УДК 504.433

РАЗВИТИЕ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ТЕХНОГЕННЫМ РЕЖИМОМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЯКОВЛЕВСКОГО РУДНИКА

Зайцев Денис Александрович1, Зайцева Анна Сергеевна2
1Белгородский государственный национальный исследовательский университет, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры прикладной геологии и горного дела
2Белгородский государственный национальный исследовательский университет, бакалавр кафедры природопользования и земельного кадастра

Аннотация
Данная статья посвящена обзору основных этапов формирования сети гидронаблюдательных скважин в многолетней истории разведки, строительства и эксплуатации Яковлевского рудника, разрабатывающего уникальное Яковлевское месторождение богатых железных руд. Рассмотрены основные особенности в назначении наблюдений за техногенным режимом подземных вод на каждом из этапов, а также приведена характеристика современного состояния режимной сети.

Ключевые слова: , , , , , ,


Рубрика: 25.00.00 НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Библиографическая ссылка на статью:
Зайцев Д.А., Зайцева А.С. Развитие наблюдений за техногенным режимом подземных вод Яковлевского рудника // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/07/84112 (дата обращения: 20.07.2017).

В соответствии с действующим законодательством России все горнопромышленные предприятия осуществляют регулярный мониторинг состояния недр. Он в обязательном порядке включает в себя изучение режима подземных вод в пределах отрабатываемого месторождения и существующей системы осушения (при наличии).

На территории Белгородской области на базе запасов Центрального участка Яковлевского месторождения богатых железных руд предприятием ООО «Металл-групп» осуществляется строительство и ввод в эксплуатацию Яковлевского рудника с производительностью до 4,5 млн. тонн сырой руды в год. Разработка месторождения ведется в пределах лицензионного участка с шахтным полем протяженностью 1600 м. В связи со сложными гидрогеологическими и горнотехническими условиями проектом принята система разработки нисходящими слоями с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями [1, с. 202].

Сложность гидрогеологических условий обусловлена глубоким залеганием рудного тела под 550-метровой осадочной толщей, содержащей до 9 водоносных горизонтов с гидростатическими напорами до 5,0 МПа. Рудная залежь и вмещающие ее породы так же обводнены. Богатые железные руды наиболее водопроницаемы, коэффициент фильтрации варьирует от 0,04 до 0,28 м/сут. Значительная часть богатых железных руд (до 50%) представлена слабыми рыхлыми и глиноподобными разностями, которые в обводненном состоянии обладают низкими прочностными свойствами [2, с. 5].

С целью обеспечения безопасных условий ведения горных работ и защиты от подземных вод осуществляется постоянный дренаж рудного тела системой наклонных дренажных скважин и сетью протяженных горных выработок. Базис дренажа расположен на Откаточном горизонте минус 425 м, что составляет порядка 660 м от дневной поверхности. Водопритоки к подземному водоотливному комплексу достаточно стабильны во времени и составляют 480-510 м3/ч.

В формировании водопритоков к шахтному водоотливу Яковлевского рудника принимают участие подземные воды двух горизонтов: рудно-кристаллического и  нижнекаменноугольного. Существующая режимная сеть гидронаблюдательных скважин ориентирована на установление динамики и характера развития депрессионных воронок в этих двух горизонтах.

Первые работы по изучению гидрогеологических условий Яковлевского железорудного месторождения начались параллельно с исследованием геологического строения рудного тела и перекрывающего осадочного чехла с 1954 г [3]. По мере изучения геологических и гидрогеологических особенностей месторождения выявилась сложность гидрогеологических условий отработки богатых железных руд, в связи с чем, проводились дополнительные опытно-фильтрационные работы, для осуществления которых также потребовалось сооружение наблюдательных скважин за режимом подземных вод.

В соответствии с принципами непрерывности мониторинга режима подземных вод основная часть гидронаблюдательных скважин, пробуренных на стадии поисково-разведочных работ (1954-1958 гг.), была передана управлению строительства будущего Яковлевского рудника. В дальнейшем часть гидронаблюдательных скважин была выведена из режимных наблюдений и ликвидирована. После поисково-разведочных работ были проведены широкомасштабные фильтрационные эксперименты (опытное водопонижение 1959-1961 гг.), для контроля хода которых также было выполнено бурение дополнительных гидронаблюдательных скважин на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты [4]. В дальнейшем на стадии разработки проектных решений по отработке Яковлевского месторождения предусматривалось создание мощной системы осушения (ВИОГЕМ, 1973 г.). Для осуществления контроля дренажных мероприятий было предусмотрено дополнительное бурение гидронаблюдательных скважин.

В связи отказом от осушения нижнекаменноугольных отложений (1992 г.) и трудным экономическим положением предприятия в 90-е годы, значительная часть гидронаблюдательных скважин была ликвидирована или передана для осуществления регионального мониторинга [5].

Таким образом, за период от поисково-разведочных работ до стадии существующей отработки Яковлевского месторождения можно выделить следующие основные этапы  развития режимной сети гидронаблюдательных скважин:

I этап – создание режимной сети при поисково-разведочных работах 1954-1958 гг. Данный этап наиболее важен в дальнейшем изучении гидродинамического режима водоносных горизонтов в зоне строительства будущего Яковлевского рудника, так как в течение этого периода все гидрогеологические параметры горизонтов изучались в условиях ненарушенного режима подземных вод.

