способ разработки калийного месторождения в зоне влияния локального сдвига

Формула изобретения

Способ разработки калийного месторождения в зоне влияния локального сдвига, характеризующийся тем, что после проходки подготовительных горных выработок осуществляют их тщательную геологическую документацию, фиксируя места изменения цвета и структуры сильвинита, межпластовой каменной соли, кливажирования карналлитовых пород и проявления глинистых обособлений, проводят шахтные и наземные геофизические исследования, на маркшейдерских профилях определяют скорость оседания земной поверхности, отбирают из стенок выработок образцы для петрографического изучения, а также для определения физико-механических свойств горных пород производят построение структурных карт по кровле покровной каменной соли и по кровле промышленных пластов, на основании анализа всех полученных данных оконтуривают участок динамического влияния сдвига, после этого в его районе ведут очистные работы со степенью нагружения междукамерных целиков, не превышающей значения С=0,3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке калийных месторождений в зонах влияния локальных сдвигов.

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 действия горизонтально-сдвиговых дислокаций [1]. Локальные сдвиги встречаются в структуре шахтных полей чаще, чем региональные сдвиги. Они образуют, как правило, дочерний ряд региональных сдвигов или осложняют региональные надвиги.

В зоне действия горизонтального сдвига может изменяться простирание структурных элементов. Например, на шахтном поле Первого Березниковского калийного рудоуправления, в районе 8-10 восточных панелей Ново-Зырянская синклиналь имеет северо-западное простирание, а на уровне 11-13 панелей - северо-восточное. Область влияния сдвиговых дислокации проявляется при проведении горных работ низкой устойчивостью кровли выработок, ее обрушением и, как следствие, образованием провалов земной поверхности. Участки динамического влияния горизонтального сдвига проявляются и изменением цвета, структуры сильвинита, межпластовой каменной соли, кливажированием карналлитовых пород.

Зона локального сдвига на территории шахтного поля Четвертого Березниковского калийного рудоуправления в районе 2-3 юго-восточных панелей имеет ширину 250-450 м и северо-западного простирание. Границы зоны проводятся по глинистым обособлениям в пласте АБ, которые имеют наложенный характер относительно складчатости, имеют брекчевидную текстуру, субвертикальную ориентацию внутренней структуры и линейный характер пространственного положения участков развития этих обособлении.

Образование глинистых обособлении в пласте АБ - результат растяжения и субвертикального внедрения снизу вверх глинистого вещества в виде жидкой “пульпы” разрушенных галопелитов прикоржевых и коржевых глин пласта Красный II и возможно более глубоких горизонтов. Рассматриваемая зона сдвига выражена в структуре поверхности покровной каменной соли. Это означает, что в пределах локального сдвига породы водозащитной толщи, возможно, характеризуются аномальным состоянием (развитие динамических разновидностей соли, расслоенности пород, зоны разубоживания в водощитной толще).

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 зону динамического влияния горизонтального сдвига на уровне отрабатываемых пластов и после этого снижают в ее районе степень нагружения междукамерных предохранительных целиков.

Способ осуществляют следующим образом.

После проходки горных выработок осуществляют их тщательную геологическую документацию, фиксируя места изменения цвета и структуры сильвинита, межпластовой каменной соли, кливажирования карналлитовых пород и проявления глинистых обособлении. Далее проводят шахтные и наземные геофизические исследования. Указанные операции осуществляются известным образом [2, 3, 4]. Для получения данных об оседаниях земной поверхности, вызванных подземными разработками, закладываются наблюдательные станции, на которых маркшейдерской службой проводятся систематические инструментальные наблюдения. Наблюдательные станции представляют собой группы грунтовых реперов, закладываемых на земной поверхности по профильным линиям. На маркшейдерских профилях определяют скорость оседания земной поверхности. Одновременно отбирают из стенок выработок образцы для петрографического изучения, а также для определения физико-механических свойств горных пород, производят построение структурных карт по кровле покровной каменной соли и по кровле промышленных пластов. На основании анализа всех полученных данных выделяют участок динамического влияния сдвига. Данный участок определяется и оконтуривается при наложении на его территории комплекса параметров, прямо или косвенно свидетельствующих об низких прочностных свойствах водозащитной толщи (изменение структуры сильвинита, проявления кливажированного карналлита, глинистых обособлений, выявление геофизических аномалий, зон ускоренных оседаний) и о возможности прорыва надсолевых вод при стандартной отработке месторождения в результате разрушения междукамерных целиков и соответственно нарушения целостности водозащитной толщи. После этого в его районе ведут очистные работы со степенью нагружения междукамерных целиков, не превышающей значения С=0,3.

Пример осуществления способа. После проходки подготовительных горных выработок в районе 9, 10 восточных панелей юго-восточной части шахтного поля БКРУ-1 была осуществлена их тщательная геологическая документация, при проведении которой фиксировались места изменения цвета и структуры сильвинита, межпластовой каменной соли, кливажирования карналлитовых пород и проявления глинистых обособлении. Затем были проведены шахтные и наземные геофизические исследования, в частности проведена невзрывная сейсморазведка высокого разрешения методом общей глубинной точки, было измерено гравитационное поле на земной поверхности и в подземных горных выработках с обработкой полученных данных по методике векторного сканирования градиентов и моделированием плотностного разреза, шахтной и наземной электроразведкой выделены зоны повышенной и пониженной проводимости (см. Предварительные результаты сейсморазведочных исследований на БПКРУ-1, 10 восточная панель, Пермь, 1996 г., / Авт.: Санфиров И.А., Прийма Г.Ю., Бабкин А.И.; Площадная наземно-подземная гравиметрическая съемка в южной части шахтного поля БКПРУ-1. Пермь, 2001 / Авт.: Новоселицкий В.М.); Проведение подземных и наземных работ методом становления поля с целью изучения строения и физического состояния ВЗТ.: Отчет о НИР / ГИ УрО РАН; Рук. Колесников В.П. - Пермь, 1999.

С целью определения основных параметров процесса сдвижения и прогноза его последствий в 1999 году в коренные породы были заложены глубинные репера, изолированные от четвертичных отложений. В результате наблюдений выявлено, что максимальная скорость оседании реперов составляет 75 мм/год, а по профильной линии №XIX 27 мм в год.

Были отобраны из стенок выработок образцы для петрографического изучения, а также для определения физико-механических свойств горных пород, произведено построение структурных карт по кровле покровной каменной соли и по кровле пласта Красный II. Было установлено, что антиклинальная и синклинальная структуры в районе 8-10 восточных панелей имеют встречное простирание (северо-восточное в первой и северо-западное во второй) осевых поверхностей. Такой разворот структурных элементов мог образоваться в геологическом прошлом под влиянием горизонтально-сдвиговых дислокаций.

Смена изолиний, оконтуривающих выход названных структурных элементов, происходит в районе скв. 81 в пределах 7-й восточной панели (местоположение локального сдвига). На основании анализа всех полученных данных выделен участок динамического влияния сдвига. Данный участок оконтурен наложением на его территории комплекса параметров, прямо или косвенно свидетельствующих об низких прочностных свойствах водозащитной толщи (изменение структуры сильвинита, проявления кливажированного карналлита, выявление геофизических аномалий, зон ускоренных оседаний) и о возможности прорыва надсолевых вод при стандартной отработке месторождения. В настоящее время в районе 9,10 восточных панелей ведут очистные работы со степенью нагружения междукамерных целиков, не превышающей значения С=0,3.

Источники информации

1. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей / под редакцией д.г. - м.н. Н.М.Джиноридзе // СПб-Соликамск: ОГУП Соликамск, типография, 2000.

2. Санфиров И.А. Рудничные задачи сейсморазведки МОГТ. УрО РАН, Екатеринбург, 1996, 167 с.

3. Новоселицкий В.М. и др. Принцип сканирования в векторной обработке геолого-геофизических полей. Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах агропромышленных агломераций. Тез. Докл. Межд. симпозиума РМ-95, Москва-Пермь, 15-21 сентября 1995 г. - Пермь, 1995, с.113-114.

4. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. М., Недра, 1988, 395 с.