Материал: Engineering Geology of MD

положения, геологического строения и степени трещиноватости пород. Месторождения, расположенные в горных районах или на отметках выше местного базиса эрозии, обычно всегда хорошо дренированы существующей гидрографической сетью и поэтому имеют малые статические и динамические запасы подземных вод, слабо обводнены. Месторождения, расположенные на отметках ниже местного базиса эрозии, и особенно находящиеся в зоне влияния водных объектов (рек, ручьев, озер, водохранилищ, заброшенных затопленных шахт и др.), всегда обводнены значительно больше, чем первые, или даже очень сильно.

На обводненность месторождений рассматриваемого типа и, следовательно, на их инженерно-геологические условия большое влияние оказывает геологическое строение, особенно когда толщи, зоны, комплексы горных пород, вмещающие полезное ископаемое, перекрыты более молодыми водоносными и водообильными породами, образующими на месторождении мощную вскрышу. Примеров подобных условий достаточно много.

Характерными в этом отношении являются месторождения железных руд Курской магнитной аномалии (КМА), приуроченные к выступу кристаллических пород докембрийского возраста, перекрытые осадочными породами палеозоя, мезозоя и кайнозоя. На этих месторождениях в надрудной зоне выделяется до семи водоносных горизонтов, гидравлически связанных между собой, а также с трещинными и трещинно-жильными водами железистых кварцитов. Пьезометрический уровень воды в них достигает 400—450 м. В зависимости от глубины залегания рудовмещающих пород разработку месторождений ведут либо открытым способом, где мощность покровных отложений не более примерно 100 м, либо подземным.

Инженерно-геологические условия месторождений КМА достаточно сложные. Мощные толщи покровных водоносных отложений и очень часто значительная их неустойчивость определяют трудности производства горных работ и необходимость осуществления различных инженерных мероприятий. Здесь известны случаи прорыва плывунов и воды в горные выработки. Причины этих явлений разные: опускание кровли, взрывные работы, тектонические нарушения и др.

Обводненность месторождений трещинными водами существенно зависит от степени трещиноватости горных пород и ее распределения по площади и на глубину. Многолетние наблюдения на самых различных участках и месторождениях показывают, что с глубиной площади распространения трещинных вод сокращаются. В верхних горизонтах, до глубины, измеряемой первыми десятками метров, или в зоне влияния местных базисов эрозии, где тектоническая трещииоватость горных пород усиливается процессами выветривания, формируются преимущественно трещинные грунтовые воды. Глубина их залега-

5 7

ния от поверхности земли в течение года непостоянна, как и их запасы на различных участках. В целом же они достаточно ограниченны.

С глубиной трещинно-грунтовые воды постепенно сменяются трещинными напорными. Глубина, на которую прослежена обводненность пород по трещинам, достигает, как правило, 300— 400 м, но не превышает 500—600 м. На этих глубинах как статические, так и динамические запасы трещинных вод обычно невелики. Средняя региональная (фоновая) трещиноватость горных пород здесь на отдельных участках, приуроченных к тектоническим разрывам, зонам нарушений и дробления усиливается, возникает пространственная неоднородность рас пределения трещиноватости пород и их обводненности. Соот ветственно и притоки воды в горные выработки на этих участ ках резко возрастают, достигая сотен и тысяч кубических мет

уменьшается и с глубины 700—800 м горные породы нередко лрактически безводны.

Самая большая обводненность месторождений полезных ископаемых обычно связана с распространением карстовых грунтовых и напорных вод. Примеров подобных месторождений достаточно много. Из наиболее характерных в первую очередь следует назвать: Эстонское и Ленинградское горючих сланцев (Прибалтийский бассейн), Кизеловское каменного угля (западный склон Северного Урала), Северо-Онежское, Северо-Ураль- ское и Южно-Уральское бокситов, Миргалимсайское свинца и цинка (Южный Казахстан, хр. Каратау) и др. На месторождениях, в геологическом строении которых принимают участие разнообразные закарстованные известняки, доломиты, мергели, меловые и соляные породы, карстовые воды создают большие сложности при их разработке. Они обусловливают большие и очень большие притоки воды, нередко сопровождающиеся ее прорывами в горные выработки и их затоплением. На этих месторождениях часто наблюдаются и другие явления, такие как интенсивное поглощение дождевых и талых вод, вод рек, ручьев и других водоемов, провалы горных пород в почве горных выработок и на поверхности земли, обрушение горных пород из кровли выработок и др.

Движение карстовых вод происходит по трещинам и систе мам трещин, разработанным процессами растворения и выще лачивання пород, по отдельным каналам, ходам и другим раз нообразным подземным пустотам и полостям. В тех случаях когда карстовые каналы и пустоты заполнены мелкообломоч ными продуктами разрушения и выветривания горных пород движение подземных вод имеет как бы двойной характер: по трещинам, каналам и пустотам, не имеющим заполнителя, и путем фильтрации через заполнитель пустот, т. е. типичный для пористых сред,

58

в заключение краткой характеристики распространения различных типов подземных вод на месторождениях твердых полезных ископаемых отметим, что в настоящее время лредложек ряд гидрогеологических классификаций таких месторождений, одна из которых приведена в работе ;[8}, Эта классификация замечательна тем, что в ней обобщены материалы по многочисленным месторождениям с целью обоснованного подхода к выбору методов расчета водопритоков к горным выработкам. Она, как подчеркивают ее авторы, может оказать помощь при определении плана рационального расположения разведочных выработок на разных стадиях разведки месторождений.

В этой классификации месторождения в зависимости от их

Классы месторождений делятся на типы по условиям их обводнения: одним водоносным горизонтом или одной водоносной

каждого подтипа в классификации приведены примеры характерных месторождений и рекомендации относительно исполь-

гноза притоков воды в горные выработки необходимо учитывать и оценивать значение каждого фактора и совместное их действие.

Обводненность каждого участка геологической среды, и в том числе любого месторождения полезных ископаемых, шахтного и карьерного поля, количественно определяется статическими запасами подземных вод в водоносных горизонтах, зонах и комплексах, а также их динамическими запасами (ресурсами). В отдельных, довольно редких случаях запасы подземных вод определяются не только их запасами в водоносных горизонтах, зонах и комплексах, но и запасами воды, иммобилизованной водоупорными глинистыми породами, а также накопившейся в старых горных выработках и других объектах. При гидростатическом обжатии толщ глинистых пород, при вскрытии затопленных выработок эти запасы воды могут су-

59

щественно влиять на показатели обводненности месторождений.

Статические запасы характеризуются объемами воды, заключенной в горных породах зоны влияния горных выработок, или, точнее, объемами воды, заключенной в водоносных

Эти запасы при вскрытии месторождений и на первых этапах развития горных работ могут обусловить значительные притоки воды в горные выработки и даже неожиданные ее прорывы в них и затопление. Однако по мере сработки статических запасов обычно наблюдаются значительные снижения притоков воды.

Статические запасы подземных вод на месторождениях определяются суммарной мощностью водоносных горизонтов, зон и комплексов, площадью их распространения в пределах зоны влияния горных выработок и коэффициентом водоотдачи водоносных горных пород. Закарстованные горные породы, особенно в сильной степени, при прочих равных условиях обычно имеют наибольшие статические запасы. На втором место стоят горизонты и комплексы горизонтов, сложенные рыхлыми несвязными породами — песками, песчано-гравелистыми породами и галечниками. Наименьшие статические запасы подземных вод обычно имеют трещиноватые магматические, метаморфические и прочносцементированные осадочные породы, т. е. составляющ.ие группу скальных.

Динамические запасы (ресурсы) подземных вод на том или ином участке геологической среды равны расходу воды в единицу времени, протекающей через поперечное сечение водоносного горизонта, зоны или комплекса, т. е. их производительности. Они находятся в полной зависимости от водопроницаемости горных пород водоносных горизонтов, зон н комплексов Й условий их питания, т. е. обеспеченности их водами атмосферными, а также подпитывающими и перетекающими из других водоносных горизонтов, зон и комплексов и поверхностных водоемов. Большое значение при этом имеют интенсивность и продолжительность дренирования водоносных горизонтов, зон и комплексов, а также площади их обнажения в горных выработках.

Для оценки динамических запасов подземных вод необхо-

(/?, м). Кроме того, используют также такие показатели свойств горных пород, как коэффициент водоотдачи ()Лв), коэффициент уровнепроводности (Су, м^сут) и коэффициент пьезопроводности (Яп, м^/сут).

Общая обводненность месторождений полезных ископаемых, шахтных и карьерных полей обычно определяется и оценива-

60