© 2000, Гимназия №4....
Каменная соль. Месторождения каменной соли расположены в южной части предуральского прогиба и на северной окраине Прикаспийской впадины. По структурно-морфологическим признакам выделяются два типа соляных залежей: соляные штоки и пластовые. Промышленное значение имеют соляные штоки. Эти месторождения связаны с диапировыми структурами, соляные тела которых представляют ядра протыкания галитовой толщи среднего кунгура. Соляные залежи этих месторождений характеризуются относительной однородностью и чистотой каменной соли, обладающей большой мощностью. К такому типу месторождений относятся: Илецкое, Нежинское, Мертвосоль-ское и др.
К пластовому типу относятся: Линевское, Красноярское, Болыпесулакское и др.
Наиболее сложным месторождением является Илецкое, характеристика которого приводится ниже.
Месторождение расположено на южном склоне Урало-Илекского водораздела на третьей террасе долины р. Илека. Река Илек течет в 6 км к. югу от месторождения. Непосредственно в пределах месторождения протекают две речки: М. Елшанка и Песчанка. Режим речек—типичный степной с резким колебанием расходов. Минимальный расход речек 0,01—0,06 м3/сек, максимальный 15—17 мг|сутки. На территории
месторождения расположено семь озер, возникших в результате заполнения водой карстовых воронок и старых выработок. В тектоническом отношении месторождение представляет собой соляной купол с выведенным на дневную поверхность соляным ядром. Соляной купол имеет в плане вид вытянутого с северо-запада на юго-восток эллипса размером 2х0.9 км. Рельеф кровли купола за счет процессов карстообразования нерозный.
Боковыми породами соляного купола являются отложения сульфатно-соляной свиты кунгура, а также отложения верхнепермского и неогенового возраста. Контакт каменной соли с указанными отложениями тектонический. Породы сульфатно-соленосной свиты обрамляют месторождение с северной, частично с западной и восточной сторон, прикрывая соли галитовой свиты. Сульфатно-соленосная свита сложена толщей каменной соли с прослоями ангидрита, мощность которых изменяется от долей сантиметра до 30—50 м. Отложения сульфатно-соленосной свиты сильнотрещиноваты. Трещиноватость наблюдается не по всей толще отложений, а в отдельных интервалах, ширина трещин достигает 0,5—1 см. Трещины залечены солью. Мощность свиты колеблется от 160—350 до 500—700 м.
На севере месторождения к породам сульфатно-соленосной свиты приурочено месторождение
гипса-гипсовая гора, которое представлено в верхней части гипсом, а в нижней—ангидрито-гипсом и гипсо-ангидритом. Породы гипсовой шляпы характеризуются интенсивной трещиноватостью с различными углами падения трещин. Мощность гипса достигает 40—60 м.
Верхнепермские отложения на месторождении представлены уфимским, казанским и татарским ярусами и контактируют с соляным куполом в основном на севере и северо-востоке. Литологически верхнепермские отложения сложены мергелями, песчаниками и известняками, причем доминируют мергели и песчаники.
Неогеновые отложения окружают купол с западной, южной и частично с восточной сторон и залегают на глубине 40—150 м от поверхности купола. Мощность отложений в околокупольной части 70—105 м. Они сложены толщей серых глин с прослоями и линзами песков и песчано-гравийных отложений. Мощность линз песков не превышает 10— 15 м. Пески и песчано-гравийные отложения залегают в основании разреза. Общая мощность отложений колеблется от 10 до 30 м.
Четвертичные отложения имеют повсеместное распространение и представлены аллювиальными песками и песчано-гравийными отложениями долины р. Илек. Мощность аллювиальных отложений 1,5—5 м на куполе. Сложность гидрогеологических условий определяется наличием подземных вод как в покрывающих, так и в боковых породах, а также интенсивным карстообразованием и наличием поверхностных водотоков. Интенсивное развитие карста связано с шахтной отработкой соли и необходимостью осушения горных выработок. Соли водоупорны, но в зависимости от положения подземных вод по отношению к соляной залежи в пределах месторождения выделяются: 1) надсолевые воды; 2) боковые или околосолевые воды, окружающие соляной купол; 3) внутрисолевые воды, заполняющие отдельные поры и пустоты соляного тела.
Водоносный горизонт четвертичных отложений долины р. Илек имеет повсеместное распространение, и водовмещающими породами являются пески и песчано-гравийно-галечные отложения мощностью до 70 м. Непосредственно на куполе мощность уменьшается до 1,5 м; подземные воды залегают на глубине 1,15—14,25 м. Коэффициент фильтрации колеблется от 1,75 до 65,7 м/'сутки, удельные дебиты скважин составляют 0,05—8,2 л/сек. Горизонт получает основное питание путем инфильтрации атмосферных осадков и дренируется глубоковрезанными элементами эрозионной сети (речками Илеком, Песчанкой и М. Елшанкой). В связи с этим наблюдается постепенное изменение концентрации и химического состава вод, начиная от концентрированных рассолов (50 г/л) в нижних горизонтах и кончая пресными грунтовыми водами вблизи поверхности земли (1 г/л). Водоносный горизонт представляет собой мощный грунтовый поток, который движется с севера на юг через купол. Естественный расход потока определен опытным путем и равен 8547 м3/сутки. Благодаря относительно высокой проницаемости пород, циркуляция надсолевых вод приводит к разрушению и выщелачиванию соли. Подсчитано, что действием этих вод поверхность купола ежегодно понижается на 2—3 см. При проходке горных выработок в зоне действия этих вод создается искусственный базис разгрузки, что приводит к активному карстообразованию и прорыву подземных вод в горные выработки. Характер просачивания вод в выработки, рассредоточенный в виде различной интенсивности капежа, на отдельных участках представлен в виде беспрерывной течи.
Водоносный горизонт неогеновых отложений примыкает к соляному куполу только с южной стороны. Воды приурочены к линзам, прослоям песков и песчано-гравийным отложениям. Общая мощность водоносного комплекса не превышает 50 м. Статический уровень подземных вод колеблется от 39 до 147 м. Коэффициент фильтрации изменяется от 0,89 до 3,98 м/сутки, удельные дебиты составляют 0,063—0,3 л/сек. Воды напорные (величина напора достигает 143 м), соленые. Величина минерализации их на контакте с солью 267 г/л, а с удалением от залежи постепенно уменьшается до 50 г/л. Локальное распространение водовмещающих пород, плохие условия питания, низкие фильтрационные свойства, направление гидравлического уклона на юг от купола создают условия насыщения вод солями. Эти воды вследствие повышенной минерализации практически не способны разрушать соль. Опасность проникновения вод в горные выработки может возникнуть только при боковом прорыве по трещинам и карстовым полостям. Суммарный приток воды из неогенового комплекса может составить 21 420 м3/сутки.
Воды сульфатно-соленосной толщи распространены по северному контакту соляного купола и заключены в карстовых пустотах. Залегают воды на глубине 17—43 м и распространены до глубины 300 м и более. Коэффициент фильтрации равен 0,147 м/сутки. Удельный дебит скважин колеблется от 0,33 до 1,8 л/сек. Химический состав вод хлоридный натриевый, минерализация 278—304 г/л. Благодаря высокой концентрации солей, воды этой толщи не растворяют боковую поверхность соляного штока, а наоборот, в зоне своего распространения предохраняют каменную соль от растворяющего действия вышележащих пресных вод. Эти воды могут представлять опасность в том случае, если горные выработки вскроют боковой карст или трещину. Отложения верхнепермского возраста являются практически безводными.
С поверхности соляной купол подвергается обводнению и разрушению со стороны поверхностных вод и выпадающих атфмосферных осадков. Атмосферные осадки, инфильтруясь сквозь рыхлые четвертичные отложения, проникают в соль и по пути своего движения выщелачивают и растворяют ее, образуя карстовые пустоты. В старых поверхностных горных выработках (карьерах) и в карстовых провалах в настоящее
время сосредоточено около 2 млн. м3 высокоминерализованных вод с минерализацией 300—350 г/л, удельным весом 1,28 г/см3. Эти воды могут быть опасны в случае прорыва их в горные выработки. В настоящее время месторождение отрабатывается шахтным способом. Эксплуатируется северная часть горизонта +18 м (100 м). Производительность рудника составляет 330 тыс. т в год. В ближайшие годы намечается увеличение добычи до 500 тыс. г в год.
Однако в связи с интенсивным карстообразованием в потолочном целике эксплуатационного горизонта расширение горных выработок в пределах последнего невозможно из-за больших притоков подземных вод в горные выработки. Приток подземных вод увеличивается из года в год. Это свидетельствует о том, что гидрогеологические условия месторождения с каждым годом осложняются. Это объясняется развитием трещиноватости и карстообразованием, что обусловлено: 1) отсутствием водонепроницаемых пород над соляным куполом; 2) большой водообильностью и высокими фильтрационными свойствами пород, окружающих соляной купол; 3) дренажом межсолевых и надсолевых вод горными выработками; 4) существующей системой местного водоотлива, способствующей расширению путей движения вод и вызывающей прорыв и затопление выработок.
В связи с этим возникла необходимость ввода в эксплуатацию нижних горизонтов, которые находятся пока в более благоприятных гидрогеологических условиях. Однако для обеспечения нормальных условий работы на больших глубинах необходимо приостановить развитие карста как поверхностного, так и глубинного. С этой целью разработано несколько вариантов и мероприятий. Наиболее экономичным и рациональным можно считать вариант затопления горных выработок горизонта +18 м и всех карстовых пустот и трещин выше этого горизонта высокоминерализованными водами сульфатно-соленосной свиты и водоносного комплекса неогеновых отложений. Этим будет достигнут подпор надсолевых вод, прекращение их движения к старым горным выработкам, приостановление дальнейшего развития карста. Насыщенные рассолы будут способствовать залечиванию всех имеющихся пустот и трещин. Незначительное разрушающее действие на соляной купол будут оказывать водоносный горизонт четвертичных отложений и естественный поток снеготалых вод.
Таким образом, затопление горизонта +18 м высокоминерализованными водами создает надежную изоляцию нижележащих горизонтов от поступления в них пресных поверхностных и подземных вод и тем самым обеспечивает безопасность эксплуатационных работ на глубоких горизонтах.
На главную