Методологічні основи вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ

Далі за даними кущових відкачок розраховують по загальновідомим у гідродинаміці способам (на підставі, наприклад, логарифмічної апроксимації формули Тейса, метод Джейкоба способами часового, площадного і комбінованого простежування змін рівня і т.п.) коефіцієнт фільтрації вугілля Кф, після чого знаходять кореляційні зв'язки між геофізичними і фільтраційними параметрами. Для цього будують графік залежності I,к / I,о від Кф, де I,к і I,о - інтенсивність розсіяного гамма-випромінювання відповідно колектора й опорного прошарку. У якості останнього можуть бути обрані, наприклад, глини, суглинки, тобто породи, що володіють мінімальними значеннями I. Проведені дослідження на цілому ряді вугільних родовищ показують, що за умови приблизно постійних зольності вугілля (коливання в цілому і по окремих компонентах - SiО₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Ca, Mg і ін. не більш 1,5%), сернистості їх SCзаг. (коливання не більш 1,5%), однакової мінералізації і температури підземних вод (коливання не більш 10%), а також інтенсивності джерела твердих гамма-квантів I,і (Со 60 чи Cs137 мг-екв Ra) залежність I,к / I,о від Кф описується лінійною функцією виду

(1)

де і - постійні для даного родовища параметри ( - тангенс кута нахилу апроксимуючої прямої, - відрізок, що відтинається по осі "y", початкова ордината).

Надалі послідовність операцій наступна.

На геологорозвідувальних свердловинах, де Ac, SCзаг., мінералізація води, її температура і I,і відповідають перерахованим вище вимогам і де відкачки не проводилися (подібні свердловини в кількості 200-800 штук розташовуються по сітці на всій площі родовища на стадії розвідки і дорозвідки), використовуючи результати ГДС, що проводилися раніше на кожній з вищевказаних свердловин для "відбиття" покрівлі і підошви вугільних пластів і оцінки їхньої радіоактивності, виділяють пласти-колектори і за даними ГГК-Щ по залежності (1) розраховують коефіцієнти фільтрації. геофізичний свердловина дренаж шахта

При розрахунках Кф по запропонованому способу помилка, у порівнянні з кущовими відкачками (розрахований по їх даним коефіцієнт фільтрації прийнятий за 100%), не перевищує 20%.

В інших, крім викопного вугілля, скельних і напівскельних породах, до яких тяжіють водорясні тріщинуваті зони (наприклад, у тих же пісковиках, алевролітах, вапняках, що беруть участь у геологічному розрізі більшості вугільних родовищ Сибіру, Донбасу і Львівсько-Волинського вугільного басейну), на I, у і I великий вплив (так само як і для викопного вугілля) має склад цементу в тріщинах, наявність у них пухирців повітря. Залежність (1) у цьому випадку може бути застосовна лише за умови приблизно однакового складу цементу в тріщинах (коливання в цілому і по змісту окремих компонентів не більш 2,0%), а також однакових мінералізації підземних вод (коливання не більш 10%), температури їх (коливання не більш 10%) і інтенсивності джерела твердих гамма-квантів I,і (Со 60 чи Cs137 мг-екв Ra).

Вищевикладений спосіб розрахунку коефіцієнта фільтрації за результатами ГГК-Щ із залученням даних КО і ГК апробований на вугільних розрізах Росії - "Тугнуйському", "Мугунському", "Азейському", "Тулунському", "Березовському", "Назаровському" і ін., на шахтах Донбасу -"Кременна Східна" ДХК "Лисичанськвугілля" (діюча), ім. Титова того ж об'єднання (погашена), №20 ДХК "Орджонікідзевугілля" (погашена), "Червоний Жовтень" того ж об'єднання (діюча), ім. Батова, "Холодна Балка" і ім. Леніна ДХК "Макіїввугілля" (діючі), ім. Тюленіна ДХК "Краснодонвугілля" (погашена) та ін., на шахтах Львівсько-Волинського вугільного басейну - "Нововолинські" №2,3,6,7,8 (погашені), "Червоноградська" №1 (погашена) та ін.

На вугільних родовищах ГДС, як правило, проводяться на 75% розвідницьких свердловин. Разом з тим, у межах площі родовища зустрічаються іноді ділянки, де в силу різних причин замість каротажу свердловин проводилися польові геофізичні дослідження - ВЕЗ, ДЕП, КЕП, СЕП, методи СГ і ПП, магніторозвідка.

