Навигация
4. Месторождения
В геологической науке существует прецедент, когда целая эпоха истории земли – Пермь – получила название от наименования населенного пункта – города на западном Урале, столицы Пермского края. В 1841 году английский геолог Родерик Мурчисон, (Murchison, 1792–1871), путешествуя по Уралу, открыл Пермский период – последней (шестой) системы палеозойской эры истории Земли (следует за каменноугольным периодом и предшествует триасовому периоду мезозойской эры). Начало Перми определяется в 285 млн. лет назад, а продолжительность – 55 млн. лет.
Свыше 250 миллионов лет назад в Пермский период Палеозойской эры практически над всей территорией современной Евразии располагалось огромное Пермское море. Однако поднятие обширных платформенных областей разобщило гигантское море на полузаметные бассейны – лагуны. Под воздействием солнца концентрация солей в лагунах резко возрастала, а затем натриевые, калиевые, магниевые соли стали выпадать в осадок. Так постепенно на протяжении многих тысячелетий формировалось одно из крупнейших в мире Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВМКМС).
Месторождение находится на Западном Урале, в Пермской области и представляет собой гигантскую линзообразную залежь, имеющую площадь 6,5 тыс. км2, вытянутую с севера на юг на 200 км и шириной до 50 км.
Соляные формации относятся к филипповскому (ангидриты, карбонаты) и иренскому (ангидриты, соли) горизонтам кунгурского яруса нижней перми и нижней части соликамского горизонта (глины, мергели, соли) уфимского яруса верхней перми. На большей части Соликамской депрессии распространен карбонатно-сульфатный тип разреза филипповского горизонта (известняки, доломиты, ангидриты). Иренский горизонт (березниковская свита) включает глинисто-ангидритовую, соленосную и переходную толщи. Соленосная толща делится на подстилающую каменную соль (140–400 м), сильвинитовую (20 м), сильвинито-карналлитовую (60–70 м) зоны и покровную каменную соль (0–55 м). После саскачеванского месторождения (Канада, 37% мировых запасов калийных солей) прикамское является крупнейшим в мире. Запасы только калийных солей на Верхнекамском месторождении по категориям А + В + С1 + С2 составляют более 120 млрд. тонн. Это 31,4% мировых запасов хлористого калия.
Мировая калийная промышленность в последнее время пережила несколько потрясений. В октябре прошлого года рынок встревожила новость об аварии на руднике «Уралкалия» в Березниках (Пермский край), в январе 2007-го о возможности прекращения производства на одном из своих рудников в связи с аварийной ситуацией объявила североамериканская компания Mosaic. Затопления рудников – главный риск для калийной промышленности с момента ее появления в позапрошлом веке – случаются до сих пор.
Сегодня мировая калийная индустрия находится на подъеме. Стабильный спрос на калийные удобрения обеспечивают все аграрно развитые страны, а переживающие экономический подъем Китай, Бразилия и Индия из года в год увеличивают закупки хлористого калия, подогревая спрос на международных рынках.
Крупнейшие месторождения калия расположены в канадской провинции Саскачеван и в российском Верхнекамье (Пермский край). На долю России, выпускающей ежегодно около 10 миллионов тонн хлористого калия, приходится примерно 20 процентов мирового производства. Калий также добывают белорусы, немцы, израильтяне, иорданцы – всего в мире насчитывается около десятка более-менее крупных производителей, которые продают его потребителям из 150 стран. И обострения конкуренции среди производителей калия в ближайшее время не предвидится. Ведь для того чтобы создать калийное производство мощностью 1 миллион тонн в год с нуля уже на разведанном месторождении, по подсчетам канадских калийщиков, необходимо вложить не менее 1 миллиарда долларов, притом, что первые тонны удобрений удастся получить через 5–7 лет.
Безусловно, в калийной отрасли наряду с доходным производством существуют определенные риски. Риски обусловлены тем фактом, что соли калия, магния и натрия растворимы при попадании грунтовых вод в рудничное пространство. Это теоретически может привести к оседаниям земной поверхности.
Первый калийный рудник близ немецкого города Ашерслебен затонул еще в 1886 году. С тех пор его судьбу разделили еще около 80 рудников, расположенных на разных континентах. Никогда ни один из них не удавалось спасти от затопления.
У каждого калийного месторождения свои особенности. Например, в Германии часто встречаются месторождения в форме купола. Для Канады типично столбовое залегание солей, при котором они расположены почти вертикально. Верхнекамское месторождение – практически пологое, и калий здесь залегает пластами на глубине 300–500 метров. При этом главная задача при добыче калия – оставить в неприкосновенности верхний и нижний слои. Выход за их пределы чреват притоком грунтовых вод и последующим затоплением рудника. Пренебрежение этим правилом приводит к плачевным результатам. В частности, еще в конце XIX – начале ХХ века несколько рудников в Германии (Ашерслебен-3, Ассе-1, Гедвигсбург и др.) были затоплены из-за добычи каинита – труднорастворимого минерала, который находится в своде соляного купола и вместе с другими нерастворимыми породами образует «шляпу», предохраняющую залежь от грунтовых вод.
