2843.Разработка калийных месторождений практикум

приток рассола, скорость поступления которого постоянно увеличивалась, что привело к затоплению рудника.

Аварийные обстановки были зафиксированы также в пределах шахтных полей СКРУ-1 и СКРУ-2.

Кпромышленным пластам на Верхнекамском месторождении отнесены

иразрабатываются сильвинитовые Красный-ІІ, АБ и Вс и карналлитовый Вк.

Кзабалансовым отнесены запасы смешанных солей по пластам АБ

иВ, а также запасы сильвинита, карналлитовой породы и смешанных солей по пластам Красный-III, Красный-I, Г, Д, Е, Ж, З, И, К.

Разработка участков месторождения производится на глубинах 250– 450 м комбайновым способом камерной системой. Выработанное про-

странство на сильвинитовых пластах в районах городской застройки, в «зонах смягчения» и на участках отработки карналлитовых руд закладывается отходами обогащения и породой от проходки полевых выработок.

В настоящее время ОАО «Уралкалий» включает пять рудоуправлений: СКРУ-1, СКРУ-2 СКРУ-3 (центральная часть месторождения), БКПРУ-2 и БПКРУ-4 (южная часть).

Каждое рудоуправление включает в себя поверхностный и подземный комплексы рудника, а также обогатительный комплекс и вспомогательные объекты.

Обогащение сильвинитов и карналлитовой руды производится химическим (галургическим) методом, а сильвинитов – флотационным способом. Сильвинитовые руды после обогащения перерабатываются с получением однокомпонентного калийного удобрения – хлористого калия. Концентраты обогащения карналлитовой руды для последующей переработки направляются на Соликамский магниевый завод. Кроме обогащенной товарной продукции рудоуправления в небольших объемах поставляют потребителям техническую поваренную соль из солеотвалов.

1.2. Стратиграфия и литология

Галогенная формация Соликамской впадины представлена нижнепермскими отложениями кунгурского яруса в составе карнауховской свиты филипповского горизонта и березниковской свиты иренского горизонта, а также уфимского яруса в составе нижнесоликамской подсвиты.

Галогенные отложения подстилаются нижнепермскими породами артинского яруса; перекрываются нижнепермскими породами верхнесоли-

11

камской подсвиты и шешминской свиты уфимского яруса, венчают разрез кайнозойские отложения.

Артинский ярус (P1ar) представлен известняками светло- и темносерыми, окремненными, органогенно-обломочными, с обильной фауной брахиопод, а также известковистыми глинами с прослоями песчаника. Мощность по разрезу месторождения изменяется от 70 до 220 м.

Кунгурский ярус (P1kr) сложен четырьмя чередующимися пачками сульфатных и карбонатных пород. Общая мощность свиты в пределах Соликамской впадины – около 100 м.

Иренский горизонт. Березниковская свита (P1br) состоит из глинистоангидритовой (ГАТ) и соляной толщ.

Глинисто-ангидритовая толща (ГАТ) (P1br1) сложена мергелями,

аргиллитами, доломитами и, в меньшей степени, известняками, глинами, ангидритами, каменной солью, алевролитами, песчаниками. Мощность этой толщи в пределах Соликамской впадины изменяется от 145 м (на западе) до 325 м (на востоке), составляя в среднем 230 м.

Соляная толща месторождения имеющая мощность до 550 м под-

разделяется (снизу вверх) на подстилающую каменную соль (ПдКС), ка-

лийную залежь и покровную каменную соль (ПКС).

ПдКС (P1br2) делится на три пачки (горизонта), отличающихся друг от друга мощностью и количеством пластов терригенно-хемогенных пород. В разрезе месторождения мощность нижней пачки изменяется от 61 до 99 м, средней – от 50 до 440 м.

Каменная соль представлена обычными для месторождения разновидностями светло- и темно-серого перистого, шпатового и зернистого галита. Порода имеет слоистое строение, обусловленное чередованием прослоев галита и глинисто-ангидритового материала.

В основании верхней пачки ПдКС находится пласт «маркирующая глина» (МГ). Верхняя пачка ПдКС и пласт МГ вскрыт практически всеми солеразведочными скважинами. Мощность пласта МГ составляет в среднем около 2 м. Средняя мощность верхней пачки ПдКС – 27,2 м.

Внутри контура соляной толщи расположена многопластовая залежь калийно-магниевых солей (P1br3), которая представлена серией продуктивных пластов, разделенных каменной солью. По составу продуктивных пластов калийная залежь делится на сильвинитовую и карналлитовую (или сильвинит-карналлитовую) пачки (зоны). Стратиграфический разрез калийной залежи приведен на рис. 1.2.

12

Рис. 1.2. Стратиграфический разрез калийной залежи ВКМКС: 1 – каменная соль; 2 – карналлитовая порода; 3 – пестрый сильвинит; 4 – красный сильвинит; 5 – полосчатый сильвинит

13

Сильвинитовая пачка (зона) (P1br3sil) состоит из трех пластов красного сильвинита (Красный-III, Красный-II и Красный-I) и пласта полосчатого сильвинита А, которые отделены друг от друга межпластовой каменной солью (Красный-II – Красный-III, Красный-I – Красный-II, А – Крас-

ный-I).

