1.2 Геологическое строение шахтного поля

В геологическом строении рудного поля принимает участие следующие литолого-стратиграфические образования (сверху- вниз) :

а)четвертичные отложения, представленные плотными разнозернистыми песками с незначительной примесью валунов и гальки;

б)отложения неогена, представленные плотными глинами и мелкозернистыми песками с остатками флоры. Встречаются линзы бурого угля;

в)отложения палеогена, представленные глауконитовыми мелкозернистыми песками с содержанием хорошо окатанного мелкозернистого гравия;

г)верхнемеловые отложения, представленные писчим мелом и мелкозернистым песчаником;

д)отложения верхнего девона, представленные глинами, мергелями, доломитами и песчаниками с хорошо выдержанными пластами каменной соли и глинисто-карбонатных пород. Эти породы объединяются в две свиты: глинисто-мергелистую и соленосную. К отложениям последней приурочены горизонты калийных солей.

В пределах шахтного поля 3 РУ выделяют 4-е калийных горизонта: первый, второй, третий , четвертый (сверху вниз) . Залегают они внутри мощных пачек каменной соли. Представляют собой пластовые залежи , полого падающие в северо-восточном направлении под углом 1 - 3 градуса , осложненные на площадях , примыкающих к тектоническим нарушениям , а также в зонах выклинивания калийных горизонтов .

Из 4-х калийных горизонтов разрабатывается 2-й горизонт и 3-й калийный горизонт. Запасы 1-го горизонта и 4-го горизонта отнесены к за балансовым. Основной причиной не кондиционности руд в большинстве случаев является повышенное содержание вредных примесей - НО и МgCL2.

Южная граница распространения первого , второго и третьего калийных горизонтов имеет постседиментационную природу и обусловлена процессами древнего подземного выщелачивания. На фоне спокойного погружения кровли соленосной толщи в южном направлении имеются эрозионные депрессии, где в верхней части соленосных отложений соляные пачки выщелочены на большую глубину , чем на соседних участках , Выщелачиванию здесь подвергнуты и калийные горизонты , залегающие вблизи кровли соленосной толщи и прослеживающиеся в низах ГМТ в виде гематитовых прослойков. Этим обусловлена сложная конфигурация границ выклинивания калийных горизонтов.

Первый калийный горизонт вскрыт рядом скважин, пробуренных как с поверхности шахтного поля ,так и из подземных горных выработок . состоит из 5-ти сильвинитовых пакетов, разделенных между собой слоями каменной соли, глины и маргеля, мощность которых колеблется в пределах 4-5 см., в сумме образуя пакеты до 1.26 м. Для данного горизонта характерны частые замещения сильвинита каменной солью, вследствие чего мощность его изменяется от 1.50 до 5.41 м., в среднем составляя 4.9 - 5.0 м., с содержанием KCI=16.51 - 19.68 % . Нерастворимый остаток по горизонту колеблется в пределах 15 - 20 %.

Пласт второго калийного горизонта (гор.-420м) состоит из верхнего и нижнего сильвинитовых слоев и межпластовой каменной соли .Средняя мощность пласта по шахтному полю составляет 2,67 метра, среднее содержание КС1-26,95%,нерастворимого в воде остатка - 6,67%.Неравномерно по всему горизонту встречаются площади пониженного содержания КС1 - зоны замещения. Они имеют различные размеры (от2-3 до 200-250 м) и изометрические очертания в плане ,характеризуются частичным или полным замещением пластов сильвинита каменной солью. Обычно в таких зонах руда бывает некондиционной (содержание КС1 менее 16%) и выемке не подлежит. Оконтуривание зон замещения вызывает определенные трудности в прогнозировании качества полезного ископаемого при существующей плотности горных выработок и разведочных скважин.

Третий калийный горизонт имеет наибольшую площадь распространения и состоит из трех пачек : верхней и нижней сильвинитовых , средней глинисто- карнолитовой. Глубина залегания кровли горизонта колеблется от 481.13 до 838.63м. Мочность достигает 17-23м. Верхняя сильвинитовая (забаланссовая) пачка сложена солью каменной с примесями глинистых вкрапленностей. По всей пачке наблюдаются прослойки глин в различной степени алеврит ости , трещиноватых с гнездами и прожилками каменной соли и сильвинита. Мощность пачки составляет 1.50 - 3.79 м. Глинисто карнолитовая пачка представлена тонкослоистыми и массивными, часто мелко комковатой , перемятой текстуры , трещиноватыми породами, сложенными глинами , сильвин- карноллитовыми и собственно карнолитовыми образованиями, с суммарной мощностью 10-15 м. Нижняя сильвинитовая (промышленная) пачка представлена 6-ю сильвинитовыми слоями, разделенными прослоями каменной соли и глины. Первые 4-е слоя (снизу вверх) являются промышленными , а 5-й и 6-й имеют незначительные мощности и в подсчет балансовых запасов не входят.

Мощности сильвинитовых слоев колеблются:

1-го от 0.20 до 0.35 м. 4-го от 1.10 до 1.25 м.

2-го от 0.60 до 0.75 м . 5-го от 0.05 до 0.15 м.

