Гидрогеологическое и инженерно-геологическое изучение месторождения и шахтного поля при разработке угля

Задачи и методика гидрогеологических наблюдений на дей­ствующих шахтах. Обводнение шахт при эксплуатации уголь­ных месторождений является одной из главных трудностей при ведении горных работ. Борьба с обводнением может быть прове­дена правильно только в результате постоянных массовых на­блюдений за режимом шахтных вод. При этом устанавлива­ются: зависимость притока от развития очистных работ и горных работ на глубину, роль опережения подготовительных работ, условия подработки рек и балок.

Методика работ. На основании геологических отзывов, паспортов и маркшейдерских данных устанавливаются условия разработки участка и шахты. При этом обязательно устанавли­вается мощность разрабатываемых угольных пластов, литологический состав вышележащей толщи и непосредственно подсти­лающих горизонтов, тектоника участка, абсолютная отметка устья ствола и нижних горизонтов разработки по шахте, пример­ная площадь выработанного пространства и состояние его, длина линии забоя, опережение очистных работ подготовительными, перспектива работ по шахте и др.

По литологическому составу пород, перекрывающих и под­стилающих рабочий пласт, и имеющимся гидрогеологическим данным устанавливаются источники и причины обводнения от­дельных выработок и уточняется характеристика притока.

По совокупности сведений и наблюдениям устанавливается и фиксируется в журнале наблюдений характер притоков, а именно: внезапность появления сосредоточенных притоков, продолжительность их действия, постепенный дренаж*, харак­тер струй (восходящие, нисходящие, капеж, постепенное увели­чение и др.).

Интенсивность общего притока по шахте устанавливается на основании учета времени работы и производительности водоот­ливных установок шахты; путем применения водомера на водо­отливных установках; путем откачек воды из общей помойницы; восстановлением уровня воды по притоку после остановки на­соса. Для этого на определенном участке помойницы производят замер объема, подлежащего заполнению водой, и засекают время начала и конца заполнения данного объема. Расчет при­тока воды производят путем деления объема на время запол­нения.

Основными показателями количественной характеристики притока воды должны быть замеры притоков при помощи водо­сливов на отдельных выработках и на общем  водотоке. Установка водосливов и замер расходов производятся соответственно по существующим правилам.

Для установления качественной характеристики шахтных вод производят отбор проб воды для полного химического анализа в количестве 2 л из сосредоточенных притоков определенных водоносных горизонтов в общей помойнице шахты. На пробе воды отмечают время отбора, номер шахты, место отбора и фа­милию исполнителя.

Задачи и методика гидрогеологических наблюдений на шах­тах-новостройках. Гидрогеологические наблюдения, проводи­мые на шахтах-новостройках, имеют целью установить режим отдельных водоносных горизонтов. К основным показателям ре­жима вод для облегчения задач проектирующих и строительных организаций относятся следующие: а) наличие или отсутствие водоносных горизонтов, б) характер притока (внезапность, дре­наж, сосредоточенность, ориентировка струй и др.), в) интенсив­ность притоков по горизонтам в единицу времени, г) качествен­ная характеристика вод по отдельным горизонтам, д) характер трещиноватости.

В результате массовых наблюдений, обработки и обобщений можно установить закономерность в режиме вод.

Для проведения комплекса гидрогеологических работ при проходке шахты выделяется специальный наблюдатель. Он дол­жен иметь проектный гидрогеологический разрез проходимого ствола с гидрогеологической характеристикой горизонтов. В про­цессе проходки наблюдатель фиксирует появление притоков воды и устанавливает водоносный горизонт, к которому приуро­чен данный приток. В итоге наблюдений водоносный горизонт должен быть охарактеризован по следующим показателям; ха­рактер кровли и почвы; мощность водоносного горизонта; диа­логический состав и строение; водоносность по зонам и др. Установление водоносных горизонтов документируется в спе­циальном журнале. Установление интенсивности притока по каждому водоносному горизонту при проходке ствола и каче­ственной характеристики подземных вод производится так же, как изложено выше.

Все пробы должны отбираться только из отдельных водонос­ных горизонтов. Все отобранные пробы фиксируются в журнале наблюдений с указанием водоносных горизонтов.

В задачу геологической службы при эксплуатации обводнен­ных месторождений входит наблюдение за правильным и свое­временным выполнением разработанных мероприятий по осуше­нию с осуществлением дополнительных осушительных мероприя­тий, необходимых по ходу работ. При наблюдениях за работой дренажных устройств и режимом подземных вод геологическая служба должна своевременно вносить необходимые коррек­тивы в проект осушения на основе соответствующих расчетов. Для каждой дренажной выработки и гидронаблюдательной скважины ведется соответствующий журнал. К журналам при­лагаются графики режимов.