II этап – расширение режимной сети при опытном водопонижении 1959-1961 гг. Опытное водопонижение выполнялось для уточнения гидрогеологических и инженерно-геологических характеристик нижнекаменноугольного и рудно-кристаллического водоносных горизонтов. В этот период помимо сооружения специальных водопонижающих скважин на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты, было выполнено бурение гидронаблюдательных скважин. В основном гидронаблюдательные скважины сооружались для контроля развития депрессионной воронки в нижнекаменноугольных известняках. В пределах предполагаемого шахтного поля будущего Яковлевского рудника гидронаблюдательные скважины сооружались попарно – на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты, что позволяло оценивать параметры разделяющего слоя между двумя горизонтами.

III этап – расширение режимной сети при строительстве поверхностной дренажной системы 1974-1987 гг. Проект осушения, разработанный ВИОГЕМ, также включал в себя сооружение гидронаблдательных скважин для контроля изменения уровня подземных вод при строительстве и эксплуатации Яковлевского рудника. Основной объем бурения этих скважин не был реализован в связи с отказом от осушения нижнекаменноугольного водоносного горизонта (1992 г.).

IV этап – современное состояние режимной сети ООО «Металл-групп» Яковлевский рудник. Общегосударственные изменения в экономике страны, физический износ и утрата части гидронаблюдательных скважин отрицательно сказались на количестве действующих скважин.

В настоящее время существующая режимная сеть Яковлевского рудника представлена девятью гидронаблюдательными скважинами, которые позволяют контролировать пьезометрические поверхности следующих водоносных горизонтов:

- нижнекаменноугольный – 5 скважин;

- рудно-кристаллический – 4 скважины.

Глубина наблюдательных скважин за режимом подземных вод изменяется от 520 до 630 м. Скважины оборудованы датчиками АД 25-1,0 для дистанционного измерения уровня воды в скважинах. Измеряемой величиной является давление столба жидкости над погруженным в воду датчиком в метрах (с точностью до сотых долей метра).

Гидронаблюдательные скважины на местности расположены таким образом, что охватывают лежачий, висячий бок месторождения и само рудное тело [6].

Контроль положения пьезометрической поверхности нижнекаменноугольного и рудно-кристаллического водоносных горизонтов осуществляется два раза в месяц. В зависимости от степени динамичности положения пьезометрического уровня, периодичность наблюдений может быть увеличена до 4 раз в месяц.

Снижение пьезометрического уровня свидетельствует о дальнейшем расширении депрессионной воронки в рудно-кристаллическом водоносном горизонте за счет сработки емкостных запасов в результате осуществляемых дренажных мероприятий.

Результаты наблюдений за режимом подземных вод используются для:

- оценки эффективности принятой системы осушения и получения исходных данных для ее корректировки;

- уточнения фильтрационных параметров основных водоносных горизонтов и гидрогеологического строения месторождения;

- прогноза режима подземных вод по мере развития горных работ;

- разработки рекомендаций по развитию наблюдательной сети.

Результаты наблюдений за уровенным режимом представляются в виде карт гидроизопьез каждого из выделенных водоносных горизонтов, графиков колебаний уровней и таблиц замеров уровней по гидронаблюдательным скважинам.

Фактическое состояние работ по осушению Центрального участка Яковлевского месторождения показывает, что гидрогеологические условия, сложившиеся к настоящему времени, не являются сдерживающим фактором для проходки горных выработок в период строительства рудника. Однако требуется постоянный гидродинамический мониторинг состояния гидрогеологической ситуации на предприятии, в том числе с привлечением специализированных организаций.


Библиографический список
  1. Сергеев С.В., Лябах А.И., Зайцев Д.А. Опыт разработки богатых железных руд Яковлевского месторождения КМА. // «Научные ведомости БелГУ». №3 вып. 14. – Белгород: БелГУ, 2011, с. 200-208
  2. Зайцев Д.А. Совершенствование системы мониторинга при разработке железных руд в сложных гидрогеологических условиях. // «Известия вузов. Горный журнал». №5 – Екатеринбург: УГГУ, 2011, с. 4-8
  3. Отчет «О геологоразведочных и поисковых работах, произведенных на Яковлевском железорудном месторождении Белгородского железорудного района КМА по состоянию на 1 октября 1958 г.», кн. 1. Геологическое строение Яковлевского месторождения, его запасы и перспективная оценка. Общая оценка Белгородского железорудного района КМА / С.И. Чайкин, М.Н. Сахарова и др. – М.: Геологическое управление центральных районов, 1958. – 329 с.
  4. Отчет о НИР «Гидрохимия месторождений Белгородского железорудного района (Яковлевского, Лебединского, Стойленского, Погромецкого», том I (текст) / рук. работ О.Г. Горбунова. – г. Белгород: ЦНИИГОРОСУШЕНИЕ, 1962. – 254 с.
  5. Отчет «О доразведке гидрогеологических условий, подсчету запасов дренажных вод в увязке с рациональной схемой осушения Яковлевского железорудного месторождения по состоянию на 01.08.1992 г.» / рук. работ М.Г. Чмаро. – г. Белгород: НТЦ «НОВОТЭК», 1993. – 112 с.
  6. Отчеты «О гидрогеологических и инженерно-геологических работах за 2005-2013 г. (мониторинг подземных вод)» / А.И. Лябах, Д.А. Зайцев – п. Яковлево, 2006-2013 г.


Все статьи автора «Зайцев Денис Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: