Введение к работе
Актуальность тами. В работе обобщаются результаты многолетних исследований, посвященных актуальной проблеме гидрогеологии месторождений твердых полезных ископаемых - формированию и изменчивости коллекторских свойств трещиноватых пород и их водоносности, определяющих гидрогеологические условия разработки.
Из-за невыясненности закономерностей распространения трещиноватости в осадочных породах не получают научно обоснованных ответов многие теоретические и практические вопросы, возникающие при разведке и разработке месторождений, гидротехническом строительстве и др. Слабая изученность формирования водоносности трещиноватых пород и движения подземных вод к дренирующим их горным выработкам сдерживает дальнейшее развитие гидрогеологии месторождений твердых полезных ископаемых, и в частности совершенствование методов прогнозирования водопритоков в угольные шахты. Решение этих проблем позволило бы более обоснованно определять граничные условия водоносных трещиноватых пластов, разработать надежные аналитические и более уверенно применять гидродинамические методы и моделирование для прогнозирования водопритоков, оценки эксплуатационных запасов подземных вод и т.д.
Еще не решена окончательно проблема определения мощности зоны дренажа, образующейся над очистными горными выработками, и поступления подземных вод в шахты через техногенные трещины этой зоны. Поэтому разработка простых и недорогих методов определения границ зоны дренажа имеет огромное значение для установления глубин безопасного ведения горных работ под водными объектами, проектирования гидрогеологических исследований при разведке, прогнозирования водопритоков в горные выработки.
Главная цодь работы - выявление закономерностей формирования водоносности угленосной толщи антрацитовых районов Восточного Донбасса и основных факторов,, определяющих водопритоки в шахты.
Основано аадачя исследований:
1. Разработка ыет одов изучения естественной трещиноватости в горных
выработках шахт и толще ненарушенных пород, а также искусственных
(техногенных) третяя в подработанном массиве.
2. Изучение закономерностей изменения интенсивности естественной
трещиноватости, и прежде всего таких важнейших для гидрогеологии ее па
раметров, как густота и раскрытие трещин.
-
Разработка методики определения мощностей зон искусственной тре-щиноватости и дренажа, образующихся над выработанным пространством шахт.
-
Выявление роли естественной трещиноватости и ыежзерновой пористости в формировании водоносности пород карбона.
-
Установление связи гидрогеологических параметров, характеризующих водоносность пород карбона, с параметрами трещиноватости.
6. Выявление основных факторов, определяющих водопритоки в шахты.
Научная иожжаяа:
-
Установлены закономерности изменения густоты, раскрытия трещин, трещинной пустотности от состава и физико-механических свойств пород, интенсивности их постдиагенетических изменений.
-
Установлена связь раскрытия водопроводящих трещин с величиной геостатического давления и ориентировкой трещин к вектору этого давления в основных литологических разностях пород.
-
Установлена связь гидрогеологических параметров пород-коллекторов с величиной раскрытия трещин.
-
Выявлена зависимость мощности зоны искусственной трещиноватости, образующейся вследствие сдвижения горного массива, от вынимаемой мощности угольного пласта и способа управления кровлей, а также разработан метод определения мощности зоны дренажа над очистными горными выработками шахт.
-
Обоснована вертикальная зональность водоносности пород и водопри-токов в шахты.
6. Выявлены некоторые ранее не учитывающиеся факторы, существенно
влияющие на притоки в горные выработки, и предложены уравнения множест
венной корреляции для прогнозирования общих водопритоков в шахты.
Практическая ажачкмость ж реализация результатов хесладоважжк. Выполненные научные и методические разработки используются в настоящее время и могут быть применены при:
- проектировании геологоразведочных работ на уголь (в частности, результаты исследований и рекомендации использованы в следующих методических и нормативных документах: "Методические указания по изучению и прогнозированию гидрогеологических условий при разведке
угольных месторождений Донецкого бассейна (1979), "Инструкция по изучению и прогнозной оценке гидрогеологических условий при разведке угольных месторождений Донецкого бассейна" (1983), "Инструкция по изу-
чению и прогнозированию гидрогеологических условий угольных месторождений при геологоразведочных работах" (1985));
определение мощности зоны дренажа будущей шахты и водоносных горизонтов, способных обводнять горные выработки;
установлении шахт-гидрогеологических аналогов;
прогнозировании общих водопритоков в шахты;
обосновании оптимальной глубины ликвидационного тампонажа разведочных на уголь скважин;
обосновании и проектировании природоохранных мероприятий, связанных в подземной разработкой угольных месторождений (борьбы с водоприто-ками, мощности очистных сооружений, возможности захоронения шахтных вод в пределах площади отвода шахты и др.).
Апробация работы. Отдельные результаты исследований изложены в шести крупных отчетах по хоздоговорным научно-исследовательским работам, докладывались на Второй научной конференции молодых ученых Ростовской области (1968), на Всесоюзном совещании геологов угольной промышленности... (1971), на научной сессии "Проблемы геологии и полезные ископаемые Северного Кавказа, Донецкого бассейна. Нижнего Дона и Нижней Волги" (1969), на геологической конференции "Лутугинские чтения" (1969).
Наиболее полно результаты исследований изложены в указанных выше методических указаниях, инструкциях и "Справочнике по охране геологической Среды" (1996) . За создание (в качестве соавтора и члена редколлегии) "Инструкции по изучению и прогнозированию гидрогеологических условий угольных месторождений при геологоразведочных работах" в 1988 г. награжден серебряной медалью ВДНХ СССР.
Всего по теме диссертации опубликовано 18 работ общим объемом 23,3 п.л.
Флхткчтсжхл материала. Автором проведена съемка трещиноватости и во-допроявлений в 20 шахтах, 7 карьерах, во многих обнажениях (290 станций наблюдения) Восточного Донбасса, в нескольких шахтах Центрального и Юго-Западного Донбасса (Украина), обработаны материалы съемки трещиноватости, выполненной по нашей методике шахтными геологами в этих частях бассейна. При обобщениях мы использовали также материалы свыше 330 опубликованных и фондовых литературных источников, фактические данные угольных шахт ПО "Ростовуголь" и Туковуголь", ГГП "Южгеология", Шах-тинской геологоразведочной экспедиции, экспедиции "Ростовуглеразведка" МУЛ, Шахтинской геофизической партии, институтов ШахтНИУИ и Ростовги-прошахт, собранные с участием автора группой шахтной гидрогеологии при
кафедре гидрогеологии и инженерной геологии РГУ. В частности, в анализ включены сведения о 3200.определениях коллекторских свойств пород карбона Восточного Донбасса, поглощениях промывочной жидкости в 3250 скважинах, расходо- и резистивиметрических исследованиях по 250 скважинам, данные, помимо указанных, по трещиноватости и водопроявлениям в шахтах антрацитовых районов Юго-Западного и Центрального Донбасса, ыноголетняя документация общешахтных водопритоков, основные эксплуатационные параметры по 44 шахтам Восточного Донбасса и по 79 шахтам антрацитовых районов Украины и др.
Работа над данной проблемой выполнялась под непосредственным руководством кандидата геолого-минералогических *наук, доцента Г.П.Панасенко. Автору и его коллегам в разное время давали ценные советы доктора геолого-минералогических наук. В.С.Попов (Институт геологии АН УССР), И.А.Скабаланнович (ИМР УССР), кандидаты геолого-минералогических наук И.А.Очеретенко и Я.И.Зарубинский (ВНИГРИуголь), И.М.Ксенда (Укруглегеология). На заключительном этапе подготовки диссертации по отдельным рассматриваемым в ней вопросам автора консультировал доктор географических наук Ю.А.Федоров. Математическую обработку первичных материалов выполняла научный сотрудник Л.К.Дудкевич. Всем им, а также коллегам, принимавшим участие в сборе и обработке материалов, автор искренне глубоко признателен.