Не удалось избежать проблем и североамериканским производителям калия. На соединенных между собой рудниках К-1 и К-2 близ канадского города Эстерхази компания Mosaic в течение нескольких лет добывает калий в условиях притока рассола. В конце января 2007 года приток рассолов в шахту Mosaic резко возрос – до 25 тысяч галлонов в минуту (американский галлон составляет 3,79 литра). Руководство компании заявило, что если поступление рассола не уменьшится, то оно рассмотрит вопрос о консервации рудника. Однако уже в начале марта Mosaic заявила о том, что приток стабилизировался на уровне 5 тысяч галлонов в минуту, что позволяет дальше эксплуатировать рудник.
Затопление может длиться от нескольких дней до нескольких лет. Примером катастрофического затопления стал рудник французско-конголезской компании «Компани де потас дю Конго», которая разрабатывала месторождение в Конго. Построенный ею калийный рудник не проработал и нескольких лет. В 1977 году в течение трех дней приток рассолов в шахту увеличился с 17 до 10 000 куб. м/час.
Первый случай затопления рудника у нас в стране приходится на 1986 год. Тогда авария произошла недалеко от Березников на рудоуправлении №3 «Уралкалия». Небольшая струйка воды за несколько недель превратилась в мощный поток. Вскоре рудник пришлось закрыть, а спустя несколько месяцев в месте прорыва воды в шахту образовалась воронка глубиной около ста метров – грунтовые воды размыли соляную толщу, в недрах образовалась пустота, в которую обрушились вышележащие слои.
Следующая авария случилась через 9 лет в северной части Верхнекамского месторождения, которую осваивает компания «Сильвинит». 5 января 1995 года в результате землетрясения силой 5 баллов по шкале Рихтера на руднике второго рудоуправления ОАО «Сильвинит» в течение нескольких секунд на площади 950 на 750 м образовался провал глубиной более четырех метров. Под угрозой затопления оказались сразу два рудника, которые в свое время для того, чтобы облегчить задачу шахтостроителям, были соединены выработкой. Кроме того, появился риск для жилой застройки Соликамска, под которой расположен рудник. От масштабной катастрофы город тогда спас счастливый случай. С вышележащих пластов опустился 20-метровый слой пластичной глины, который «запечатал» водоносный горизонт, не позволив воде проникнуть в рудник.
Тогда власти Пермской области и промышленные предприятия всерьез обеспокоились возможностью новых аварий. Верхнекамское месторождение начало активно разрабатываться в 30–50-е годы прошлого века. В те годы страна остро нуждалась в сырье для цветной металлургии и удобрениях, и об опасностях, к которым может привести не слишком вдумчивое освоение месторождения, думать было некогда. Когда же риски подземной разработки солей были изучены более детально, над рудниками уже были построены города Березники и Соликамск.
Наиболее эффективной мерой защиты от возможного оседания поверхности в результате разработки месторождений ученые считают закладку пустот отходами калийного производства – каменной солью. С начала освоения месторождения в 1930-х годах до приказа Минхимпрома СССР 1971 года закладка не велась в принципе. За это время под городами накопились миллионы кубометров пустот. Но и после приказа закладочные работы финансировались государством по остаточному принципу. Лишь в 2002 году законодательное собрание Пермской области приняло программы закладки пустот под Березниками и Соликамском. Завершить выполнение обеих программ предполагалось к 2008 году. Более 70 процентов финансирования взяли на себя компании «Уралкалий» и «Сильвинит», остальное – бюджет области и местные бюджеты.
В Березниках программа выполнялась с опережением графика. К середине 2006 года она была выполнена более чем на 90 процентов. В результате в городе практически прекратились оседания поверхности. Полностью завершить закладочные работы помешала авария.
В октябре 2006 года в рудник первого рудоуправления «Уралкалия» стали поступать воды рассольного горизонта. Спустя 10 дней рассолоприток резко активизировался до 1200 кубометров в час. Насосное оборудование перестало справляться с ним, и рудник пришлось закрыть.