Основными породами, слагающими эту часть разреза, являются сильвиниты и каменная соль. Сильвиниты имеют красную окраску различных оттенков, иногда содержат зерна прозрачного и молочно-белого сильвина.

Четные слои представлены преимущественно каменной солью, нечетные – сильвинитом. На уровне 0,25 м ниже подошвы пласта А расположен слой – спутник красного сильвинита А′.

Карналлитовая пачка (сильвинит-карналлитовая зона) (P1br3crn) представлена пластами калийно-магниевых солей, разделенных пластами каменной соли. Выделяется девять основных пластов калийных солей, которые индексируются буквами от Б до К.

Пласт Б залегает непосредственно на пласте А, образуя один промышленный пласт АБ. Пласт В состоит из шести слоев и слоя-спутника В′. Мощность пачки меняется в пределах 13–122 м, составляя в среднем около 70 м.

Продуктивные пласты представлены карналлитовой породой, пестрым сильвинитом либо обеими породами, так называемыми «смешанными солями»; соотношения пород меняются как по разрезу, так и по латерали.

Карналлитовая порода состоит из карналлита и галита, в небольших количествах присутствуют сильвин и несоляные минералы (ангидрит, карбонаты, глинистые минералы).

ПКС (P1br4) распространена на преобладающей площади месторождения, но отсутствует на сводах некоторых поднятий (Харюшинское, Поповское, Пашковское, Клестовское), где она подвергалась подземному выщелачиванию.

Каменная соль серая и светло-серая, местами светло-желтая и бледнорозовая; в нижней части отмечается вкрапленность карналлита и сильвина.

Порода имеет ярко выраженную слоистую текстуру, обусловленную чередованием прослоев различных структурных разновидностей галита и глинисто-ангидритового материала. Местами в средней части пачки присутствуют прослои мергелей. В пределах рассматриваемой части ВКМКС мощность ПКС изменяется от 0,8 до 52,9 м, средняя – 18,6 м. В нормальном разрезе мощность ПКС составляет 15–25 м.

14

Уфимский ярус, Соликамский горизонт. Нижнесоликамская подсви-

та (P1sl1) представлена соляно-мергельной толщей (СМТ).

СМТ сложена мергелями, глинами, каменной солью и, в меньшей степени, известняками, гипсами и ангидритами.

Нижняя часть СМТ, содержащая пласты каменной соли, носит название переходной пачки (ПП). По разрезам разведочных скважин мощность СМТ на рассматриваемой площади меняется в пределах 38–190 м; ПП –

2–37 м.

Верхнесоликамская подсвита (P1sl2) представлена терригенно-карбо- натной толщей (ТКТ). В ее составе присутствуют известняки, доломиты, тонкослоистые мергели, аргиллиты, алевролиты, мелкозернистые песчаники и известняки. Все породы ТКТ в той или иной степени трещиноваты. Мощность ТКТ составляет 2–134 м.

Выше залегает шешминская свита (P1šš), представленная пестроцветной толщей (ПЦТ). В пределах рассматриваемой площади мощность ПЦТ достигает 74,3 м.

Четвертичная система (Q). Отложения развиты почти на всей территории и представлены глинами, суглинками, супесями, песками, галечниками различных генетических типов, а также торфяно-болотными отложениями. Средняя мощность отложений составляет 10,3 м.

1.3.Тектоника

Втектоническом отношении ВКМКС приурочено к центральной части Соликамской впадины Предуральского краевого прогиба. Протяженность Соликамской впадины в меридиональном направлении составляет примерно 230–240 км при ширине до 70–75 км. На западе граничит с Русской плитой Восточно-Европейской платформы, а на востоке – с Уральской зоной герцинской складчатости (рис. 1.3).

Западная граница прогиба определяется линией Красноуфимского глубинного разлома, восточнее которого резко увеличивается мощность кунгурских отложений. Восточная граница прогиба связана с ЗападноУральским региональным разломом. На севере Соликамская впадина отделена Колвинской седловиной от Верхнепечорской впадины, а на юге – Косьвинско-Чусовской седловиной от Сылвенской впадины (см. рис. 1.3).

Геологический разрез Соликамской впадины приведен на рис. 1.4.

