Файл: Альбов М.Н. Рудничная геология.pdf

—водоемы и водотоки расположены вблизи шахтного поля;

—притоки воды в горные выработки колеблются от 1000 до 2000 м3 /ч;

—перед началом горных работ требуется проведение большого объема работ по осушению или снижению напора подземных вод.

По степени сложности гидрогеологических условий в каждой из выше отмеченных четырех групп выделяются типы месторождений с простыми, сложными и очень сложными гидрогеологическими условиями. Ниже приводится краткая характеристика выше отмеченных типов месторожде­ ний и отдельных их подтипов.

Месторождения группы I приурочены к песчано-глинистому несце­ ментированному комплексу пород. К этой группе относятся многочислен­ ные месторождения бурого угля (Урал, Украина, Подмосковный бассейн), марганцевых руд (Никополь, Урал), россыпные месторождения золота, платины и других металлов, месторождения огнеупорных глин, кварцевых

песков, трепела, фосфоритов, бурых железняков (Урал, Тула, Липецк) и др. Многие из этих месторождений залегают на относительно небольшой глубине и разрабатываются открытым способом, часть месторождений раз­ рабатывается подземным способом. Месторождения рассматриваемой группы подразделяются на три типа.

Т и п Іа. К этому типу относятся месторождения с простыми гидро­ геологическими условиями, которые определяются залеганием полезного ископаемого выше местного базиса эрозии или физико-географической обстановкой, не способствующей накоплению подземных вод; тектониче­ ские нарушения и карсты отсутствуют, поверхностных водоемов и водо­ токов вблизи месторождений нет.

При разработке таких месторождений открытым способом водоотлив или не требуется, или он применяется лишь для откачки накапливающихся в карьере атмосферных осадков и небольших притоков грунтовых вод из маломощных водоносных горизонтов, покрывающих месторождение, или из почвы карьера. Образование устойчивых откосов в карьере затрудне­ ний не вызывает. При подземной разработке месторождений гидростати­ ческий напор в горных выработках не превышает 5—10 м, а общий приток воды в шахту — 100 м3 /ч.

Предварительное водопонижение в этих условиях не требуется, спе­ циальная гидрогеологическая служба на руднике не организуется.

Гидрогеологическая документация проводится работниками геологи­ ческой службы и ограничивается регистрацией сбрасываемых рудником

геологическими условиями, зависящими от залегания полезного ископае­ мого значительно ниже уровня подземных вод и от физико-географической обстановки, благоприятствующей пополнению запасов подземных вод; в ряде случаев в толще пород висячего бока имеются обводненные пески,

ерной разработки приходится применять мощные водоотливные средства для создания устойчивых откосов в карьере и во избежание в нем ополз-

336

невых явлений часто ведется углубка карьера с опережением водопонижения.

При подземной разработке таких месторождений гидростатическое давление достигает 5—7кгс/см2 , а приток воды в шахту — 200—300 м3 /ч и более.

При наличии тектонически нарушенных зон в пределах их могут создаваться условия, способствующие прорыву воды в горные выработки. Такой прорыв имел, например, место на Полуночном марганцевом руднике в 1948 г. Приток воды в шахту в момент прорыва достигал 3000 м3 /ч, а в дальнейшем установился на уровне 500 м3 /ч. Для нормальной работы рудника пришлось проводить водопонижение. Был создан цех водопонижения, который бурил скважины диаметром до 300 мм; для откачки воды применялись глубинные насосы АТН-10 и АТН-6. Через два года водопо­ нижение составило 60 м, что дало возможность вести эксплуатационные работы в нормальных условиях. На глубине 80 м, с которой ведется откач­ ка воды из скважин, приток воды в настоящее время достигает 300 м3 /ч.

Т и п Ів. Месторождения этого типа находятся в аналогичных с ти­ пом 16 гидрогеологических условиях, усложняемых наличием вблизи от месторождений водотоков или водоемов, связанных с водоносными го­ ризонтами месторождения или с тектоническими зонами.

При разработке таких месторождений приходится иметь дополнитель­ но значительную мощность водоотливных установок в карьере или шахте, а в ряде случаев осуществлять специальные мероприятия по изоляции водоемов от просачивания или прорыва воды в карьер. Притоки воды в шахте при отсутствии специальных мероприятий могут достигать 500—

800м3 /ч и более.

Втаких условиях находится, например, участок «Тягун» Зыряновского железного рудника Алапаевской группы месторождений железных руд.

Здесь доказана связь грунтовых вод участка с протекающей поблизости р. Нейвой. Для исключения возможности попадания речных вод в горные выработки на этом участке запроектирована проходка скважин, оборуду­ емых глубинными насосами. Вдоль этой линии будет создана дополнитель­ ная депрессионная воронка и воды, поступающие со стороны реки, будут перехвачены этими скважинами.