В причинах происшедшего на первом калийном в Березниках разбиралась государственная комиссия, сформированная Ростехнадзором. Как следует из ее итогового протокола, главной причиной аварии стали особенности геологического строения данного участка Верхнекамского месторождения. «Здесь имела место очень сложная и редкая геологическая аномалия, – пояснил руководитель Пермского межрегионального управления Ростехнадзора Станислав Южанин. – Над рассольным горизонтом обычно находится глина. В этом месте она отсутствует и замещена легкорастворимой породой. Часть ее была вымыта грунтовыми водами, в результате чего возникла ослабленная зона». Еще одним фактором, повлиявшим на ситуацию, стала добыча калийной руды на аварийном участке сразу на двух пластах, расположенных друг под другом. Добыча руды производилась еще в 60-х годах прошлого века по нормативным документам того времени. Запрет на отработку двух пластов под городской территорией был введен только в 1970-х. Но под влиянием усиленного оседания пород в ослабленной зоне водозащитная толща рудника дала трещину, и в него полились воды рассольного горизонта.
Для жизни Березников авария не имела драматических последствий из-за практически завершенных закладочных работ, однако повлияла на городскую инфраструктуру, находящуюся в зоне аварии. Прорыв водозащитной толщи случился в районе железной дороги и газопровода, ведущего на местную ТЭЦ, а значит, и провал с большой долей вероятности должен произойти именно там. В течение двух недель после аварии ТГК-9 построила новый газопровод. Движение пассажирских поездов на опасном участке было остановлено, и в короткие сроки был построен обводной путь.
Авария на первом руднике «Уралкалия» – одна из самых сложных в истории калийной промышленности. Хотя бы потому, что в мире не отмечено случаев, когда аварийный рудник находился бы непосредственно под промышленным городом с населением 180 тысяч человек. Но ситуации, когда на поверхности были расположены более мелкие населенные пункты, все же встречались.
Больше всего случаев затоплений приходится на долю Германии. Только в окрестностях Штаcфурта и Ашерслебена расположены около 30 рудников, большинство которых затоплены еще в конце XIX – начале XX века.
Последствия затопления шахты в Ронненберге (пригород Ганновера) оказались весьма драматичными. Когда летом 1975 года в течение двух недель в калийный рудник поступило более 7 миллионов кубометров воды, опускания поверхности достигли 25 см в день, а по домам пошли трещины, часть жителей Ронненберга даже пришлось эвакуировать. Правда, уже через несколько дней они вернулись в свои дома. Теперь в этом городе трудно отыскать даже намек на следы былых разрушений – все дома давно отремонтированы и приведены в порядок, а о калийном прошлом города напоминает только солеотвал на окраине.
Библиографический список
1. Англ., т. 3, М., 1966; Быховер Н.А., Экономика минерального сырья, М., 1969; Волков К.И., 3агибалов П.Н., Мецик М.С., Свойства, добыча и переработка слюды, [Иркутск], 1971.
2. Калий, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 2, М., 1963; Некрасов Б.В., Основы общей химии, т. 3, М., 1970; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963.
3. Дир У.А., Хауи Р.А., 3усман Л ж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 4, М., 1966; Марфунин А.С., Полевые шпаты – фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение, М., 1962.
4. Капланский С.Я., Минеральный обмен, М. – Л., 1938; Вишняков С.И., Обмен макроэлементов у сельскохозяйственных животных, М., 1967; Сатклифф Дж.-Ф., Поглощение минеральных солей растениями, пер. с англ., М., 1964.
Похожие работы
... ); · в поддержании кислотно-основного состояния и водно-солевого обмена; · в поддержании солевого состава крови и участии в структуре формирующих ее элементов. Таблица 1. Суточное поступление химических элементов в организм человека химический элемент суточное потребление, мг взрослые дети K 2000 – 5500 530 Na 1100 – 3300 260 Ca 800 – 1200 420 Mg ...
... . Накопление таллия с возрастом в костях, мозге и других тканях указывает на отсутствие эффективного механизма гомеостатического регулирования этого элемента у млекопитающих. Механизм токсического действия Таллий - высокотоксичный примесный элемент. Соединения таллия (3+) менее токсичны, чем соединения таллия (+1). Одним из наиболее достоверных механизмов токсичного действия таллия (+1) можно ...
... до точки плавления, цинк опять становится хрупким – происходит очередная перестройка его кристаллической структуры. Листовой цинк широко применяют в производстве гальванических элементов. Первый «вольтов столб» состоял из кружочков цинка и меди. И в современных химических источниках тока отрицательный электрод чаще всего делается из элемента №30. Значительна роль этого элемента в полиграфии. Мы ...
... градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а при наступление смерти выравнивается Микроэлементы. К ним относится отмеченный выше ряд 22 химических элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Заметим, что большинство из них металлы, а из металлов основным является железо. ЖЕЛЕЗО Несмотря на то, что содержание железа в человеке массой ...
0 комментариев