 

 

Таблица 8

Основные гидрогеологические факторы, осложняющие проведение

горных работ

 

Инженерно-геологическая характеристика разреза	Инженерно-геологические классы
	особо сложные А	сложные Б	средней сложности В	простые
Плывучие пески мощностью более 5 м, непосредственно вмещающие угольные пласты; плывуны мощно­стью более 10 м, в зоне деформации надугольной толщи; плывуны полу­гольной толщи на расстоянии, не превышающем 4 м от почвы выра­боток, при гидростатическом напоре более 20 м; пучащие породы, непо­средственно вмещающие рабочий пласт угля Плывунные пески мощностью до 10 м в зоне деформации надуголь­ной толщи на расстоянии, не превы­шающем 4 м от почвы рабочего пла­ста, при гидростатических напорах менее 20 м; пучащие породы в пре­делах зоны деформации: а) мощность более трехкратной мощности рабочего пласта угля, от­деленные от последнего выдержан­ной пачкой устойчивых пород, б) при гидростатических напорах над рабочим пластом свыше 75 м. Глинистые гидрофильные или песчано-углистые породы, не контакти­рующие с рабочим пластом угля, но в пределах зоны деформации подугольной толщи при гидростатиче­ских напорах над рабочим пластом менее 75 м; обводненные тектониче­ские или карстовые зоны в разрезе полносцементированных пород с гид­ростатическими напорами над рабо­чим пластом более 50 м, а также подземные воды в жидкой фазе в об­ласти распространения многолетней мерзлоты. Обводненные тектонические или карстовые зоны в разрезе плотно-сцементнрованных пород с гидро­статическим напором над рабочим пластом не менее 50 м, а также если разрез представлен устойчивыми скальными или песчаноглиннстыми породами независимо от гидростати­ческих напоров или любыми поро­дами в зоне сплошной мерзлоты

 

 

Гидрогеологические типы месторождений (районов)	Подтипы обводненных шахтных полей				Инженерно-геологические классы
	Весьма обводненность	обводненные	умеренно обводненные	Слабо обводненные и практически безводные	особо сложные	сложные	средней сложности	простые
Тип I. Приуроченные к дислоцированному скальному комплексу пород (Донбасс, Кузбасс, Караганда, Восточно-Ферганский бассейн, Кок-Лигакское Байсунское и другие месторождения) Тип П. Приуроченные к глинисто-песчаному комплексу слабоводоносных пород в спокойных тектонических условиях (Восточно-Уральский буроугольный бассейн, Кызыл-Кийское, Ахалцихское и другие буроугольные месторождения) Тип Ш. Приуроченные к песчано-глинистому комплексу водоносных пород в слабодислоцированных районах с основным напорным подугольным горизонтом (Подмосковный бассейн, Украинские буроугольные месторождения и др.) Тип IV. Приуроченные к карстующимся породам (Кизеловский бассейн, Гдовское месторождение сланцев) Тип V. Перекрытые с поверхности обильно водоносными аллювиальными и трещиноватыми породами (Ангренское месторождение, месторождение в долинах рек Томи и Ини в Кузбассе, участки под «горелыми» породами и др.) Тип VI. Связанные с мощным надпродуктивным водоносным комплексом песчаных пород (Лен-герское, Кушмурунское, Черновское и другие месторождений) Тип VII. В области распространения сплошной многолетней мерзлоты (Печорский, Таймырский угольные бассейны и др.)	+ +	+ +	+ + + +	+ +	+ +   +	+ +   +	+ +   +	+ +

 

Инженерно-геологическое изучение месторождения. Инженер­ная геология изучает горные породы и массивы горных пород как основания сооружений и среду производства инженерных работ. Качество пород массивов, определенное для инженерных целей, устанавливается путем изучения вещественного состава, строения, условий залегания, физико-геологического состояния (выветрелости, трещиноватости, закарстованности и др.), вод­но-физических и деформационных свойств и поведения горных пород в отсеках, под сооружениями, в горных выработках и др.

Для инженерно-геологической оценки массивов горных пород особое значение приобретает картирование трещин различного происхождения и характера, наиболее слабых пород, породных прослойков, тектонических и стратиграфических контактов, а также изучение сил внутреннего трения и сцепления.

Изучение пород и массивов необходимо для прогноза много­численных инженерно-геологических, в том числе горно-геологи­ческих явлений, возникающих под влиянием строительных ра­бот и эксплуатационных сооружений.

Основные инженерно-геологические факторы, осложняющие проведение горных работ, положены в основу инженерно-геоло­гической классификации шахтных полей. В зависимости от преобладания одного или нескольких факторов поле относится к соответствующему классу, отмеченному в табл. 8 знаком (+).

В зависимости от инженерно-геологических особенностей горных пород, слагающих угленосные толщи, угольные место­рождения расклассифицированы  на гидрогеологические типы.

При открытых разработках в задачи геологической службы входит изучение устойчивости откосов. При наблюдении за от­косами необходимо фиксировать все горно-геологические явле­ния и гидрогеологическую обстановку (оплывание, оползни, положение фильтрационных вод в откосах, расходы воды и пр.), возникающие в период работ. Все наблюдения сопровождаются рисунками и фотоснимками. На открытых работах ведется спе­циальный инженерно-геологический журнал, в котором приво­дятся осуществляемые мероприятия по осушению и данные о горно-геологических явлениях.