Динамика развития карстообразования при добыче мела открытым способом на Логовском месторождении Белгородской области

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.