Стратиграфия и литология.

По литолого-стратиграфическому разрезу шахтного поля видно, что продуктивные пласты залегают очень глубоко. Над продуктивными пластами находятся четвертичные отложения, терригенно-карбонатная толща, соляно-мергельная толща, верхняя переходная и покровная соль. Продуктивными пластами являются сильвинитовая и сильвинит-карналлитовая литозоны. Под продуктивными пластами находяться подстилающая соль и нижняя соль. Между подстилающей солью и нижней соли проходит маркирующий горизонт.

Четвертичные отложения относятся к Каинозойской эре, Четвертичной системе. Cостоят из легких суглинок, галечника, глины песчанистой, плотных крупнозернистых песков, глинистого гравия, галечно-щебнистой породы. Средняя мощность 9.9 м. Диапозон от 2-16.1 м. Входит во все скважины геологического разреза.

Пестроцветная толща состоит из песчаника, алевроллита, аргилита, глины. Средняя мощность 3.43 м. Диапозон от 0-27.5 м. Входит только в скважину №17 геологического разреза.

Терригенно-карбонатная толща относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Верхнему отделу, Уфимскому ярусу, Соликамской свите, Верхней подсвите. Состоит из глинистого алевролита, известковистого среднезернистого песчаника , плотного тонкослоистого аргиллита. Средняя мощность 47.33 м. Диапозон от 0-107.05 м. Входит во все скважины геологического разреза, кроме №14.

Cоляно-мергельная толща относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Верхнему отделу, Уфимскому ярусу, Соликамской свите, Нижней подсвите. Состоит из известкового темно-серого мергеля, глинистого известняка, известковистого доломита, глинистого с включениями гипса мергеля, глинистого гипса, мергелистой глины, белого тонкозернистого гипса, глинистого плотного мергеля, мергелистой плотной глины, тонкослоистого доломита , плотной известковистой глины, глины с частичными прослоями мергеля. Средняя мощность 99.06 м. Диапозон от 47.5-131.1 м. Входит во все скважины геологичекого разреза.

Верхняя переходная литозона относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Состоит из каменной соли и мергеля. Средняя мощность 22.16 м. Диапозон от 0-63.7 м. Входит в скважины №6,7,17 геологического разреза.

Покровная соль относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Состоит из каменной соли. Средняя мощность 9.34 м. Диапозон от 0-20 м. Входит в скважины №6,7,16,17 геологического разреза.

Сильвинит-карналитовая литозона относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Состоит из каменной соли, карналита, пестрого сильвинита. Сильвинит-карналитовая литозона разделена на 17 пластов и именуемыми от К до Б. Пласты именуемые одной буквой состоят в основном из карналлитовой породы и пестрого сильвинита, а промежуточные пласты именуемые двумя буквами состоят из каменной соли. В сильвинит-карналлитовой литозоне в скважинах №14,15 нет пластов К, И-К, И, З-И, З, Ж-З, Ж. В скважине №13 нет пластов К, И-К, И, З-И, З. В скважине №12 нет пласта К. В остальных скважинах имеются все пласты сильвинит-карналлитовой литозоны. Средняя мощность 70,13 м. Диапозон от 56-77.

Сильвинитовая литозона относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Cостоит из красного сильвинита, полощетого сильвинита, каменной соли. Сильвинитовая литозона состоит из 7 пластов (А, А-I, I, I-II, КР-II, II-III, КР-III). Пласты КР-I, КР-II, КР-III состоят из сильвинита. Пласт А состоит из полосчатого сильвинита. Промежуточные пласты А-I, I-II, II-III состоят из каменной соли. Средняя мощность сильвинитовой литозоны равна 26.15 м. Диапозон Сильвинитовая литозона входит во все скважины.

Подстилающая соль относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Состоит из каменной соли. Средняя мощность 32.19 м. Диапозон от 21.05-42.75 м. Входит во все скважины геологического разреза.

Нижняя соль относится к Палеозойской эре, Пермской системе, Нижнему отделу, Кунгурскому ярусу, Березниковской свите, Верхней подсвите, Соляной толще. Состоит из каменной соли. Средняя мощность 48.12 м. Диапозон от 43-52 м. Входит во все скважины геологического разреза.

Между этими двумя солями располагается маркирующий горизонт.

Возраст Четвертичных отложений 2 млн. лет.

Возраст Пермской системы 48 млн. лет.

В общем литология ВКМКС по данному геологическому разрезу очень разнообразна. Горные породы распространенные на ВКМКС приведены в Таблице 1.

Тектоника.

ВКМКС расположено в Соликамской впадине Уральского краевого прогиба. Уральский краевой прогиб это крупная синклинальная структура, которая расположена между Восточно-Европейской платформы и Складчатым Уралом. Эта структура характеризуется более глубоким залеганием докунгурского яруса. Восточно-Европейская платформа – это один из крупнейших относительно устойчивых участков земной коры, относящийся к числу древних платформ. Она занимает всю территорию Восточной Европы. Складчатый Урал является частью Урала-Монгольского складчатого геосинклинального пояса. Урало-Монгольский тектонический пояс – тектонически подвижный пояс земной коры и занимающий внутриконтинентальное расположение. Он протянулся от Урала через Центральную Азию к побережью Тихого океана.

