Гидрогеологические условия разработки месторождения

Гайское месторождение расположено на водораздельной возвышенности, выраженной в рельефе несколькими холмами с относительным превышением 10-20 метров.

Поверхностные воды представлены единственным небольшим Купоросным озером, расположенным в 1.5 км к востоку от карьера № 2 на территории курорта "Гай". В летнюю межень озеро практически пересыхает.

Подземные воды в пределах месторождения представлены тремя основными водоносными горизонтами:

1. Водоносный горизонт техногенных отложений.

2. Водоносный горизонт в юрских отложениях.

3. Водоносный комплекс в отложениях палеозоя.

К настоящему времени в отвалах карьеров № 1 и № 2 сформировался водоносный горизонт. Водовмещающими породами являются породы и бедные руды Гайского месторождения. Воды техногенных отложений выклиниваются в подошве отвалов в виде концентрированных выходов. Для сбора этих вод вокруг отвалов создана дренажная система, по которой вода попадает в пруды-накопители, откуда подается на станцию нейтрализации. Мощность техногенного водоносного горизонта достигает 19,4-21,1 м при высоте отвала 50-53 м. По химическому составу воды данного горизонта сульфатно-кальциевого типа. Содержание SО₃ колеблется в пределах 2123-6687 мг/дм³ (отвал № 1) и 15785-28805 мг/дм³ (отвал № 2). Вода кислая, рН варьирует в пределах 2,55-4,6. Содержание микрокомпонентов в подземных водах отвалов № 1 и № 2 колеблется в широких пределах и составляет: отвал № 1 – медь 61,4-325,5 мг/дм³, цинк 24,2-107,8 мг/дм³; отвал № 2 – медь 744-1234 мг/дм³, цинк 284-1724 мг/дм³.

Водовмещающими породами юрского водоносного горизонта являются пески, алевролиты, конгломераты, галечники, железистые песчаники, залегающие среди толщи юрских глин. Песчаная толща распространена, в основном, к востоку и юго-востоку от месторождения. Воды этого горизонта вскрываются на глубинах от 8-10 до 40-50 м. Воды напорные. Абсолютные отметки уровня в пределах 345-350 м. По химическому составу преобладают воды сульфатного класса с минерализацией от 17 до 23 г/дм³. На площади отработки месторождения этот горизонт полностью сдренирован и в балансе шахтных вод не учитываются.

В породах палеозойского фундамента основное развитие имеют трещинные воды. Водоносный горизонт вскрывается на глубинах 19,0-58,0 м. Мощность горизонта определяется положением уровня и нижней границей зоны активной трещиноватости пород. Горизонт разделяется на три зоны. Первая зона мощностью 30-40 м характеризуется удельными дебитами 0,01-0,19 дм³/с. Коэффициент фильтрации изменяется в пределах 0,103-0,95 м/сут. Вторая зона трещиноватости находится ниже первой и имеет мощность 60-80 м. Удельные дебиты скважин варьируют в пределах 0,01-0,014 дм³/сут, а коэффициенты фильтрации 0,014-0,95 м/сут. Для третьей зоны, нижняя граница которой проходит на глубине 180 м, характерны удельные дебиты 0.0001-0.0018 дм³/с, коэффициенты фильтрации 0,0001-0.001 м/сут.

Минимальный дебит 0.009 л/с по коренным породам на значительных глубинах отмечен по кварцевым липарито-дацитам в скв.1881 (инт.600.2-1034.0 м) при коэффициенте фильтрации 0.000008 м/сут, максимальный - 0.50-0.55 л/с по туфам основного состава в скв. 1865 (интервал 114-996 м) при коэффициенте фильтрации 0.001-0.005 м/сут.

Водообильность пород не увеличивается с увеличением глубины. Температура подземных вод на глубоких горизонтах по данным термометрии изменяется от 14.7° С (705 м) до 21.8° С (885 м). Средняя величина геотермической ступени 0.58° С (на 100 м).

