Печальная теория в изложении Красноштейна

Разработка калийных и соляных месторождений сопряжена со специфическими рисками, которыми мы умеем управлять, но полностью контролировать их никто не в состоянии, считает директор Горного института УрО РАН Аркадий Красноштейн.

— Аркадий Евгеньевич, почему прорывы воды на Верхнекамском месторождении приводят к потере уже второго рудника?
— Соляные шахты — это два-три пласта суммарной мощности десяти-пятнадцати метров, которые находятся на глубине примерно 400 метров. Над ними раОпределить точное место разрыва ВЗТ на руднике БКПРУ-1 было невозможносполагаются водоносные горизонты, они отделены от разрабатываемых пластов водозащитной толщей из нескольких пластов соляно-мергелистого состава. Пока эта толща выполняет свои функции — не пропускает воду в подземные пустоты, — все в порядке. Однако на соляных шахтах периодически с этой водозащитной толщей возникают проблемы. К настоящему времени в мире затоплено уже свыше 80 рудников. При небольших притоках воды из каких-то локальных водяных или рассольных линз жидкость еще можно откачать, направить в специализированные резервуары, но, если объемы большие и они поступают из больших водоносных горизонтов, соляной рудник практически гарантированно ждет смерть. В отличие от других минералов соль быстро растворяется в воде, поэтому преградить ей путь не получается — она промывает для себя новые пути.

Обычно рудник может подвергнуться затоплению через достаточно длительное время после начала отработки, когда возникает большая площадь обнажения, когда формируется много опасных участков. Что способствует накоплению внутренних напряжений в пластах, вызывающих повышенные деформации и приводящих к разрывам и трещинам в водозащитной толще. Так что это естественный процесс.

— Изначально не было понимания той угрозы, которую несут подземные выработки?
— Когда начиналась разработка Верхнекамского месторождения, в тридцатые-пятидесятые годы прошлого века, уровень представлений о геологии месторождения был по сравнению с нынешним как знания первоклассника и десятиклассника. Несколько десятилетий назад считалось, что если водозащитная толща составляет 50 метров, то все хорошо, если сотню — вообще ни о чем не надо думать, никаких системных исследований ее свойств попросту не проводилось. Хотя в водозащитной толще бывают аномалии, связанные, например, с замещением более прочных пород на менее прочные. В процессе разработки могут возникнуть секущие вертикальные и горизонтальные трещины, расслоения. Раньше считалось, что если между отработанными камерами оставлять целики достаточной ширины, то есть нетронутые участки породы, то они не допустят больших оседаний и стоять будут вечно. Со временем выяснилось, что целики все-таки разрушаются, а поверхность над ними начинает проседать. Тем более если рудник затоплен — тогда целики частично растворяются и уменьшаются в размерах.

В 1995 году на территории второго рудоуправления соликамского «Сильвинита» произошло землетрясение: одномоментно обрушились целики на площади почти в квадратный километр, поверхность просела сразу на четыре метра. К счастью, место было слабозаселенное, никто не пострадал. К тому же разрыва водозащитной толщи не произошло — защитила глиняная шапка, что и позволило спасти рудник от затопления.

Все эти факты подтолкнули рудники к увеличению объемов гидрозакладки выработанных пространств — особенно под городской застройкой. Стали обращать существенное внимание на сейсморазведку и другие методы геолого-геофизического исследования массива. Начали выделять участки с повышенной сейсмичностью, что позволило оперативно управлять закладочными работами. Благодаря этому оседания существенно уменьшаются, это дало возможность, в частности, сохранить водозащитную толщу и спасти первый и второй Соликамские рудники от затопления.

— Расскажите, как произошла катастрофа на первом руднике. Что стало ее причиной?
— Причиной аварии стал прорыв водозащитной толщи на одном из проблемных участков, где отработка продуктивных пластов была закончена еще в 1967 году. В 1996 году «Уралкалий» заказал нашему институту работу по выявлению опасных мест с точки зрения масштаба проседаний земной поверхности, особенностей строения водозащитной толщи и других геологических особенностей. Данный район оказался в числе нескольких других, где была установлена повышенная опасность. В течение многих лет там шел процесс активного оседания поверхности — общая величина оседаний к этому времени составила 2,5 метра. Мы сделали заключение о необходимости углубленного геофизического и геологического изучения, геомеханической оценки состояния массива. Правда, затем процесс оседаний там постепенно замедлился. Институт «Галургия» по заказу «Уралкалия» разработал проект мер охраны рудника от затопления, где было принято решение в связи с замедлением процесса оседаний ограничиться маркшейдерскими замерами на земной поверхности. Проект прошел экспертизу, и эта экспертиза «Ростехнадзором» была утверждена. К тому времени «Уралкалий» провел гидрозакладку выработанного пространства — а это основная охранная мера, хотя из-за многочисленных обрушений горных выработок целиком заполнить пустоты и проникнуть во все необходимые места уже было невозможно — заливали пульпы столько, сколько принимала камера. И когда через 12 лет уровень оседаний в данном районе плавно дошел до 3,8 метра, в краевой части мульды произошел разрыв водозащитной толщи.