Гидрогеологические и горнотехнические условия Сафоново-Вяземского угленосного района
Гидрогеологические и горнотехнические условия очень сложны (третья зона по карте гидрогеологического районирования), что обусловлено значительной обводненностью, сочетающейся со слабыми фильтрационными свойствами пород, подлежащих осушению, а также со сравнительно большими глубинами залегания угля и частично с неустойчивыми углевмещающими породами.
На месторождениях развито от четырех до семи водоносных горизонтов, из которых верхние три (четвертичный, меловой, окский или тульский) являются обычно смешанными. Основную роль в обводнении горных выработок будут играть надугольный, подугольный и девонско-лихвинский водоносные горизонты. Серьезное значение имеют на большинстве месторождений надугольные мелкозернистые глинистые пески, залегающие в кровле угольного пласта, сильно обводненные, обычно с низкими коэффициентами фильтрации (в среднем 0,5—3,0 м/сутки).
На отдельных участках месторождений существует гидравлическая связь между водоносными горизонтами, чем, в частности, объясняется близкое гипсометрическое положение их статистических уровней, а также близкий химический состав вод, особенно надугольного, подугольного и девонско-лихвинского горизонтов. Такая взаимосвязь осуществляется в зонах внутриформационных размывов визейских отложений и в зонах четвертичных размывов (рис. 55). Воды небольших рек (Десны, Угры, Болвы и др.), пересекающих месторождения, имеют незначительную гидравлическую связь с водоносными горизонтами меловых и палеозойских отложений.
По химическому составу воды всех горизонтов являются гидрокарбонатно-кальциево-магниевыми. Общая жесткость колеблется в пределах от 2,8—3,2 до 6,8—7,8 мг*экв, возрастая от верхних водоносных горизонтов к нижним. Сухой остаток в среднем составляет 250—300 мг/л; щелочность общая 5,7—7,6 мг/л; окисляемость 2,9—4,9 мг/л; содержание свободной углекислоты колеблется в среднем от 15—20 до 40 мг/л.
Все месторождения Юго-Западного угленосного района в гидрогеологическом отношении подразделяются на две группы: 1) месторождения и угленосные площади с менее сложными гидрогеологическими условиями, приуроченные к южной окраине Сафоново-Ельнинского и к сводовой части Барятинского поднятий (вторая зона по карте гидрогеологического районирования); 2) месторождения и площади с очень сложными гидрогеологическими условиями, находящиеся в зоне Брянско-Рославского прогиба (третья зона).
К первой группе относятся Глинковская угленосная площадь, Деснинокая и Васильевская залежи, юго-восточная часть Сильковичского, Городищенское, Каменское и Будское месторождения. Окские водоносные известняки здесь отсутствуют совершенно или имеют ограниченное распространение. Глубины залегания углей в среднем равны 40—80 м. Напоры вод на угольный пласт обычно составляют 40—60 м, максимально достигая 80 м (Сильковичское месторождение). Коэффициент фильтрации девонско-лихвинского горизонта не превышает 6 м/сутки; суммарные расчетные притоки вод в шахту составляют от 700 до 1200 м3/час. Характеристика основных водоносных горизонтов на месторождениях этой группы приведена в табл. 68.
Ко второй группе относятся все основные залежи, месторождения и угленосные площади района, характеризующиеся значительными глубинами залегания угольных пластов — в среднем от 80 до 140 м. Почти повсеместно на месторождениях этой группы развиты окские, а местами (Чипляевское месторождение) и серпуховские известняки. Исключение составляют лишь Стайковское, Починковское и Мутищенское месторождения; где эти породы отсутствуют. Коэффициенты фильтрации девонско-лихвинского горизонта, как правило, большие, чем на месторождениях первой группы и достигают 10,1 м/сутки. Напоры вод на угольный пласт составляют до 120 м; суммарные расчетные притоки вод на месторождениях этих районов равны 1300—1900 м3/час. На трех указанных месторождениях, где окский горизонт имеет незначительное развитие, притоки уменьшаются до 500—1100 м3/час, а напоры изменяются от 85 до 125 м. Краткая характеристика основных водоносных горизонтов на месторождениях второй группы приведена в табл. 69.
Водоснабжение промышленных предприятий и населения в районе наиболее надежно может осуществляться за счет девонско-лихвинского и окского водоносных горизонтов.
Сложность горнотехнических условий эксплуатации месторождений, помимо значительной их обводненности, усугубляется, как правило, неустойчивыми углевмещающими породами. Песчаная кровля на месторождениях южной части района составляет от 20 до 65%. Неустойчивая глинистая кровля (мощность глин от 0,5 до 3,0 м) отмечается на большей части площади (50—80%) всех без исключения месторождений. Участки, где мощность глин от 3 м и более, как правило, составляют 5—10%) площади; на Всходском, Полдневском и Чипляевском месторождениях устойчивая глинистая кровля выдерживается на 20—35% площади, а участки с песчаной кровлей обычно не превышают 15% от площади месторождения.
Почва угольных пластов в целом более устойчивая, чем кровля. Песок в почве отмечается на Каменском, Будском месторождениях и на Суходольской угленосной площади; песчаная почва здесь распространена на 40—75% площади угольных залежей. Большинство угольных месторождений района характеризуется устойчивой глинистой почвой. Результаты лабораторных исследований показывают, что бобриковские глины (надугольные и подугольные) при естественной влажности находятся в твердом состоянии; сопротивления разрыву, определенные по Всходскому и Полдневскому месторождениям, составляют от 0,54 до 4,0 кг/см2.
Угольные пласты на месторождениях залегают спокойно, гипсометрия их почвы обычно характеризуется плавными формами. Углы падения пластов, как правило, составляют 0,0'—0°10', достигая на крыльях Барятинского поднятия 1—1,5°, редко больше. Нарушений в залегании пластов, вызванных древними карстовыми явлениями, разведочными работами не обнаружено.
Ни одно из месторождений Юго-Западного угленосного района не эксплуатируется, шахтного строительства в районе не ведется в связи с значительной сложностью гидрогеологических и горнотехнических условий. Эксплуатация месторождений здесь потребует больших работ по предварительному их осушению; проходка шахтных стволов должна будет производиться специальными способами.