Автором дисертаційної роботи розроблені для вищевказаних випадків нові способи розрахунку коефіцієнта фільтрації Кф скельних і напівскельних порід за даними ВЕЗ, доповненого результатами ДЕП, КЕП і магніторозвідки, а також піщаних і гравійно-галечникових відкладень за даними ВЕЗ, СЕП, методів СГ і ПП.

Спосіб розрахунку Кф тріщинуватих скельних і напівскельних порід (пісковики, вапняки, алевроліти, мергелі, аргіліти, викопне вугілля й ін.) базується на проведенні поблизу кущів гідрогеологічних свердловин, де розраховані по загальновідомим у гідродинаміці способам коефіцієнт фільтрації Кф досліджуваної скельної чи напівскельної породи, - ВЕЗ. За результатами цього методу електророзвідки, що є ведучим, визначаються не тільки розноси живильної лінії для СЕП, ДЕП і КЕП, але і по палетках - глибина залягання досліджуваного водорясного пласта пісковиків, наприклад, чи вапняків, питомий електричний опір цих порід. Маючи 3-4 значення коефіцієнта фільтрації, розрахованого за даними кущових відкачок, і питомий електричний опір цих порід, будують графік залежності lg Кф від lg . Одержуємо лінійну функцію виду:

lg Кф = a - b lg , (2)

де a і b - коефіцієнти, постійні для даного родовища, безрозмірна величина. Визначаються або графічно (a - початкова ордината, b - кутовий коефіцієнт), або способом найменших квадратів.

Для піщаних і гравійно-галечникових відкладень буде трохи інша функція:

lg Кф = b lg + a, (3)

Використовуючи залежності (2, 3), можна розрахувати коефіцієнт фільтрації в тих точках площі, де кущові відкачки не проводилися, а є тільки результати геофізичних досліджень.

Для вирішення поставленої задачі використання тільки одного методу ВЕЗ, незважаючи на те, що він ведучий, недостатньо. По-перше, метод ВЕЗ - складний у виконанні, трудомісткий і дорогий, хоча і набагато дешевше, ніж кущові відкачки. Однак покривати ВЕЗ усю досліджувану площу недоцільно, цього практично і не роблять. По-друге, при використанні тільки ВЕЗ інтерпретація отриманих графіків уявного питомого опору у може бути неоднозначної. Це пов'язане з тим, що зменшення у обумовлюється не тільки наявністю в тріщинах гірничих порід підземної води, але і присутністю в тріщинах глинистого цементу чи рудних включень, наближенням до поверхні землі порід низького опору - вуглистих сланців, наприклад, і т.п.

Враховуючи це, окрім ВЕЗ для скельних і напівскельних порід необхідно застосовувати ще і ДЕП, КЕП і магніторозвідку, що доповнюють один одного. Для колектора в скельних і напівскельних породах буде характерно: мінімальні значення у на кривих ВЕЗ, ДЕП і КЕП, перетинання кривих у на графіках ДЕП і КЕП, контакт позитивного і негативного магнітних полів на графіках збільшення аномальної вертикальний складової магнітного поля Za.

Якщо в тріщинах гірничих порід замість води буде глинистий цемент, то перетинання кривих у на графіках ДЕП і КЕП не буде, так само як і контакту позитивного і негативного магнітних полів на графіках магніторозвідки.

Отримана емпірична залежність (2), що зв'язує коефіцієнт фільтрації і питомий електричний опір скельних і напівскельних порід, буде стійкою при наступних умовах: приблизно однакові зольність викопного вугілля Ас (коливання в цілому і по окремих компонентах - SiО₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Ca, Mg, SiО 3 і ін. - не більш 1,5%) і сернистість SCзаг. (коливання не більш (1,5%), приблизно однаковий склад цементу в тріщинах порід (відхилення в цілому і по змісту окремих компонентів не більш (2,0%), приблизно однакові мінералізація підземних вод і їхня температура (коливання не більш 10,0%), диференціація прошарків по питомому електричному опору, невелика потужність наносів (не більш 25 м), куди ми відносимо грунтово-рослинний прошарок і необводнену частину товщі досліджуваних порід, неглибоке залягання першого від денної поверхні водоносного горизонту (не глибше 25 м).

Для геологічного розрізу, представленого пісками і галечниками, з метою вирішення вищевказаних задач найбільш ефективним є використання ВЕЗ, що, як і в попередньому випадку, є ведучим методом. Однак для однозначної інтерпретації отриманих результатів ВЕЗ доповнюється СЕП, методами СГ і ПП.

Методика одержання залежності між Кф і у цьому випадку та ж, але для піщаних і гравійно-галечникових відкладень збільшення коефіцієнта фільтрації приводить не до зменшення у, а до його збільшення. Разом з тим, піски і галечники, які не мають води, будуть характеризуватися максимумами у по ВЕЗ і СГ, а ті, що мають її - мінімумами.

Залежність (3) буде дотримуватися лише при виконанні тих же умов, що і для скельних і напівскельних порід, причому особливого значення набуває приблизно однаковий склад і кількість домішок.

Погрішність при визначенні коефіцієнта фільтрації вищевказаними способами, у порівнянні з кущовими відкачками, не перевищує 25%.

Обидва способи апробовані на вугільних розрізах Сибіру -"Тугнуйському", "Східному", "Харанорському"; Середньої Азії - "Ангренському" і "Абшир", на шахтах Донбасу.

Розроблені автором дисертаційної роботи способи розрахунку коефіцієнта фільтрації за даними геофізичних досліджень мають наступні переваги: дозволяють більш детально розчленувати поле вугільного розрізу чи шахти по ступеню водопроникності порід; скорочують кошти на роботи з визначення фільтраційних властивостей осушуваних відкладень; дають можливість більш правильно і надійно розрахувати схему осушення родовища (необхідну кількість дренажних пристроїв, місця їхнього розташування, терміни введення в експлуатацію), зробити кількісну оцінку і визначити напрямок руху ореолів забруднення підземних вод, оцінити параметри відвального водоносного горизонту, розробити систему захисних природоохоронних заходів; істотно допомагають при встановленні закономірностей зміни гідрогеологічних умов при розробці родовищ.

3. Запропонована якісно нова методика вивчення техногенних гідрогеологічних процесів на породних відвалах шахт і центральних збагачувальних фабрик Донбасу, що у гідрогеологічному відношенні практично не вивчені. Дані гідрогеологічні процеси включають: утворення відвального водоносного горизонту в тілі відвала; винос з відвала атмосферними опадами (площинна ерозія), відвальними водами і за рахунок інфільтрації шкідливих мікро- і макроелементів, зважених речовин; зміна проникності порід у відвалі в залежності від технології відсипання відвальних порід, форми відвала і наявності на його поверхні ставків-накопичувачів; утворення за рахунок відвалів ореолів забруднення підземних і поверхневих вод (вторинні ореоли розсіювання).

Проведення відкачок і наливів на відвалах пов'язане з великими технічними труднощами. В даний час у Донбасі нараховується 1278 породних відвалів, з них автором дисертації обстежено 120; мінералізація підземних і поверхневих вод навколо деяких відвалів у смузі 100-200 м нерідко складає 100 г/л і більш (наприклад, відвали шахт "Жовтнева" і №9 ДХК "Макіїввугілля", ім. Капустіна ДХК "Лисичанськвугілля" та ін.), а вміст у воді хрому, свинцю, титану, молібдену, цинку, кобальту, нікелю, літію, брому, бору, йоду й ін. мікроелементів перевищує ГДК у кілька разів. Засоленість ґрунтів поблизу багатьох породних відвалів Донбасу, високий вміст в породній суміші сірки і піриту, що окислюється - за певних умов - у зоні вивітрювання і приводить у кінцевому підсумку до істотного збільшення мінералізації поверхневих і ґрунтових вод за рахунок сульфатів, сильне забруднення цих вод у смузі 100-200 м різними мікроелементами приводять або до утворення навколо цих відвалів своєрідного безжиттєвого "місячного" ландшафту (породні відвали шахт ім. ОДПУ, ім. Крупської і "Чорноморка" ДХК "Лисичанськвугілля", ім. Лотікова ДХК "Луганськвугілля" і ін.), або до утворення ділянок із пригніченою, збитковою рослинністю (породні відвали шахт "Центральна" ДХК "Червоноармійськвугілля", "Західна" і ім. Молодої гвардії ДХК "Краснодонвугілля", "Південно-Донбаська" №1 ДХК "Донвугілля", "Черкаська" ДХК "Луганськвугілля" та ін.).

Запропонована методика вивчення техногенних гідрогеологічних процесів на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик Донбасу базується на проведенні гідрогеологічної зйомки відвала і геофізичних досліджень, на основі яких розробляються природоохоронні заходи.

У процесі проведення гідрогеологічної зйомки відвала на його укосах фіксуються ділянки висачування шляхом безпосереднього виміру висоти висачування hb і питомої витрати потоку на укосі q.

Використовуючи відому формулу П.Я. Полубариної-Кочиної для сталого руху

q = 1,35 Кф hb,

де Кф - коефіцієнт фільтрації порід в укісній зоні, м/доб, - за обмірюваним значенням hb і q визначають величину коефіцієнта фільтрації.

