Гидрогеологические условия Донецко-Макеевского угленосного района
Водоносные горизонты в рассматриваемом районе заключены в отложениях каменноугольного, юрского, верхнемелового и палеогенового возраста; в четвертичных отложениях воды приурочены к аллювию и прослоям песков в суглинках.
В каменноугольных отложениях водоносными горизонтами являются песчаники и известняки. Их водообильность зависит от мощности, степени трещиноватости пород и структурных особенностей района. Гидрогеологическая обстановка Донецко-Макеевского района характеризуется достаточной сложностью как по количественным показателям — дебитам отдельных водоносных горизонтов, так и по качественным — химизму подземных и шахтных вод. Эта сложность, отвечающая особенностям геологического строения района, подтверждается, например, тем, что на общем фоне уменьшения трещиноватости пород и соответственно притоков подземных вод с глубиной имеются многочисленные примеры наличия больших притоков на глубоких горизонтах.
По некоторым разведочным скважинам наблюдался самоизлив с больших глубин. Например, скв. 2316 на участке Хрущевском Глубоком дала самоизлив с глубины 727 м после перебурки песчаника M51SM8. Скважина фонтанирует в течение нескольких лет с почти постоянным дебитом 17—18 м3/час. Температура воды 29—30°; вода хлоридно-сульфатно-гидрокарбонатно-натриевого типа, имеет минерализацию около 4 г/л и является аналогом минеральной воды курорта Миргород.
По скв. 3463 на участке Ветка Глубокая было проведено специальное опробование водоносных горизонтов карбона, залегающих на глубине 727—1203 м. Резистивиметрией отмечено два фильтрующих горизонта: песчаники k63SК6 на глубине 882—906 м и K1Sk1 на глубине 970—1028 м. Первый горизонт при откачке с понижением на 428 м дал 0,04 м3/час воды, второй — 0,54 м3/час при понижении на 35 м.
Наиболее водоносными в районе являются известняки L1, L5, M1, M3; песчаники K1Sk1, К2Sk21, K42Sk5, K7SL1, L1Sl1, L5Sl5, L7Sl7, N3SN4. Коэффициент фильтрации известняков составляет в среднем 0,05 м/час (максимально 0,14 м/час), песчаников — в среднем 0,002—0,004 м/час (максимально 0,2 м/час).
Обводненность горных выработок шахт района колеблется в широких пределах — от 5—7 м3/час (шахта 1 «Щуровка» треста «Петровскуголь» и 14/8 треста «Пролетарскуголь») до 485 м3/час (шахта «Центрально-Заводская»), Распределение шахт по степени обводненности приводится в табл. 182.
Величины притоков воды в шахты могут кратковременно резко возрастать при подработке поверхностных водотоков, водоемов, зон тектонических нарушений или при первой посадке кровли на новых горизонтах. Например, 5 декабря 1953 г. после первой посадки кровли в западной лаве пласта l81 шахты 10-бис произошел прорыв воды из вышележащего известняка M1; на следующий день приток воды в шахту достиг 500 м3/час, а через две недели снизился до 15—20 м3/час.
Для района установлены некоторые закономерности изменения химического состава подземных и шахтных вод. С востока на запад, в поверхностной зоне отмечается общее увеличение минерализации — сухой остаток изменяется от 0,5—1,0 до 4,5 г/л, в отдельных случаях до 9,6 г/л; увеличение общей жесткости от 5—10 до 40 мг*экв, в отдельных случаях до 75 мг*экв; изменение типа вод от гидрокарбонатно-сульфатно-кальциево-натриевых до сульфатно-хлоридно-натриевых.
С глубиной происходит общее уменьшение содержания кальция, магния и сульфатов и увеличение хлора, натрия и в меньшей степени гидрокарбонатов; в связи с этим увеличивается щелочность и уменьшается жесткость вод. На востоке зона хлоридно-натриевых вод находится на глубине 150—200 м, на западе она понижается до глубины 300—400 м.
В юрских отложениях водоносные горизонты приурочены к песчаникам и галечникам, мощность прослоев которых не превышает 10 м. Степень водообильности их незначительна (коэффициент фильтрации равен десятым долям метра в час), за исключением валунно-галечниковой толщи, залегающей в основании юрских отложений, проницаемость которой значительно выше. Минерализация вод этих отложений составляет 0,8—1,8 г/л. Воды по характеру минерализации относятся в основном к хлоридно-сульфатным или сульфатно-хлоридно-кальциево-натриевым.
В верхнемеловых отложениях водоносные горизонты приурочены к мелоподобным мергелям мощностью в среднем 20 м и пескам мощностью до 20 м. Средний коэффициент фильтрации этих отложений составляет 0,13 м/час, максимальный достигает 0,6 м/час. Воды по характеру минерализации относятся к гидрокарбонатно-кальциевым.
Трещиноватость всех указанных водоносных горизонтов увеличивается от водоразделов к тальвегам балок и речек, что объясняется большей промытостью горных пород на площадях развития гидрографической сети.
В палеогеновых отложениях воды приурочены к пескам и рыхлым песчаникам, суммарная средняя мощность которых равна 23 м. Коэффициенты фильтрации их составляют тысячные доли метра в час. Воды палеогеновых отложений имеют минерализацию от 0,6 до 1,8 г/л, их жесткость достигает 20 мг-экв. По характеру минерализации воды относятся к сульфатно-хлоридно-натриево-кальциевым и хлоридно-сульфатно-натриевым.
Сложность и разнообразие геологического строения разных частей территории района определяет различие их гидрогеологических условий. Восточная часть района (Зуевский купол и Ряснянская синклиналь) является открытой; притоки в шахты здесь резко (в 1,2—2 раза) изменяются по сезонам, но, в общем, шахты обводнены мало. В крайней западной части, где каменноугольные породы сплошь покрыты полтавскими песками и мощными четвертичными глинами, наблюдаются повышенные притоки в шахты, почти не изменяющиеся по сезонам; минерализация подземных вод высокая. Центральная часть района, в пределах которой палеогеновые отложения распространены в виде небольших островков, занимает промежуточное положение: пополнение запасов подземных вод здесь затруднено вследствие широкого развития четвертичного покрова; сезонные колебания притоков ощущаются меньше, чем в восточной части.
В 48 шахтах района, расположенных в большинстве в восточной части района, отмечены кислые воды. Во многих выработках шахт треста «Куйбышевуголь», разрабатывающих пласты l8 и l81, кислые воды связаны с влиянием старых затопленных выработок по пласту m3.
Водоснабжение Донецко-Макеевского угленосного района осуществляется центральной водопроводной сетью из верхневизейских и турнейских известняков нижнего карбона, а также нескольких водохранилищ; второстепенное значение имеет ряд небольших местных каптажей, использующих подземные воды среднего карбона с дебитами 20—30, редко до 50 м3/час.