Динамика развития карстообразования при добыче мела открытым способом на Логовском месторождении Белгородской области
Овчинников А.В., Молочков А.В., Бережной В.П.
Логовское месторождение мела приурочено к мощной толще белого писчего мела кампанского яруса верхнего отдела меловой системы, перекрытой терригенными отложениями палеогенового и четвертичного возраста и подстилающейся мергелем сантонского яруса. Разрабатывается промышленностью строительных материалов с 1917 года открытым способом и к настоящему времени большая часть его площади вскрыта действующим карьером [1].
Разработка Западного участка в настоящее время практически завершена, т.к. на его бортах в 2000-2004 гг. наблюдался ряд оползней, что привело к сворачиванию работ по добыче. В настоящее время разрабатывается только Восточный участок. В целях предотвращения оползневых явлений и разработки оптимальных условий добычи в 2004-2007 гг. было произведено обследованием карьера северного фланга Восточного участка. При обследовании зафиксировано большое число карстовых воронок, приуроченных к кровле меловых отложений. Одни из них вскрыты вторым вскрышным уступом, другие - зачищенной кровлей первого добычного уступа.
При обследовании второго вскрышного уступа зафиксировано 15 карстовых воронок различных размеров, приуроченных к западной половине борта. Воронки, в большинстве своем, небольших размеров, 20-50 см в диаметре, приурочены к кровле мела, представляют собой изометрической формы камеры (овальные, круглые) в меловом борту, заполненные песчаноглинистым материалом, иногда с обломками мела.
На северо-западе обследуемой территории зафиксированы 4 карстовые воронки, представляющие собой полости изометрической формы (круглые, овальные) в меловом борту, заполненные по периферии слоем зеленой глины мощностью 5-10 см, а в центральной части желто-бурым кварцевым мелкозернистым песком с включениями зеленой глины.
Восточнее, зафиксированы три карстовые воронки, одна из которых прорезает весть уступ мела (-6,0 м) и уходит в кровлю добычного уступа, камера ее слегка наклонно падает в восточном направлении. Диаметр воронки составляет 2,0 м. Стенки воронки покрыты слоем зеленой глины мощностью 5-10 см, а центральная часть заполнена красно-бурым, желтым кварцевым тонкозернистым сыпучим песком.
В 10 м восточнее этой воронки расположена еще одна воронка, имеющая свои особенности в строении. Ширина ее вверху - 2,0 м, внизу - м, высота - 6,0 м, дно находится на уровне кровли первого добычного уступа. Меловые стенки воронки мощностью 10-20 см окремнены и выполнены изнутри сплошной коркой натечных почковидных форм карбонатов. Полость воронки в центральной части заполнена песком кварцевым, желто-бурым мелкозернистым глинистым с включениями зеленой глины.
Восточнее предыдущей, в 13 м от нее фиксируется воронка размером м. Внутренняя поверхность камеры выполнена слоем плотного аморфного кремнезема в виде натечной формы, толщиной 1,5-2,0 м.
Воронки, расположенные на востоке северного борта имеют строение, аналогичное одному из описанных ранее, а размеры преимущественно мелкие - 20-40 см в диаметре.
Кроме обследования бортов карьера было также произведено обследование кровли 1-го добычного уступа мела, при котором на поверхности уступа было обнаружено большое количество карстовых воронок (51 шт.) размером 20-50см в диаметре, заполненных зеленоватожелтым кварцевым мелкозернистым, иногда глинистым песком.
Развитие карстообразования оказалось настолько значительным, что при пересчете запасов сухого мела в 1999 году был применен коэффициент закарстованности, который составил 0,085. Этот коэффициент определен расчетным путем с выбором эталонного блока подсчета в действующем карьере. На основе этого коэффициента был произведен пересчет запасов отдельно закарстованного и незакарстованного мела [2].
На месторождении пересчет запасов выполнялся неоднократно, начиная с 1952 года. Сравнение результатов оценки закарстованности мела при каждом пересчете запасов, показало, что только в 1999 году это явление стало настолько значительным, что требует отдельного учета [1, 2, 3].
В 2007 году было произведено обследование бортов Восточного карьера. В плане выявилось 2 скопления карстовых воронок: на западе и на востоке Северного борта. Причем карстовые воронки северо-восточного скопления часто имеют окремненные стенки с мощностью зоны окремнения 10-15 см. В кровле уступа зафиксированы также зоны окремнения чистого мела без расколов и трещин диаметром 1,0-1,5 м, без признаков развития вблизи карстовых воронок. Выявлено 6 таких зон без карстовых воронок.
Сравнение размеров карстовых воронок, определенных при каждом пересчете, показало, что они в одних и тех же слоях, имеющих одни и те же физико-механические свойства, со временем увеличиваются [3]. Это свидетельствует, что на месторождении, несмотря на то, что разрабатываемая продуктивная толща находится практически в зоне аэрации, в ней, тем не менее, происходят процессы растворения и выщелачивания. Однако, на сегодняшний день не решен вопрос за счет каких гидроресурсов эти процессы осуществляются. Изучение карстообразования и прогнозирование направления его дальнейшего развития, играет важную роль, т.к. не учет этого явления уже привел к оползню на Западном участке месторождения и прекращению здесь разработки. В тоже время Шебекинский меловой комбинат испытывает серьезные проблемы в обеспечении сырьем для его устойчивой работы.
Список литературы
Отчет о доразведке Логовского месторождения мела, проведенной в 1985-1987 гг. с подсчетом запасов по состоянию на 1.01.1987 года (Белгородская область). Г.Р. № 34850385/ I. Книга I, гл. геолог Д.М. Щерба. - Киржач: КГЭЦР Минстройматериалов РСФСР, 1987 - 129 с.
Отчет о доразведке Логовского месторождения мела, проведенной в 1999 г. с подсчетом запасов по состоянию на 1.01.2000 г (Белгородская область). / Книга I, отв. исполнитель И.И. Гусейнов. - Белгород: ОАО Белгородгеология, 2000. - 131 с.
Корректировка рабочего проекта разработки карьеров Логовского месторождения мела с целью поддержания действующих мощностей Шебекинского мелового завода производственного объединения «Белгородстройматериалы» МПС РСФСР. Пояснительная записка. Шифр П-Р-188. Гип. Хомутов А.П. - Ростов-на-Дону: ЮКГЭ, 1990. - 24 с.
|
