Механизм образования очагов газодинамических явлений в соляном пород

ним водных растворов является весьма важным параметром. В подав­ ляющем большинстве случаев трещины в породах III калийного гори­ зонта заполнены вторичными минералами, что уже прямо свидетельст­ вует о миграции по ним водных растворов. На рис. 4.8 представлена гис­ тограмма распределения частостей раскрытости трещин в породах III калийного горизонта. Как видно из рис. 4.8, на месторождении преоб­ ладают трещины с раскрытостью 0,01 м, которые составляют 50 % от об­ щего числа. Трещины с раскрытостью 0,02 м составляют 26 %, с раскры­ тостью 0,03 м — 13 %, 0,04 м — 3 %, 0,05 м — 5 %. Трещины с раскры­ тостью более 0,05 м составляют всего 3 % от их общего количества. В среднем раскрытие трещин в породах III калийного горизонта состав­ ляет 0,02 м, а максимальное раскрытие трещины, замеренное в шахтных условиях на 6-й южной панели рудника 2 РУ, составило 0,1 м. Встреча­ ются трещины извилистые, иногда трещины раздваиваются или причуд­ ливо ветвятся с образованием тонких дополнительных трещин, отходя­ щих от оснований. Как показали выполненные исследования, тонкие из­ вилистые и ветвящиеся трещины составляют примерно 15 % от их общего числа. В большинстве своем в породах III горизонта встречаются трещины ровные и четкие, не осложненные ответвлениями (рис. 4.9). Среднее расстояние между трещинами субмеридионального направле­ ния составляет 21,0 м, а между трещинами субширотного простира­ ния — 55,0 м.

В целом результаты исследования трещиноватости пород позволяют констатировать следующие факты: группировку трещин в системы, каж­ дая из которых объединяет трещины параллельные и субпараллельные региональным тектоническим нарушениям; выдержанность на трех шахтных полях калийных рудников азимутов простирания трещин с не­ большим разбросом значений; пересечение трещинами всех слоев геоло­ гического разреза на обнажениях в горных выработках; значительная протяженность и преобладание трещин вертикального и крутого паде­ ния; практическое совпадение пространственной ориентировки трещин на II и III калийных горизонтах. Все эти установленные факты свидетель­ ствуют о тектонической природе трещиноватости пород III калийного горизонта. Тектоническая природа трещиноватости пород III калийного горизонта обусловлена унаследованностью соленосными отложениями структурных форм подсолевых отложений и трассировкой в соленосные отложения разрывных нарушений из кристаллического фундамента [14, с. 104, 151-153]. Дифференцированные блоковые движения в Припят-

ствующей геометрической классификацией плоскостных дизъюнктивов по величине нормальной амплитуды относятся разрывные нарушения с нормальной амплитудой соответственно менее 3,0 м и в пределах от 3,0 до 15,0 м [154, 155]. В дальнейших рассуждениях для простоты изло­ жения материала ограничимся одним термином «малоамплитудные раз­ рывные нарушения», под которым будем понимать разрывные тектони­ ческие нарушения с нормальной амплитудой от 0,2 до 15,0 м. Развитие малоамплитудных разрывных нарушений также связано с трассировкой в соленосные отложения разрывных нарушений, развивавшихся в кри­ сталлическом фундаменте.

Малоамплитудные разрывные нарушения вскрыты подземными горными выработками на III калийном горизонте в пределах шахтных полей рудников 2 РУ и 3 РУ Так на юго-западе шахтного поля рудника 2 РУ в 1985 г. при подготовке к отработке I и II юго-западных панелей было вскрыто малоамплитудное тектоническое нарушение (рис. 4.10). При пересечении малоамплитудного нарушения транспортным штреком лавы № 5 установлено, что амплитуда смещения пород в зоне нарушения составляет 5,5 м (см. рис. 4.10, А-А). Здесь был вскрыт блок деформиро­ ванных пород шириной около 2,0 м, который залегает между двумя кру­ топадающими трещинами. Вдоль плоскостей сместителя этих трещин развиты обломки глин и каменной соли. Сильвинитовые слои, примы­ кающие к зоне нарушений, замещены каменной солью. В опущенном се­ верном крыле нарушения ширины зоны замещения по нижним сильвинитовым слоям больше, чем по верхним. В приподнятом южном его кры­ ле, наоборот, зона замещения по верхним сильвинитовым слоям более обширна, чем по нижним. Полное замещение сильвинитов III калийного горизонта фиксируется на участке, непосредственно примыкающем к зо­ не нарушения, в полосе шириной около 20,0 м. В вентиляционном штре­ ке ширина блока деформированных пород, разбитых трещинами, состав­ ляет около 11,0 м при амплитуде смещения 3,0 м. Ширина зоны полного замещения сильвинитовых слоев III калийного горизонта составляет