Естественно, что при разработке месторождений со сложными и осо­ бенно сложными гидрогеологическими условиями на рудниках должна быть создана специальная гидрогеологическая служба, осуществляющая водопонижение, регистрирующая уровни грунтовых вод в различных пунктах месторождения и развитие депрессионной воронки, а также водопритоки в различных выработках и т. п. При отсутствии специального гидрогеологического аппарата в составе геологической службы должен быть опытный гидрогеолог, под руководством которого и при его участии дол­ жны проводиться все гидрогеологические наблюдения и специальные работы.

Месторождения группы I I приурочены к скальному или полускаль­ ному комплексу пород. К этой группе относятся многочисленные место­ рождения железных руд (Кривой Рог, Урал, Сибирь), угля (Донбасс, Кузбасс, Урал), цветных и редких металлов, строительного камня и др.

Месторождения обычно залегают на различной глубине, часть из них залегает на относительно небольшой глубине или даже выходит на поверх­ ность и разрабатывается или может разрабатываться открытым способом.

Водообильность этой группы месторождений зависит от степени трещиноватости и тектонической раздробленности пород и размеров областей распространения и условий питания водоносных горизонтов и размеров трещинных тектонических зон.

Т и п Па . К этому типу относятся месторождения с простыми гидро­ геологическими условиями, зависящими от физико-географических усло­ вий, неблагоприятствующих накоплению подземных вод, от отсутствия вблизи месторождения крупных водотоков и водоемов и пересекающих их крупных тектонических нарушений. Месторождения этого типа часто разбиты на мелкие блоки с ограниченными областями питания водоносных горизонтов.

В условиях карьерной разработки для таких месторождений характер­ ны небольшие притоки вод, обычно довольно быстро дренируемых; перво­ начальный приток при углубке карьера на новый горизонт сравнительно быстро снижается до незначительных размеров.

При подземной разработке месторождений, находящихся в указан­ ных гидрогеологических условиях, приток воды в шахту не превышает

100м3 /ч.

Ти п Пб. Месторождения этого типа характеризуются сложными гидрогеологическими условиями, обусловленными физико-географической обстановкой, благоприятствующей питанию водоносных горизонтов, раз ­ витых на месторождении. В ряде случаев рудовмещающая толща включает водоносные пески или трещиноватые карбонатные породы, а также крупные водообильные тектонические зоны.

Обводненность таких месторождений значительная, при вскрытии новых горизонтов в карьере или шахте водопритоки весьма значительные, в ряде случаев в несколько раз превышающие нормальные, которые уста­ навливаются по истечении того или иного отрезка времени.

Примером месторождений этого типа является Высокогорское железо­ рудное месторождение. В 1952 г. нижней площадкой Высокогорского карь­ ера являлась площадка с абсолютной отметкой +130 м (глубина 90 м). Приток воды в карьер из трещиноватых известняков лежачего бока со­ ставлял 200—250 м3 /ч. Для дальнейшей углубки карьера в известняках были пройдены дренажные скважины, которые вскрыли новые водообиль­ ные системы трещин. Уровень депрессионной воронки в области карьера повысился, скважины начали фонтанировать и общий приток в карьер повысился до 900 м3 /ч. По мере откачки вековых запасов воды приток постепенно снизился и достиг 500 м3 /ч; на этом уровне он остается и по на­ стоящее время, хотя карьер дополнительно углублен на 20 м.

Совершенно очевидно, что при разработке месторождений данного типа необходимо постоянно следить за развитием и изменением депрессион­ ной воронки и вести другие основные гидрогеологические наблюдения, для чего на руднике должна быть организована гидрогеологическая служба.

338

сообщающихся с водоносными горизонтами или с зонами тектонических нарушений. Водообильность таких месторождений весьма значительна. При вскрытии новыми эксплуатационными горизонтами трещиноватых зон здесь также значительно увеличивается приток воды, в связи с чем подготовка новых горизонтов к эксплуатации должна проводиться с необ­ ходимой осторожностью при наличии резервных водоотливных средств.

Приток воды в шахту может достигать на месторождениях этого типа 500-600 м3 /ч и более.

Месторождения группы I I I залегают в карбонатных породах, характе­ ризующихся значительной закарстованностью. К этой группе относятся месторождения различных полезных ископаемых — бокситов, никелевых руд, угля (Кизеловский бассейн), гипса, горючих сланцев (Прибалтика) и др., обводненность которых связана с сильно трещиноватыми и закарстованными известняками и доломитами.

