Мерзлотно-гидрогеологические условия Южно-Якутского бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Мерзлотно-гидрогеологические условия Южно-Якутского бассейна

08.05.2020

Мезозойские угленосные отложения, выполняющие депрессии в современном рельефе, в гидрогеологическом отношении представляют собой цепочку самостоятельных артезианских бассейнов. Степень гидрогеологической изученности бассейна чрезвычайно слабая. Наиболее изучен Алдано-Чульманский угленосный район. В целом в бассейне можно выделить следующие типы подземных вод: а) воды четвертичных отложений; б) трещинные и трещинно-пластовые воды мезозойских отложений; в) трещинные и трещинно-карстовые воды кембрийских отложений.

Основной водоносный комплекс в пределах бассейна связан с трещинными и трещинно-пластовыми водами мезозойских отложений. Породы водоносного кембрийско-мезозойского комплекса в зависимости от глубины вреза широко развитой в районе речной сети С.Е. Суходольским в 1957 г. расчленены на три зоны: верхнюю (выше местного эрозионного вреза рек), среднюю (ниже первой, не выше регионального базиса дренирования подземных вод) и нижнюю, приуроченную к наиболее глубоким замкнутым частям впадин в породах фундамента.

Верхняя зона характеризуется интенсивным стоком безнапорных вод, движущихся в разные стороны к близлежащим долинам рек. Режим зоны неустойчивый, сезонный, динамические ресурсы преобладают над статическими (последние в ряде случаев отсутствуют вообще). Воды пресные, преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией до 50 мг/л и жесткостью 10—15 немецких градусов. В пределах зоны находится значительная часть угольных пластов промышленной мощности.

Средняя зона — зона интенсивного упорядоченного стока по направлению к крупным рекам. Режим подземных вод значительно более устойчив. Воды безнапорные и напорные, а по химическому составу пресные, местами ультрапресные. Среди анионов преобладает ион НСО3, в водах более глубоких горизонтов увеличивается содержание сульфат-иона. Для зоны характерно наличие крупных динамических и статических ресурсов, обеспечивающих питание источников с большими дебитами (источники в Алдано-Чульманском районе — Тимптонские, Юхтинские и др.).

Нижняя зона находится ниже регионального базиса дренирования. Воды напорные с минерализацией до 1 г/л. Наряду с гидрокарбонатными распространены воды с преобладанием сульфатного и хлоридного ионов. Газовый режим остается преимущественно кислородным, местами же отмечаются выходы источников с газами восстановительной среды (H2S). Характер залегания и распространения сульфатных вод еще не изучен; по-видимому, они залегают отдельными массивами под зоной слабо минерализованных гидрокарбонатных вод в депрессионных частях артезианских бассейнов.

Условия питания артезианских бассейнов благоприятны благодаря их чашеобразной структуре с несколько приподнятым северным крылом, где на поверхность обычно выходят закарстованные нижнекембрийские доломиты, выстилающие дно депрессии, и по которым происходит питание глубоких водоносных горизонтов. Наряду с этим в питании последних большую роль играет инфильтрация атмосферных осадков и вод четвертичных отложений.

В целом бассейн представляет собой раскрытую гидрогеологическую структуру, где скорость миграции подземных вод весьма значительна. Для верхней зоны водообмен с поверхностью совершается в пределах годового цикла, для средней — в течение нескольких лет.

Большинство источников питается водами, циркулирующими в границах средней гидродинамической зоны, глубина циркуляции их не превышает 300—400 м. Условия разгрузки подземных вод бассейна облегчаются рядом благоприятных условий, главные из которых — сильная расчлененность водовмещающих пород и значительная их тектоническая раздробленность.

Эксплуатационные ресурсы Чульманского артезианского бассейна весьма значительны и ориентировочно характеризуются суммарным дебитом известных 16 источников в 9,5—10 м3/сек.

Большая часть угольных пластов рабочей мощности находится в границах верхней и отчасти средней гидродинамических зон. Разработка пластов в границах верхней зоны будет вестись с минимальными водопритоками. В несколько более сложных гидрогеологических условиях находятся пласты, залегающие в средней гидродинамической зоне.

Коэффициенты фильтрации пород на Чульмаканском месторождении колеблются от сотых до десятых долей метра в сутки. Средний коэффициент фильтрации пород Нерюнгринского месторождения 0,52 м/сутки.

Для чульмаканского типа месторождений (почти ненарушенное залегание пород) эксплуатация верхних угольных пластов (Д19, Д15 и Д11), с которыми связано до 90% всех балансовых запасов месторождения, при штольневой отработке будет сопровождаться водопритоками около первых десятков кубометров в час (на каждые 100 м горизонтальных выработок). Величина водопритока будет увеличиваться с увеличением глубины залегания угольных пластов. Для нижних пластов (Д7 и Д5), составляющих лишь 10% запасов месторождения, при отработке их шахтным способом ожидаемый водоприток составит 600—650 м3/сутки.

Эксплуатация нижних пластов месторождений нерюнгринского типа (складчатое залегание пород с разрывными нарушениями) в целом будет характеризоваться средней сложностью гидрогеологических условий. При отработке угольных пластов средней гидродинамической зоны в обводнении их, кроме подземных вод, будут принимать участие в летний период и поверхностные водотоки, которые в зимний период полностью промерзают.

Предупредительные мероприятия от обводнения поверхностными водотоками и подземными водами заключаются в сохранении охранных целиков и многолетнемерзлых пород по долинам рек и ручьев путем сохранения естественных условий, в которых они находятся.

В связи с промерзанием в зимний период почти всех поверхностных водотоков в качестве источников водоснабжения следует использовать подземные воды средней гидродинамической зоны. Почти на всей территории изученного Чульманского артезианского бассейна имеются широкие возможности получения высококачественной воды путем бурения скважин, принимая среднеминимальную производительность одной скважины 3—5 л/сек. Кроме того, в различных частях района, по-видимому, в связи с зонами разломов скважинами вскрыты напорные самоизливающиеся воды (скв. 80 — Нерюнгринское месторождение, скв. 2Г — пос. Чульман, скв. 3 — Большой Дурай и др.) с дебитом до 15 л/сек на самоизливе. Второй вариант водоснабжения — использование вод известных в районе круглогодично функционирующих источников с дебитом от 0,2 до 6 м3/сек.

Южно-Якутский бассейн находится в области прерывистого залегания многолетнемерзлых горных пород, занимающей промежуточное положение между районами относительно сплошного распространения мерзлых пород (Центральная Якутия и Северо-Восток бывш. СССР) и районами их островного залегания (Забайкалье, Амурская область). В поле развития мезозойских отложений площадь, занятая многолетнемерзлыми породами, составляет примерно 40—50%. На водоразделах, склонах южной экспозиции и непосредственно под руслами рек мерзлота, как правило, отсутствует. На склонах северной экспозиции мощность мерзлоты колеблется от нескольких метров до 50—70 м, в днищах долин и глубоких распадах она иногда достигает 120—150 м. Температура мерзлых горных пород в зависимости от условий их залегания колеблется от -0,1 до -4,5° С. На водоразделах температура горных пород на подошве слоя годовых колебаний в типичном случае колеблется от 1 до 1,5° С. Летнее оттаивание многолетнемерзлых пород на склонах достигает 4—6 м, в днищах распадков 1—2 м.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: