Масштабы месторождений основных видов ископаемых солей по запасам, млн.т

Полезное ископаемое	Месторождения
Весьма крупные	крупные	средние	мелкие
Каменная соль, хлористые калийные и калийно-магниевые соли (в пересчете на К2O)	>500	500-150	150-50	<50
Сулфатные калийные и калийно-магниевые соли (К2O) Сульфат натрия (Na2SO4) и природная сода (Na2CO3)	>150	150-50	50-10	<10

 

15. Месторождения каменной соли широко развиты в России и странах СНГ и пред­ставлены: пластовыми, пластово-линзообразными и солянокупольными типами. К пласто­вому типу относятся: Усольское, Зиминское, Братское и Тыретское месторождения (Ир­кутская область), Артемовское (Украина), к пластово-линзообразному типу - Ярбишкадакское (Башкирия) и Тут-Булакское (Таджикистан). Число промышленных пластов камен­ной соли на месторождениях этих типов колеблется от 2 до 14, а их мощность - от 2 до 80 м.

Солянокупольные месторождения каменной соли имеют наибольшее распростране­ние в Прикаспийской низменности, где насчитывается около 2000 солянокупольных струк­тур. Над их апикальными частями, находящимися близко от поверхности, нередко располагаются соляные озера (Баскунчак, Эльтон и др.), являющиеся объектами добычи соли. Солянокупольные месторождения известны также в Коми АССР (Сергеевское), на Украине (Солотвинское) и в Таджикистане (Ходжа-Мумын, Ходжа-Сартис).

16. Месторождения калийных и калийно-магниевых солей представлены пластами, пластовыми и линзообразными залежами горизонтального и пологого залегания, протя­женностью до- десятков км, мощностью - до первый десятков метров (Верхнекамское, Непское, Старобинское (Белоруссия), Карлюкское (Туркмения). На эксплуатируемом Верх­некамском месторождении разрабатываются одновременно три пласта сильвинитов и пласт карналлитов, содержание КС1 в сильвинитовых пластах 25-36 %, в карналлитовых -25 % MgCl₂, мощности пластов - 4,0-10,0 м.

Калийные и калийно-магниевые соли приурочены к соленосным сериям, представ­ляющим собой чередование пластов калийных и калийно-магниевых солей с пластами и прослоями каменной соли и несолевых отложений. Вертикальная мощность калиеносного горизонта на Верхнепечорском месторождении составляет 20-40, Верхнекамском 100-110, Старобинском 200-260, Карлюкском 80-300 м и т.д. Мощность отдельных пластов калий­ных и калийно-магниевых солей в пределах горизонта изменяется от 0,5 м до десятков метров.

Калийные и калийно-магниевые соли делятся на бессульфатные (хлоридные) и сульфатные.

Бессульфатные (хлоридные) соли пользуются преобладающим развитием. На их долю приходится 90 % разведанных запасов калийных солей в СНГ, содержание в них окиси ка­лия колеблется от 10 до 28 %. Наиболее распространены сильвинитовые и карналлитовые разности. И те, и другие широко развиты в большинстве калиеносных бассейнов: Верхне­камском, Припятском, Предкарпатском, Среднеазиатском, Прикаспийском и др.

Сульфатные соли встречаются значительно реже хлоридных. На их долю приходится только 10 % разведанных запасов калийных солей, содержание окиси калия составляет 7-12 %. Сульфатные соли отличаются сложным минеральным составом. В некоторых разно­стях установлено более 12 соляных минералов. Ценность сульфатных солей определяется возможностью производства из них бесхлорных калийных удобрений.

Наибольшим распространением сульфатные соли пользуются в Предкарпатском (каинитовые и лангбейнитовые соли) и Прикаспийском (полигалитовые соли) калиеносных бассейнах.

17. Месторождения магниевых солей представлены пластами и линзообразными за­лежами карналлитовых и бишофитовых пород. Наиболее крупным месторождением кар­наллитов в России является Верхнекамское, сложенное наряду с сильвинитовыми пласта­ми несколькими пластами карналлита, перемежающихся с пластами каменной соли, в том числе мощным пластом - В (средняя мощность -8 м) переменного состава - сильвинита и карналлита. В карналлитовой части содержание MgCl₂ 20-25 %, (KCI - 21 %).

В последние годы выявлена и получила предварительную оценку Городищенская группа месторождений бишофита (собственно Городищенское, Наримановское и Светлоярское). На месторождениях производится опытная эксплуатация методом подземного растворения солей через скважины. Содержания MgCl₂ составляют 43-45 %, мощности пластовых залежей - от 2-3 до 60-120 м.

18. Месторождения ископаемых сульфатов натрия и природной соды в России и странах СНГ не выявлены. Крупные месторождения ископаемых троны, давсонита и на-хколита имеются в США (Грин-Ривер), Турции (Бейупазари) и Китае (Хенань), где содо­вые минералы накапливались в межгорных бассейнах засушливых областей в континен­тальных условиях.

19. Попутные компоненты в калийно-магниевых и магниевых солях обычно пред­ставлены бромом, рубидием, литием, цезием и бором. В ангидрит-карбонатных отложени­ях соляных месторождений (кепроках) отмечаются промышленные концентрации серы; в них же, в «шляпах» соляных куполов выявлены месторождения бора.

В настоящее время бром из калийно-магниевых солей извлекается в Германии (Ци-лиц) и Франции (Амелия); на опытной установке Березниковского титано-магниевого ком­бината в 70-х годах получали в небольшом количестве рубидий и на специальной установ­ке с 1940 по 1988 год из щелоков галургической фабрики Соликамского участка извлекали бром в количестве около 1000 тонн с поставкой продукции в г. Саки. В мировой практике рубидий получают из слюд и поллуцита, где его содержание на порядок выше в сравнении с таковым в солях; бром извлекают из попутных йодо-бромных вод нефтяных месторож­дений, рапы Мертвого моря и других источников природных вод.

 

II. Группировка месторождений по сложности геологиче­ского строения для целей разведки

 

20. По размерам и форме залежей, изменчивости их мощности, внутреннего строения и качественных показателей месторождения ископаемых солей соответствуют 1-, 2- и 3-й группам «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых», утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278.

К 1-ой группе относятся месторождения (участки крупных месторождений), пред­ставленные пластовыми залежами протяженностью в десятки километров, выдержанными по мощности и качеству солей (Славянское, Артемовское, Усольское, Зиминское, Братское месторождения каменной соли, Старобинское месторождение калийных солей, Соликам­ский, Ново-Соликамский, Дурыманский, Быгельско-Троицкий участки Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей), а также месторождения, сложенные пластово-линзообразными залежами протяженностью в несколько километров, выдержанными по мощности и качеству солей (Белбажское и Тут-Булакское месторождения каменной соли, Тюбегатанское месторождение калийно-магниевых солей и др.).

Ко 2-ой группе относятся месторождения (участки), состоящие из чередующихся линзообразных залежей солей различного состава, характеризующихся изменчивой мощ­ностью и сравнительно выдержанным качеством солей в пределах отдельных линз (Шедокское месторождение каменной соли, Стебниковское и Калуш-Голынское месторожде­ния калийно-магниевых солей и др.). Этой же группе соответствуют месторождения, пред­ставленные штоко- и куполообразными залежами солянокупольных структур, невыдер­жанными по мощности, строению соляной толщи и качеству солей (Солотвинское, Сере-говское и Гаурдакское месторождения каменной соли), а также пластовыми залежами сравнительно простого строения, но со сложными горно-геологическими условиями разра­ботки (Половодский и Боровский участки Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей).

К 3-ей группе относятся месторождения, связанные с солянокупольными структурами и представленные залежами с резко изменчивой морфологией и исключительно невыдер­жанным распределением полезных компонентов и вредных примесей (Индерское борно-калийное месторождение). Очень сложное геологическое строение затрудняет расчленение соленосных отложений и геометризацию их природных разновидностей при разведке. Ме­сторождения данной группы имеют промышленное значение лишь при весьма ценном со­ставе солей.

Месторождения ископаемых солей, соответствующие по сложности геологического строения 4-й группе Классификация запасов, неизвестны.

20. Принадлежность месторождения (участка) к той или иной группе устанавливается исходя из степени сложности основных залежей солей, заключающих преобладающую часть (не менее 70 %) запасов месторождения (участка).

 

III. Изучение геологического строения месторожде­ний и вещественного состава ископаемых мине­ральных солей

 

22. По разведанному месторождению необходимо иметь топографическую основу в масштабе, соответствующем его размерам и особенностям геологического строения. Топо­графические карты и планы на месторождениях ископаемых солей составляются в масштабах 1:10 000-1:50 000. Все разведочные и эксплуатационные выработки (скважины, шурфы, карьеры, шахтные стволы и др.), профили зондировочных скважин, профили де­тальных геофизических наблюдений, а также обнажения галогенных пород должны быть инструментально привязаны. Подземные горные выработки и скважины наносятся на пла­ны по данным маркшейдерской съемки. Для скважин необходимо вычислять координаты точек пересечения ими кровли и подошвы соляной залежи и построить продолжения их стволов на плоскости планов и разрезов. На всех подземных горизонтах проходческих и очистных работ положение буровых скважин должно быть нанесено на маркшейдерских планах с учетом результатов их инклинометрии. Маркшейдерские планы горизонтов гор­ных работ обычно составляются в масштабах 1:200 - 1:1000, сводные погоризонтные пла­ны - не мельче 1:1000.

23. Геологическое строение месторождения должно быть детально изучено и отраже­но на геологических картах в масштабах 1:1000 - 1:5000 (в зависимости от размеров и сложности его строения), геологических разрезах, планах, проекциях, а в необходимых случаях - на блок-диаграммах и моделях. Необходимо, чтобы графические материалы по месторождению давали представление о морфологии, условиях залегания, размерах, сплошности, внутреннем строении, характере выклинивания и замещения соляных пла­стов, степени фациальной и литологической изменчивости галогенных пород, их закарстованности, взаимоотношениях с вмещающими породами, складчатыми структурами и раз­рывными нарушениями. На графических материалах следует указать местоположение уча­стков, в пределах которых оценены прогнозные ресурсы категории P₁*.

24. Разведка месторождений ископаемых солей на глубину проводится в основном скважинами колонкового бурения с использованием геофизических методов исследований - наземных и в скважинах. Необходимость проходки горных выработок, их тип, объемы, назначение и соотношение со скважинами должны определяться в каждом конкретном случае исходя из глубины и условий залегания, морфологии, размеров и внутреннего строения соляных залежей.

Методика разведки - соотношение объемов горных работ и бурения, виды горных выработок и способы бурения, геометрия и плотность разведочной сети, методы и способы опробования - должна обеспечить возможность подсчета запасов на разведанном место­рождении по категориям, соответствующим группе сложности его геологического строе­ния. Она определяется исходя из геологических особенностей продуктивных залежей с учетом возможностей горных, буровых и геофизических средств разведки и опыта развед­ки и разработки месторождений аналогичного типа.

В особо сложных случаях допустима проходка разведочно-эксплуатационных выра­боток - шахт, штолен и опытных скважин по гидрогеотехнологической добыче солей. На месторождениях, отличающихся высокой изменчивостью горно-геологических параметров (высокая изменчивость морфологии и внутреннего строения пластов, условий их залегания за счет тектонических нарушений особенно в строении ВЗТ, проявлений газоносности), со­става и технологических свойств соляных тел, после вскрытия шахтных полей целесооб­разно проводить их систематическую доразведку горными выработками и бурением под­земных скважин с целью подготовки площадей для первоочередного освоения. Большой объем эксплуатационной разведки с применением горных выработок и скважин подземно­го бурения выполняется на всех шахтных полях Верхнекамского месторождения. При вы­явлении существенных отклонений результатов доразведки от разведочных данных вно­сятся коррективы в технические и технологические решения, предусмотренные проектом.

Для литологического расчленения разреза, оконтуривания площади распространения продуктивных залежей, установления мощности и строения пород вскрыши, изучения рельефа поверхности полезной толщи, выявления крупных тектонических нарушений и карстовых полостей, а также изучения гидрогеологических особенностей месторождения целесообразно использовать наземные геофизические методы разведки. Рациональный комплекс геофизических исследований устанавливается исходя из конкретных геологиче­ских особенностей месторождения.

Для повышения достоверности и информативности бурения необходимо использо­вать методы геофизических исследований в скважинах, рациональный комплекс которых определяется исходя из поставленных задач, конкретных геолого-геофизических условий месторождения и современных возможностей геофизических методов. Рациональный ком­плекс каротажа, эффективный для выделения продуктивных интервалов, литологического расчленения разреза, установления мощности и строения пород вскрыши, изучения рельефа поверхности полезной толщи, выявления тектонических нарушений и карстовых полос­тей должен выполняться во всех скважинах, пробуренных на месторождении. Данные ка­ротажа могут использоваться и для подсчета запасов при соблюдении требований, преду­смотренных соответствующими инструкциями по геофизическим методам и при наличии материалов, подтверждающих их достоверность. Достоверность данных каротажа должна подтверждаться сопоставлением их с результатами бурения по скважинам, характеризую­щим основные типы полезного ископаемого на месторождении, по интервалам с высоким выходом керна. Причины значительных расхождений между геологическими и геофизиче­скими данными должны быть установлены и изложены в отчете с подсчетом запасов.

25. Бурение скважин производится увеличенными диаметрами (90-112 мм), часто с призабойной циркуляцией промывочной жидкости, в качестве которой применяются спе­циальные концентрированные солевые растворы (насыщенные поваренной солью, хлор-магниевые). Химический состав промывочного раствора и концентрацию в нем солей не­обходимо устанавливать для каждого месторождения экспериментально, учитывая при этом все имеющиеся на месторождении разновидности ископаемых солей и изменчивость их химического состава.

Технология бурения должна обеспечить выход керна по каменной соли, сильвинитам и калийным сульфатным солям не менее 90 % в каждом интервале опробования, а при бу­рении по карналлитовым и бишофитовым породам - не менее 80 %. Достоверность опре­деления выхода керна по полезному ископаемому необходимо систематически контроли­ровать весовым и объемным методами.

Увеличенный диаметр бурения позволяет, наряду с рядовым опробованием керна, по­лучать лабораторные пробы для технологического изучения сырья как из вторых полови­нок опробованного керна, так и из хвостов обработки проб. С этой целью хвосты каждой обработанной пробы нужно соответствующим образом маркировать и хранить.

В вертикальных скважинах глубиной более 100 м и во всех наклонных, включая под­земные, не более чем через каждые 20 м должны быть определены и подтверждены кон­трольными замерами азимутальные и зенитные углы стволов скважин. Результаты этих измерений необходимо учитывать при построении геологических разрезов, погоризонтных планов и расчете мощностей продуктивных интервалов. При наличии подсечений стволов скважин горными выработками результаты замеров проверяются данными маркшейдер­ской привязки. Для скважин необходимо обеспечить пересечение ими рудных тел под уг­лами не менее 30°. При разведке крутопадающих тел для получения их пересечений под большими углами следует применять наклонное бурение и искусственное искривление скважин.

При наклонном или крутом падении и большой мощности полезной толщи глубина, углы наклона и расстояния между скважинами должны обеспечить получение сплошного перекрытого разреза по разведочной линии. Если при этом полезная толща вскрывается с поверхности канавами, а на глубине - скважинами или горными выработками, то необходимо производить увязку слоев и пачек, вскрытых этими разведочными выработками.

Скважины бурятся на всю мощность полезной толщи или до обоснованно принятого горизонта разработки месторождения. В этих случаях следует дополнительно пробурить единичные скважины для установления глубины распространения соляных залежей.

26. Поверхностные и подземные горные выработки (при необходимости их проход­ки) используются для детального изучения условий залегания, морфологии, внутреннего строения тел полезного ископаемого, их сплошности, вещественного состава, а также кон­троля данных бурения, геофизических исследований и отбора технологических проб.

Горные выработки следует проходить на участках детализации, а также на горизонтах месторождения, намеченных к первоочередной отработке.

27. Расположение разведочных выработок и расстояние между ними должны опре­деляться с учетом геологических особенностей месторождения, условий залегания, мор­фологии, размеров и характера размещения тел полезного ископаемого, выдержанности их мощности, вещественного состава и качества, характера водозащитной толщи над солевы­ми пластами, а также предполагаемого способа разработки.

Приведенные в табл. 4 обобщенные сведения о плотности сетей, применявшихся при разведке месторождений ископаемых солей в странах СНГ, могут учитываться при проек­тировании геологоразведочных работ, но их нельзя рассматривать как обязательные. Для каждого месторождения на основании изучения участков детализации и тщательного ана­лиза всех имеющихся геологических, геофизических и эксплуатационных материалов по данному или аналогичным месторождениям обосновываются наиболее рациональные гео­метрия и плотность сети разведочных выработок.

Специфическая особенность разведки месторождений ископаемых солей - ограниче­ние возможности сгущения разведочной сети, так как каждая скважина может стать про­водником в соляную залежь вод из надсолевых водоносных горизонтов, что осложнит ус­ловия разработки. Ввиду этого при разведке месторождений ископаемых солей (особенно калийно-магниевых) следует стремиться к достижению надежных результатов при мини­мальном числе скважин за счет их рационального размещения, а также повышения инфор­мативности данных бурения путем более детального исследования керна и применения геофизических исследований. При необходимости уточнения положения верхней границы (кровли) водозащитной толщи могут быть дополнительно пробурены скважины, которые не должны пересекать залежи солей.

Таблица 4