16,0м (см. рис. 4.10, Б-Б). Несколько иной характер зона нарушения приобретает при ее пересечении I юго-западным панельным транспорт­ ным штреком. Здесь в месте разрыва соляных пород залегает блок шири­ ной до 2,0 м, сложенный темной глиной, переслаивающейся со свет­ ло-серой доломитовой глиной. Эти породы перемяты и брекчированы. Аналогичные глинисто-карбонатные породы залегают ниже слоя камен­ ной соли, подстилающей III калийный горизонт. На этом участке ширина

зоны полного замещения сильвинитовых слоев III горизонта увеличива­ ется до 50,0 м. Далее к западу строение зоны малоамплитудного наруше­ ния усложняется и на участке шириной 40,0 м в районе технологической сбойки № 1 фиксируется резкое флексурообразное погружение в севе­ ро-западном направлении с амплитудой до 10 м. Изменение структур­ ных условий сопровождается появлением серии трещин с амплитудами смещения пород до 5,3-5,7 м (см. рис. 4.10, В-В). Здесь также фиксиру­ ются зоны перемятых и брекчированных пород, ограниченных трещина­ ми, вблизи которых углы падения слоев увеличиваются до 4-7°. Измене­ ние структурных условий сопровождается появлением серии трещин с амплитудами смещения пород до 5,3-5,7 м. В конвейерном штреке ла­ вы № 8 и во 2-м юго-западном транспортном штреках зона нарушения включает две ветви трещин (см. рис. 4.10, Г-Г, Д-Д). Одна из них распо­ ложена в средней части полосы преобразованных и измененных пород III горизонта, другая ветвь трещин смещена несколько к югу. Здесь так­ же фиксируются зоны раздробленных и брекчированных пород, ограни­ ченных трещинами, вблизи которых углы падения сильвинитовых слоев увеличиваются до 4-7°. Амплитуды смещения пород по трещинам дос­ тигают 3,3-4,3 м. Зона малоамплитудного нарушения имеет юго-восточ­ ное падение под углом 75-80° при азимуте простирания 65°. В севе­ ро-восточном направлении зона нарушения, постепенно затухая, про­ должается до выработок главного западного направления, где амплитуда смещения пород составляет 0,8-0,9 м. В настоящее время, данное мало­ амплитудное нарушение, прослежено в горных выработках на протяже­ нии 1500,0 м к юго-западу от выработок главного западного направле­ ния. Малоамплитудное нарушение повсеместно сопровождается зоной полного или частичного замещения сильвинитов каменной солью, шири­ на которой составляет 40,0-80,0 м. Этот факт прямо указывает на мигра­ цию агрессивных водных растворов из подстилающей толщи пород по зоне нарушения. По данным сейсморазведочных работ с поверхности, это малоамплитудное нарушение приурочено к участку осложнения кор­ реляции сейсмического материала, выделенному по кровле подсолевых отложений [156]. Малоамплитудное нарушение затухает в породах по­ крывающей толщи примерно на расстоянии 20,0-30,0 м от кровли III ка­ лийного горизонта.

В пределах шахтного поля рудника 2 РУ еще одно малоамплитудное тектоническое нарушение вскрыто на III калийном горизонте горными выработками главного северного направления. Это нарушение просле­

жено в северо-восточном направлении на расстоянии более 1600 м. Под­ земными горными выработками со стороны висячего крыла нарушения встречены протяженные трещины, простирающиеся в направлении, па­ раллельном плоскости сместителя. Вскрыто несколько серий таких тре­ щин, расположенных одна от другой на расстояниях примерно 100,0-150,0 м (рис. 4.11). Появление первых трещин со смещением сло­ ев отмечается в 400,0-500,0 м к югу от плоскости сместителя. Смещения слоев по ним незначительны и изменяются от 0,1 до 0,2 м. Примерно на расстоянии 300,0 м от малоамплитудного нарушения появляются тре­ щины, по которым амплитуды смещения достигают 0,3-0,8 м. Перед зо­ ной нарушения сильвинитовые слои замещены каменной солью. Снача­ ла происходит замещение нижних сильвинитовых слоев, а затем вышезалегающих. Ширина зоны полного замещения изменяется от единиц метров до нескольких десятков метров. Вдоль трещин, предшествующих зоне нарушения, прослеживаются узкие полосы частичного или полного замещения сильвинитовых слоев каменной солью. Забоями выработок главного северного направления вскрыты блоки глинисто-карбонатных пород, разбитых трещинами, вдоль которых породы в различной степени смещены и развернуты. При проходке выработок в зоне нарушения были вскрыты на протяжении 20,0 м брекчированные породы, состоящие из обломков оранжевой песчаниковидной и темно-серой крупнозернистой каменной соли с незначительным содержанием глинистого материала. На расстоянии около 50,0 м от брекчии III калийный горизонт замещен каменной солью. Встречено два участка брекчированных глинисто-кар­ бонатных и соляных пород, шириной от единиц метров до 20,0 м, разде­ ленных блоками спокойно залегающих пород шириной 10,0-20,0 м. Ус­ тановлено, что в зоне разрывного нарушения породы висячего крыла смещены с амплитудой около 20,0 м. Ширина зоны нарушения изменя­ ется в пределах от 10,0 до 50,0 м. Азимут простирания нарушения 60°, падение плоскости сместителя юго-восточное под углом, близким 60° Углы падения оперяющих трещин изменяются от 35 до 90°. В юго-запад­ ном направлении амплитуды смещения уменьшаются, и оно постепенно затухает, не достигая Западного регионального тектонического наруше­ ния. Малоамплитудное разрывное нарушение, вскрытое на III калийном горизонте, проявляется на II калийном горизонте в виде синклинального прогиба вдоль опущенного крыла нарушения, переходящего во флексу­ рообразную структуру вдоль приподнятого его крыла. В районе наруше­ ния по данным сейсмических работ с поверхности выделена зона ослож-

нения корреляции сейсмического материала [156, с. 162]. Наличие зон замещения сильвинитовых слоев III калийного горизонта в пределах как самого малоамплитудного нарушения, так и вблизи оперяющих его тре­ щин явно свидетельствует о том, что эти нарушения служили проводни­ ками агрессивных водных растворов при их восходящей миграции из подстилающей толщи пород.