Вморфоструктурном отношении соляная залежь представляет собой сложное геологическое тело. При относительно ровной подошве в самой

15

Рис. 1.3. Структурно-тектоническое положение ВКМКС: 1 – границы Предуральского краевого прогиба; 2 – границы седловин и впадин: КС – Колвинская седловина, СолВ – Соликамская впадина, КЧС – Косьвинско-Чусовская седловина, СылВ – Сылвенская впадина; 3 – региональные разломы: Красноуфимский (I), Западно-Уральский (II), Предтиманский (III), Дуринский (IV), Боровицкий (V); 4 – площади распространения соляной толщи (а) и калийной залежи (б); 5 – линия

геологического разреза

16

17

Рис. 1.4. Геологический разрез Соликамской впадины: 1 – карбонатные и существенно карбонатные отложения; 2 – рифовые постройки; 3 – преимущественно терригенные отложения; 4 – каменная соль; 5 – калийные и калийномагниевые соли; 6 – Всеволодо-Вильвенский надвиг; отражающие горизонты: 7 – по подошве соляной толщи (ОГ С); 8 – по кровле терригенной – а (ОГ Ат) и карбонатной – б (ОГ Ак) толщ артинского яруса; 9 – по кровле терригенной пачки визейского яруса (ОГ II); 10 – по кровле терригенной пачки тиманского горизонта (ОГ III); скважины и их

номера: 11 – солеразведочные; 12 – нефтяные; 13 – структурные

залежи прослеживаются пологие валообразные структуры в основном субмеридионального простирания, осложненные брахиантиклинальными и куполовидными поднятиями, чередующимися с синклинальными прогибами и мульдами (рис.1.5)

1 – валы; 2 – прогибы; 3 – поднятия; 4 – прогибы и синклинали; 5 – купола и брахиантиклинали; 6 – мульды и брахисинклинали; 7 – структурные выступы; 8 – незамкнутые прогибы и синклинали; 9 – шахтные поля рудников СКРУ-1, СКРУ-2, СКРУ-3; 10 – границы участков детальной разведки.

I – Камско-Вишерский вал, II – Камский прогиб, III – Губдорский прогиб, IV – Клепиковское поднятие, V – Федюнькинский прогиб, VI – Корельско-Тюлинское поднятие, VII – Соликамское поднятие, VIII – Харюшинское поднятие, IX – Осокинский прогиб, X – Малосурмогское поднятие.

Субширотные валы: 22 – Южно-Боровицкий,

24 – Косиковский, 25 – Ереминский. Поднятие: 39 – Березниковское.

Купола: 9 – Кузнецовский, 11 – Среднемошевский, 12 – Тюлинский, 13 – Корельский, 14 – Клестовский, 15 – Рудничный, 16 – Поповский, 17 – Потымкинский, 18 – Харюшинский, 19 – Пашковский, 38 – Усть-Ленвинский, 40 – Романовский.

Брахиантиклинали: 1 – Дубровская, 2 – По-

рошинская, 3 – Пыскорская, 4 – Усольская, 5 – Белопашнинская, 6 – Сыньвинская, 10 – Жулановская.

Структурные выступы: 43 – Легчимский,

44 – Еловский.

Прогибы: 23 – Боровицкий, 26 – Усовский, 27 – Гулинский, 45 – Дурыманский. Синклинали: 28 – Северо-Быгельская, 34 – Чертежская.

Мульды: 29 – Азласская, 35 – Парасинская, 36 – Шубинская, 37 – Тверитинская, 41 – Заячьегорская, 42 – Палашерская.

Брахисинклинали: 7 – Усольская, 8 – Рома-

новская, 20 – Осокинская, 21 – Чуринская, 30 – Тарховская, 31 – Ельникская, 32 – Исток-Боро- вая, 33 – Нижнемошевская.

Рис. 1.5. Структурно-тектоническая схема ВКМКС в пределах калийной залежи

18

Основными элементами тектонической структуры являются Соликамское и Харюшинское поднятия и расположенная между ними Тверитинская мульда. Поднятия прослеживаются в субмеридиональном направлении между Дуринской и Боровицкой системами субширотных структур.

В существующие нормативные документы вошла «Схема тектонического районирования…» для эксплуатируемых участков ВКМКС. Согласно этой схеме выделяется три основные зоны разрывных флексурноскладчатых дислокаций (РФСД): Троицкая, Соликамская и Усольская

(рис. 1.6).

Рис. 1.6. Положение региональных надвигов: 1 – контур калийной залежи; 2 – положение Усольского (У) надвига по кровле пласта Красный-II, Соликамского (С) и Троицкого (Т) надвигов по кровле ПКС; 3 – сдвиг; 4 – сдвиго-надвиг; 5 – границы участков детальной разведки, солеразведочные скважины и их номера

19

Происхождение этих структур связано с образованием надвигов, возникших в связи с тангенциальным давлением на соляную толщу с востока, со стороны складчатого Урала. В процессе формирования надвигов соляная толща была смята в линейные складчатые структуры, которые сопровождаются разрывными дислокациями в надсолевом комплексе: сбросами и горизонтальными сдвигами.

Схема разломов центральной части месторождения показана на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Фрагмент схемы разломов центральной части ВКМКС с изменениями и дополнениями: 1 – граница калийной залежи; зоны разломов: 2 – Красноуфимского, 3 – Боровицкого и Дуринского, 4 – локальные зоны; 5 – одиночные разломы: а – достоверные, б – предполагаемые; 6 – границы участков детальной разведки; 7 – солеразведочные скважины и их номера

20