Гидрогеологические условия Иркутского угольного бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Гидрогеологические условия Иркутского угольного бассейна

22.05.2020

Иркутский угольный бассейн в гидрогеологическом отношении представляет собой часть крупного Ангаро-Ленского артезианского бассейна.

Гидрогеологические исследования на площади, слагаемой угленосными отложениями, проводились при изысканиях под строительство гидротехнических сооружений на р. Ангаре, при разведках месторождений угля и других полезных ископаемых, при бурении скважин для водоснабжения промышленных объектов и населения.

Много ценного материала для познания подземных вод Иркутского бассейна дали наблюдения в действующих шахтах и карьерах. Ряд крупных угольных месторождений — Черемховское, Владимиро-Головинское, Азейское, Новометелкинское, Каранцайское и др. — в настоящее время детально разведаны. Гидрогеологические условия этих месторождений изучены достаточно подробно. Наряду с этим большие площади бассейна в гидрогеологическом отношении изучены очень слабо.

В Иркутском бассейне подземные воды приурочены к породам различного состава и возраста и делятся на: порово-пластовые воды рыхлых четвертичных и неогеновых отложений, трещинно-пластовые воды юрских отложений, трещинно-пластовые и трещинно-карстовые воды нижнекембрийских отложений, трещинные воды метаморфических и изверженных пород.

Воды четвертичных отложений связаны главным образом с аллювием речных долин. Элювиально-делювиальные образования практически безводны.

В аллювиальных отложениях находится один водоносный горизонт, который в долинах вскрывается вблизи от поверхности, а на террасах — на глубине 15—20 м.

Обводненность аллювия крайне неравномерна и зависит от гранулометрического состава пород, условий питания и дренажа водоносного горизонта. В одних случаях, как, например, в долине р. Кимильтея на Каранцайском месторождении, аллювиальные тонкозернистые пески имеют свойства плывунов и очень слабо отдают воду; в других, например в долине р. В[оты в районе шахты «Забитуй», аллювий представлен крупнозернистыми песками, содержащими воду в значительных количествах. Расход грунтового потока долины р. Ноты достигает 2000 м3/сутки.

Многие скважины, вскрывшие аллювиальные воды, имеют дебит до 10 л/сек, а расход источников достигает 30—50 л/сек. По химическому составу воды аллювия относятся к пресным и лишь в местах, где аллювий залегает на площади распространения карбонатных и загипсованных пород, их минерализация повышается до 3 г/л. В ряде случаев воды аллювия оказывают некоторое влияние на увеличение притоков воды в горные выработки.

Отложения неогенового возраста, имеющие ограниченное распространение, представлены рыхлыми конгломератами, глинами и суглинками с линзами и прослоями песков. Обводненность их, как правило, незначительная, дебит лишь в отдельных случаях достигает 2,5 л/сек. Воды пресные или слабосолоноватые, с минерализацией, не превышающей 3,5 г/л.

В юрских отложениях воды повсеместно распространены. Частое чередование хорошо водопроницаемых песчаников и углей с водоупорными и слабопроницаемыми аргиллитами и алевролитами создает благоприятные условия для формирования большого количества водоносных горизонтов — нескольких десятков. Для удобства изучения и описания отдельные водоносные горизонты объединяются в водоносные комплексы: расположенные выше основных угольных пластов объединяются в над-угольный водоносный комплекс; связанные с угольными пластами — в угольный водоносный комплекс; приуроченные к породам, залегающим ниже основных угольных пластов — в подугольный водоносный комплекс.

Водоносные комплексы хорошо выражены и прослеживаются на большие расстояния. Границами между ними служат водоупорные аргиллиты или слабопроницаемые алевролиты. Между водоносными комплексами имеется гидравлическая связь. Водообильность названных комплексов зависит от количества входящих в них водоносных горизонтов, их гипсометрического положения и условий питания.

Для северо-восточной части Иркутского бассейна характерно глубокое расчленение рельефа распадками, вскрывающими иногда всю толщу юры. Это способствует быстрому стоку поверхностных дождевых и талых вод и интенсивному дренажу подземных вод. Вместе с другими факторами, отрицательно влияющими на условия накопления подземных вод, создаются довольно благоприятные условия для осушения водоносных горизонтов.

Типичным представителем месторождений северо-восточной зоны является Черемховское. На этом месторождении можно выделить один водоносный комплекс в угольных пластах и один-два комплекса в над-угольных песчаниках. Водоносные комплексы, как правило, безнапорные, иногда имеют небольшой напор, не превышающий 10—30 м. Водоносные горизонты вскрываются на глубине от нескольких метров в пониженных местах и на склонах до 40—50 м на водоразделах.

