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

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.

Еще статьи

Разработка региональной справочной общегеографической карты Смоленской области для Атласа Центра
В данной работе необходимо разработать проект общегеографической карты Смоленcкой области для Атласа Центра России. По назначению атлас является справочным, по содержанию — общегеографическим. Атлас предназначен для широкого круга читателей в качестве полезного справочного пособия при и ...