Геологическое обеспечение проектирования горного предприятия на пластовых месторождениях полезных ископаемых

               Министерство общего и профессионального  образования РФ

                   Пермский Государственный Технический  Университет

                                     Кафедра геологии нефти и газа

 

 

 

 

 

                  ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЗРАБОТКИ,

                      МЕТОДИКА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

                       И ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ НА ШАХТНОМ  ПОЛЕ

           ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ  СОЛЕЙ

 

                                             Курсовая работа на тему:

                         «Геологическое обеспечение проектирования

                                    горного предприятия на пластовых

                                 месторождениях полезных ископаемых»

 

 

 

 

Работа защищена                                                                               Работу выполнил:

с оценкой                                                                                            студент гр. МД-09

_______________                                                                               Саламатов Р. М.

                                                                                                             Проверил:

                                                                                                             Иванов А. Г.

 

                                                              Пермь 2010г.

                                                    Содержание  

Ведение…………………………………………………………………………………

Общие сведения………………………………………………………………………..

Геологическое строение шахтного поля

                   Общие сведения…………………………………………………………...

                   Стратиграфия и литология………………………………………………..

                   Тектоника и качественная характеристика  калийных солей…………...

Гидрогеологические  условия и соляной карст……………………………………….

Подсчет запасов  полезного ископаемого…………………………………………….

Заключение…………………………………………………………………………….

Список основной литературы………………………………………………………...            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        ВВЕДЕНИЕ

Верхнекамское месторождение калийных солей  в  административном отношении  находится  в Пермской области, в геолого-структурном - в пределах Соликамской впадины, Предуральского краевого прогиба на севере от озера Нюхти, в Красновишерском районе до бассейна реки Яйвы на юге. Протяженность разведанной части с севера на юг — 140 км, с запада на восток — около 60 км, Площадь 6,5 тыс. км2  . В основном расположено на левом берегу Камы (города Березники и Соликамск находятся «на месторождении»), плюс небольшой участок на правобережье. Разведанные запасы 3,4 млрд. т. Содержание KCl в руде 18—34%. Соляная толща площадью 8,1 тыс. км2 Внутри соляной толщи распространена залежь калийных и калийно-магниевых солей площадью около 3,7 тыс. км2

Геолого-тектоническое  положение – Соликамская впадина (Предуральский краевой прогиб). Прогиб возник на стыке двух тектонических структур: Уральской складчатой структуры и Восточной Европейской платформы. Геологический возраст месторождения – кунгурский. Месторождение разведано бурением по сетке опробывания. Используется шахтный способ разработки. Глубина залегания 100- 500м. Горно-геологические условия отработки пластов сложные (интенсивная внутрисоляная складчатость, малая устойчивость кровли выработок, наличие зон замещения руд каменной солью, газодинамические явления).   Обогащение руды ведется двумя способами: галлургическим (химическим) способом, флотационным (извлечение руды на смачиваемость) способом. В данное время разработку ВМКС ведут два предприятия Сильвинит  и Уралкалий. На территории расположены 4 калийных комбината в Березниках, три – в Соликамске. Самый южный из разведанных участков – Палашерский, севернее его - Усть- Яйвинский и Талицкий. Северные участки: Боровский и Половодский.

  Около 286 млн лет назад, в период Палеозойской эры,  эта местность была дном Пермского моря. Затем часть моря оказалась отрезанной от основной массы в результате подъема суши, и превратилась в озеро. В результате высыхания озера, под воздействием солнца концентрация солей резко возрастала, а затем натриевые, калиевые, магниевые соли стали выпадать в осадок и заноситься осадочными породами, образовалось современное месторождение калийно- магниевых солей.

Еще в середине XV века на реке Усолке появились первые солеварни, где выпаривалась качественная пищевая соль «пермянка».

Рассол качался  из скважин по «трубам» (выдолбленным стволам деревьев). Остатки таких  труб можно увидеть в краеведческих  музеях Березников, Соликамска и Усолья. Глубина скважин постоянно увеличивалась- нужны были все более и более крепкие рассолы. В 1825 году при проходке Людмилинской скважины на Усолке произошло вскрытие коренной каменной соли. Пласт этой породы был встречен на глубине 37 сажен (79 метров)[1].В 1911 году горный инженер И.Н.Глушков впервые высказал мысль о большом размере месторождения и о необходимости разведки калийных солей в Прикамье. В 1916 году академик Курнаков исследовал образцы красной соли, доставленные из Соликамска инженером Г.Дерингом, и обнаружил в них содержание KCL — 33,69 %, NaCl — 65,14 %.[2]. Рентабельность месторождения была налицо. Но первая мировая война, революции и гражданская война помешали осуществить проект. Только в 1924 году Советская Россия смогла найти средства на разведку месторождения.