3-го от 0.70 до 0.80 м. 6-го от 0.20 до 0.40 м.(почти повсеместно замещен карналлитом)

Мощность нижней сильвинитовой пачки составляет как правило более 4 м., -4.61 до -4.91 м. Содержание хлористого калия и нерастворимого в воде остатка 24.65-26.79 и 5.50 -10.52%.

Подстилающие породы представлены чередованием тонких прослоев глин и каменной соли. Мощность которых достигает 0.10-0.30 м.

Продуктивные отрабатываемые пласты залегают в виде полого падающей моноклинали, с углами падения от 0 до 3-4 град., к центральной части шахтного поля. Отклонения от общего характера залегания установлены в краевой притектонической зоне Северного разлома ,где углы падения в сторону СТН достигают 12 град., и воздымания-24.

Пласт третьего калийного горизонта (гор.-620м) состоит из 4-х сильвинитовых слоев и заключенных между ними слоев каменной соли. Первый и четвертый сильвинитовые слои не по всей площади горизонта включены в подсчет запасов, т.к. по отдельным разведочным скважинам не соответствуют утвержденным кондициям. Таким образом , суммарная мощность продуктивного пласта колеблется от 2.18м до 5,93м.Среднее содержание КС1 по горизонту ,утв. в ГКЗ СССР составляет 26,83% ,нерастворимого в воде остатка - 6,64%.

На обоих горизонтах на площадях, приуроченных к выемке продуктивного пласта длинными очистными столбами, как правило ожидается приток отжимных седиментационных рассолов высокой плотности.

По Второму калийному горизонту притоки рассолов достигают значительных объемов, что требует дополнительных затрат для отвода и захоронения избыточных вод.

По Третьему калийному горизонту приток рассолов незначителен и не препятствует технологическому процессу.

Газоносность.

Неравномерно ,по всей площади третьего калийного горизонта встречаются воронкообразные прогибы слоев ,т.н. "мульды погружения". Эти геологические аномалии являются аккумуляторами газов под большим давлением (до 90 атм) и тем самым создают опасность газодинамических выбросов и недопустимую концентрацию горючих газов в выработках при эксплуатации горизонта .

Кроме того ,вмещающие породы и разрабатываемые пласты обоих горизонтов содержат в микровключенном и свободном виде природные газы, в состав которых входит метан, тяжелые углеводороды, водород и др. Скопление свободных газов встречается в двух формах: приконтактные (прикоржевые) и гнездовые (очаговые).Распределение газов ,их количественный и качественный состав в пределах выемочных полей ,пластов ,участков крайне неравномерны и носят локальный характер. Газоносность пород по горючим газам колеблется от 0 до 0,3-0,4 м3/м3.При вскрытии гнездовых скоплений газов шпурами, горными выработками и т.д. возможны внезапные выделения газа ,в т.ч. и выбросы соли. Скопления газа возможны также в зонах обрушения и в отработанном пространстве. Газоносность сильвинитов составляет около 79 мг на 1 кг породы. Скопления свободных газов приурочены в основном к глинистым прослойкам, но иногда вместилищем газов являются трещины и небольшие пустоты.

Выделение газа происходит при бурении скважин и шпуров в кровлю горных выработок. Наибольшее количество газовыделений приурочено к глинисто-карналлитовой пачке.

Выбросы соли и газа происходят при проходке горных выработок и связаны в большинстве случаев с разрывными и складчатыми геологическими нарушениями в залегании калийных горизонтов. Основными геологическими структурами, опасными по внезапным выбросам, являются мульды и тектонические трещины.

Поэтому пласты калийных горизонтов отнесены в установленном порядке к числу опасных по горючим газам.

Рассолопроявления.

По своему происхождению рассолы, появляющиеся при ведении горных работ на калийных горизонтах, делятся на постседиментационные и конденсационные.

Постседиментационные рассолы характеризуются высокой степенью минерализации (430-520 г/л) и содержанием в солевом составе 6-12 г/л NaBr. Они приурочены к глинисто-карбонатной пачке , расположенной выше второго калийного горизонта. При ведении очистных работ на горизонте зона трещиноватости достигает пород глинисто-карбонатной пачки. По образовавшимся трещинам, рассолы попадают в отработанное пространство и стекают в направлении падения горизонта (северо-восток). Небольшие скопления рассолов обнаружены в глинисто-карбонатной пачке разделяющей Второй и Третий пласт каменной соли.

Конденсационные рассолы отличаются сезонным изменением объемов и характеризуются средней степенью минерализации (360-390 г/л) и содержанием в солевом составе 0,5-13 г/л NaBr. Наибольший объем конденсационных рассолов приходится на теплый период года. Рассолы скапливаются в выработках околоствольных дворов и прилегающих к ним панелях.

Особенностью гидрогеологических условий краевых частей месторождения является наличие в нижней части разреза ГМТ южнее контура выклинивания Третьего калийного горизонта обводненных песчаников, сформировавшихся в процессе выщелачивания соленосных песчаников, залегающих между Третьим и Четвертым калийными горизонтами. Обводненные песчаники залегают на расстоянии 130-210 м от контура выклинивания Третьего калийного горизонта