способ ликвидации карстовых деформаций на солеотвалах

Формула изобретения

Способ ликвидации карстовых полостей на солеотвале, характеризующийся тем, что после начала проявления карстовых деформаций на солеотвале, производят ретроспективный анализ результатов топографической съемки местности, на которой расположен солеотвал, и выделяют места возможных водотоков, затем на его поверхности вкрест простирания водотоков разбивают геофизические профили при расстоянии между ними 20-100 м и после прохождения весеннего половодья осуществляют электроразведочные работы методом электропрофилирования, при этом в случае выявления мест повышенного сопротивления, характерных для карстовых полостей, производят на данных участках малоглубинную сейсморазведку методом общей глубинной точки и по ее результатам оконтуривают полость, определяют глубину ее расположения, после чего бурят заверочные скважины, определяют объем полости и ликвидируют ее путем заполнения близлежащей солью с солеотвала, которую в процессе заполнения полости периодически заливают насыщенным рассолом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке соляных месторождений.

Проведенный многими исследователями анализ выявленных на Верхнекамском месторождении калийных солей (ВКМКС) карстовых просадочных форм рельефа (см., например, Петрик А.И. Ретроспективный мониторинг геологической среды Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей методами сопряженной инвентаризации природных ресурсов и техногенных образований на базе обработки системно-аэрокосмической и подземно-наземной информации, 2002) позволяет им считать, что на территории Верхнекамского месторождения калийных солей распространены просадочные формы четырех типов:

- первый тип характеризуется крупными формами древнего и современного соляного карстового рельефа с размерами от нескольких квадратных километров до нескольких десятков квадратных километров. Эти формы выполнены озерными, озерно-ледниковыми и озерно-аллювиальными отложениями, перекрытыми чехлом водно-ледниковых, гляциоаллювиальных, озерно-болотных отложений, расположенных над локальными формами положительных тектонических структур в виде мульд унаследованного оседания дневной поверхности над соленосными толщами;

- второй тип характеризуется формами древнего карбонатно-карстового рельефа с оседанием размером не более квадратного километра расположенных в пределах обширных отрицательных неотектонических структур. Образуются эти формы за счет многократного слияния поверхностных карстовых воронок;

- третий тип характеризуется небольшими по размерам (до 200 м в диаметре) древними и современными оседаниями смешанного генезиса. Приурочены они к территориям, представленным карбонатными породами соликамского горизонта, залегающими на карстующихся гипсах и ангидритах иренского горизонта нижней перми при интенсивной циркуляции разнонаправленных потоков слабоминерализованных грунтовых и подземных вод. Третий тип просадок характеризуется глубокими коррозионно-провальными воронками, заполненными делювиальным материалом. Эти просадочные формы приурочены в основном к геодинамически активным зонам флексурно-разрывных нарушений и узлам их пересечения;

- четвертый тип представлен современными просадками и участками оседания разного генезиса, которые приурочены к геодинамически активным участкам земной поверхности и представляют собой заболоченные понижения, современные суффозионно-карстовые просадки и карстовые воронки. Сюда же относятся и аномальные просадки дневной поверхности над горными выработками.

Проведенный нами инженерно-геологический анализ особенностей территории ВКМКС позволяет сделать вывод, о том, что на ней развиты просадочные явления пятого типа, относимые к широко распространенным карстовым формам современного рельефа поверхности солеотвалов, занимающих значительные площади в Березниковско-Соликамском промышленном регионе. Показателем опасного развития просадочных процессов здесь может служить присутствие на рассматриваемой территории современных коррозионно-провальных воронок, размер и частота которых зависит от высоты солеотвалов, которая может достигать 100 м. Учитывая, что по поверхности многих солеотвалов проложены как конвейеры для траспортировки солеотходов, на которых работает обслуживающий персонал, так и автодороги, предупреждение карстовых деформаций на них имеет большое практическое значение.

Известные способы предупреждения карстовых деформаций имеют отношение к первым четырем типам и применяются в основном на соляных рудниках и карьерах.

Возникновение и развитие карстовых процессов в природной геологической обстановке возможно при наличии движения воды, соприкасающейся с солью, и при наличии растворяющей способности (агрессивности) этой воды. Отсутствие одного из этих условий исключает возможность карстообразования.

Известны способы предупреждения карстовых деформаций, включающие в себя устранение другого фактора карстообразования - растворяющей способности (агрессивности) движущейся воды. Практически это можно осуществлять двумя способами: способом подпитывания и способом противокарстовой гидрозавесы [1].

Способ подпитывания используется при обводнении подземных выработок на соляных рудниках и состоит в том, что надсолевые воды на участке проникновения их в соль или на более широкой площади постоянно «подпитываются» насыщенными рассолами. Эти нейтральные к растворению рассолы будут оттеснять и заменять агрессивную воду на данном участке, предохраняя соль от выщелачивания.

Способ гидрозавесы используется на соляных карьерах и заключается в создании вокруг карьера замкнутой по кольцу местной линейной области питания (гидрозавесы), внутри которой находится зона дренажа.

Недостатком указанных способов является их неприменимость для солеотвалов.

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является предупреждение карстовых деформаций на солеотвалах.

Поставленная цель достигается тем, что вначале выявляют имеющиеся на солеотвале глубинные, необнаруживаемые визуально карстовые полости, которые затем ликвидируют путем заполнения солью.

Способ осуществляют следующим образом.

После начала проявления карстовых деформаций на солеотвале производят ретроспективный анализ результатов топографической съемки местности, на которой расположен солеотвал, и выделяют места возможных водотоков. Затем на его поверхности вкрест простирания водотоков разбивают геофизические профили при расстоянии между ними 20-100 м. При расстоянии между профилями менее 20 м увеличиваются трудозатраты без получения существенной информации о карстовых полостях, при расстоянии более 100 м полости по геофизическим данным могут быть не зафиксированы. После прохождения весеннего половодья осуществляют электроразведочные работы методом электропрофилирования, при этом в случае выявления мест повышенного сопротивления, характерных для карстовых полостей, производят на данных участках малоглубинную сейсморазведку методом общей глубинной точки, по ее результатам оконтуривают полость, определяют глубину ее расположения, после чего бурят заверочные скважины, определяют объем полости и ликвидируют ее путем заполнения близлежащей солью с солеотвала, которую в процессе заполнения полости периодически заливают насыщенным рассолом. Периодическая заливка соли, заполняющей карстовую полость, насыщенным рассолом необходима для придания ей необходимой плотности.

Пример осуществления способа.

На Четвертом Березниковском калийном рудоуправлении после начала проявления карстовых деформаций на солеотвале произвели ретроспективный анализ результатов топографической съемки местности, на которой расположен солеотвал, и выделили место возможного водотока, приуроченного к расположению ручья Зяблый лог. Затем на поверхности солеотвала вкрест простирания Зяблого лога разбили геофизические профили при расстоянии между ними 20 м и после прохождения весеннего половодья осуществили электроразведочные работы методом электропрофилирования трехразносной установкой AMNB . Выявили место повышенного сопротивления, произвели на данном участке глубинную сейсморазведку методом общей глубинной точки и по ее результатам оконтурили полость, определили глубину ее расположения. После чего были пробурены заверочные скважины, определен объем полости и она была ликвидирована путем заполнения близлежащей солью с солеотвала, которую в процессе заполнения полости периодически заливали насыщенным рассолом.

Источник информации

1. Короткевич Г.В. Соляной карст. Л.: Недра, 1970.