Гидрогеологические исследования при разведке и эксплуатации месторождении

        Объем и содержание гидрогеологических исследований при разведке рудных и нерудных месторождений зависят от стадии разведки, сложности гидрогеологических условий и характера горного предприятия (шахта, карьер).

При проектировании решаются две основные проблемы: выбор наиболее рациональных средств борьбы с водой при горных работах и водоснабжение предприятия. Остановимся па путях разрешения первой проблемы.

        Гидрогеологические исследования проводятся одновременно с разведочными работами при поисковой, предварительной и детальной разведках и выполняются в объеме, определенном инструкцией ГКЗ для утверждения запасов полезного ископаемого. Ниже приводится содержание исследований при детальной разведке на месторождениях, находящихся в сложных и очень сложных гидрогеологических условиях и приуроченных к песчано-глинистому комплексу пород. На месторождениях, приуроченных к скальному комплексу пород, объем работ меньше.

        Гидрогеологическая съемка при детальной разведке проводится в масштабе 1: 500 — 1:10000 для выяснения роли поверхностных водотоков и водоемов в питании подземных вод месторождения и их гидрогеологической взаимосвязи. При этом выполняются также все виды гидрогеологических работ в объеме, необходимом для утверждения запасов полезного ископаемого по промышленной категории (А2) и составления технического проекта осушения место­рождения.

        Для определения положения статических уровней и проведения пробных откачек закладывают одиночные гидрогеологические скважины в количестве не менее одной на каждые 1—2 км2 разведываемой площади. Для получения надежных значений коэффициен­тов фильтрации основных водоносных горизонтов, обводняющих пласт полезного ископаемого, в пределах каждого разведываемого участка не меньше чем из трех гидрогеологических скважин проводят одиночные или кустовые опытные откачки.

        В районах с малоизученным режимом подземных вод и на месторождениях, где поверхностные воды имеют большое значение в питании подземных вод, одиночные гидрогеологические скважины оборудуют фильтрами для стационарных наблюдений за изменением уровня, температуры и химического состава подземных вод с установкой водомерных постов на реках и водоемах. Наблюдения по стационарной сети скважин и постов должны вестись не менее года.

        Если в районах месторождений имеются бассейны трещинно-карстовых вод, изучение их естественных запасов и пополнения проводится путем проведения балансово-гидрометрических исследований за расходом естественных водотоков, протекающих на разведываемой площади.

        На действующих и строящихся вблизи разведываемого участка шахтах и карьерах по специальной программе ведут наблюдения за величиной притока и поведением пород кровли и почвы при проходке горных выработок и посадке кровли для корректирования составляемого прогноза горногидрогеологических условий ведения ют на проектируемой шахте или карьере. В комплекс лабораторных исследований наряду с изучением гранулометрического состава и коэффициента фильтрации водосодержащих пород включается изучение физико-технических свойств пласта полезного ископаемого, пород кровли и почвы (угла естественного откоса песка, влажности, пластичности, трения и сцепления глинистых пород). Химический состав подземных вод изучается для оценки их агрессивности по отношению к бетонным сооружениям и металлическому оборудованию на шахтах и карьерах и для выяснения взаимосвязи отдельных водоносных горизонтов между собой и подземных вод с поверхностными.

        Для участков открытых работ на основе изучения физико-меха­нических свойств пород решается вопрос об устойчивости откосов, дренажа подземных вод и регулирования поверхностного стока. При проектировании разработки карьера методом гидромеханизации дается полная характеристика гранулометрического состава и пористости всех разновидностей пород кровли полезного ископаемого.

        Отчет о детальной разведке состоит из текстовой части и графических материалов. В текстовой части освещаются гидрогеологические условия месторождения и инженерно-геологические условия строительства шахты или карьера, рассчитывается устойчивое положение бортов карьера, определяются ожидаемые притоки в горные выработки и дается схема осушительных мероприятий. Приводится количественная и качественная характеристика подземных вод как источников водоснабжения, а также участков их водозабора.

Графические материалы, прилагаемые к отчету, состоят из геологических и гидрогеологических карт, гидрогеологических разрезов, колонок буровых скважин, графиков колебания уровня подземных вод, листов откачек, рисунков и фотографий. Основной гидрогеологической картой является карта водоносности, на кото­рую наносят источники, колодцы, скважины, реки, озера и пруды, указывают площадь распространения водоносных горизонтов, возраст и состав пород, в которых залегают подземные воды. Составляются также карты гидроизогипс грунтовых вод, гидроизопьез напорных вод (основных горизонтов, обводняющих пласт полезного ископаемого), основных водоносных горизонтов в изолиниях мощности, напоров водоносных горизонтов и др. Для оценки обвод­ненности горных выработок со стороны нижележащих подземных вод составляют карту напоров основного водоносного горизонта над подошвой пласта полезного ископаемого, на которую нано­сят изолинии кровли водоносного горизонта и гидроизопьезы (рис.26).

        Кроме указанных гидрогеологических карт, отражающих усло­вия залегания подземных вод, желательно составить прогнозную карту, дающую оценку естественных запасов подземных вод района и участка рудного поля. Эта карта поможет установить степень обводненности месторождения, условия его вскрытия, эксплуатации и выявить источники водоснабжения будущего горного предприятия.

        Характер залегания водоносных горизонтов изображается не только в плане, но и на гидрогеологических разрезах, построение которых осуществляется следующим образом (рис. 27). На топографический профиль, составленный по линии скважин, наносят

 

 

 

все разведочные скважины с указанием около них пройденных пород, глубины появления воды и установившегося ее уровня. Затем плавными линиями соединяют одинаковые по возрасту и литологическому составу породы и отметки установившегося уровня воды каждого водоносного горизонта.

        В период строительства горных предприятий и при эксплуатации месторождений в обязанность рудничного гидрогеолога входят наблюдения за подземными и поверхностными водами и инженерно – геологическими явлениями на месторождении, обеспечивающие необходимые условия для безопасного ведения горных работ, а также сбор и обобщение материалов, получаемых при вскрытии и разработке месторождения, для уточнения прогноза водопритоков, оценки устойчивости бортов карьера, улучшения работы установки водопонижения, водоотлива и водоснабжения.

        По специально оборудованной стационарной сети скважин, реперов, водосливов проводятся наблюдения за понижением уровней и изменением химического состава подземных вод основных водо­носных горизонтов на поле шахты или карьера, за устойчивостью бортов карьера, за расходом водоотливных и водопонижающих установок и за режимом поверхностных вод. В отдельных случаях в лаборатории изучаются физико-механические свойства пласта по­лезного ископаемого, его кровли и почвы и проводятся опытные откачки из разведочных и эксплуатационных скважин.

        Гидрогеологические и инженерно-геологические данные, получаемые при проходке стволов, первых водопонижающих скважин и первоочередных горных выработок или при проведении разрезной траншеи карьера, очень ценны и позволяют внести необходи­мые коррективы в проект.

Систематическая гидрогеологическая съемка горных выработок с фиксацией мест поступления в горные выработки и количества воды, а также наблюдения за поведением горных пород в период эксплуатации обязательны и позволяют рудничным гидрогеологам составлять по ходу разработки месторождения краткосрочные гидрогеологические и инженерно-геологические прогнозы и проводить текущие мероприятия по борьбе с подземными водами.