Т и п ІІІа. Сравнительно несложные гидрогеологические условия месторождений этого типа обусловлены, по-первых, залеганием их выше или вблизи от местного базиса эрозии, во-вторых, физико-географической обстановкой, не благоприятствующей пополнению запасов подземных вод. Благодаря отмеченным особенностям первоначальная обводненность мес­ торождений, если она имела место, сравнительно быстро снижается и раз­ работка их осуществляется при ограниченном использовании водоотлив­ ных средств. Максимальный возможный приток воды в шахту при разра­ ботке месторождений этого типа составляет 150 м3 /ч.

Т и п ІІІб. Сложные гидрогеологические условия месторождений этого типа обусловлены значительным гидростатическим давлением кар­ стовых вод. При разработке месторождений имеют место значительные притоки вод, часто незакономерно повышающиеся при вскрытии новых карстовых зон. В связи с этим при разработке необходимо иметь значитель­ ный резерв мощности водоотливных установок.

Т и п ІІІв. Весьма сложные гидрогеологические условия месторож­ дений этого типа обусловлены залеганием их значительно ниже местного базиса эрозии, среди мощной толщи водоносных закарстованных карбо­ натных пород. Физико-географическая и геолого-тектоническая обста­ новка благоприятствует усиленному питанию подземных вод, в преде­ лах месторождения имеются крупные поверхностные водотоки, водоемы и суходолы, область питания известняков характеризуется значительными размерами. На месторождениях развиты крупные тектонические наруше­ ния. Отмеченные особенности месторождений обусловили весьма интен­ сивную обводненность месторождений, в связи с чем необходимо проводить постоянный специальный надзор за гидрогеологическими условиями и водопритоками в горные выработки. Приток воды в шахту может достигать

вусловиях этих месторождений 1500 м3 /ч.

Кгруппе IV относятся месторождения, залегающие в зоне многолет­ ней мерзлоты; например, месторождения различных полезных ископа­ емых северной части СССР, залегающие в слое многолетнемерзлых пород либо под этим слоем.

В условиях многолетней мерзлоты гидрогеологические особенности месторождения определяются их положением по отношению к таликам,

развитым обычно в мерзлотном массиве, главным образом под крупными

этого типа обусловлены залеганием полезного ископаемого в толще многолетнемерзлых пород или выше местного базиса эрозии. Некоторое услож­ нение гидрогеологических условий разработки этих месторождений свя­ зано с оттаиванием мерзлотного слоя вблизи от горных выработок, в ре­ зультате чего притоки воды в горные выработки могут постепенно воз­ растать.

Ти п ІѴб. Месторождения этого типа находятся в сложных гидро­ геологических условиях, обусловленных их приуроченностью к подмерзлотной талой зоне водоносных пород. По этой причине притоки воды в гор­ ные выработки здесь значительны и для обеспечения нормальных усло­ вий при проходке горных выработок необходимы соответствующие меры борьбы с водопритоками.

Ти п ІѴв. Очень сложные гидрогеологические условия этого типа месторождений обусловлены наличием вблизи них крупных поверхностных водотоков или водоемов, имеющих связь с водоносными горизонтами мес­ торождения. В ряде случаев эта связь возникает в процессе эксплуатации месторождения. Для обеспечения нормальных условий производства гор­ ных работ на месторождениях требуется выполнение специальных меро­ приятий по борьбе с подземными водами.

Из приведенного обзора видно, что гидрогеологические условия мно­ гих месторождений являются сложными или весьма сложными, в связи с чем необходимо систематическое их изучение для разработки мероприя­ тий по борьбе с подземными водами и по предупреждению аварийных прорывов воды в горные выработки. Таким изучением, как отмечено выше, занимается геологическая или специальная рудничная гидрогеологическая служба.

4. Направление работ по изучению гидрогеологических условий

месторождений

В карьерах и шахтах, вскрывающих месторождения ниже уровня грунтовых вод, наряду с геологической документацией необходимо произ­ водить систематическую гидрогеологическую документацию, детальное изучение общей трещиноватости пород и руд, а также сильно трещинова­ тых и карстовых зон, последние часто имеют решающее влияние на обвод­ ненность месторождений и развитие оползневых явлений в карьерах.

Независимо от степени сложности гидрогеологических условий место­ рождения в процессе его разведки, а также от геологического и гидрогеоло­ гического изучения прилегающего района должны быть с той или иной степенью детальности и достоверности выявлены и уточнены:

—площади распространения водоносных горизонтов, условия их за­ легания, области питания и дренажа, литологический состав слагающих их пород и основные особенности режима подземных и поверхностных вод;

—положение месторождения по отношению к ближайшим рекам и во­ доемам, возможность фильтрации или прорыва вод из них в горные выра­ ботки;

340