Главная | Обратная связь

Подсчет запасов дренажных вод

Подземные воды, участвующие в обводнении горных выработок при разработке данного участка месторождения, могут быть использованы в качестве источника технического водоснабжения для целей подземного орошения и пожаротушения.

По геолого-гидрогеологическому строению, определяющему главным образом условия формирования эксплуатационных запасов и методику их оценки, участок относится к IV типу (месторождения в массивах ритмично переслаивающихся литифицированных пород краевых прогибов, мульд) подтипу IV-Б.

Формирование эксплуатационных запасов подземных дренажных вод будет происходить в основном за счет привлекаемых естественных ресурсов подземных вод и естественных (емкостных) запасов в результате осушения водоносных пород.

По сложности гидрогеологических и горнотехнических условий участок дренажных вод соответствует 3-й группе согласно "Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод" с весьма сложными гидрогеологическими и горнотехническими условиями. Что характеризуется: высокой изменчивостью строения водоносных, слабопроницаемых и водоупорных пород осложненными тектоническими нарушениями; весьма неоднородными по фильтрационным свойствам водовмещающими породами, содержащими трещинно-жильные воды; отбором подземных вод при разработке твердого полезного ископаемого, осуществляемым внутренней водоприемной системой.

Эксплуатационные запасы шахтных вод оцениваются по категории С₁ в соответствии с принадлежностью участка к 3-й группе по материалам детальной разведки угля.

Подсчет выполняется на момент завершения эксплуатации участка недр для условий 90% обеспеченности. По данным ВНИГРИуголь для условий проектируемых шахт Кузнецкого бассейна для определения притоков 90% обеспеченности величина поправочного коэффициента принимается равной 0,5. Величина притока, принимаемая для подсчета эксплуатационных запасов дренажных вод, определяется путем умножения на поправочный коэффициент значений притоков, принятых для расчета водоотлива.

Прогнозный водоприток рассчитанный лабораторией гидрогеологии и экологии Научного центра геомеханики и проблем горного производства Санкт-Петербургского государственного горного университета с помощью геофильтрационной модели составит до 1243 м³/час или 29823 м³/сут. С учетом ввода поправочного коэффициента, величина эксплуатационных запасов дренажных вод составит 14916 м³/сут.

С учетом того, что естественный режим нарушен и в настоящее время происходит стремительная сработка естественных (емкостных) запасов, основной источник формирования эксплуатационных запасов подземных дренажных вод на момент завершения эксплуатации участка подземным способом - естественные ресурсы (инфильтрация атмосферных осадков). Выполнив расчет величины притока за счет естественных ресурсов по формуле:

, где

δ - коэффициент просачивания – максимальное значение для Кузнецкого бассейна равное 0,45;

Ос – количество осадков, в метрах (среднемноголетнее в период 1960-2001 г - 0,409 м);

F – площадь водосборного бассейна 32 км².

Получим величину притока за счет естественных ресурсов равную 16136 м³/сут. Разница расчетных величин менее 10%, что подтверждает правильность выполненных расчетов эксплуатационных запасов дренажных вод.

С учетом близости расчетных значений, следует принять расчетную величину эксплуатационных запасов дренажных вод участка по категории С₁ пригодных для технических нужд – 14916 м³/сут.

Выводы:

Для изучения гидрогеологических условий участка «Нижние горизонты шахты «Котинская», а так же в пределах участков «Поле шахты «Котинская» и «Поле шахты № 7» в разные годы проводился комплекс работ гидрогеологического содержания: бурение гидрогеологических скважин, опытные откачки, гидрогеофизические исследования скважин, опробование подземных вод. Были получены сведения о фильтрационных характеристиках водоносных зон, интервалах водопритоков, химическом составе подземных вод и др. Выполненный на участке и прилегающих площадях комплекс гидрогеологических исследований позволяет дать оценку условий обводненности участка. Создана геофильтрационная модель шахты «Котинская» выполнена оценка водопритоков в подземные горные выработки при дальнейшей разработке угольных пластов.

В пределах участка выделяются: подземные воды спорадического распространения в отложениях четвертичной системы Q_IV.(верховодка) и водоносная зона верхнепермских угленосно-терригенных пород ерунаковской подсерии (P₂er). Водоносная зона верхнепермских угленосно-терригенных пород ерунаковской подсерии (P₂er) связана с полускальными песчано-глинистыми породами и пластами угля. В толще выделяются две гидродинамические зоны: верхняя – связанная с интенсивной трещиноватостью пород зона активного водообмена и нижняя – приуроченная к слаботрещиноватым породам зона затрудненного водообмена. Верхняя зона образовалась за счет процессов физического выветривания. Глубина ее распространения до 115 м. Водопроницаемыми являются все литотипы и угли, песчаники обладают более высокими фильтрационными свойствами. Водопроницаемость зоны зависит также от положения фильтрационного участка в рельефе. Под логами водопроницаемость выше, чем на водоразделах. Питание подземных вод трещинной зоны осуществляется за счет инфильтрации осадков. Разгрузка осуществляется в местную гидрографическую сеть. Нижняя зона - затрудненного водообмена связана со слабо трещиноватыми горными породами. Зона представлена отдельными интервалами мощностью несколько метров, в которых получили распространение поровые и трещинно-жильные воды. Питание нижней водоносной зоны осуществляется преимущественно за счет перетока трещинных вод.

Химический состав подземных вод находиться в тесной связи с глубиной залегания водоносных горизонтов. Прослеживается увеличение минерализации воды с глубиной. В пределах участка выделяется две вертикальные зоны: верхнюю гидрогеохимическую зону - зону активного водообмена и нижнюю гидрогеохимическую зону - зону затрудненного водообмена. Для верхней зоны характерен гидрокарбонатно-кальциевого-магниевый состав. Натрий здесь содержится в незначительных количествах. По мере удаления от дневной поверхности содержание натрия постепенно нарастает и состав сменяется на гидрокарбонатно-натриевый.

Гидрогеологическая структура участка является типичной для угольных месторождений Кузбасса. Условия формирования водопритоков в горные выработки определяются наличием мощной зоны активного водообмена. В этой зоне коренные породы обладают высокими фильтрационными свойствами. Для зоны характерна сложная пространственная неоднородность. При хаотичном характере распределения открытой трещиноватости, гидрогеологические параметры весьма изменчивы в пространстве. Проходка горных выработок в данной зоне сопровождается высокими резко изменяющимися величинами водопритоков. Залегающие ниже зоны повышенной трещиноватости угленосные отложения характеризуются резким снижением их проницаемости. В зоне затухающей трещиноватости (зона затрудненного водообмена) наблюдаются высоконапорные подземные воды, приуроченные к слоям песчаников и зонам нарушений. Глинистые породы в основном являются водоупорами. Запасами вод зоны ограничены. В связи с этим проходка выработок в данной зоне будет сопровождаться наименьшими величинами общих водопритоков.

Отработка запасов участка «Нижние горизонты шахты «Котинская» предусматривается шахтами «Котинская» и №7 с общей производственной мощностью 9 млн. т/год. Отработка предусмотрена открытым и подземным способом. Отработка запасов открытым способом будет произведена после полной отработки запасов подземным способом. Существующие схемы вскрытия и разработки по шахтам для доработки запасов пласта 52 сохраняются. Величина прогнозного водопритока в выработки при доработке пласта составит 883-968 м3/час. Принят нисходящий порядок отработки пластов. После доработки запасов пласта 52 отрабатывается пласт 50, за ним 49. Водопритоки при отработке пласта 50 прогнозируются величинами 995-1112 м3/час. По пласту 49 от 1150 до 1243 м3/час. По расчетам, выполненным методом гидрогеологических аналогий, средний водоприток в выработки может составить 976 м3/час, а с учетом сезонного увеличения достигать до 1479 м3/час.

Проектная мощность участка открытых работ 1500 тыс. т/год. Поле участка по простиранию пластов угля разделено на 3 блока, вскрытие которых предусматривается как самостоятельное. Открытые горные работы планируется вести после отработки угольных пластов подземным способом. В силу дренажного влияния подземных горных выработок статические запасы подземных вод в пределах участка будут частично сработаны. Водоприток будет формироваться за счет привлечения динамических запасов подземных вод со стороны целика под долиной р. Нижняя Тыхта, которая будет являться областью питания. Расчет водопритоков выполнен на 10 год эксплуатации. Нормальные водопритоки составят 63, 201, 224 м3/час для блоков 3, 4, 5 соответственно. Максимальные водопритоки ожидаются за счет ливневых вод и могут достигать 603, 1174, 1827 м³/час для блоков 3, 4, 5 соответственно.

Для мониторинговых наблюдений за подземными водами на поле шахты «Котинская» и №7 существует сеть наблюдательных скважин. Ведутся систематические наблюдения за изменением уровня подземных вод. Фиксируется снижение уровня по большинству скважин. Требуется созданием дополнительных пунктов наблюдений.

Основным источником вод питьевого качества является привозная вода. Хозяйственное водоснабжение шахт осуществляется из водозаборных скважин. Скважины находятся в пределах горного отвода. Дебит скважин под влиянием ведения подземных добычных работ снижается. Источником производственного и противопожарного водоснабжения являются очищенные и обеззараженные шахтные воды с очистных сооружений шахтных вод.

Участок открытых горных работ «Нижние горизонты шахты «Котинская» будет работать по существующим схемам водоснабжения и водоотведения с основной промплощадкой на площадке АБК шахты «Котинская». Очистка карьерного водоотлива будет осуществляться по схеме очистки шахтных вод с использованием существующих очистных сооружений шахт «Котинская» и №7.

Подземные воды, участвующие в обводнении горных выработок при разработке данного участка месторождения, могут быть использованы в качестве источника технического водоснабжения для целей подземного орошения и пожаротушения. Эксплуатационные запасы дренажных вод участка по категории С₁ пригодных для технических нужд – 14916 м³/сут.