книги / Технология подземной разработки калийных месторождений
..pdfТаким образом, зоны разрывных нарушений характеризуются быст рым затуханием прямых волн, перерывом корреляции обменно-преломлен ных волн и временными сдвигами осей синфазности, которые теряют свою прямолинейность на линии разрыва пластов. Данные признаки ука зывают на перспективность применения методов преломленных волн для определения линий смещений в зонах-тектонических разломов и изуче ния строений последних.
УДК 622.831.325:622.333.31
А.Н. Земсков
ОЦЕНКА НШРОСООПАСНОСТИ ГЕОЛОШЧЕХЖИ ОСЛОЖНЕННЫХ СТРУКТУР НА СТАРОШНСКОМ КАЛИЙНОМ МЕСЛЮРОВДЕНШ ПС ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ ПОРОД
(Белорусский филиал ВШИТ)
На рудниках ПО ,Телс;ускал>:2,‘ широко црименяются два метода прогноза выбросоопасности пластов - по геологическим цризнакам и сейсмический*
Сейсмический метод прогноза позволяет с оцределенной точ ностью установить местонаховдение и размеры аномальных зон, но практически не способен охарактеризовать степень их выбросоопас ности.
Прогноз выбросоопасности по геологическим признакам позволяет выявить наличие геологически осложненных структур типа мульд погру жения по ряду специфических признаков: резкому погружению сильвиби товых цропластов под углом 3G-8G0 , выклиниванию слоев и т.д* Однако и с его помощью невозможно однозначно установить степень выбросо опасности геологического нарушения.
Другие методы црогнозирования выбросоопасности пластов, такие, как термометрический, разработанный в Белорусском филиале ВНДОГ, раставрациокный, предложенный сотрудниками Ленинградского горного института, и др. требуют существенной доработки.
Природа образования выбросоопаских структур типа мульд п о л у чения дс настоящего времени не установлена. Существуют предположе ния, что они образовались* в результате выплачивания и замещения продуктивного пласта каменной солью, карналлитом, глинистой породой и последующего их оседания. В нарушенной зоне могли скопиться газы,
поступившие по трещинам из вышележащих пород, В пределах отрабаты ваемых участков месторождения не обнаружено закономерности в цространственном размещении этих геологических нарушений.
На наш взгляд, методом, в наибольшей мере раскрывающим приро да формирования выбросоопасных структур, следует считать црогноз по изменению химического состава пород.
При формировании осадочных толщ в цриповерхностных условиях Земли "возникают горизонты инверсии плотностей, т .е . места, где менее плотное вещество оказывается ниже более плотного, что являет ся неустойчивым состоянием в гравитационном поле Земли. Любое на рушение этого неустойчивого равновесия - за счет неравномерной нагрузки сверху или неравномерного прогрева снизу - неминуемо должно привести к то щ , что более легкие массы прорываются вверх, деформируясь по пути, сминаясь в складки и деформируя породы, в которые они внедряются" [ I ] •
На первый взгляд, это напоминает перемешивание жидкостей
различных плотностей, но не пластов |
и прослоев твердых пород. Од |
||
нако, как указывал В.И. Вернадский, |
многие твердые тела внутри пла |
||
неты под влиянием |
очень сложных движений оказываются текучими, |
||
т .е . приобретают |
свойства жидкости С2 ] . Передвижение |
жидких и |
|
пластичных масс в |
основных чертах подчиняется тем же |
законам, что |
и движение газов.
Движение пластичных тел и флюидов происходит, по-видимому, одновременно, первых - более медленно. Перерасцределение текущих масс следует рассматривать как общую закономерность.
В процессе адвекции, лежащей в основе вышеуказанной гипотезы, обмен местами менее плотных, но более пластичных каменной соли, карналлита и глины, поднимающихся снизу, и более тяжелых и вязких пород, опускающихся вниз, происходит в стесненном объеме. Замкну тость объема обмена вызывает повышенную интенсивность деформаций. При этом никакие вертикальные перемещения вещества невозможны
без соцряженных с ними горизонтальных перемещений [ I ] • Пластичная каменная соль, карналлит и глина, внедряясь в
покрывающие их породы, образуя купола и штоки (диапиры), деформи руют вышележащие породы.
