Изучение гидрогеологических условий освоения месторождений, гидрогеологические исследования при разведке месторождений

Изучение необходимо для получения исходных данных для проектирования, строительства и эксплуатации шахт и карьеров.

В результате комплексных исследований должны быть изучены все водоносные горизонты, расположенные выше и ниже тел полезного ископаемого; выяснены: степень обводненности месторождения, величина ожидаемого притока воды в шахту или карьер и ее химический состав, устойчивость пород в подземных горных выработках и бортах карьера, установлены источники питьевого и технического водоснабжения предприятия и инженерно-геологические условия строительства на поверхности.

Объем и степень детальности исследований определяются стадией проектирования и сложностью гидрогеологических и инженерно-геологических условий: при относительно простых – на стадии детальной разведки – может ограничиваться площадью залегания п.и. При сложных условиях – должно также охватывать зону влияния строительного водопонижения.

Исследования должны быть увязаны с предварительно намеченной схемой отработки и осушения м.п.и.

В крупных горнопромышленных районах исследования следует продолжать при эксплуатации м.п.и., чтобы использовать результаты в качестве аналогов при проектировании новых предприятий в аналогичных условиях.

Изучение района, как правило, осуществляется в три стадии – поисков, предварительной и детальной разведки, при этом увеличивается детальность наблюдений.

На стадии поисков – изучают материалы отчетов по геологии, климату, составу и свойствам пород, проводят маршрутную или площадную съемку и комплекс наблюдений при бурении разведочных скважин, изучают обводненность и инженерно-геологические условия.

На стадии предварительной разведки – устанавливают степень обводненности отдельных участков, число водоносных горизонтов, глубину их залегания, мощность, величину напора, химический состав воды и более подробно обводняющий полезное ископаемое водоносный горизонт (литологический состав пород, физико-механические свойства, водопроницаемость пород кровли, почвы и п.и., устанавливают связь водоносного слоя с соседними горизонтами, водоемами, водотоками). Ведут наблюдения за режимом поверхностных и подземных вод, оценивают возможные притоки воды в горные выработки, изменение свойств горных пород при увлажнении, обосновывают необходимость и схему осушения.

На стадии детальной разведки – при более детальном изучении, уточняют влияние обводненности отдельных полей или участков. Оценивают источники водоснабжения, взаимосвязь поверхностных и подземных вод, свойств горных пород и т.д. Результаты детальной разведки должны обеспечить проектирование экономичных дренажных систем.

Для определения величины k_ф, характеризующего водопроницаемость горных пород, применяют три группы методов:

1) полевое опытное определение k_ф с помощью откачки или налива воды;

2) лабораторное определение k_ф в приборах;

3) косвенное определение k_ф путем вычислений по данным гранулометрического состава и пористости породы.

Наиболее общую и достоверную информацию о водопроницаемости пород дают полевые методыопределения k_ф. Это связано с тем, что исследуются не отдельные образцы, а целые комплексы отложений, находящихся в условиях естественного залегания. При этом применяют опытные откачки из шурфов и скважин, опытные наливы (нагнетания) воды в шурфы и скважины. Определив расход откачиваемой (нагнетаемой) воды и величину понижения (повышения) её уровня, а также другие исходные данные, рассчитывают по формулам k_ф.

Лабораторные методы определения k_ф являются менее точными по сравнению с полевыми, т.к. они основаны на определении водопроницаемости отдельных рыхлых образцов, взятых из толщи и не сохранивших естественной структуры. Суть лабораторных методов состоит в том, что изучаемая порода помещается в прибор и через неё под разными напорными градиентами пропускают воду, расход которой учитывается, а затем по формулам производится расчет k_ф.

Наименее точными являются определения k_ф путем расчёта по эмпирическим формулам, связывающим значения k_ф породы с её гранулометрическим составом и пористостью. Этот метод применим главным образом для песчаных пород. Расчетные значения k_ф дают лишь приблизительную оценку водопроницаемости породы и могут быть рекомендованы для предварительных ориентировочных расчетов при разведке м.п.и., источников водоснабжения, при гидрогеологической съемке. Для приближенного подсчета величины k_ф при наиболее часто встречающихся условиях может использоваться формула

где d₁₀ – действующий диаметр частиц в мм.

В сложных условиях проводят доразведку и эксплуатационную разведку для уточнения гидрогеологических и инженерно-геологических условий путем изучения работы дренажных систем, тектоники, трещиноватости и т.п. на основании которых уточняется угол наклона борта и др.