Первое малоамплитудное нарушение на руднике 3 РУ было вскрыто горными выработками в 1975 г. на северо-востоке шахтного поля (рис. 4.12, А-А, Б-Б). Это нарушение приурочено к флексурообразной структуре, которая прослеживается на протяжении около 350,0 м. В ее пределах происходит воздымание III калийного горизонта в северном на­ правлении под углами 8-9° с изменением абсолютных отметок подошвы калийного горизонта от -543 до -448 м (см. рис. 4г12, Б-Б). Флексура ос­ ложнена серией трещин, по которым амплитуды смещения пород изменя­ ются от 0,5-1,0 до 4,0 м. Вблизи верхнего шарнира флексуры происходит резкое изменение углов воздымания III калийного горизонта с уменьше­ нием их величин до 2-3°. Ширина трещин достигает величин 0,4-0,5 м. Внизу трещины заполнены глиной в виде клиновидных внедрений в тре­ щины, а вверху — каменной солью и глиной. В трещинах иногда отмеча­ ется белая крупнокристаллическая каменная соль. Углы падения трещин близки к вертикальным, а азимуты их простирания изменяются от 45 до 90° Зона малоамплитудного нарушения в районе 1-й северо-восточной панели имеет азимут простирания около 60°. На участке развития трещин сильвинитовые слои III калийного горизонта не выдержаны по мощности, характеризуются волнистыми контактами с вмещающими породами. Вдоль трещин развиты зоны частичного или полного замещения сильви­ нитовых слоев каменной солью шириной от единиц до десятков метров. В северо-западном направлении это малоамплитудное нарушение, веро­ ятно, продолжается до смыкания с малоамплитудным нарушением, вскрытым на северо-востоке шахтного поля рудника 2 РУ В пределах шахтного поля рудника 3 РУ это малоамплитудное тектоническое нару­ шение простирается в северо-восточном направлении. В зоне нарушения при ведении горных работ на 29-й западной, 35-й, 33-й и 31-й восточных панелях неоднократно отмечались газовыделения из вмещающей толщи пород, было вскрыто три выбросоопасных геологических нарушения — мульды, а также произошло четыре отжима призабойной части пород. При отжиме призабойной части пород на 33-й восточной панели был раз­ рушен исполнительный орган комбайна ПК-8.

Наиболее ярко генетическая связь выбросоопасных геологических нарушений — мульд с малоамплитудными тектоническими наруше­ ниями проявилась при ведении горных работ на 27-й, 25-й и 23-й запад­ ных панелях рудника 3 РУ. На этом участке шахтного поля малоампли­ тудное тектоническое нарушение было вскрыто большим числом гор­ ных выработок и прослежено на расстоянии более 1700,0 м. В пределах 27-й западной панели зона нарушения представлена двумя ветвями тре­ щин, расположенными одна от другой на расстоянии от 20,0 до 50,0 м. Амплитуды смещения пород по трещинам изменяются в пределах от 0,3 до 1,5 м. Вблизи трещин нижние, а в отдельных случаях, и верхние сильвинитовые слои замещены каменной солью. Ширина зон замеще­ ния по нижним сильвинитовым слоям изменяется от первых метров до 10,0-15,0 м. К востоку, в пределах 25-й западной панели, зона наруше­ ния представлена серией расходящихся и вновь сходящихся трещин (см. рис. 4.13). Лавой № 17 при отработке панели пересечено 5 таких трещин, расстояние между которыми изменяется от 10,0 до 30,0 м. Ши­ рина полосы их развития в пределах панели составляет 70,0-110,0 м. В зоне малоамплитудного тектонического нарушения прослеживаются две трещины с амплитудами смещения пород около 1,0 м и оперяющие нарушение трещины с амплитудами смещения пород от 0,05 до 0,3 м (рис. 4.13, А-А, Б-Б). Преобладают трещины с углами падения 45-60° В пределах зоны нарушения встречаются трещины, в которых падение плоскостей сместителей в пределах III калийного горизонта меняется с юго-западного на северо-восточное, а сами трещины становятся дуго­ образными и извилистыми. Как правило, амплитуды смещения пород по таким трещинам весьма незначительны. Дальше к востоку это мало­ амплитудное нарушение вскрыто и пересечено подготовительными вы­ работками на 23-й западной панели (рис. 4.14). На этом участке зона развития трещин сужается до 10,0-20,0 м. Нарушение представлено двумя сближенными трещинами, расположенными на расстоянии 5,0-10,0 м одна от другой. Амплитуды смещения пород по этим трещи­ нам составляют 0,5-1,5 м (см. рис. 4.14, А-А, Б-Б). Наблюдается паде­ ние плоскостей сместителей на юго-запад под углом 40-65° Оперяю­ щие трещины имеют незначительные амплитуды смещения пород и крутые углы падения (около 80). В целом малоамплитудное тектони­ ческое нарушение имеет субширотное направление с азимутом прости­ рания 95-110° Плоскость сместителя падает на юг под углом 40-80° Южное крыло зоны нарушения опущенное, северное — приподнятое.