Характерным примером диапиров являются погружения сильвинитовых пластов (мульды погружения) на Старобинсдом калийном место рождении. При вскрытии мульд погружения отмечается наличие брекчированных пород и даже зон дробления, оконтуренных геологическими трещинами. В зонах дробления каменная соль разбита сложной систе
Рис. I . Изменение химического состава пород по мере приближения к мульде погружения (ГУ-2, 3-я южная панель, лава 3 (верх), февраль ±987 г .)
|
|
|
Таблица |
2 |
Вещественный состав пород по 4-му сильвинитовому слою по |
||||
мере приближения к мульде |
погружения (ГУ-2 ПО Телсрускалкй" , |
|||
3-я |
южная панель, лава 3, глай 19£7 г .) |
|
||
Химическое |
|
Расстояние до ядга. м |
|
|
соединение |
2 4 ,С |
15,0 |
з .с |
С |
Нерастворимый |
32,09 |
23,91 |
D.9G |
2,01 |
остаток |
||||
С л М г |
1,22 |
0,73 |
0,43 |
0, J.8 |
Ссс SOij |
3,09 |
2,64 |
1,93 |
0,37 |
<AUJ C&2 |
0,57 |
0,48 |
2,26 |
16,2Ь |
Цри обработке данных табл, 3 применен метод мультинлицнрснакия, заключающийся в приравнивании максимальной величины каждого из показателей к 100$. Значения показателей для остальных гроб берутся в процентах от максимального.
Из данных табл. 3 следует, что по мере приближения к ядру мульды погружения (от проб Г» 108 и 106 к пробам У» 3 и 54' растет величина среднеарифметического коэффициента, а значит, и содержа ния труднорастворимых соединений.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что приближение к мульде погружения прослеживается но изменению вещественного соста ва пород еще до появления геологических признаков нарушения.
Перейдем к рассмотрению отличий выбросоопасных и неопасных адульд погружения. Разработка третьего калийного пласта на Старобинском месторождении производится в две с т ад о : первоначально вынимают вышележащий 4-й слой, затем с отставанием 80-250 м 2-й и 3-й слои.
При переходе мульда погружения верхней лавой в феврале 1987 г . на 3-й южной панели РУ-2 буровзрывными работами било сцро-
воцировано несколько внезапных выбросов соли и газа. В результате образовалось шесть полостей (рис. 2 ). Впервые за все ьргм..: отра ботки местороздения мульда включала в себя несколько ядер.
При подходе горных выработок к нижней части мульды произво дился теадщий црогноз выбросоопасности термометрическим методом и по интенсивности газовыделения. Был дан црогноз "неопасно", хотя по геологическим признакам был получен обратный результат
Заоои лаShi #а |
§ \ А |
отметке 480м, 30.0187г. |
Стрела прогиба |
V 4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Геохимические коэффициенты при пересечении мульды погружения по пакету |
||||||||||
|
У1 сильвинитового слоя 4 (РУ-1 ПО |
"Еелорускалий", |
горный участок |
10, |
|||||||
|
|
|
1986, данные И.А. Одесского и К,Л. Кокоревой) |
|
|
|
|||||
Номер |
S i |
|
б* |
SL |
Г1 |
S i |
/0 |
SL |
|
r1 |
% cp, |
|
/0 |
/О |
|
Jo |
|||||||
Пробы |
AZ |
|
|
Мд |
|
СC L |
|
|
|
|
|
54 |
Ю |
85 |
2,3 |
46 |
7 .3 |
100 |
15 |
|
100 |
83 |
|
3 |
12 |
100 |
4,9 |
98 |
7,3 |
100 |
5 |
|
33 |
83 |
|
97 |
Ю |
86 |
5,0 |
юо |
3,0 |
41 |
5 |
|
33 |
65 |
|
98 |
ю |
85 |
5,0 |
100 |
2,0 |
28 |
3 |
,3 |
22 |
59 |
|
99 |
10 |
|
85 |
3,3 |
66 |
1,7 |
23 |
1.7 |
I I |
46 |
|
100 |
ю |
85 |
5,0 |
юо |
2.0 |
28 |
2 |
,0 |
13 |
56 |
|
101 |
ю |
|
85 |
3,3 |
66 |
2,0 |
28 |
3 |
,3 |
22 |
51 |
Ю2 |
ю |
|
85 |
3,3 |
66 |
2,0 |
28 |
2,0 |
13 |
48 |
|
ЮЗ |
7 .5 |
62 |
3 ,0 |
60 |
3,0 |
41 |
2 |
,1 |
14 |
44 |
|
Ю4 |
7 |
.0 |
58 |
3,5 |
70 |
1.4 |
19 |
2 ,3 |
15 |
41 |
|
105 |
10 |
|
85 |
3,3 |
66 |
2,0 |
28 |
2,0 |
13 |
47 |
|
106 |
5 |
|
42 |
3,3 |
66 |
2 ,0 |
28 |
2,0 |
13 |
37 |
|
108 |
3 |
|
25 |
0,3 |
6 |
- |
- |
0 ,6 |
4 |
12 |
Забои лабы на отметке 481м, 20.03.61г.
Забои |
лабы |
NO |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
S |
6 |
7 |
в |
9 |
, |
|
|
|
|
|||||
отметке 484 м, 2f. 03.87г. |
|
|
|
8 20м от конбейермого |
ц/трека нижнем рабы |
|
|
||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
£ 7 |
8 |
Э Ю |
// |
*2 |
/3 |
14 fs |
/О |
17 |
/8 |
/9 |
20 2f |
22 |
23 24 |
2S |
—— |
||||||
Забой лавы на |
отметке 487,5м, |
22.03.87г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
г л?>ччч------------------ |
|
|
|
1 |
|
|
|
* |
|
|
|
|
ш. ” > |
|
|
> |
|
|
>1±> >м з у / |
|
|
||||||
2 |
3 |
4 |
S |
O |
7 |
в |
Э |
/О |
11 |
12 |
/3 /4 |
1S |
/О |
/7 |
/8 |
|
79 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
2S |
2Q |
27 |
||
Забои рабы |
н а |
отметке 4 9 /м, 23.03 87 r. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S 7 . |
|||||||||
|
5 |
в |
7 |
8 |
Э |
Ю |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
10 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
||
Усдобные |
обозначения ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
177//А -Сильбинит; I— |
1- кам енная |
соль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Рис# |
3. |
Зарисовки |
забоя лавы в месте |
перехода мульды погружения по 2-му и 3-МУ |
слоям |
(РУ-2, |
|
3-я южная панель, март 1987 г.)
|
|
|
Сравнение вещественного состава пород по разрезу мульда погружения |
|
|||||||
место |
замеров |
|
|
Среднее содержание. % |
|
|
W |
Примечание |
|||
|
|
|
Са50. |
С п ее, |
нераст- |
/с с е |
JVaCe |
м $ се2 |
3 z |
|
|
|
|
|
Еорим. |
Крист. |
|
||||||
|
|
|
ч |
|
остаток |
|
|
|
|
|
|
Лава |
3 |
(верх), |
|
|
|
|
|
|
|
|
Произошел |
4-й |
слой, |
0,24 |
0,22 |
0,10 |
25,43 |
4,34 |
32,50 |
0,36 |
36,82 |
выброс соли |
|
6-20.02.1987 |
и газа |
||||||||||
Лава |
3 |
(низ), |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выброса |
2- й,3 -й слои. |
3,45 |
1,57 |
36,61 |
0,90 |
55,76 |
0,76 |
0,07 |
0,88 |
не было |
||
20-23.03.1987 |
|