Условия формирования подземных вод в районе рудного месторождения Каратау и пути рационального их использования

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 556.01+504.4

Условия формирования подземных вод в районе рудного месторождения Каратау и пути рационального их использования

Бейсембин К.Р.

Мынбаев М.С.,

Казыбаев Б.

ТарГУ им. М.Х.Дулати, Тараз

В промышленном освоении рудных месторождений подземные воды играют существенную роль. Распространенные на рудных местрождениях подземные воды являются единственным источником промышленного водоснабжения горнорудного предприятия. Осваиваемое рудное месторождение «Каратау» со сложными гидрогеологическими условиями, требует специальных способов проходки горных выработки и применение мощных водоотливных средств.

Проблема по изучению условий формирования подземных вод является основной проблемой гидрогеологии. Содержание этой проблемы определяется комплексом взаимосвязанных гидрогеологических вопросов.

К таким основным вопросам относятся:

1) условия образования и накопления подземных вод;

2) условия формирования и распределения естественных запасов подземных вод; горнорудный водоснабжение подземный месторождение

3) закономерности в динамике подземных вод, условия миграции подземных вод и формирование подземного стока;

4) режим подземных вод и его зависимость от воздействия различных естественных и искусственных факторов.

Горные сооружения Средней Азии и Южного Казахстана с высоко поднятами горными хребтами являются областями мощного накопления атмосферных осадков. Поверхностный и подземный сток направлен в сторону окружающих горы депресий.

Интенсивная складчатая структура, широкое развитие крупных вертикальных глыбовых перемещений и глубокая эрозионная расчлененность исключают существование в пределах горных сооружений крупных артезианских бассейнов. В районе рудного фосфоритного месторождения, расположенного в пределах верхнего структурного этажа платформы имеется несколько водоносных горизонтов, в том числе и трещинно-грунтовые воды.

При решении вопросов с шахтными водопритоками, результаты гидрогеологических работ, особенно естественные запасы подземных вод, оценивались с учетом только местной (географической) области питания, площадь окунтуривалась геоморфологически, примерно по границам соответствующих бассейнов современной гидрографической сети. При этом во всех расчетах и заключениях принималось, что ежегодное пополнение запасов подземных вод происходит преимущественно за счет инфильтрации атмосферных осадков в пределах его поверхностной области питания. Возможность пополнения естественных запасов со стороны сопряженных районов или районов или совершенно исключалась, или допускалась только в той степени, в которой приток предположительно балансировался с оттоком.

Такой неправильный подход к оценке природных условий низкогорных районов обьяснялся тем, что для горных сооружений полупустынных зон не были к тому периоду достаточно хорошо изучены и специфические особенности формирования запасов подземных вод. По этой причине естественные запасы подземных вод обычно оценивались сильно заниженными. Это приводило, с одной стороны, к тому, что эксплуатационные возможности водозаборных сооружений (буровых скважин) оценивались очень осторожно, с большим «запасом», из-за боязни быстрого истощения подземных вод, а с другой стороны, заниженные подсчеты запасов приводили к ошибочным прогнозам в оценке возможных водопритоков в горные выработки, что в свою очередь приводило к неожиданным большим поступлениям воды и требовало принятия срочных мер для борьбы с шахтными водопритоками. Все это снижало ритм работы горного предприятия, а в некоторых случаях приводило даже к внезапному выходу из строя на тот или иной отрезок времени горной выработки.

Отдельные геоморфологические районы, являющиеся только частью того или иного горного сооружения, рассматривались прежними исследованиями изолированно, без взаимосвязи с сопряженными геологическими структурами, что, конечно, не отражало истинного положения природных условий.

Весьма интересные факты для оценки регионального подземно¬го стока наблюдаются в хребте Кара-Тау (Южный Казахстан). Хребет Кара-Тау имеет общее простирание 310-320° и вытянут на значительном протяжении.

В гидрогеологическом отношении Каратаускую структуру в це¬лом отчетливо можно разделить на две части:

1) древнекаратаускую часть структуры, сложенную главным образом сильно метаморфизоваиной толщей силикатных пород (различные сланцы, филлиты), и

2) сопряженную с ней нижнепалеозойскую часть структуры, сложенную преимущественно карбонатными породами (известня¬ками, мраморами, доломитами, фосфоритами).

Вся структура в целом рассекается по простиранию целой си¬стемой крупных тектонических нарушений.

Известная региональная тектоническая линия отчетливо выраженная в системе Таласского хребта, продолжается в северо-западном направлении непосредственно и в горах Кара-Тау. С этим главным нарушением в Кара-Тау сопрягается система нарушений второго порядка, от¬ходящая от нее под некоторым углом в сторону окружающих депрессий.

