CC BY
34
УДК 622.25:551.34 О.А. Мишедченко
ОСОБЕННОСТИ ПРОХОДКИ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ АЛМАЗНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯКУТИИ
В геологическом словаре термин вечномерзлая толща горных пород, подземное оледенение, относятся к одному обобщенному понятию, и подразумевают оледенение пород, образующееся под влиянием космических причин и поддерживающееся в настоящее время климатическими условиями.
Проанализировав данные геологических исследований группы рудников Якутии, мы предлагаем иное объяснение происхождение вечной мерзлоты.
В качестве примера рассмотрим условия проходки рудника «Удачный». Трубка состоит из двух рудных тел: Западного и Восточного. По состоянию на 1.01.03 г. Западное рудное тело отработано открытым способом до горизонта - 170 м, а Восточное рудное тело отработано до горизонта - 155 м (глубина карьера от поверхности 485 м). Расстояние между телами в забое карьера достигает 100 м. Разделяющий их массив осадочных, преимущественно карбонатных пород сильно раздроблен и перемят.
Г рафик распределения температур по глубине ствола имеет несколько скачков. Так, в рудном те-
Рис. 1. Схема рудника «Удачный»
ле Западный нулевая изотерма располагается на глубине 750-800 м как в самой трубке, так и во вмещающих породах. Но в Восточном рудном теле нулевая изотерма проходит на глубине 1350 м. Возникает вопрос, почему зимние температуры, охлаждая одну и ту же толщу горных пород, у Восточного рудного тела охлаждают его на 600 м больше.
Опытным путем установлено, что глубина зимнего промерзания пород составляет не более 5 м от поверхности, не оказывая существенного влияния на состояние пород на глубине 10 м от поверхности. Следовательно, для того, чтобы проморозить 1350 м от поверхности, зимняя температура должна быть порядка - 1000 0С, но, как известно, ниже - 273 0С температуры не бывает. Поэтому происхождение вечномерзлых пород на руднике «Удачный» и особенности их распределения является неизученным вопросом.
Рис. 2. Распределение температур по глубине ствола
Температурные скачки, представленные на рис. 2, связаны с положением скважины в так называемом тальнике. В тальниках температура пород понижается до -7,5-8,5 С и породы разрушены до состояния щебня.
Анализируя геологические данные, можно выделить следующие важные факты: вокруг трубки «Удачная» выявлены продуктивные нефтегазоносные пласты; характерной особенностью данного нефтегазоносного района является геотермическая аномалия; низкие атмосферные зимние температуры не могут формировать вечномерзлый массив пород, так как исследованиями установлено, что глубина влияния зимних температур не более 6 м, а вечномерзлые породы достигают глубин 750-1350 м. Основываясь на приведенных фактах, предложим свое объяснение выявленным геотермальным закономерностям.
• Глубокое переохлаждение массива вследствие наличия в нем газонефтеносных пластов приводит к низким зимним температурам на поверхности Земли, так как в этом районе тепловой поток от поверхности практически равен нулю.
• Низкая температура пород, на мой взгляд, есть результат постоянного движения вверх газоконденсата, сжатого на больших глубинах давлением, практически пропорционально гидростатическому столбу. Имеет место адиабатический процесс с увеличением объема и поглощением энергии. С процессом поднятия газов может быть связан и вынос алмазов по кимберли-товым трубкам.
• Работы по водопонижению, а также любое строительство вертикальных и горизонтальных выработок, про-
изведет дегазацию всего массива и частичный нагрев массива. Сохранить вечную мерзлоту вокруг стволов не удастся, поэтому проектировать стволы необходимо с учетом возможности деформирования устьев ствола и всей поверхности.
• В процессе разработки месторождения изменится газовый режим высоконапорных горизонтов. При осушении и снятии основных напоров, выделение газа возрастет за счет перетока рассолов из ниже лежащих комплексов. При снятии давления возможно появление тяжелых углеводородов, а возможно и нефти. Поэтому, необходимо предусматривать в стволе средства для борьбы с пожароопасностью и комплекс нефтесброса.
• Азотно-углеродный состав газов, наличие крепких хлоридно-кальцие-вых рассолов, а также большое количество доломитизированных известняков и доломитов свидетельствуют о наличии сероводорода, который содержится при низкой температуре в трещинах и порах в виде твердого снежного гидрата. Учет возможного проявления сероводорода и выбросов нефти необходим для правильного расчета системы вентиляции и пожарной безопасности.
• Необходима комплексная добыча и переработка горно-химического сырья, нефти, углеродов и алмазов на данном месторождении. Захоранивать поднятый на поверхность рассольный газоконденсат с ценными элементами, находящимися в рассолах в промышленных количествах, экономически невыгодно. А сжигание в воздухе газоконденсата ведет к загрязнению окружающей среда на многие километры вокруг.
— Коротко об авторах----------------------------------------------------
Мишедченко О.А. - студентка, Московский государственный горный университет.