Геофізичні дослідження включають ВЕЗ, методи серединного градієнта (СГ) і природного поля (ПП), а також високоточну гравіметричну зйомку (ВГС), причому дослідження методом ПП проводяться тільки на прилеглих до породного відвала територіях, у смузі 100-200 м.

Після проведення ВЕЗ, робіт з методу СГ і ВГС будується графік залежності lg Кф = f(lg ), в результаті чого одержують формулу виду:

lg Кф = a - b lg , (4)

По цій формулі визначаються коефіцієнти фільтрації усередині масиву, тобто там і в тих точках, де відсутня гідрогеологічна інформація, а є тільки відомості про питомий електричний опір порід.

Наявність відвального водоносного горизонту фіксується на графіках ВЕЗ і СГ мінімумами у; ореол забруднення мінералізованих вод і напрямок його руху на прилеглих до відвала територіях відзначається на картах ізоом зменшенням значень у, мінімумами потенціалів природного поля.

Дана методика може використовуватися при наступних умовах: сталість мінералізації і температури відвальних вод, складу заповнювача і мінералогічного складу відвальних порід, чітка диференціація прошарків по питомому електричному опору, потужність наносів (тобто безводних порід) не більш 25 м, залягання відвального водоносного горизонту на глибинах не більш 25 м.

Породні відвали шахт варто досліджувати за допомогою ВЕ 3, методів СГ і ПП, а на породних відвалах збагачувальних фабрик, де заповнювач характеризується не тільки наявністю великого числа дрібних фракцій, але і строкатістю, мінливістю, крім ВЕЗ, методів СГ і ВП, необхідно застосовувати ще і ВГС, що дуже чутлива і допомагає однозначно вирішувати поставлені задачі, чітко фіксує збільшення глинистих фракцій у заповнювачі.

Вищевказана методика апробована на породних відвалах шахт і центральних збагачувальних фабрик Донбасу - "Україна", ім. Стаханова, "Жовтнева" та ін.

4. Розроблені якісно новий підхід до проблем підпрацювання шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів, нова класифікація ділянок підпрацювання, нова методика визначення коефіцієнта безпеки при підпрацюванні шахтами рік і водойм, комплекс геофізичних методів розвідки для одержання необхідної гідрогеологічної інформації; уперше кількісно встановлений вплив підпрацювання на водопроникність порід. Усе це дає можливість більш правильно і надійно вирішувати як проблеми безпеки при веденні підземних гірничих робіт, так і гідрогеологічні задачі.

В даний час усі питання, пов'язані з підпрацюванням шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів, вирішуються на основі наступних нормативних документів: "Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях", М., Недра, 1981, і "Тимчасові технічні умови по охороні споруд і природних об'єктів від впливу підземних гірничих розробок", Донецьк, інститут "УкрНДМІ", 1995. "Тимчасові технічні умови…" цілком повторюють підходи до даної проблеми, викладені в "Правилах…"... Останні були у свій час погоджені з Держгіртехнаглядом колишнього СРСР і затверджені Мінвуглепромом, їх ніхто не скасовував, і вони діють на території України і зараз.

На жаль, як вищевказані "Правила…",так і другий нормативний документ мають потребу в серйозному коригуванні через неврахування при визначенні H ряду особливостей геологічної будови і гідрогеологічних умов ділянок підпрацювання, а саме: тріщинуватості порід, наявності тектонічних порушень (особливо тих, які виходять під поверхневий водний об'єкт), наявності в геологічному розрізі вище зони водопроводячих тріщин (ЗВТ) водотривкого прошарку аргілітів, величини опору ложа водотоку L.

У Донбасі нами зафіксовано більш 550 випадків підпрацювання поверхневих водних об'єктів гірничими виробками шахт. Досліджено 210, найбільш великих; 113 - на діючих шахтах і 97 - на погашених. Встановлено, що в 130 випадках із зазначених 210, були повністю чи частково здреновані поверхневі водні об'єкти; гірничі роботи при цьому доводилося зупиняти внаслідок затоплення виробок. Коефіцієнти безпеки в даному випадку визначалися на підставі існуючих нормативних документів.

При підпрацюванні поверхневих водних об'єктів виникають, на наш погляд, дві великі проблеми: проблема безпеки й екологічна проблема. Проблема безпеки полягає в необхідності зменшення притоку в гірничу виробку і забезпечення нормальних умов ведення гірничих робіт, а екологічна проблема - в необхідності збереження поверхневого водного об'єкта, забезпечення мінімального збитку рікам і водоймам (практично за рахунок поверхневого стоку відновлюються фільтраційні втрати з ріки, що не перевищують 0,005-0,05 м 3/доб на 1 п.м водотоку).

Автором дисертаційної роботи розроблена нова класифікація ділянок підпрацювання. Основні критерії даної класифікації: характер залягання порід, наявність складчастості і диз'юнктивних порушень, особливі умови - пливуни, карст, незасипані старі шурфи, збійки і незатампоновані свердловини, значення узагальненого коефіцієнта опору підпрацьованої товщі Ауз і L. При цьому Ауз включає коефіцієнт опору екранного прошарку поверхневого водного об'єкта

Ае = mо / Ко,

коефіцієнт опору тріщинуватих порід

Ат = mт / Кт

і коефіцієнт опору водотривкого прошарку аргілітів вище

ЗВТ Ав = mв / Кв,

де Ко, Кт і Кв - коефіцієнти фільтрації відповідних порід, м/доб; mо, mт і mв - потужності цих порід, м. Виходячи з вищевказаних критеріїв, усі намічені до підпрацювання ділянки розподілені на чотири групи.

До першої групи належать ділянки, що характеризуються спокійним заляганням порід, повною відсутністю різко вираженої складчастості і могутніх диз'юнктивних порушень; амплітуди рідких мікротектонічних розривів не перевищують 2 м, плавне убування з глибиною тріщинуватості. Для цих ділянок Ауз = 13000-20000 діб, (Ае = 3000-10000 діб, Ат = 100 діб, Ав = 10000 діб), L = 1000-3000 м.

До другої групи відносяться ділянки, для яких характерним є прояв слабкої складчастості і диз'юнктивних порушень з амплітудами розриву 2-15 м; більш високий ступінь тріщинуватості порід, у порівнянні з ділянками першої групи. Для цих ділянок Ауз = 12000-16000 діб (Ае = 2000-6000 діб, Ат = 80 діб, Ав = 10000 діб), L = 1000-2000 м.

До третьої групи належать ділянки, що відрізняються складними умовами підпрацювання: різко виражена складчастість, диз'юнктивні порушення з амплітудою розриву 15-50 м, різка зміна тріщинуватості по глибині, можливі пливуни; наявність на ділянці провалів поверхні, незасипаних старих шурфів, збійок і незатампонованих свердловин. Ділянки цієї групи мають Ауз = 350-5000 діб (Ае = 300-5000 діб, Ат = 50 діб, Ав = 0), L = 100-1500 м.

До четвертої групи відносяться ділянки, що характеризуються особливо складними геологічними і гідрогеологічними умовами. Цим ділянкам властиві: широкий розвиток складчастості і диз'юнктивних порушень з амплітудою розриву більш 50 м, стрибкоподібна, вкрай нерівномірна зміна тріщинуватості порід по глибині, причому на глибинах 400-600 м і більш водопроникність порід іноді може бути вище, ніж у приповерхніх зонах; тектонічні порушення, які виходять під водотік чи водойму, у породах карбону можливий карст. Ділянки четвертої групи мають Ауз = 50-60 діб (Ае = 10 діб, Ат = 50 діб, Ав = 0), L = 0-100 м.

З метою вирішення виникаючих при підпрацюванні еколого-гідрогеологічних задач і визначення коефіцієнтів безпеки для чотирьох вищевказаних груп ділянок підпрацювання нами розроблений комплекс геофізичних методів розвідки. Для розрахунку коефіцієнта фільтрації піщаних і гравійно-галечникових відкладень у долинах рік, необхідного при оцінці опору ложа ріки чи водойми L, рекомендується використання ВЕЗ, СЕП, методів СГ і ПП, а також розроблена автором дисертації емпірична залежність. Висоту зони водопроводячих тріщин варто визначати за даними ВЕЗ і каротажу (ГГК-Щ, КО і ГК); коефіцієнт фільтрації скельних і напівскельних порід визначається за результатами ГГК-Щ, доповненого КО і ГК, чи - ВЕЗ, доповненого ДЕП, КЕП і магніторозвідкою.

Пошук тектонічних порушень здійснюється за допомогою ВЕЗ і СЕП, а місця витоків води з підпрацьованих шахтами водотоків і водойм визначаються за допомогою методу ПП. Ефективна пористість розраховується на основі результатів КО по формулі, отриманої автором дисертації з урахуванням досліджень В.Н. Дахнова і своїх власних. Пошук і виявлення карсту в товщі порід, що залягає під поверхневим водним об'єктом, який підпрацьований шахтою, провадиться за допомогою ВЕЗ і СЕП. Усі вищевказані методи геофізичної розвідки є відомими, однак розроблений автором дисертації комплекс у цілому для вирішення еколого-гідрогеологічних задач при підпрацюванні поверхневих водних об'єктів є нововведенням.