Условия залегания пласта КР-III характеризуется различными критериями. Один из главных – это тектоническая структура участка.

На плане изогипс по кровле пласта КР-III замыкаем -120 горизонталь.

Рассматриваем складку в пределах этой горизонтали. Длина складки в меридиональном направлении составляет 6575 м, а ширина в широтном направлении составляет 4750 м. Отношение длины к ширине 1,4. В результате получается куполообразная складка. Складка находиться на севере шахтного поля. Самая высокая отметка складки находится в скважине №11 -44,00. Самая глубокая отметка складки проходит по -120 горизонтали. Соответственно высота складки равна 76 м. В пределах -120 горизонтали угол на юге складки состаляет 1.2° , на севере 1.3° , на западе 3.5° , на востоке 1.9°. Самая глубокая отметка по всему шахтному полю находиться в скважине №32 и составляет -291,15 , а сама высокая отметка в скважине №11 равная -44 , которая является вершиной куполообразной складки. Угол по всему шахтному полю на юге составляет 1.1°, на западе 2.6°, на востоке 2.8°.

В общем, шахтное поле представляет вид куполообразной складки, которая имеет наивысшую точку в скважине №11.

Подсчет запасов.

На ВКМКС ведётся разработка каменной соли, карналлита и сильвинитовых руд. . Минимальное содержание хлористого калия 22% и мощностью продуктивного пласта не менее 2 м для отработки пласта. На месторождении отрабатываются два сближенных пласта А, Б и Кр-II. Продуктивный пласт Б состоит из карналлита и пестрого сильвинита. Пласт А состоит из полосчатого сильвинита. Пласт Кр-II состоит из красного сильвинита.

Сильвинит – биминеральная порода сложенная галитом и сильвином(KCL). Содержание последнего колеблется в пределах от 20-45%. В качестве примесей присутствуют несоляные минералы(ангидрид, карбонаты, глинистые минералы и др.), суммарное содержание которых не превышает нескольких процентов. По текстурно-структурным особенностям и цвету выделяют красный, полосчатый и пестрый сильвинит. Красный сильвинит обладает отчетливой слоистой текстурой. Чередование слоев галита(17 см), сильвина (1-10 см) и галопелита. Сильвин представлен зернами сургунно-красного, темно-красного и розового цвета, изометричными или вытянутыми, размером 0,5-1,5 мм. Галитовые прослои светло серого и желтовато-серого цвета, иногда с вкраплениями зерен синего цвета. Полосчатый сильвинит по составу и текстурно-структурным характеристикам весьма близок к красному, но отличается от него несколько меньшими мощностями слагающие его прослоев, а также изменением соотношения мощностей галитовых и сильвинитовых прослоев в пользу последних. Это самый богатый сильвинит – содержание KCL в нем часто превышает 50%. Пестрый сильвинит встречается только в продуктивных пластах карналлитовой зоны. По текстурным особенностям среди разновидностей этого сильвинита выделяют слоистые и массивны. Слоистые сложены прослоями галита, богатого сильвинита и галопелитого материала. Сильвин здесь представлен молочно-белой разновидностью с желтоватым оттенком и красной оторочкой по краям зерен. Размер зерен колеблется от 3 до 5 мм, реже до 1 см. Форма зерен обычно неправильная. Имеет слоистую структуру. Пестрый сильвинит с массивной текстурой имеет тот же состав, что его слоистая разновидность, тока отличается яркими чистыми цветами слагающих его минералов(сильвин – молочно-белый, галит – бесцветный, голубой, часто синий). Структура породы гигантокристаллическая. Кристаллы обычно превышают 1 см. Карналлитовая порода слагает пласты карналлитовой зоны. Она состоит из карналлита и галита. В качестве примесей карналлитовой породы содержит сильвин и несоляные минералы (ангидрид, карбонаты, глинистые минералы и др.). Окраска этой породы чаще всего имеет темно-красный, реже жесто-бурый и ещё реже лимонно-желтый цвет. Структура средне- и крупнозернистая. Зерна неправильной формы, немного вытянутые вдоль слоистости.

В работе ведётся подсчет запасов по пласту КР-II. В котором содержание хлористого калия варьируется от 23,03 – 35,50%. Мощность же продуктивного пласта КР-II находиться в интервале от 4,55 – 7,65 м.

Методика подсчетов запасов в данной работе осуществляется путем блокировки запасов по промышленным категориям (А, В, ) на основании действующей инструкции по применению классификаций запасов к месторождениям ископаемых солей. При детальной разведки месторождений хлоридных калийных солей, составляющих I-ю группу месторождений(Верхнекамское, Старобинское, Карлюкское, Тюбегатанское), расстояние между скважинами для запасов категорий А принимаются от 800 – 1000 м, категория В – от 1000 – 2000 м и категория от 2500 – 4000 м. Блоки составляются с таким условием, чтобы их при дальнейших меньших затратов на разведку перевести из низкой категории блока в высокую. После составления блоков проводится подсчёт площадей блоков. Площадь подсчитывается при помощи простых геометрических фигур(треугольники, квадраты, прямоугольники), размеры которых снимаются с плана согласно масштабу. Результаты подсчета площадей вноситься в Таблицу 2. Далее проводиться подсчет средних мощностей и среднего содержание хлористого калия в блоке. Для этого по блоку берется сумма всех содержаний хлористого калия, сумма мощностей пласта и делиться на количество скважин, входящих в блок (метод среднего арифметического). Результаты подсчета вноситься в Таблицу 3. В Таблицу 4 вносятся данные площадей, среднее содержание хлористого калия и средняя мощность блоков. Высчитывается объемный вес по формуле

Затем вычисляются запасы руды по формуле

и вносятся в Таблицу 4. В конце вычисляют содержание хлористого калия по блоку. Оно вычисляется по формуле

Результаты заносятся в Таблицу 4.

Суммарные запасы руды по категории А= 62.55 млн. т., В=59,63 млн. т., =708.54 млн. т.

Для подсчета срока обеспечения горного предприятия рудой используется формула

,

где P – сумма запасов руды по категориям А, В, .

Ki – коэффициент использования.

Kр – коэффициент разубоживания.

T – срок обеспечения.

А – производительность предприятия в млн.т.

Гидрогеология и соляной карст.

ВКМКС находиться в пределах Предуральского артезианского бассейна, основными областями питания которого в Прикамье являются Уфимское плато, Тиманская гряда и частично передовые складки Урала, а зонами разгрузки является р. Кама и её крупные притоки. Сама соляна толща месторождения является водоупорной. Разделяют подземные воды на два гидрогеологических этажа – нижний (подсолевой) и верхний (надсолевой).

Сама же соляна толща содержит небольшое количество рассолов, которые называются внутрисолевыми водами. Надсолевые воды относят к атмосферным инфильтрационным водам. Делятся на водоносный горизонт четвертичных отложений, шешминский водоносный горизонт, верхнесоликамский водоносный горизонт, нижнесоликамский водоносный горизонт. Подсолевые воды делятся на нижнепермско-верхнекаменноугольные карбонатные, московские, башкирско-верхневизейские, средне-нижневизейские терригеные, турнейско-верхнедевонские карбонатные, верхне-среднедевонские терригенные.

Характеристика надсолевого водоносного горизонта является очень важной. Водоносный горизонт четвертичных отложений представлены пресными водами (минерализация не выше 0,5 г/л) и гидрокарбонатно-кальциевыми. Дебиты источников достигают 5,6 л/с. Шешминский водоносный горизонт развит незначительно. Представлены гидрокарбонатно-кальциевые воды (минерализация 0,2-0,5 г/л). Питание происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков. Верхнесоликамский водоносный горизонт является основным коллектором пресных подземных вод. Этот горизонт распространен не повсеместно. В основном это гидрокарбонатно-кальциево-магниевые и гидрокарбонатно-кальциево-сульфатная фация. Минерализация 0,2-0,5 л/г. Нижнесоликамский водоносный горизонт представлен пресными гидрокарбонатно-кальциевыми и сульфатно-кальциево-магниевыми водами. Средний дебит источников 0,2-0,5 л/с.

Для разработки месторождения следует учитывать фактор затопления шахтного поля. Чтобы предотвратить затопление используют план изопахит ВЗТ над участком пласта КР-II. ВЗТ – водозащитная толща, предотвращающая от затопления. Она состоит из водоупорных пород и не должна быть в мощности меньше 50 м. За отметку нижней границы ВЗТ берется отметка кровли отрабатываемого пласта (КР-II). Верхняя отметка ВЗТ скользящая. При наличие верхней переходной толщи, за отметку берется отметка кровли второго сверху пласта каменной соли. Если отсутствует верхняя переходная толща, то за отметку берется кровля покровной каменной соли. Если же покровная каменная соль тоже отсутствует, то за отметку берется отметка кровли сильвинит-карналлитовой литозоны. По плану ВЗТ можно сказать, что данный участок месторождения можно разрабатывать и в ходе эксплуатации его не затопит. По изопахиту ВЗТ можно рассмотреть падение мощности с юго-запада на северо-восток. Соответственно от скважины №30 к скважине №15.

Соляные породы повсеместно претерпели постседиментационные преобразования под действием инфильтрационных вод – от избирательного выщелацивния до полного растворения солей. Глинистые непосредственно перекрывающие соляную залежь, следует рассматривать как древнюю кору выветривания. На данном участке подземными водами вымыло часть калийной залежи. В скважине №12 вымыло верхнюю переходную толщу, покровную соль, пласт К. Мощность вымывания составляет 31,93 м. В скважине №13 вымыло верхнюю переходную толщу, покровную соль, пласты К, И-К, И, З-И, З. Мощность вымывания составляет 36,79 м. В скважинах №14 и №15 вымыло верхнюю переходную толщу, покровную соль, пласты К, И-К, И, З-И, З, Ж-З, Ж. Мощность вымывания составляет 38,94 м.

По плану ВЗТ можно считать данный участок месторождения пригодным для отработки продуктивных пластов.