Гидрогеологические и горнотехнические условия Южного угленосного района Подмосковного бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Гидрогеологические и горнотехнические условия Южного угленосного района Подмосковного бассейна

22.04.2020

Подземные воды развиты в четвертичных, мезозойских, алексинских, тульских, бобриковских, упинских, малевских и верхнедевонских отложениях. Наибольшее значение имеют воды тульского, упинского и верхнедевонского горизонтов. Тульский и упинский горизонты служат основными источниками обводнения залежей бурого угля, а упинский и верхнедевонский — главными источниками водоснабжения.

Тульский горизонт широко распространен на севере, на юго-востоке — ограниченно, а в центральной и юго-западной частях отсутствует. Вследствие сложности строения он подразделяется на верхнетульский и надугольный подгоризонты. Верхнетульский состоит из 1—5 пластов известняков мощностью 1—3 м и сопутствующих линз песков, песчаников, сидеритов и бурых железняков. Абсолютные отметки статического уровня воды 173—250 м. Воды преимущественно напорные, величина напора до 23 м (преобладает 5—10 м); удельный дебит воды в известняках 0,01—6 м3/час, в песках 0,13—0,7 м3/чac; коэффициент фильтрации известняков 0,24—37 м/сутки, песков — 0,04—3,78 м/сутки; дебит источников из песков до 0,3, из известняков — до 2,8 м3/чac. Водоупором служат глины тульского горизонта.

В надугольном подгоризонте водосодержащими породами служат пески основания тульского горизонта различной мощности (преобладает 5—10 м). Водоупором служат глины бобриковского горизонта; в местах размыва их пески залегают на известняковом фундаменте. Удельный дебит 0,02—1,9 м3/час; коэффициент фильтрации от тысячных долей до 10 м/сутки (преобладает 1—2 м/сутки). Подгоризонт питает множество источников, дебит которых до 3 м3/чac. Абсолютные отметки статистического уровня воды 180—240 м. На Юге пески содержат ненапорные воды; на повышенных местах пески сухие, а по мере продвижения на север гидростатическое давление достигает 30 м и более.

Упинский горизонт развит неповсеместно. Водовмещающими породами служат в различной степени закарстованные известняки мощностью от долей до 24,4 м. Абсолютные отметки статического уровня воды 160—220 м (понижаются с юга на север и к гидрографической сети). На юге и юго-западе воды горизонта ненапорные; на юго-востоке, на севере и в мульдообразных понижениях имеют напор до 30—40 м (преобладает до 10—20 м). Горизонт питает множество источников; дебит источников 0,72—36 м3/чac. Радиус влияния известняков при длительных откачках 1—3 км. Водообильность горизонта изменчивая: удельный дебит 0,02—82 м3/час, преобладает до 3—5 м3/чac; эксплуатационный дебит скважин достигает 35—90 м3/чac (г. Кимовск); коэффициент фильтрации известняков 0,04—194 м/сутки (преобладает 10—20). Наибольшими фильтрационными свойствами известняки обладают в южной части района, в зонах нарушений и в долинах рек. Водоупором служат глины малевского горизонта.

Верхнедевонский горизонт имеет повсеместное распространение; водрсодержащие породы — известняки. Абсолютные отметки статического уровня 150—200 м. На юге воды девона имеют свободную поверхность, подчиненную поверхностным водотокам; с продвижением на север и к крупным водоразделам напор увеличивается до 48,7 м. Водообильность горизонта неоднородна: удельный дебит колеблется от долей до десятков м3/чac, возрастая в депрессиях и уменьшаясь в зонах поднятий. Особенно водообилен он в районе гг. Плавска и Ефремова, где дебит по скважинам достигал соответственно 42 и 107 м3/час. Эксплуатационный дебит скважин 3,6—80 м3/чac (гг. Белев, Богородицк). Система глубоких рек интенсивно дренирует горизонт. Расход большинства источников не превышает 2—4 м3/чac при колебаний от долей до 150 м3/час. («Абрамов Родник»). В местах отсутствия упинско-малевских отложений и в зонах карста происходит взаимосвязь девонского горизонта с водами вышележащих горизонтов. Обводненность угольных месторождений возрастает с юга на север и по мере удаления от дренирующей гидрографической сети. По степени обводненности месторождения можно подразделить на две группы: северную и южную.

Южная — характеризуется простыми гидрогеологическими условиями. Основным источником обводнения являются воды надугольных песков, а в пониженных местах и упинский водоносный горизонт. Сюда относятся: южная часть Богородицкого, Ленинское (Ломовско-Кузовская, Воловская, Малевская залежи), Иваново-Владимирское и основная часть Казановского месторождения, Южно-Бучальская залежь и Горловская площадь (Софьинская залежь). Преобладающий приток Шахтных вод здесь менее 100 м3/час при колебании от 1 до 350 м3/час. Максимальные притоки эпизодичны и обычно сопутствуют карстам и площадям развития тульских водоносных известняков. Осушение подземных вод при эксплуатации этой группы месторождений успешно осуществляется внутришахтными средствами — забивными фильтрами, дренажными канавами и колодцами.

Северная группа месторождений отличается развитием верхнетульских водоносных известняков, наличием останцов алексинских известняков, почти повсеместным гидростатическим давлением на почву и кровлю угольного пласта вод надугольного и упинского горизонтов, которое на преобладающей площади составляет до 10—20 м и увеличивается в понижениях гипсометрии подошвы угольного пласта. Эта группа объединяет Писаревскую (Горловская площадь) и Епифанскую залежи, притоки на которых до 300—400 м3/час, и Богородицкое, Жданковское, Бегичевское, Ушаковское месторождения, где приток до 400—600 м3/час. Для создания нормальных условий эксплуатации северной группы шахт, помимо внутришахтного осушения, широко используется водопонижение с поверхности через сеть водопонижающих скважин с общим расходом до 3—3,5 тыс. м3/час при одновременном водозаборе непосредственно из шахт от 400—600 до 2500 м3/чac.

Эксплуатация шахт осложняется карстовыми явлениями, прорывами воды и пучением глин. Карстовые явления, связанные в основном с выщелачиванием известняков фундамента, широко распространены в пределах угольных месторождений, особенно в южной части района. В зонах карста угольный пласт и вмещающие породы крайне неустойчивы, раздроблены, перемяты; амплитуда вертикального смещения пород достигает 12 м, угол сдвига 50—70°. Прорывы подземных вод имели место из кровли и почвы горных выработок с притоком до 20— 200 м3/час и выносом песка до 900 м3.

На площади Ушаковского и северной части Бегичевского месторождений предполагается организация открытой разработки угля одним карьером с производственной мощностью в 1450 тыс. т в год. Глубина залегания основного угольного пласта на этой площади изменяется от 15 до 40 м, преобладают глубины 25—28 м при средней мощности угля 2,5—3,0 м. Преобладающий коэффициент вскрыши не будет превышать 10. Инженерно-геологическая характеристика пород, слагающих геологический разрез, позволяет предполагать устойчивость их в откосах.

Водоснабжение крупных объектов в южной половине района обеспечивается водами девонского горизонта, в северной — девонского и упинского. Качество подземных вод однородно; господствующим типом являются пресные гидрокарбонатно-кальциевые воды, минерализация которых несколько возрастает с глубиной. Общая жесткость в них колеблется от 1,4 до 9,6 мг*экв; сухой остаток от 200 до 500—700 мг/л. Воды всех горизонтов по химическому составу отвечают требованиям питьевого водоснабжения. Даже воды верхнего девона в большинстве случаев обладают здесь хорошим качеством. Исключение представляют лишь отдельные зоны с замедленным водообменом, где общая жесткость возрастает до 15,7—16,4 мг*экв, а сухой остаток до 1049,2 мг/л (скв. гг. Одоева, Крапивны).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: