Бельтюков Г.В. Соляной карст Донбасса (Вопросы карстоведения. Вып. 1, 1969)

Бельтюков Г.В. Соляной карст Донбасса // Вопросы карстоведения. — Пермь, 1969. – Вып. 1. – С. 112–116.

Соляной карст Донбасса связан с нижнепермской галогенной формацией, широко распространенной в пределах Бахмутской котловины Донецкого краевого прогиба. Здесь развит как естественный, так и антропогенный карст. Для каждого типа карста характерны свои особенности проявления. Кроме того разные месторождения имеют, как правило, свои индивидуальные морфологические и морфометрические характеристики возникающих карстовых форм. На них с различной скоростью и обусловленные в основном системой разработки месторождения, продолжительностью протекают процессы карстообразования, гидрогеологической обстановкой и литолого-тектоническими факторами. Основными районами распространения соляного карста являются Артемовский и Славянский, где сосредоточены главным образом соляные рудники, солеваренные и содовые заводы, пройдены многочисленные разведочные и рассолозаборные скважины.

Естественные рассолы в этих районах были известны еще около 300 лет назад. Соль производили путем выварки рассолов, непосредственно получаемых из соляных источников или выкачиваемых из скважин, имеющих различную глубину. Таким образом, искусственное выщелачивание соляной залежи здесь идет довольно значительное время. В настоящее время провалы и просадки в Бахмутской котловине охватывают более 1,5 млн. кв. метров земной поверхности (4).

Основная часть Артемовского месторождения разрабатывается шахтным способом. Проходка подземных горных выработок началась здесь в 1882 г. Большая часть старых рудников была ликвидирована или заброшена в связи с непрерывным поступлением надсолевых карстовых вод. В настоящее время на их местоположение указывают карстовые воронки глубиной 5—7 м.

Соляная залежь в этом районе характеризуется выдержанным пластовым залеганием с углами падения 2—5° на северо-запад. Промышленными пластами соленосной толщи на участке Артемовских солешахт являются подбрянцевский, брянцевский и надбрянцевский мощностью соответственно 30, 40 и 25 м. Верхний (надбрянцевскпй) пласт залегает на глубине 60—70 м, нижний (подбрянцевский) — 220—230 м. Пласты соли разделены ангидритами, известняками и глинами. К поверхности соляной залежи приурочен рассольный горизонт, обусловивший процессы выщелачивания каменной соли и гипса в кровле надбрянцевского пласта. Карстовые явления наблюдаются также в средней части соленосной толщи — в разрезе продуктивных пластов. Водовмещающими являются породы гипсовой «шляпы» в верхней части соленосной толщи. Водопритоки в горные выработки, вскрывшие этот водоносный горизонт, могут достигать 25 л/сек (1).

Проникновение надсолевых карстовых вод в выработки наблюдалось при проходе и эксплуатации почти всех шахтных стволов Артемовского месторождения. Защитные мероприятия велись, как правило, при помощи водоулавливающих сооружений с последующей откачкой (2). Указанный способ в карстующихся породах редко приносит положительные результаты, так как в процессе непрерывной откачки воды создаются благоприятные условия для формирования новых карстовых полостей, что в свою очередь приводит к прогрессирующему водопритоку. В результате внезапных прорывов вод в горные выработки и экономически невыгодной эксплуатации шахтных стволов в условиях интенсивно развивающихся карстовых процессов, отдельные шахты были заброшены и затоплены. Некоторые из них в настоящее время представляют карстовые озера антропогенно-карстового происхождения, другие — глубокие провальные воронки.

Образование провальных воронок может происходить но только при значительных водопритоках, вызывающих затопление рудника, когда и процессе проведения горных работ вскрываются водоносные горизонты, но и районах старых отработанных первоначально сухих горных выработок. В этом случае с целиках, оставляемых для устойчивости кровли, в результате неравномерной нагрузки образуются трещины, которые с течением времени все более расширяются, вызывая обвалы. В результате происходит обрушение потолка отдельных выработок, а вслед за этим формирование провальных воронок на поверхности. Наличие карстовых вод ускоряет этот процесс.

Восточная часть Артемовского месторождения (солепромысел Н. Карфаген) разрабатывается способом подземного выщелачивания с 1910 г. Здесь эксплуатируется до шести пластов каменной соли общей мощностью 25 м залегающих на глубине 100—200 м. Дебит рассолоподъемных скважин достигает 1900-2100 м³/сутки. Первоначальная разработка месторождения проводилась изолированными камерами выщелачивания или их группами. В процессе дальнейшего развития процессов растворения большая часть камер соединилась, и образовалось единое поле выщелачивания, При сплошной системе, которая на месторождении применяется в настоящее время, процессом выщелачивания затронуты значительные площади формирования рассолов. Граница забоя в этом случае выражена неясно и положение ее в плане можно установить лишь ориентировочно. Поэтому предвидеть четко контур будущей депрессии довольно трудно.

В результате выщелачивания произошло сдвижение надсоляных пород, что в свою очередь вызвало деформацию поверхности земли в районе промысла. Наибольшее оседание (5—7 м) произошло в центральной части промысла. Область проседания расширяется в направлении восстания пластов (к водоприемным скважинам). В районе рассолозаборных скважин она уменьшается (3). В отдельных местах наблюдались внезапные обрушения и провалы, которыми были затронуты некоторые промышленные объекты (7). Плотность карстовых воронок в районе солепромысла достигает 90 на 1 км², а их глубина составляет обычно 1—3 м.

Разработка Славянского месторождения осуществляется способом подземного выщелачивания по принципу донасыщения природных рассолов в создаваемых искусственным растворением камерах (5, 6). Формирование естественных рассолов связано с протекающим на протяжении длительного геологического времени растворением каменной соли надсолевыми водами. В соленосной толще в районе месторождения выделяется до двух десятков пластов каменной соли, чередующихся со слоями ангидрита, глины, мергеля. Мощность отдельных слоев каменной соли более 10 м, три пласта имеют мощность от 22 до 42,5 м. Общая мощность соленосной толщи достигает 400 м. Глубина залегания кровля верхнего горизонта каменной соли изменяется от 110 до 150 м. Каждая рассольная скважина на солепромысле, как правило, прорезает аллювиальные отложения, песчано-глинистую толщу и входит на глубину до 200 м в соленосную, пересекая несколько соляных пластов. Естественный ненасыщенный рассол подается по скважинам к пластам каменной соли, растворяет их и донасыщается. Дебит рассолозаборных скважин составляет 240—400 м³/сутки. Содержание хлористого натрия в естественных рассолах равняется 250—280 г/л, после донасыщення — 305—310 г/л. Образующиеся в процессе искусственного выщелачивания каменной соли подземные полости вызывают проседание, а в отдельных случаях и обрушение вышележащих пород. Объем отдельных камер выщелачивания составляет 500 000 м³. Величина прогибания в разных местах достигает 150 мм за летний сезон (6). В результате растворения соли происходит накопление нерастворимых глинистых примесей, а обрушение кровли надсоляных пород ведет к образованию своеобразных брекчиевидных отложений.

Поверхностные формы карста, образующиеся в результате добычи соляных рассолов, представлены в указанном районе карстовыми воронками, соляными карстовыми озерами, мульдами оседания и др. Глубина карстовых воронок провального происхождения достигает 15—17 м. Плотность воронок в районе Славянского месторождения составляет 1,6 на 1 км². Кроме образования провалов и воронок здесь наблюдается плавная осадка земной поверхности над подземными выработками. Так, вблизи г. Славяпска значительная мульда оседания имеет ширину около 500 м и глубину до 0,5 м. Формирование ее продолжается и в настоящее время. Максимальное оседание происходит в центральной части мульды и достигает, по данным И.Н. Шевченко, 200—285 мм в год. Границы мульды фиксируются по трещинам оседания и разрывам сплошности пород, покрывающих соленосную толщу. Эти трещины являются одной из главных причин деформации и разрушения строений.

В настоящее время вопрос устойчивости территории в районе месторождения имеет особенно большое значение. Наличие ряда провальных воронок, просадка поверхности и деформация наземных сооружений являются прямыми признаками далеко зашедшего процесса карстообразования. В пределах г. Славянска и прилегающих пунктов неоднократно происходили провалы и просадки над горными выработками, пройденными на глубине десятков и даже сотен метров. Только за последние годы разрушительным воздействием карстовых процессов здесь затронуты десятки жилых домов и промышленных объектов.

В пределах Бахмутской котловины развит естественный соляной карст, который особенно активно проявляется па участке Христищенской (Славянской) брахиантиклинали, где соленосные отложения залегают близко от поверхности. В результате выщелачивания из разреза соленосной толщи выпало несколько соляных пластов и увеличились число и суммарная мощность гипсовых. Породы соляной залежи трещиноваты, брекчированы, на отдельных участках переотложены, что связано с разрушением соляной толщи месторождения процессами выщелачивания. Гипсовая «шляпа» славянской свиты, к которой приурочены надсолевые воды, образовалась в процессе растворения пластов соли. Мощность ее на крыльях Бахмутской котловины достигает 150—250 м. Развитие карста здесь началось в конце палеогена и продолжалось на протяжении всего четвертичного периода. Частое переслаивание пластов каменной соли с сульфатными и глинисто-карбонатными породами создает благоприятные условия для циркуляции подземных вод и интенсивного развития карстовых процессов. Размеры некоторых карстовых полостей естественного происхождения, встреченных в кровли соляной залежи, достигают 4 м.

Таким образом, Бахмутская котловина Донбасса является классической областью развития соляного карста. Необходимо дальнейшее его изучение, причем наибольшего внимания заслуживает вопрос развития карста под влиянием антропогенных факторов.

Институт карстоведения и спелеологии 

ЛИТЕРАТУРА

1. Антипова А.С. Месторождения каменной соли и рассолов Бахмутской котловины. Тр. ВНИИсоль, вып. 4 (12), 1962.
2. Антипова А.С. Вопросы обводненности Артемовских солешахт и мероприятия по их предупреждению. Тр. ВНИИсоль, вып. 5 (13), 1962.
3. Бобко П.С., Чистяков И.А. К вопросу об управлении процессом выщелачивания соли при сплошной системе разработки месторождения. Тр. ВНИИГ, вып. 53, 1967.
4. Дзенс-Литовский А.И. Соляной карст СССР. Изд-во «Недра», Л.. 1966.
5. Ходьков А.Е. О перспективах Славянского рассолопромысла Тр. ВНИИГ, вып. 28, 1953.
6. Ходьков А.Е. Процессы подземного выщелачивания соляных и гипсово-ангидритовых пород на Славянском месторождении и их проявления на поверхности. Тр. ВНИИГ, вып. 30, 1955.
7. Ходьков А.Е. Искусственный промышленный карст и его гидрогеологическое значение. Тр. ВНИИГ, вып. 35, 1959.

Скачать PDF