Водообильность пород увеличивается в направлении от водоразделов к пониженным местам. Удельный дебит скважин на водоразделах не превышает 0,1 л/сек, в пониженных местах достигает 0,8 л/сек. Фильтрационные свойства пород юрской толщи изучены путем многочисленных откачек воды из скважин и шурфов: коэффициенты фильтрации изменяются от сотых и десятых долей до 2—3 м/сутки, увеличиваясь иногда до 4—8 м/сутки и более.

Приток воды в шахты обычно колеблется от 100 до 250 м3/час. Наблюдения показали, что в первые 10—15 лет эксплуатации он увеличивается, затем стабилизируется и далее снижается. Коэффициент водообильности шахт Черемховского месторождения колеблется от 0,5 до 2—3 м3 на 1 т добычи. Притоки воды в карьеры значительно ниже. Карьеры, построенные в последние годы на площадях действующих шахт, совершенно сухие. В крупные карьеры Черемховского месторождения приток воды достигает 30—50 м3/час. Исключение составляет Нюринский карьер на Азейском месторождении, в котором приток воды в весенний период равен 300—400 м3/час.

В юго-западной части бассейна общая мощность юрских отложений увеличивается, в Прииркутской впадине она достигает 500—750 м. К северо-западу от Прииркутской впадины юрскими отложениями слагаются Арансахойская, Ныгдинская, Новометелкинская и Окско-Ийская впадины, а северо-восточнее — синклинальные структуры Кудинской мульды: Хульше-Гольская, Сухокуядская, Ордынская, Ишинская и др. В пределах каждой такой структуры выделяется несколько водоносных горизонтов и комплексов. Циркулирующие в них подземные воды относятся к типу трещинно-пластовых напорных вод. Величина напора меняется от нескольких десятков до 400—500 м. Эти воды проявляются в виде многочисленных источников, выходящих в долинах рек и падей, а также вскрыты и опробованы многими скважинами.

Отложения присаянской свиты представляют собой единый водоносный комплекс с высокой водообильностью п большим напором. Многие скважины, пройденные в пониженных частях рельефа, вскрывают фонтанирующие воды с напором до 100—120 м над кровлей горизонта. Дебиты скважин при фонтанировании колеблются около 2—5 л/сек, иногда достигая 10—18 л/сек. Кроме этого водоносного комплекса, в присаянской свите содержатся еще два-три локальных водоносных горизонта с невысокой водообильностью и меньшим напором. Коэффициент фильтрации основного водоносного комплекса равен 2—5 м/сутки.

В отложениях черемховской свиты выявлены два-три водоносных комплекса, вскрывающихся на глубинах 150—250 м и более. Дебит скважин колеблется от 0,01 до 3—6 л/сек; коэффициент фильтрации составляет 0,05—0,2 м/сутки.

Наименее обводненными являются отложения заларинской свиты; в ней установлен только один водоносный комплекс с высоким напором, достигающим 300—500 м. Ряд скважин на Новометелкинском и Каран-цайском месторождениях оказались практически безводными или с дебитом 0,001—0,4 л/сек. Только скважина в дер. Черемшанке, в районе Новометелкинского месторождения, при понижении на 1,3 м имела дебит 7,6 л/сек.

Таким образом, в юрской толще юго-западной части бассейна наблюдается закономерное уменьшение водообильности пород сверху вниз при одновременном увеличении напора.

По химическому составу воды юрских отложений относятся к гидрокарбонатным магниево-кальциевым, с минерализацией 0,5—1,0 г/л и лишь иногда, на глубинах более 300 м, их минерализация возрастает до 1,1—1,2 г/л. В то же время в районе пос. Харик на небольших глубинах наблюдается более высокая минерализация (до 2—5 г/л), что объясняется окислением пирита высокосернистых углей.

В юго-западной зоне бассейна в настоящее время нет эксплуатационных выработок. Однако данные опытных гидрогеологических работ показывают, что отработка угольных пластов здесь будет сложнее, чем на месторождениях северо-восточной части.

По произведенным расчетам приток воды в карьер может достичь 500—600 м3/час, а притоки в стволы шахты 400 м3/час. При отработке месторождений открытым способом возникнет также необходимость в проведении мелиоративных работ (Каранцайское и Новометелкинское месторождения). Проходка стволов шахт, очевидно, потребует специальных методов.

Трещинно-пластовые воды пород палеозоя приурочены к песчаникам и алевролитам ордовика, имеющим распространение в северо-западной части Иркутского бассейна. В отложениях нижнего ордовика выявлены четыре водоносных горизонта, в среднем ордовике — два. Они вскрыты многими скважинами на глубинах от 4—10 до 200 м; по мере погружения водовмещающих пород приобретают напор. Дебит скважип изменяется от 0,1 до 16 л/сек. По химическому составу воды ордовика относятся к пресным, с минерализацией до 1 г/л.

