Способ контроля участков провалов земной поверхности над калийными рудниками

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля участков образовавшихся провалов на земной поверхности на территории горных отводов калийных предприятий. Техническим эффектом изобретения является прогноз развития негативных экзогенных процессов техногенно-природного генезиса на подрабатываемых территориях. Это достигается тем, что просадочные явления фиксируют с помощью каркасного и площадного геологического маршрутирования. Затем буровыми работами вскрывают коренные породы и выявляют морфологию поверхности коренного ложа в местах просадок. Одновременно определяют динамику проявления экзогенных геологических процессов дешифрированием космо-аэрофотоматериалов разных лет и наблюдениями на профильных линиях грунтовых и глубинных реперов. Изучение строения и состояния водозащитной толщи проводят с помощью невзрывной сейсморазведки высокого разрешения методом общей глубинной точки с геомеханическим анализом по ее результатам напряженно-деформированного состояния горного массива. Гидродинамику надсолевых вод контролируют измерением уровня подземных вод в наблюдательной гидрогеологической скважине. При этом в процессе ее бурения производят отбор образцов горных пород для определения их физико-механических свойств.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля участков образовавшихся провалов на земной поверхности на территории горных отводов калийных предприятий.

В начале мая 1999 года от жителей поселка Новая Зырянка, расположенного на юго-западной окраине города Березники Пермской области, стали поступать сведения о появлении провалов земной поверхности на улицах и огородах. Провалы, возникшие над юго-восточной частью шахтного поля Первого Березниковского калийного рудоуправления, встречаются как группами, так и одиночно. Форма провальных образований в плане - неправильный круг диаметром до 2,5 м или овал с длинной осью до 4,5 м. В двух случаях провалы имеют форму траншей длиной до 35 м. Глубина провалов и траншей - 0,3-4,0 м. Всего обнаружено около 50 провалов.

В большинстве случаев провалы соединены линейными корытообразными проседаниями земной поверхности глубиной 5-100 см, длиной 12-150 м, при ширине 1-10 м (обычно 1-2 м). В лесу они проявляются цепочками "дыр" между корнями деревьев, наличием зыбкой лесной почвы и "пьяным" лесом.

Поселок Новая Зырянка обустроен на надпойменной террасе реки Кама в пределах левобережного склона долины реки Зырянка. Территория расчленена овражно-балочной сетью, которая обеспечивает ее хорошую сдренированность. Мощность четвертичных отложений на площади достигает 6-16 м. Сложены они песчано-глинистыми породами, в составе которых преобладают разнозернистые пески.

Зеркало подземных вод на площади поселка располагается в породах нижезалегающей терригенно-карбонатной толщи на глубине 15-30 м от поверхности земли, уменьшаясь в долинах местных водотоков до 0-10 м. Региональный сток вод осуществляется в западном, северо-западном направлениях. Проницаемость и водопроводимость водовмещающих пород высока и, как и на других бортовых участках долины реки Кама, может достигать десятков м/сутки (водопроводимость - сотен кв. м/сутки).

Четвертичные отложения площади, в значительной мере сложенные хорошо проницаемыми песками, не обводнены и могут иметь только незначительные проявления сезонной верховодки в разрезах с достаточным содержанием глин. В основном они, как и породы верхней части разреза терригенно-карбонатной толщи, аэрированы.

В подобных условиях при нарушении поверхностного стока вод вследствие формирования трещин на поверхности земли либо участков сосредоточенной их инфильтрации (при прорывах водоводов, сезонном скоплении талых и дождевых вод и пр.) развиваются суффозионные процессы в толще четвертичных отложений, что и приводит к образованию провалов на поверхности земли.

Линейная зона провалов в плане совпадает с аномалией геологического строения (с зоной трещиноватости) надсолевого комплекса пород и с краевой частью мульды сдвижения, сформировавшейся над отработанным пространством калийного рудника. Горный массив на данном участке подвержен значительным растягивающим напряжениям. Величина горизонтальных деформаций растяжения на земной поверхности составляет 5-7 мм/м.

Наличие зоны трещиноватости (как природной, так и техногенной) создает реальную угрозу прорыва надсолевых вод в горные выработки калийного рудника и последующего его затопления.

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является прогноз развития негативных экзогенных процессов техногенно-природного генезиса на подрабатываемых территориях.

Поставленная цель достигается тем, что участки провальных оседаний земной поверхности контролируются комплексом геологических, гидрогеологических, геофизических, геомеханических и маркшейдерских методов.

Способ осуществляют следующим образом.

Все просадочные явления фиксируют с помощью каркасного и площадного геологического маршрутирования. Затем буровыми работами вскрывают коренные породы и выявляют морфологию поверхности коренного ложа в местах просадок. Одновременно определяют динамику проявления экзогенных геологических процессов дешифрированием космо-аэрофотоматериалов разных лет и наблюдениями на профильных линиях грунтовых и глубинных реперов.

Изучение строения и состояния водозащитной толщи проводят с помощью невзрывной сейсморазведки высокого разрешения методом общей глубинной точки с геомеханическим анализом по ее результатам напряженно-деформированного состояния горного массива. Гидродинамику надсолевых вод контролируют измерением уровня подземных вод в наблюдательной гидрогеологической скважине, при этом в процессе ее бурения производят отбор образцов горных пород для определения их физико-механических свойств.

Формула изобретения

Способ контроля участков провалов земной поверхности над калийными рудниками, отличающийся тем, что просадочные явления фиксируют с помощью каркасного и площадного геологического маршрутирования, затем буровыми работами вскрывают коренные породы и выявляют морфологию поверхности коренного ложа в местах просадок, одновременно определяют динамику проявления экзогенных геологических процессов дешифрированием космо- аэрофотоматериалов разных лет и наблюдениями на профильных линиях грунтовых и глубинных реперов, изучение строения и состояния водозащитной толщи проводят с помощью невзрывной сейсморазведки высокого разрешения методом общей глубинной точки с геомеханическим анализом по ее результатам напряженно-деформированного состояния горного массива, гидродинамику надсолевых вод контролируют измерением уровня подземных вод в наблюдательной гидрогеологической скважине, при этом в процессе ее бурения производят отбор образцов горных пород для определения их физико-механических свойств.