Такие геологоструктурные особенности играют существенную роль в гидрогеологии описываемого района. В пределах этой оро¬графической системы, являющейся непосредственным геолого-структурным продолжением Таласского Ала-Тау, известна боль¬шая группа постоянно действующих крупных родников типа воклюз с расходами, достигающими 400-600 л/сек, причем некоторые из них расположены вблизи водораздельной части гидрографиче¬ской сети и у главного водораздела хребта. Здесь особенно четко обнаруживается роль регионального стока подземных вод в пита¬нии родников преимущественно по тектоническим нарушениям.

Исследованиями в 1983-1985 гг. по юго-западному склону хребта Кара-Тау в месте погружения палеозойских известняков в окружающую депрессию в перекрывающих известняки отложени¬ях верхнего мела обнаружен крупный артезианский бассейн. Бу¬ровые скважины в песках и песчаниках вскрыли здесь фонтани¬рующую пресную воду на небольших глубинах (от 75 до 150 м). Некоторые скважины вскрыли напорную воду непосредственно к известняках палеозоя и имеют дебит 50-60 л/сек при самоизливе.

Именно благодаря глубинному региональному стоку можно объяснить формирование естественных запасов пластово-поровых вод напорного типа в меловых отложениях, а также в погребенной части палеозойских известняков.

Следует отметить, что формирование артезианских бассейнов в мезо-кайнозойских отложениях на участках погружения палео¬зойских структур, как показали результаты буровых на воду ра¬бот, - явление широко распространенное в Средней Азии и части Казахстана и, очевидно, является закономерным.

Новые исключительно ценные гидрогеологические данные были получены за последнее время непосредственно на рудных ме¬сторождениях. Горноэксплуатационные работы на некоторых рудных месторождениях показали совершенно неожиданные для полупустынных условий водопритоки. При вскрытии и освоении в известняках рудных горизонтов, находящихся на 150-200 л ниже местного базиса эрозии, в горных выработках появились сравнительно большие водопритоки, достигающие иногда на не-которых месторождениях 1400-3000 м3/час.

Формирование естественных запасов подземных вод в таких геологических районах, как Кара-Тау (Южный Казахстан), за¬падные отроги Тянь-Шаня и Ала-Тау и др., зависит не столько от геоморфологических условий, сколько от литологического харак¬тера и особенностей тектонического строения слагающих их толщ.

В этом отношении большую роль играют общие складчато-структурные условия и прежде всего крупные тектонические нару¬шения как главные каналы глубинного подземного стока.

Анализ многочисленных фактов, из которых выше были перечислены только немногие (многолетние режимные наблюдения за шахтным водоотливом на действующих горнорудных предприя¬тиях, предварительные результаты работ по освоению их горизонтов), позволяет пересмотреть прежнюю точку зрения на условия формирования естественных запасов подземных вод низкогорных районов, полупустынных зон Средней Азии и части Казахстана.

На местрождении трещинно-грунтовые воды вскрыты горными работами. Горными выработками первого горизонта шахты была подсечена слабо водообильная зона усиленной трещиноватости. Поступление воды по штрекам наблюдалось из мелких трещин в виде слабого капежа и тонких струй. Водопритоки на первом горизонте при длине выработки 280 м составляли всего 8 м3/час.

Рис. 1. Разрез шахты Шолактау

Как видно из разреза шахты «Шолактау», горизонтальными выработками в северной ее части была подсечена зона дробления, к которой приурочен выход трещинно-жильных вод. Водопритоки в горные выработки в связи с этим значительно увеличились. Так, на горизонте 70 водопритоки возросли с 8 до 18 м3/час. На горизонте 100 водоносная зона по тектоническому нарушению была полностью сдренирована. Общие водпритоки на горизонте 100 м составляли 26 м3/час, а в выработках горизонта 130 м 28 м3/час.

Таким образом, в систему горных выработок шахты, пройденной на глубину 90 м, общий водоприток составлял всего 30 м3/час.

В настоящее время водоотлив описываемого фосфоритного месторождения, составляет 200 м3/час, большая часть которой безвозвратно уходит в хвостохранилище расположенное в 10 км от шахты. Целесообразно было бы направить шахтную воду для сельскохозяйственных нужд и полива зеленых насаждений города, а в зимнее время для подпитки водоснабжения городской котельни, так как рудник «Шолактау» находится в 2 км от городской черты города Каратау.

Литература

1. С.К. Калугин. К методике определения запасов трещинных и трещинно-карстовых вод.- Вестник АН Каз ССР, 1984, №7

2. О.К. Ланге. Гидрогеологическое районирование Средней Азии.- Советская геология,1988, №34

3. С.П.Прохоров. Изучение режима шахтных вод, Госгелиоиздат, 1981.

4. Г.Н. Каменский, П.П.Климентов. Гидрогеология месторождений полезных ископаемых, Госгелиоиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru