очистных и подготовительных горных выработок в районе краевой части мульды сдвижения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений в зонах замещения сильвинита каменной солью.

Верхнекамское месторождение калийных солей (ВКМКС) является уникальным по запасам, имеет протяженность в меридиональном направлении около 200 км, в широтном - около 55 км. Площадь развития калийных солей составляет 3750 км². Разработка Верхнекамского месторождения калийных солей была начата еще в 1932 г. До 1986 г. разработка солей велась семью рудниками, расположенными в центральной и южной частях месторождения. В 1986 году в результате нарушения водозащитной толщи был затоплен и безвозвратно утерян крупнейший в мире рудник Третьего Березниковского калийного рудоуправления с производительностью 8 млн т руды в год.

После затопления рудника интенсивность научно-исследовательских работ, направленных на изучение геологии ВКМКС, резко усилилась. При этом приоритет в исследованиях в настоящее время принадлежит изучению водозащитной толщи, тектоники и минеральных преобразований.

Водозащитной толщей называют непроницаемую часть горного массива, расположенную между отрабатываемым пластом калийно-магниевых солей и горизонтом, содержащим надсолевые слабоминерализованные воды.

При отработке калийно-магниевых солей на месторождении часто встречаются зоны замещения сильвинита каменной солью. В зонах замещения осуществлен процесс замены сильвинитов каменной солью в результате выноса калия восходящими хлоридно-натриевыми растворами. В таких зонах фиксируется существенное (в два и более раза) уменьшение мощности слоев сильвинитов. У разных авторов данные зоны имеют различное наименование: “зона галитизации сильвинита”, “зона разубоживания”, “зона термодинамического разубоживания” и др. [1].

В районе зон замещения вследствие уменьшения объема соляного массива осуществляется вторичное уплотнение пород, формируется мульда сдвижения, в краевых частях которой из-за действия горизонтальных растягивающих деформаций возможно развитие разрывных дислокаций, в том числе и в водозащитной толще.

Максимальное количество зон замещения в настоящее время зафиксировано на вскрытой горными выработками территории шахтного поля Второго Березниковского калийного рудоуправления - около 150. Среди них выделяют крупные с протяженностью по длинной оси более 1 км, средние - от 1,0 до 0,1 км и мелкие - менее 0,1 км.

Изобретение аналогов не имеет.

Цель изобретения - предотвращение затопления калийных рудников путем сохранения целостности водозащитной толщи в процессе очистной выемки калийных руд.

Поставленная цель достигается тем, что оконтуривают мульду сдвижения на уровне отрабатываемых сильвинитовых пластов, после этого вводят ограничения на проходку очистных и подготовительных горных выработок в районе краевой части мульды сдвижения.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят бурение разведочных скважин с поверхности, оконтуривают калийную залежь, зоны замещения сильвинита каменной солью и осуществляют проходку очистных и подготовительных горных выработок комбайнами. В районе распространения зоны замещения, определенном по данным детальной разведки, осуществляют наземную сейсморазведку по методике общей глубинной точки. Указанная операция осуществляется известным образом [2]. Далее осуществляют геоморфологическое картирование земной поверхности. Процесс замены сильвинитов каменной солью в результате выноса калия восходящими хлоридно-натриевыми растворами является по своей сущности карстовым и обнаруживается в современном рельефе чаще всего в виде воронок различной формы [3]. Определив координаты воронки на земной поверхности, устанавливают ориентировочно и местоположение мульды сдвижения в надсоляных породах и в водозащитной толще. Затем в подстилающей сильвинитовые пласты каменной соли производят проходку разведочных горных выработок, в кровлю которых осуществляют бурение скважин на сильвинитовые пласты для определения границ зон замещения, проводят шахтные сейсморазведочные исследования. Данные исследования осуществляются известным образом [4]. Далее оконтуривают мульду сдвижения на уровне отрабатываемых горизонтов. После этого вводят ограничения на проходку очистных и подготовительных горных выработок в районе краевой части мульды сдвижения.

Пример осуществления способа. На Быгельско-Троицком участке ВКМКС произвели бурение разведочных скважин с поверхности и оконтурили калийную залежь. В процессе разведки была пробурена скважина №467, вскрывшая зону замещения сильвинита каменной солью. Затем под замещенными сильвинитовыми пластами в подстилающей каменной соли были пройдены 4 разведочных штрека в пределах 5 юго-западной панели шахтного поля Четвертого Березниковского калийного рудоуправления. В районе замещения были проведены сейсморазведочные работы, при интерпретации результатов которых была отмечена потеря корреляции отражающих границ в водозащитной толще. Положение зоны потери корреляции отражающих границ совпало с краевой частью мульды сдвижения уплотняющихся, после выноса из них калия, соляных пород.

Было проведено геоморфологическое картирование земной поверхности и выявлена мульда сдвижения надсоляных пород юго-западнее зоны сдвижения в подстилающей каменной соли. Данное направление соответствует направлению потока выщелачивающих калий растворов (в сторону свода Березниковского поднятия).

Из разведочных штреков вверх на сильвинитовые пласты было пробурено 14 скважин, уточнивших геологическое строение района зоны замещения. В результате анализа полученных геолого-геофизических материалов была оконтурена зона замещения на уровне отрабатываемых пластов АБ и Красный II и расположенная внутри нее мульда сдвижения выщелоченных пород. После этого введены ограничения на проходку очистных и подготовительных горных выработок в районе краевой части мульды сдвижения.

Источники информации

1. 3оны разубоживания/замещения. В сб.: Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / Под ред. д.г.-м.н. Н.М.Джиноридзе // СПб-Соликамск: ОГУП Соликамск, типография, 2000, с.130-153.

2. Эффективность сейсморазведки МОГТ в решении вопросов тектоники. В сб.: Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / Под ред. д.г.-м.н. Н.М.Джиноридзе // СПб-Соликамск: ОГУП Соликамск, типография, 2000, с.82-105.

3. Шуб B.C. Древние поверхности выравнивания, принципы их выделения и некоторые закономерности формирования рельефа Урала. Материалы по геоморфологии Урала, вып.2. / Под ред. И.П.Герасимова. - М.: Недра, 1971, с.20-29.

4. Сапфиров И.А. Рудничные задачи сейсморазведки МОГТ. УрО РАН. - Екатеринбург, 1996, 167 с.