36 блуждающие рассолы соляных месторождений

К настоящему времени в мире затоплено около 200 калийных и соляных рудников. Последняя такая катастрофа произошла в 2006 г на руднике БКПРУ ― 1 Верхнекамского месторождения в Российской Федерации. За более чем 150 лет учеными предложены различные гипотезы причин аварийных притоков пресных вод в горные выработки. Однако до сих пор в этом вопросе отсутствует ясность и проблема безопасности от затопления соляных, в том числе и белорусских, рудников стоит весьма остро.

Среди причин, приводящих к авариям, доминируют техногенные гипотезы. Считается, что при проходке горных выработок образуется вертикальная зона трещиноватости с «зияющими» трещинами, которые и являются каналами для поступления рассолов и вод из вышележащих водоносных горизонтов. С целью предупреждения развития такой ситуации перед ведением горных работ, определяется необходимая мощность водозащитной толщи (ВЗТ), выше которой будут отсутствовать критические деформации.

Позволим с таким утверждением не согласиться. Трещиноватость образуется разнонаправленно, а не только по вертикали, и обломки породы, особенно глинистой, будут утрамбовывать, залечивать эти трещины. Обнаруженные в выработках зияющие трещины через 1― 2 года исчезают. А затопление происходит зачастую через длительное время после окончания горных работ. Чтобы потекла вода в выработки, тем более от дневной поверхности, недостаточно трещин и пустоты горных выработок ― нужен более мощный насос ниже водоносного источника. Анализ причин затопления ряда рудников (Ассе― II, Ассе― III, «Ашерслебен III», «Нейестассфурт», «Вестерегельн», БКПРУ― 1, БКПРУ― 3 и др. ) показывает, что аварии невозможно объяснить прорывом вод в выработки только по вертикальным «зияющим» трещинам.

В настоящей работе приводится авторская гипотеза причин аварийных притоков в горные выработки. Для объяснения рассмотрим процессы, происходящие на участке «захоронения» рассолов в соленосной толще. Такой участок обводненной соли назовем «рассольным пузырем» (рисунок). А. И Кудряшов [1], как и многие другие авторы [2, 3] утверждают, что при завершении садки солей рассолы из них отжимались. Это значит, что они выдавливались из области с высоким давлением, как пузыри воздуха в воде. В обычных условиях это означает, что они поднимались из глубины вверх. Этому помогали и происходящие в «пузыре» физико-химические процессы. Рассол в «рассольном пузыре», под воздействием сил тяжести расслаивается ― в нижней части он более концентрированный, чем в верхней. Кровля «пузыря» подвергается воздействию капиллярного смачивания, диффузии, что приводит к микротрещиноватости, разрыхлению покровной соли. При этом надо полагать, что рыхлая («шламовая») соль и без трещин будет растворяться легче, чем более плотные, кристаллические, пусть даже трещиноватые ее разновидности. Всплытию «пузыря» не будет мешать и газовая «шапка», поскольку газ насыщен водой, а соль гигроскопична. «Пузырь» будет всплывать до появления преграды ― водоупора, например, как в случае со Старобинским месторождением, в виде глинисто-мергельной толщи. В естественном состоянии рассолы скапливаются в первую очередь в зонах растяжения, сопутствующих сбросам. При изменении напряженно-деформированного состояния породного массива вследствие ведения горных работ, такие процессы будут происходить и в на участках близких к горным выработкам.

Рис. Cхема " Рассольного пузыря" в соленосной толще, процессов и сил, обусловливающих его передвижение. Стрелками указано направление воздействия избыточного давления и перемещения " пузыря"

Заметим, вопреки утверждению А. И. Кудряшова [1] и многих других исследователей, соляная толща не является водоупором и вода проникает в соль не только по разломам. Подсолевые воды, источником которых является также дегидратация гипса при его переходе в ангидрит, отделены от соли глинистым или другим водоупором. Например, появление битумов в соли обусловлено тем, что вода, подпирающая снизу нефть, под воздействием тектонических движений смешивается с нефтью и проникает в соль в виде «рассольных пузырей». Именно проникновение вод через всю соленосную толщу объясняет и образование зон замещения.

Вопреки бытующему мнению, А. И. Кудряшев [1] считает, что латеральная миграция рассолов преобладает над вертикальной. Гипотеза «рассольного пузыря» объясняет многие природные явления: мощное выщелачивание соляных куполов и образование на них шляп кепрока, «инверсию» поверхности соли на региональных разломах (например, разломы Северо-Западной тектонической зоны Старобинского месторождения). Особое значение предложенной гипотезы заключается в том, что, она обозначает опасность затопления рудников в местах тектонически ослабленных зон, в том числе зон разломов, однако не для того, чтобы вслепую от них отгораживаться огромными целиками, которые могут оказаться неэффективными. Необходимо подчеркнуть важность изучения зон тектонических нарушений и обнаружения в них рассолов, так как примеры показывают, а понимание процессов возникновения и движения «рассольных пузырей» объясняет, что приразломные целики, даже огромные, могут являться не защитой от рассолопритоков, а наоборот, провоцировать их, благодаря образованию на границе целика тектонических флексур с обильной трещиноватостью.