Водопритоки в стволы шахты "Эксплуатационная" и "Южная-2" при их проходке колебались от 19,2 до 247,2 м³/сут. С углублением шахты в интервале 690-859 м величина водопритока уменьшилась до 76,8 м³/сут. С глубиной увеличение естественного водопритока в подземные выработки не ожидается.

С 1975 года рудничные воды карьеров № 1 и № 2 по перепускным скважинам сбрасываются на горизонте 260 м шахты, откуда они попадают в общий водосборник. Максимальный водоприток в зумпф зафиксирован в апреле - 118 м³/час, минимальный - в феврале - 50.7 м³/час, в среднем - 59.2 м³/час. С 1990 года вода из карьера № 2 не перепускается на горизонт 260 м, так как карьер затопляется. Водоприток на горизонт 260 м складывается из двух составляющих: атмосферные осадки, выпадающие на площади карьера, что в сумме составляет
50 м³/час по максимуму, и подземные воды зон трещиноватости палеозойского комплекса пород, объем которых соответственно составляет 4-4,5 м³/час. Существующий водоприток на горизонты 685 и 830 м по природе своей это чисто технологические воды, используемые при бурении, проходке горных выработок, закладочных работах и частично утечки с горизонта 260 м. Естественный приток воды в их объеме составляет не более 5 %. По наблюдениям разведочной партии Гайского ГОКа, проводимым по мере углубки капитальных горных выработок в этажах 680-830 м увеличение естественных водопритоков не ожидается. Это подтверждено проведенными испытаниями по изучению водообильности пород по скважине 3000 р (по данным наблюдений 1988-1989 гг): рассчитанные водопритоки в ствол шахты в интервале 685-1320 м на разных стадиях разработки колеблются в пределах 1,6 – 5,5 м³/час. Расчетные водопритоки подтверждены фактическими наблюдениями по шахте «Эксплуатационная», где в интервале 685-859м естественный водоприток составляет 3,2-6,6 м³/час.

По химическому составу подземные воды палеозойского фундамента в пределах Гайского месторождения относятся, преимущественно, к сульфатному классу - сульфатно-хлоридного и сульфатно-гидрокарбонатного типа, реже хлоридно-сульфатного и очень редко - гидрокарбонатно-сульфатного типа. В водах сульфатного класса отмечается преобладание ионов сульфатов тяжелых металлов, высокая минерализация, кислая реакция среды, высокое содержание меди и цинка.

Химический состав шахтных вод по данным наблюдений за 2007 год приводится в таблице 2.

 

Таблица 2 Химический состав шахтных вод

Элементы	Ед. Изм.	Гор. 260 м	Гор. 685 м	Гор.830
НСО3	мг/л	-	1.8	2,4
Са	-"-
Мg	-"-	133,2	148,1	38,2
Сu	-"-	195,9	165,0	90,3
Zn	-"-	227,8	68,1	64,51
Fe"	-"-		629,7	-
Fe’’’	-"-		68,5	-
Fe общ	-"-	1014,58	698,2	413,8
SO4	-"-	7360,4	4475,2	3562,0
Сl	-"-	580,3	423,1	502,8
SiO2	-"-		68,7	63,3
рН	-"-	3,0	4,2	5,4
Н SO4	-"-	121,0	28,8	5,2
сухой ост.	-"-

 

Анализ данных таблицы показывает, что вода из водоприемника на горизонте 830 м по качеству заметно отличается от состава шахтных вод верхних горизонтов в сторону улучшения: т.е. с углублением выработок становится менее кислой (рН изменяется от 3,0 до 5,4), менее минерализована, уменьшается содержание основных микрокомпонентов, сульфатов, солей кальция, магния, железа, что подтверждает выводы разведочной партии Гайского ГОКа по исследованию химического состава подземных вод о том, что с увеличением глубины подземных выработок ухудшения качества подземных вод не ожидается.