На підставі обстеження шахтних полів, результатів геофізичних досліджень, численних фільтраційних розрахунків і необхідності забезпечення нормальних умов ведення гірничих робіт, питомих фільтраційних втрат з річок не більш 0,005 - 0,05 мі/добу на 1 пог/м, з урахуванням техногенної тріщинуватості виникаючих при підпрацюванні мульд зрушення і практичного досвіду при підпрацюванні поверхневих водних об'єктів на 210 шахтах Донбасу, - автором дисертації розроблені коефіцієнти безпеки К для 4-х груп ділянок підпрацювання (при дотриманні їх успішно вирішується і проблема безпеки при веденні гірничих робіт, і екологічна проблема).

На ділянках першої і другої груп проведення спеціальних захисних природоохоронних заходів недоцільно, а на ділянках третьої і четвертої груп - суворо обов'язково, без них проводити підпрацювання не можна.

При підпрацюванні шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів відбувається, як вперше встановив автор дисертації, істотна зміна гідрогеологічних умов, режиму підземних і поверхневих вод. В результаті підпрацювання шахтою ріки чи водойми вона може - за певних умов - і не впливати на них, однак при цьому режим підземних вод все рівно зміниться. Це обумовлено тим, що під впливом підпрацювання в зоні водопроводячих тріщин збільшується тріщинуватість порід, коефіцієнт фільтрації, і ця зона стає областю розвантаження підземних вод. За рахунок посилення процесів перетікання збільшується витрата потоку, падають рівні; в залежності від того, яка мінералізація підживлюючих основний дренований водоносний горизонт підземних вод, може відбуватися як засолення, так і опріснення. За даними геофізичних досліджень нами встановлено, що для шахт Донбасу границя зони водопроводячих тріщин при підпрацюванні поверхневих водних об'єктів знаходиться в середньому на відстані 30m від гірничої виробки; для Західного Донбасу висота ЗВТ зменшується до 20m і менше, а для Східного - збільшується до 40m, а іноді і більше.

Автором дисертаційної роботи уперше встановлено, що на шахтах Донбасу в результаті підпрацювання поверхневих водних об'єктів коефіцієнт фільтрації пісковиків і вапняків у зоні 30m - над гірничими виробками - збільшується в 4-27 разів, аргілітів - у 1,52-4 рази.

Крім того, варто враховувати й інші моменти, встановлені автором дисертації. При експлуатації шахт в результаті зниження рівнів на 300-1200 м і депресійного обтиснення - на великих площах - порід, їхнього ущільнення (компресія), коефіцієнт фільтрації - в залежності від глибини і величини знятого напору - зменшується в середньому в 1,3-4,0 рази, причому зміна коефіцієнта фільтрації починає відчуватися при знятті напору 50 м і більш. При погашенні шахт і росту напорів підземних вод відбувається, навпаки, розущільнення порід (декомпресія), збільшення їхньої тріщинуватості і коефіцієнта фільтрації, однак повного відновлення фільтраційних властивостей не спостерігається. Усе це теж необхідно враховувати при підпрацюванні шахтами поверхневих водних об'єктів, розробці природоохоронних заходів.

Висновки

В області використання геофізичних даних при вирішенні гідрогеологічних задач в процесі освоєння вугільних родовищ ще багато невивченого і невирішеного, тому питання, підняті автором дисертації, дуже актуальні.

Для вирішення поставленої проблеми були використані польові і лабораторні методи.

Встановлені принципи і критерії, на основі яких розроблена

типізація вугільних родовищ СНД. Типізація створена на принципах обліку особливостей геолого-структурної будови та пов'язаних з ними відмінностях гідрогеологічних умов і стану навколишнього природного середовища родовищ СНД. Ступінь вуглефікації вугілля і спосіб розробки родовища, літологічний склад надвугільної товщі, водопроникність надвугільних відкладів і їх обводнена потужність у природному стані, кут нахилу водоупору в підвалинах надвугільного водоносного горизонту, характер живлення і розвантаження надвугільного водоносного горизонту, хімічний склад і мінералізація підземних вод надвугільної товщі, глибина залягання вугільного пласта, тектонічні особливості родовища, стан навколишнього природного середовища с точки зору зміни гідрогеологічних умов, - ось основні критерії, які були враховані при розробці даної типізації. За допомогою спеціально запроваджених кількісних показників (їх шість) виконана не тільки оцінка ступеня впливу конкретних вугільних шахт і розрізів на навколишнє природне середовище з точки зору зміни гідрогеологічних умов, але й обгрунтована необхідність проведення комплексу спеціальних гідрогеологічних та геофізичних досліджень, розробки на цій основі природоохоронних заходів на вугледобувних об'єктах з сильним ступенем впливу на навколишнє природне середовище.

2. Запропоновано нові способи визначення коефіцієнта фільтрації порід за даними геофізичних досліджень. При цьому використовуються прості, доступні і відносно недорогі геофізичні методи (по ГДС - ГГК-Щ, КО і ГК; ВЕЗ, ДЕЗ, КЕП, СЕП, методи ПП і СГ, гравірозвідка і магніторозвідка).

3. Запропонована якісно нова методика вивчення техногенних гідрогеологічних процесів на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик Донбасу, що у гідрогеологічному відношенні практично не вивчені. Ця методика базується на проведенні гідрогеологічної зйомки тіла відвала і геофізичних досліджень, на основі яких розроблюються природоохоронні заходи.

4. Розроблені якісно новий підхід до проблем підпрацювання шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів, нова класифікація ділянок підпрацювання, нова методика визначення коефіцієнта безпеки при підпрацюванні шахтами рік і водойм, комплекс геофізичних методів розвідки для одержання необхідної гідрогеологічної інформації; вперше кількісно встановлено вплив підпрацювання на водопроникність порід.

5. Розроблена принципово нова концепція виявлення і вирішення гідрогеологічних задач. Дана концепція базується на пріоритетному використанні геофізичних методів розвідки, що оперативні, досить точні й ефективні.

6. Розроблено раціональні схеми осушення "Тугнуйського", "Мугунського", "Східного", "Тулунського", "Павловського", "Назаровського" і "Березовського" вугільних розрізів Росії, розрізів "Ангренський" (Узбекистан), "Абшир" (Киргизія), "Морозовського" і "Протопоповського" (Україна), що характеризуються мінімальним відбором дренажними пристроями підземних вод, запобіганням на бортах розрізних траншей фільтраційних деформацій, забезпеченням стійкості внутрішніх відвалів і повному осушенні в межах екскаваторної заходки корисної копалини; системи штучного поповнення підземних вод на розрізах Росії й України; системи горизонтально-вертикального дренажу на погашених шахтах ім. Лотикова, ім. Тюленіна і "Донецька" (Донбас), "Нововолинські" №№ 2,3,6,7,8 (Львівсько-Волинський вугільний басейн). В результаті впровадження науково-дослідних розробок на розрізах "Тугнуйський " і "Мугунський" фактичний економічний ефект склав 862 тис.руб (у цінах 1986 р.).

7. Встановлено основні закономірності зміни гідрогеологічних умов при розробці вугільних родовищ відкритим і підземним способом, які виявлені за допомогою геофізичних методів розвідки.

8. Оцінено вплив конкретних вугільних розрізів і шахт на геологічне середовище, розроблені рекомендації щодо зменшення негативного впливу розрізів і шахт на техногенні екосистеми досліджуваних районів.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах

1. Влияние диаметра на эффективность работы горизонтальных скважин. Сборник научных работ № 10. Материалы по геологии, гидрогеологии, геофизике, геохимии Украины, Казахстана и Забайкалья. Изд. "Вища школа" при КГУ им. Шевченко, Киев, 1974, с.92-95 (соавторы О.А. Спивак и С.А. Устинов).

2. Исследование режима подземных вод в процесса строительства разреза "Павловский-2" // Изменение гидрогеологических условий под влиянием техногенных факторов. Киев, Институт геологических наук. 1982, с.31-36.

3. Методические указания по прогнозированию водопритоков в разрезы // УкрНИИпроект, ВНИИОСуголь (Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт охраны окружающей среды в угольной промышленности). Пермь, 1984, 180 с. (соавторы С.А. Устинов, О.А. Спивак, А.Н. Могилко, В.М. Баньковская).

4. Осушение разрезов Днепровского угольного бассейна и охрана окружающей среды // Уголь Украины, 1984, № 11, с.38-39 (соавторы О.А. Спивак, С.А. Устинов).

5. Геофизические исследования на разрезах // Уголь Украины, № 3, 1985, с.19-20.

6. Использование водопонижающих скважин на разрезах в районах многолетнемерзлых пород // Уголь, 1987, № 2, с.44-45 (соавторы О.А. Спивак, С.А,Устинов).

7. Осушение карьерных полей // Обзорная информация. Выпуск 8. М.: ЦНИЭИуголь, 1988, 44 с. (соавторы О.А. Спивак, А.И. Калиниченко, Е.Б. Мандрик).

8. Использование геофизических данных при корректировке схемы осушения разреза "Тугнуйский" // Сборник научных трудов УкрНИИпроекта. Киев, 1989, с.26-29 (соавтор А.И. Калиниченко).

9. Обработка результатов откачек в безнапорных и напорных пластах при квазистационарном и квазистационарном режимах фильтрации // Известия вузов. Геология и разведка, 1989, № 10, с.83-90 (соавтор О.А. Спивак).

10. Современное состояние и направления совершенствования систем осушения угольных разрезов // Сборник научных трудов УкрНИИпроекта. Киев, 1990, с. 31-36 (соавтор О.А. Спивак).

11. Обоснование рациональных схем осушения разрезов за счет использования геофизических данных // Ежемесячный информационный сборник. Научно-технические достижения и передовой опыт в угольной промышленности, М.: ЦНИЭИуголь. 1990, № 11, с.10-11 (соавторы О.А. Спивак, А.И. Калиниченко).

12. Осушение угольного разреза водопонижающими скважинами при наклонном водоупоре // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1992, № 3, с.104-110 (соавторы О.А. Спивак, А.И. Калиниченко).

13. Влияние гидрогеологических процессов на изменения геологической среды предприятий объединения "Александрияуголь" // Уголь Украины, 1996, № 9, с.46-47 (соавтор О.А. Спивак).

14. Использование геофизической разведки при решении задач экологии на угольных предприятиях // Уголь Украины, 1997, № 7, с.38-40.

15. Определение коэффициента фильтрации скальных и полускальных пород по данным геофизических исследований скважин при решении эколого-гидрогеологических задач на полях угольных разрезов и шахт // Вестник УДЭНТЗ. 1998, № 1, с.47-49.

16. Влияние Язовского серного рудника на минеральные источники курорта "Шкло" // Вестник УДЭНТЗ, 1998, № 4, с.48-50 (соавторы О.А. Спивак, Т.В. Олевская),

17. Эколого-гидрогеологические проблемы, возникающие при погашении шахт Львовско-Волынского угольного бассейна, и основные направления их решения // Вестник УДЭНТЗ, 1998, и 4, с.62-64 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

18. Комплекс мероприятий по уменьшению отрицательного воздействия погашаемых шахт на экосистему Краснодонского геолого-промышленного района // Геотехническая механика. Межведомственный сборник научных трудов. 1998, вып.5, Институт геотехнической механики НАН Украины. Днепропетровск, с.151-155 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

19. Подработка шахтами Донбасса поверхностных водных объектов // Уголь Украины. 1998, № 4, с.45-48.

20. Геофизические методы разведки для решения эколого-гидрогеологических задач на шахтах // Уголь Украины, 1998, № 8-9, с.26-28.

21. Определение водопроницаемости пород по данным каротажа при решении эколого-гидрогеологических задач // Уголь Украины, 1998, № 11, с.22-23.

22. Проблемы охраны водных ресурсов на шахтных полях Донбасса // Уголь Украины, 1999, № 3, с.40-43.

23. Выделение коллекторов и расчет коэффициента фильтрации пород по данным геофизической разведки при решении эколого-гидрогеологических задач на полях угольных разрезов и шахт // Вестник УДЭНТЗ, 1999, № 3, с. 123-127, с.123-127.

24. Геофизические методы разведки в организации мониторинга // Уголь Украины, 1999, № 6, с.38-41.

25. Подтопление территорий на шахтных полях // Уголь Украины, 2000, № 2-3, с.65-66.

26. Предложения по уменьшению отрицательного влияния ликвидированных шахт Нововолынской группы ЛВБ на геологическую среду // Уголь Украины, 2000, № 8, с.32-33 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

27. Обоснование системы мероприятий по снижению негативного влияния закрытия шахт ГХК "Краснодонуголь" // Уголь Украины, 2000, № 10, с.11-13 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

28. Природоохранные мероприятия во Львовско-Волынском бассейне // Уголь Украины, 2001, № 6, с.14-18 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

29. Оценка состояния геологической среды на полях погашаемых шахт и отрицательного влияния на экосистему // Уголь Украины, 2002, № 1, с.36-38 (соавторы Н.А. Прядко, О.А. Спивак).

Винаходи:

Авторське посвідчення на винахід: Спосіб визначення коефіцієнта фільтрації викопного вугілля. СРСР А 1 № 1485854 від 08.02.89 (співавтори О.А. Співак, А.І.Калиниченко).

Размещено на Allbest.ru