Геолого-гидрогеологические характеристики калийных месторождений

Верхнекамское месторождение калийных солей имеет субмеридиальное простирание. Размеры залежи в направлении с севера на юг составляют около 150 км, в широтном направлении 40 км. Площадь месторождения свыше 3,5 тыс. км². Характерные составляющие вертикального геологического разреза месторождения (сверху вниз) представлены следующими отложениями: четвертичными, пестроцветной толщей, терригенно-карбонатной толщей, соляно-мергелистой толщей, покровной каменно-солевой толщей и переходной толщей чередующихся слоев каменной соли и карбонатно-гипсоглинистых пород, карналлито-сильвинитовой пачкой.

Глубина залегания кровли карналлито-сильвинитовой пачки колеблется от 75 до 450 м.

Рабочие пласты сильвинитовой пачки: «Красный II» (4 < m < 9 и) и АБ (3 <m< 4м). Отработка пласта АБ ведется на площадях, где пласт Б представлен пестроцветными сильвинитами. Отрабатывается и пласт В карналлитового (т = 10 м) и сильвинитового (4 < m < 5 м) составов. Средние углы наклона пластов составляют от 2 до 3—4°.

Содержание нерастворимого остатка (Н. О.) в пластах, т. е. наличие в них примесей глинистого вещества, на преобладающей части месторождения составляет около 2 %, возрастая в юго-восточном направлении до 6—8 % и более. Изменение количества Н. О. в пластах предопределяет и изменение их физико-механических характеристик.

На всех рабочих пластах месторождения имеют место газодинамические явления различных классификационных типов.

В гидрогеологическом плане особенностью рассматриваемого месторождения является обводненность толщи, покрывающей соляную залежь. Мощность водозащитных отложений над рабочими пластами колеблется на месторождении от 0 до 140 м. В целом Верхнекамский калиеносный регион характеризуется сложными горно-геологическими условиями отработки.

Старобинское месторождение калийных солей территориально тяготеет к районам Солигорска и Старобина, занимая площадь около 350 км². Месторождение, в геологическом строении которого основную роль играют осадочные комплексы палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений, располагается в западной части Шатилковской впадины. Кровля толщи залегает на глубинах 300—600 м. Мощность толщи наибольшая в центре месторождения (550—800 м), на периферии достигает нулевых значений. Падение пластов — северо-восточное с углами до 6°. Залежь состоит из четырех калийных горизонтов с первого по четвертый (сверху вниз).

Первый горизонт в основном расположен в центре месторождения, имеет глубину залегания (по кровле) от 350 до 620 м. Мощность горизонта составляет 2—7 м. Имеются значительные примеси глинистого вещества (Н. О. составляет 19—21 %). Отработка горизонта в настоящее время не производится.

Второй горизонт расположен на глубине (по кровле) от 370 до 700 м. Мощность его колеблется от 1 до 4,4 м. Глинистого вещества (Н. О.) содержится от 3 до 8 %. Горизонт представлен двумя (верхним и нижним) сильвинитовыми слоями и одним (средним) слоем каменной соли. Верхний сильвинитовый слой имеет суммарное колебание мощности от 0,4 до 1,2 м (в среднем 0,7 м). Суммарная мощность нижнего слоя колеблется от 0,4 до 1,25 м. Средний прослой представлен каменной солью мощностью от 0,4 до 0,95 м. Горизонт отрабатывается на полную мощность.

Третий калийный горизонт распространяется на всей территории месторождения и состоит из трех пластов (пачек): верхнего сильвинитового (с включениями карналлита), среднего глинисто-карналлитового и нижнего сильвинитового. Мощность верхнего пласта изменяется от 1 до 4,5 м, среднего от 4 до 20 м, нижнего от 2 до 8,5 м. Промышленным является нижний пласт, состоящий из шести (считая снизу вверх) сильвинитовых слоев, разделенных слоями каменной соли. На месторождении в основном разрабатываются II, III и IV сильвинитовые слои с суммарной мощностью до 4,5м (Н. О. от 2 до 10%).

Кровля рабочего нижнего сильвинитового пласта третьего горизонта залегает на глубине от 350 до 1200 м, возрастающей в восточном направлении. Средние глубины залегания составляют: для первого рудника 585 м, второго — 620 м, третьего — 780 м, четвертого — 800 м.

Галопелитовые прослойки в пределах третьего калийного горизонта имеют мощности от долей миллиметра до 20 мм (иногда до 100 мм).

Устойчивость кровли выработок снижается (до слабоустойчивой) при их расположении в направлении к кровле нижнего сильвинитового пласта третьего горизонта. В указанном направлении возрастает и газонасыщенность пород кровли.

В пределах третьего горизонта широко распространены так называемые «мульды погружения», являющиеся выбросоопасными очагами при проведении горных выработок.

Четвертый калийный горизонт (по кровле) находится на глубинах 600—1335 м.

Предусмотрена доразведка четвертого горизонта совместно с подстилающей его каменной солью.

Расстояние между рассмотренными калийными горизонтами различно: между I и II — от 61 до 76 м, между II и III — от 128 до 199 м, между III и IV — от 150 до 190 м. Вмещающие их породы представлены в основном каменной солью с включениями ряда других литологических разностей.

Над соленосной толщей месторождения на глубине 90—200 м залегают глинисто-мергелистые отложения мощностью в среднем 200—550 м. Верхняя часть этой толщи (~50—70 м) и вышерасположенные отложения, включая четвертичные образования, обводнены. При этом ввиду отсутствия здесь пространственно выдержанных водоупорных слоев воды четвертичных, третичных, меловых и верхнедевонских отложений гидравлически взаимосвязаны, образуя единый водоносный комплекс. Водообильность глинисто-мергелистой толщи (ГМТ) незначительная (верхняя ее часть) и резко уменьшается с глубиной. Общая глубина проникновения вод на месторождении составляет 170— 200 м, ниже породы ГМТ практически безводны.

В Предкарпатском регионе (Львовская, Ивано-Франковская области) расположены месторождения соляных пород, представленных в основной лангбейнито-каинитовыми и каинитовыми минералами.

Залегающие здесь Стебниковское, Калуш-Голынское и Дом-бровское месторождения характеризуются небольшими (по площади) размерами и сложным геологическим (в том числе тектоническим) строением. Мощность пластов колеблется от 2,5 до 70 м. Углы падения изменяются от наклонных до крутых. Мощные соляные формации содержит Прикаспийская впадина— более 2000 м, которые распространены на больших площадях.

В Туркменистане расположены Карлюкское и Карабильское месторождения сильвинитовых и карналлитовых руд. Мощность соленосной толщи составляет 800—900 м.