В 20-х  годах XX века здесь работала геологическая  экспедиция, возглавляемая профессором Пермского университета Павлом Преображенским. На правом берегу реки Усолки, в 300 метрах западнее Людмилинской трубы была установлена буровая установка (скважина № 1 на территории бывшего Троицкого солеваренного завода).В ночь с пятого на шестое октября 1925 года на глубине 91,7 — 92,3 метра обнаружен пласт калийных солей с содержанием KCl 17,9 процента . Эта дата и считается «днем рождения» отечественной калийной промышленности. в результате работ, проводимых под руководством П.И. Преображенского. Геологические запасы по сильвинитам оцениваются в 113,2 млрд. т, по карналлитовой породе - в 96,4 млрд. т, по каменной соли — в 4650 млрд. т [36].

 

 

 

 

 

 

 

 

         ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ШАХТНОГО  ПОЛЯ

                                      Общие сведения

Месторождение находится на Западном Урале, в Пермской области и представляет собой  гигантскую линзообразную залежь, имеющую  площадь 6,5 тыч. км² . Данный участок разведан 32 скважинами. Площадь участка составляет 66 км² . Плотность размещения – 30 скважин на 50 км²  . Глубина скважин может колебаться от 300до 500м. Залежь состоит из подстилающей каменной соли, калийно-магниевых солей и покровной каменной соли. Залежь калийных солей имеет протяженность до 136 км, ширину до 40 км, площадь-3,5 тысяч квадратных километров. Минеральный состав промышленных пластов представлен следующим образом: сильвин, галит, карналлит с некоторым количеством карбонатов и сульфатов кальция и глинистых минералов.         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              СТРАТИГРАФИЯ И ЛИТОЛОГИЯ

Пермская  система представлена двумя отделами – нижним и верхним, нижний отдел  состоит из кунгурского яруса, а  верхний из уфимского. Кунгурский ярус включает в себя березняковскую свиту, уфимский – соликамскую и шешминскую. Нижняя часть соликамской свиты включает в себя соляно мергельную толщу, мощность которой 88,1, а верхняя – терригенно-карбонатовую , мощностью 54,9 и пестроцветную, мощностью 1,4 . А верхняя березниковская подсвита включает в себя соляную толщу . В свою очередь толщи слагаются из различных полезных ископаемых.  Пестроцветная представлена суглинками (рыхлая песчано-глинистая осадочная горная порода, содержащая 10—30% (по весу) глинистых частиц (размером менее 0,005 мм) Окраска  жёлтая (различных оттенков), серая, чёрная, красная, бурая. Структура – тонкозернистая.  
Текстура - полосчатая (слоистая)).Терригенно-карбонатовая представлена песчаником известняковым, аргиллитом и алевролитом (обломочная твёрдая порода, состоящая преимущественно из зёрен размером от 100 до 10 мкм (алеврит), сцементированная, уплотнённая и претерпевшая некоторые диагенетические изменения) . Соляно мергельная – глинистым мергелем, мергилистой и известковой глиной. Соляная же толща имеет более сложный состав: 1)Верхнепереходная литозона представлена мергелем и каменной солью, мощность 5,5. 2) покровная – каменной солью и имеет мощность 11.4. 3)сильвинит-карноллитовая –  чередующимися карналлитом, сильвинитом и каменной солью, мощность пластов:

к – 0.58

и-к  – 3

и – 0.4

з -и – 1.7

з – 0.3

з-ж  – 2

ж – 0.4

е-ж  – 3.7

 

е – 13.8

д-е  – 4.2

д- 10.9

д-г  – 3.6

г – 9.25

в-г – 3.3

в – 9.3

б-в  – 2.2

б – 2.8

4) сильвинитовая  –  чередующимися полосчатым  и красным сильвинитом, а так  же каменной солью.

5) подстилающая  соль – каменной солью, мощность  которой 29.9 6) нижняя соль –  пластом каменной соли, мощность  которого составляет 50.5

Стоит более подробно рассказать о каменной соли. Сложена она галитом, в виде примеси содержит в небольшом  количестве других хлористых и сернокислых  солей, ангидрита, окислов железа и  терригенных частиц. Она бесцветна  или окрашена в сероватые и  беловато-серые и красные тона.  Серая окраска связана с примесью ангидрита и терригенных частиц, красная – гематита, синяя – рассеянным в галите металлическим натрием. Кристаллы галита содержат включения жидкости и газов. 
Обычно каменная соль имеет, токую слоистость – результат изменения условий осаждения (сезонные слои), кристаллическую структуру, часто крупно - и грубозернистую. Вторичные изменения галита в зоне выветривания и в шахтах так же, как и гипса, весьма многообразны. 
Карналлитовая порода состоит на 50-80% из минерала карналлита и 20-50% галита с небольшим количеством ангидрита, глинистых и других примесей. Окрашена в оранжево-красные и красные тона, окраска пятнистая. Благодаря высокой гигроскопичности карналлита поверхность породы влажная. При проведении по поверхности породы стальной иглой слышно характерное потрескивание. В виде включений в карналлите встречаются газообразные углеводороды и остатки солеобразующей рапы. 
Сильвиновая порода состоит из галита (25-50%) и сильвина (50-75%), содержит также небольшое количество ангидрита, глины и других примесей. 
Сильвиновая порода обычно именуется сильвинитом . Цвет ее белый, молочно-белый, красно-бурый, красный. Молочно-белая окраска связана с многочисленными пузырьками газа и жидкости. 
Сильвиновая порода имеет тонкую слоистость благодаря чередованию слоев сильвина, галита и глинистого ангидрита.

 Залегание  пластов пологое, продуктивные  пласты характеризуются нарушениями  в виде складок различной длины и амплитуды, затрудняющими ведение горных робот. Особенностью Верхнекамского месторождения является безводность соляных отложений и обильная обводненность пород, покрывающих соляную залежь. Небольшая мощность воздушной толщи над рабочими пластами и легкая растворимость солей месторождения ограничивают число одновременно разрабатываемых пластов, требуют применения систем разработки и проведения специальных технических мероприятий, обеспечивающих сохранность водозащитной толщи на весь срок службы рудников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                          ТЕКТОНИКА

Шахтное поле расположено на местности со складчатыми нарушениями. Данный участок  образован синклинальной складкой (брахисинклиналь), пласты падают на встречу  друг другу. Амплитуда структур закономерно уменьшается в восточном направлении от 150-300 до 30-50м..Что касается особенностей строения то данная складка является наклонной так, как ее крылья падают в разные стороны, а осевая поверхность наклонена. По характеру расположения крыльев и форме замка можно предположить, что складка веерообразна, а угол образованный крыльями явно тупой. В плане отношение длинной оси к короткой меньше 2:1, следовательно это мульд, который имеет округлые изометрические очертания. разрез позволяет отметить существование диапиров.

 

   КАЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

На  участке месторождения промышленное значение имеют сильвинитовые руды пласта Кр.II. Содержание хлористого калия в пласте  Кр.II на данном участке месторождения изменяется от 22,88 % до 33,15 %. В среднем по участку содержание KCL составляет 29,88%. Мощность пласта по участку месторождения изменяется в пределах между 4,25-7,65 м.  Средняя мощность пласта Кр.II равна 6,33 м.

Ссылаясь на план подсчета запасов можно утверждать, что процентное содержание KCL  и мощность имеют максимальные значения в сводной части участка месторождения, к крыльям залежки значения уменьшаются.

 

 

 

 

 

 

 

 

     ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И  СОЛЯНОЙ КАРСТ

Особенностью  Верхнекамского месторождения является, безводность соляных, отложений, и обильная обводненность пород, вмещающих соляную залежь. В связи с разнообразием литологического состава надсолевых пород и разной степенью их трещиноватости водоносность покрывающих пород изменчива как   в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Верхний пласт каменной  соли переходной пачки (нижняя часть соляномергельной толщи) является водоупором, предохраняющим калийные рудники от затопления. 
Общий водоприток из надсолевых пород в шахтный ствол может составить 1000 - 1500м³/сутки и более.  Высокая водообильность обуславливает необходимость: проходки шахтных стволов с соответствующими средствами водоподавления (тампонаж и замораживание пород); сохранения сплошности водозащитной толщи за счет выемки не более 2 - 3 пластов калийно-магниевых солей из 15; оставления предохранительных целиков вокруг геологоразведочных скважин; потерь значительной части балансовых запасов (до 70%) в различного вида поддерживающих целиках вокруг горных выработок, а также применения других горных мер защиты калийных рудников (в основном закладки) от затопления.