Материал: Engineering Geology of MD

к горным выработкам в единицу времени, или о том, которое откачивается из горных выработок и специальных осушительных устройств, расположенных на участках, прилегающих к ним, для обеспечения нормальных условий и безопасности ведения горных работ. Это количество воды поступает из горных пород (а иногда из тех или иных водных объектов), расположенных в зоне влияния горных выработок. При этом зона

1) суммарный приток воды к месторождению, шахтному или карьерному полю, м^ч; 2) удельный приток воды на 1 м^ обнаженной поверхности горных выработок, л/ч; 3) коэффициент водообильности, т. е. приток воды, приходящийся на 1 т добытого полезного ископаемого, м^. Очень важными являются также показатели, характеризующие водопроницаемость горных пород — коэффициент фильтрации (м/сут) и коэффициент водопроводимости (м^сут) — и их водоотдачу — коэффициент водоотдачи (цв).

Для характеристики степени обводненности месторождений был произведен анализ по 26 карьерам, действующим на месторождениях угля и горючих сланцев, и по 8 на месторождениях железных руд [1], Из этого анализа видно, что на 26 угольных и сланцевых карьерах ежегодно откачивается примерно 185 млн. м® воды. Наиболее обводненными из них являются месторождения Подмосковного бассейна, где коэффициент водообильности на Грызловском карьере достигает 27 м^ на 1 т полезного ископаемого. На 8 месторождениях железных руд ежегодно откачивается 178 млн. м® воды. Наиболее обводнено здесь Южно-Лебединское месторождение, где коэффициент водообильности достигает 13 м® на 1 т руды.

По свидетельству С. К. Абрамова, М. С. Газизова и В. И. Костенко, высокая обводненность месторождений вызывает необходимость выполнения большого объема работ по защите карьеров от воды. Например, на четырех месторождениях КМА и двух карьерах Кустанайской области в последние годы построено около 100 км дренажных штреков, до 600 сквозных фильтров и около 100 водопонижающих скважин.

М. В. Сыроватко [1960 г.], использовав большинство из перечисленных выше показателей, предложил подразделять щахтные и карьерные поля в пределах месторождений твердых полезных ископаемых по степени обводненности на весьма обводненные, обводненные, умеренно обводненные и слабо обводненные или практически безводные. Значения показателей,

61

Т А Б Л И Ц А l l l - l

Классификация месторождений твер;|ых полезных ископаек;ых,

характеризующих степень обводненности месторождений полезных ископаемых, приведены в табл. И М .

Из числа месторождений горючих полезных ископаемых весьма обводненными являются, например, Кизеловское месторождение каменных углей, Ленинградское и Эстонское месторождения горючих сланцев. На первом средний максимальный суммарный приток воды в горные выработки за ряд лет дости-

а в отдельных случаях 4000 м^ч. На всех трех месторождениях, как уже было отмечено, распространены карстовые воды.

Обводненными являются, например, месторождения Подмосковного, Донецкого, Кузнецкого, Челябинского, Карагандинского, Канско-Ачинского и Ангренского бассейнов. Здесь средние максимальные притоки воды в горные выработки изменяются от 175 м7ч (Карагандинский бассейн), 180 м^/ч (Бородинское месторождение Канско-Ачинского бассейна) до 650 м®/ч (Назаровское месторождение Канско-Ачинского бассейна) и до 900 м^ч (Подмосковный бассейн). Однако в отдельных случаях суммарные притоки достигали 1000 м^ч (Подмосковный бассейн, Назаровское месторождение Канско-Ачин- ского бассейна) и 1400 м^ч (Кузнецкий бассейн). Обводненность всех этих месторождений связана с распространением пластовых, напорных трещинных, трещинно-поровых и частично карстовых вод.

Умеренно и слабо обводненными являются, например, Богословское и Волчанское буроугольные месторождения (восточный склон Урала), Черемховское (Иркутский бассейн) и Экибастузское (Казахстан) месторождения каменных углей. Сред-

62

zoo

Рис. 111-5. Геологический •ieo разрез по одному из участков Северо "Уральского месторождения бокситов, показывающий подпитывание подземных

уровень.

нке суммарные притоки здесь не превышают 100 м^/ч, а коэффициент водообильностч обычно меньше 3 м^ на 1 т. Однако на некоторых из таких месторождений не исключены особые случаи. Так, например, на втором участке карьера № 3 Богословского месторождения в январе 1945 г. по тектоническому разлому произошел прорыв карстовых вод из девонских отложений, В результате приток воды в карьер за 20 ч увеличился со 120 до 3500 м®/ч. После сработки статических запасов и образования устойчивой депрессионной воронки приток воды значительно уменьшился.

Обводненность рудных месторождений, как показывают наблюдения, может достигать значительно большей степени, чем угольных, хотя и среди них многие умеренно или слабо обводнены. В Советском Союзе самую высокую обводненность имеют, по-видимому, Северо-Уральские месторождения бокситов. Здесь в 1955 г. общий водойриток составлял в среднем 5700 м^/ч, в 1956 г. он достиг 8500 м^ч, а в 1957 г. — 10 ООО м^/ч. На этих месторождениях за многолетний период их эксплуатации произошел ряд случаев прорыва воды в горные выработки с притоком ее от 100 до 1700 м^/ч.

На Северо-Уральских месторождениях бокситов распространены карстовые воды, питание которых в значительной степени осуществляется путем поглощения речных вод на участках повышенной трещиноватости и закарстованности горных пород. Из рис. II1-5 видно, что динамический уровень поверхности подземных вод вблизи речной долины не понижается, так как здесь речные воды интенсивно подпитывают карстовые воды.

Примером сильной обводненности рудного месторождения также за счет карстовых вод может служить полиметаллическое месторождение Миргалимсай в Южном Казахстане. На этом месторождении суммарные притоки воды в горные выработки велики и непрерывно возрастали по мере развития горных работ, увеличения объема горных выработок. Значительно обводнены также многие месторождения КМА. Здесь, как уже было отмечено выше, продуктивные горизонты докембрийских железистых кварцитов перекрыты комплексом палеозойских,

63

мезозойских и кайнозойских отложений, среди которых выделяется до семи водоносных горизонтов, гидравлически связанных между собой и с трещинными, трещинно-жильными водами железистых кварцитов.

Обводненность месторождений КМА характеризуют следующие данные [5]. В восточных районах КМА (Старооскольский район) открытым способом разрабатываются месторождения Лебединское, Южно-Лебединское и Стойленское. На Лебединском месторождении в 1957 г. были начаты осушительные работы системой водопонизительных скважин, впоследствии переоборудованных в сквозные фильтры, пройденные на дренажные

риод эксплуатации Лебединского, а затем Южно-Лебединского карьеров происходила интенсивная сработка статических запа-

метрами. В 1970—1972 гг. суммарный приток воды к дренажной системе Лебединского и Южно-Лебединского карьеров достиг почти 7000 м®/ч, из которых 95 % приходилось на долю надъюрского водоносного горизонта.

В западных районах КМА (Белгородский район) мощность осадочного комплекса пород каменноугольного, юрского, мелового, палеогенового, неогенового и четвертичного возраста в среднем достигает 525 м. Здесь, в пределах Яковлевского месторождения, в осадочной толще также выделяется несколько водоносных горизонтов, напоры воды в которых над их кровлей изменяются от 200—210 до 450—455 м. Некоторые водоносные горизонты приурочены к пескам плывунного типа (келловеиский и альб-сеноманский водоносные горизонты).

Яковлевское месторождение разрабатывается подземным способом. Опытные водопонизительные работы здесь были на-

постепенно возрастал от 240 до 1280 м^/ч. Полученные таким

Большой сложностью инженерно-геологических условий и значительной обводненностью отличается Южно-Белозерское месторождение железных руд. Оно расположено на севере Причерноморской впадины, в Белозерском районе Запорожской области. В геологическом строении этого месторождения, как и месторождений КМА, выделяются два комплекса пород: нижний, сложенный протерозойскими (белозерская серия) и

6 4

архейскими метаморфическими и магматическими дислоцированными породами, образующими кристаллический фундамент, и верхний, образованный отложениями мелового, палеогенового, неогенового и четвертичного возраста.

Для геологического разреза осадочных пород характерна среди неоген-палеогеновых и меловых отложений мощная толща (100—120 м) глин, мергелистых глин и мергельно-мело- вых пород, вследствие гидростатического обжатия которых наблюдается оседание поверхности земли, достигшее к 1973 г. по данным маркшейдерских наблюдений 2,5 м. В результате обжатия глинистых толщ неоднократно происходили нарушения крепи шахтных стволов [5].

На месторождении выделяется 8 водоносных горизонтов, которые по глубине залегания, условиям гидравлической взаил{освязи, питания и химическим особенностям воды объединяются в два водоносных комплекса. Нижний приурочен к породам кристаллического фундамента, песчано-глинистым отложениям мелового возраста н лескам бучакского яруса палеогена. Напоры воды в нем достигают 200—250 м. Предварительно водообильность его оценивалась суммарным притоком воды, равным 2500 м^ч. Верхний водоносный комплекс включает пески киевской и харьковской свит палеогена, пески, известняки

имергели миоцена, сарматского и понтического ярусов неогена

иотложения четвертичного возраста. Напор воды в этих горизонтах достигает первых метров или первых десятков метров, наиболее водообильны сарматские известняки.

Южно-Белозерское месторождение разрабатывается подземным способом с полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами. Работы по осушению месторождения начаты в 1962 г. В 1965-1966 гг. суммарная мощность водопонизительной установки и шахтного водоотлива достигла 4000 м^ч. На месторождении одновременно работало 45 водопонижающих скважин. Все это с очевидностью характеризует степень его обводненности.

Примерами повышенной и умеренной обводненности могут служить также месторождения Криворожского и Ангаро-Илим- ского бассейнов, Соколовское, Сарбайское и Качарское в Казахстане и многие другие, суммарный приток воды на которых достигает 1000 м^/ч и более.

Обращая внимание на приведенные данные, важно отметить, что при освоении месторождений с высокой водообильностью обычно требуется выполнение серьезных мероприятий как по предварительному осушению, так и в процессе строительства горных сооружений и их эксплуатации. Высокая обводненность месторождений существенно влияет на условия производства горных работ и их безопасность. Поэтому изучению подземных вод каждого месторождения, шахтного и карьерного поля, анализу и оценке материалов, их характеризующих, всегда необходимо уделять самое большое внимание.