Верхнекембрийские трещинно-пластовые воды, распространенные в основном в северо-восточной части бассейна, представлены 2—8 водоносными горизонтами. На возвышенностях некоторые горизонты оказываются сдренированными, а при погружении ниже местного эрозионного вреза они приобретают напор, достигающий 100—140 м. По химическому составу это гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией до 1 г/л.

Повсеместное распространение в бассейне имеют трещинно-пластовые и трещинно-карстовые воды нижнего кембрия, циркулирующие в доломитах и известняках.

В северо-восточной части бассейна, в присаянском и прибайкальском обрамлениях Иркутской впадины и в Кудинской мульде породы кембрия выходят на дневную поверхность и часто лежат выше местного базиса эрозии. Это определяет их интенсивную закарстованность и дренированность. По мере погружения водоносных горизонтов воды приобретают напор,

В отложениях ангарской свиты, изученной лучше других, установлено 6—9 водоносных горизонтов. Скважины, вскрывающие воды ангарской свиты, имеют различный дебит — от долей до 10—20 л/сек. Минерализация этих вод изменяется от пресных вблизи поверхности до сильносоленых на глубине.

Воды отложений мотской свиты вскрываются повсеместно на больших глубинах (более 700—1000 м) и характеризуются высокой минерализацией, достигающей 300—400 г/л и более. Водоносные горизонты обладают высокими напорами, но имеют низкую водообильность.

Воды кембрия используются для лечебных целей (курорт Усолье-Сибирское и Иркутский физиотерапевтический санаторий), а также для получения поваренной соли (Усольский завод).

Трещинные воды, приуроченные к архейским и протерозойским орто-и парапородам и гранитам в пределах Иркутского угленосного бассейна, залегают на большой глубине. В Присаянском и Прибайкальском районах они имеют напорный характер и слабую минерализацию; дебит скважин изменяется в пределах 0,05—1,5 л/сек.

Траппы, встречающиеся в северо-западной части Иркутского бассейна, в большинстве случаев безводны или слабо обводнены. Источники имеют дебит от сотых долей до 2—5 л/сек. По химическому составу воды траппов пресные, с минерализацией до 0,6 г/л.

Приведенные краткие сведения о подземных водах Иркутского артезианского бассейна позволяют рассмотреть гидрогеологические условия угольных месторождений Иркутского бассейна с региональной точки зрения.

Юрские угленосные отложения, залегая на карбонатных породах кембрия и песчано-глинистых отложениях ордовика, отделены от них сравнительно мощной толщей водоупорных или слабопроницаемых аргиллитов, алевролитов и тонкозернистых песчаников. Это определяет обводнение месторождений угля в основном за счет водоносных горизонтов, содержащихся в толще юры и перекрывающих ее более молодых пород.

Месторождения угля, расположенные в северо-восточной части бассейна, находятся в довольно благоприятных гидрогеологических условиях; здесь при строительстве и эксплуатации рудников не требуется применения сложных и дорогостоящих сооружений для предварительного осушения шахтных полей и для борьбы с притоками воды в шахты и карьеры.

Месторождения, приуроченные к юго-западной части бассейна, отличаются присутствием нескольких водоносных комплексов высокой водообильности. На ряде месторождений (Новометелкинском, Арансахойском, Каранцайском и др.) широко развита гидрографическая сеть, а поверхность заболочена. Эти обстоятельства вызовут ряд затруднений и дополнительных затрат на отвод поверхностных вод, осушение болот и борьбу с повышенными притоками воды в горные выработки. Таким образом, месторождения, расположенные в юго-западной части, по гидрогеологическим условиям отработки относятся к сложным. Необходимо отметить, что отдельными скважинами на Каранцайском месторождении подсечены линзы многолетнемерзлых пород мощностью до 6—10 м, которые, впрочем, не окажут существенного влияния при эксплуатации этого месторождения.

Условия для централизованного водоснабжения населения и горнодобывающих предприятий можно считать благоприятными. Водоснабжение населения и промышленных объектов месторождений, расположенных в северо-восточной части бассейна, может быть осуществлено за счет поверхностных вод рек Ангары, Ии и др., подземных вод ордовика, а также за счет вод кембрия. Хозяйственно-питьевое и техническое водоснабжение для объектов, расположенных на месторождениях в юго-западной зоне бассейна, можно осуществить за счет поверхностных водотоков, а также вод юрской толщи и карбонатных пород кембрия.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: