ТЕХНОГЕННЫЕ ГРИМАСЫ ВЕРХНЕКАМЬЯ

17-19 октября в Соликамске прошло VI солевое совещание "Проблемы формирования и комплексного освоения месторождений солей"

Место и время совпали с юбилейной датой - 75-летием поднятия первого керна с сильвинитовой рудой на Верхнекамском месторождении калийных солей. Организаторы международной конференции решили совместить юбилейные торжества с очередным научным форумом. Тем самым был расширен и круг желающих познакомиться с проблемами освоения месторождений соли. В Верхнекамье форум такого уровня проводился впервые.

Последние научные совещания, не снижая внимания к вопросам геологии, генезиса и формирования залежей солей, акцентировали проблемы техногенного характера, возникающие при освоении месторождений. Вот почему на первом пленарном заседании большой интерес вызвал доклад "Опыт разработки Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей в сложных горно-геологических структурах", подготовленный руководителями и главными специалистами АО "Уралкалий". Большой научный и практический опыт, накопленный в этой области, заслуживает особого внимания.

В течение последнего столетия в мире было затоплено и погибло более 50 калийных и каменно-соляных рудников. Такая трагическая ситуация имела, к сожалению, место и на Верхнекамском месторождении. Как известно, в 1986 году в результате разрыва сплошности водозащитной толщи и проникновения надсолевых вод в горные выработки был затоплен крупнейший в мире рудник Третьего рудоуправления березниковского "Уралкалия". Практически навсегда утрачена значительная часть минерально-сырьевой базы, погибло современное оборудование, оцениваемое в $100 млн.

Как показали проведенные в течение последующих 6 лет специальные исследования, трагедия в Верхнекамье произошла из-за несоответствия параметров системы и порядка отработки калийных солей конкретным геологическим условиям района аварии, которые не были известны и изучены заранее. Очистные горные работы вошли в природную неотектонически ослабленную зону, не замеченную буровой разведкой с поверхности земли, а соответствующие меры охраны целостности водозащитной толщи не были приняты. Как считают в "Уралкалии", этот печальный опыт также показал, что буровая разведка с поверхности даже в комплексе со скважинными и наземными геофизическими исследованиями не обеспечивает достаточную геологическую изученность месторождения и не гарантирует безопасную эксплуатацию калийных рудников.

Вот почему после случившейся трагедии 1986 года на березниковском предприятии коренным образом изменились подходы к обеспечению защиты рудников от затопления. Стало правилом прежде чем начать добычные работы на каком-нибудь участке шахтного поля, проводить целый комплекс работ. Анализируется и обобщается вся имеющаяся геолого-геофизическая информация по условиям залегания промышленных пластов в пределах всего шахтного поля и подготавливаемого к добыче участка. На стадии же вскрытия и подготовки участка шахтного поля к добыче ведется эксплуатационная геологическая разведка с комплексом геофизических работ.

После их завершения уточняются горно-геологические условия, выявляются и оконтуриваются аномальные зоны. Исходя из анализа состояния будущего участка разработки, принимается решение о необходимости дополнительных детальных наземных или подземных геологоразведочных работ с комплексом специальных исследований. Выявляется генезис аномалий, степень их опасности для ведения горных работ, определяются прочностные и деформационные свойства солей. И лишь на конечном этапе по результатам проделанной предыдущей работы выполняется обоснование новых или уточнение применяемых параметров системы разработки, горных мер охраны водозащитной толщи (ВЗТ) и подрабатываемых объектов на земной поверхности.

Такой подход позволил не только выявить и оконтурить аномальные зоны в строении водозащитной толщи на всех шахтных полях и принять соответствующие горные меры охраны таких участков, но и определить зону полного отсутствия ВЗТ на севере шахтного поля Четвертого рудоуправления "Уралкалия". Ее случайное вскрытие горными выработками привело бы, по мнению специалистов, к неминуемой гибели наиболее перспективного рудника. При этом на практике встречаются случаи, когда, казалось бы, при учете всех горно-геологических особенностей строения массива и тщательно выполненных геомеханических расчетов, поддерживающие междукамерные целики начинают разрушаться раньше расчетного срока в ускоренном режиме. Это создает угрозу безопасности рудника.

По мнению руководителей и специалистов "Уралкалия", существующий математический аппарат геомеханических расчетов не учитывает в полной мере целый ряд факторов. Это заставило березниковских калийщиков увеличивать внимание мониторингу геосреды на действующих рудниках для прогноза и предотвращения нежелательных и опасных ситуаций. Комплекс предпринятых мер позволил, в частности, в разрабатываемом шахтном поле первого рудника АО "Уралкалий" выявить 5 участков ускоренных оседаний земной поверхности под жилой и промышленной зоной Березников, появление раскрытых трещин и провалов протяженностью до нескольких десятков метров и глубиной до 4-5 метров на земной поверхности в районе южной границы (поселок Зырянка).

Сейсмические явления на месторождении фиксировались с 1993 года: уже тогда, 25 октября, случилось первое землетрясение силой в 4 балла с эпицентром в 2-5 км юго-западнее шахтного поля затопленного рудника Третьего рудоуправления "Уралкалий" в 7 км северо-западнее разрабатываемого с 1981 года Уньвинского нефтяного месторождения. Глубина очага была определена в 4,2 км.

А два года спустя - в 1995 году - калийная отрасль России столкнулась с неожиданным и опасным по своим последствиям явлением, 5 января в районе Соликамска произошло землетрясение силой в 5 баллов. Помимо различных внезапных и многочисленных газодинамических явлений, произошло обрушение пород кровли и разрушение межкамерных целиков в северно-восточной части рудника второго рудоуправления соликамского "Сильвинита" на площади 560х660 м с одновременным проседанием поверхности на 4,4 м (площадью 670х840 м).

Как отмечали позже специалисты, только геологическая "случайность" - наличие пластичной глинисто-ангидритовой "шляпы" мощностью 15-20 м в кровле водозащитной толщи - спасло от затопления этот рудник и соединенный с ним выработкой соседний - первого рудоуправления. 9 октября 1997 года произошло очередное крупное землетрясение силой 4 балла с эпицентром в контуре шахтного поля рудника Второго рудоуправления "Уралкалия". Его толчки жители Березников ощущали в 16 км от эпицентра.

Одно из объяснений таких негативных моментов на Верхнекамском месторождении - возросшая техногенная нагрузка на недра. Она привела к существенному изменению геодинамической обстановки в регионе. Идущий процесс перераспределения и концентрации напряжений в недрах приводит к землетрясениям. Так позволяют судить аналогичные явления, наблюдаемые на Саскичеванском месторождении (Канада) и бассейне Верра (Германия).

Вот почему сегодня на Верхнекамском месторождении развернута сеть постоянно действующего сейсмического мониторинга.

Практический аспект прошедшей конференции не ограничивался лишь этой тематикой. "Уралкалий" является самым крупным предприятием, работающим на Верхнекамском месторождении. Именно здесь опробуются все новейшие научные открытия и методики.