Методологічні основи вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Інститут геологічних наук

УДК 556.3:622:550.83+502.36

МЕТОДОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ВИРІШЕННЯ ГІДРОГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ ПРИ ОСВОЄННІ ВУГІЛЬНИХ РОДОВИЩ

Спеціальність - 04.00.06 - гідрогеологія

АВТО РЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

РУДНЄВ Євген Миколайович

К И Ї В 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному науково-дослідному, проектно-конструкторському і проектному інституті вугільної промисловості "УкрНДІпроект", в Академії гірничих наук України (Відділення вугілля, горючих сланців і торфу).

Офіційні опоненти:

1. Решетов Іван Костянтинович, доктор геолого-мінералогічних наук, професор (Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна )

2. Шульга Віталій Федорович, доктор геолого-мінералогічних наук (Інститут геологічних наук НАН України)

3. Яковлєв Євген Олександрович, доктор технічних наук (Український державний геологорозвідувальний інститут)

Провідна організація: Київський національний університет імені Т.Г.Шевченка

Захист відбудеться: “ 03 “ грудня 2002 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д2616205 при Інституті геологічних наук НАН України

Адреса: 01054, м.Київ, вул.О.Гончара, 55-б.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01054, м.Київ, вул.О.Гончара, 55-б.

Автореферат розісланий "29 " жовтня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради - кандидат геолого-мінералогічних наук В.Н.Бублясь.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи.

В даний час як при поверхневій, так і при підземній розробці вугільних родовищ виникає цілий ряд гідрогеологічних задач, пов'язаних, в першу чергу, з необхідністю визначення фільтраційних параметрів гірничих порід, вибором раціональних схем осушення родовищ, встановленням місць закладення дренажних пристроїв і нагнітальних свердловин систем штучного поповнення підземних вод, оцінки впливу гірничодобувних підприємств на геологічне середовище, розробки заходів щодо зменшення негативного впливу вугільних розрізів і шахт на екосистему.

У дисертаційній роботі розглядаються тільки вугільні родовища СНД, однак отримані результати можуть бути використані при розробці родовищ і інших корисних копалин.

Використання геофізичних даних дає можливість не тільки оперативно, якісно і за рахунок порівняно невеликих коштів вирішувати вищеперераховані задачі, але і, в деяких випадках - наприклад, на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик Донбасу, - є єдиною можливістю для вирішення цілого ряду складних питань.

Ціль роботи.

Визначення виникаючих при освоєнні вугільних родовищ конкретних гідрогеологічних задач, успішно розв'язуваних за допомогою геофізичних методів розвідки, розробка геологічних і гідродинамічних критеріїв ефективного використання даних геофізичної розвідки для вирішення вищенаведених задач, удосконалювання теорії і методики геофізичних методів розвідки.

Задачі, які вирішуються для досягнення поставленої мети:

- аналіз і узагальнення сучасного стану використання геофізичних даних для вирішення різних гідрогеологічних задач при розробці родовищ корисних копалин, регіональних гідрогеологічних дослідженнях;

- дослідження інженерно-геологічних і гідрогеологічних умов конкретних освоюваних вугільних родовищ;

- розрахунок фільтраційних параметрів по загальноприйнятим у гідрогеології способам (проведення кущових відкачок і дослідно-експлуатаційного водозниження, вирішення зворотних задач геофільтрації);

- проведення геофізичних досліджень, обробка й аналіз отриманих даних, встановлення кореляційних зв'язків між гідрогеологічними і геофізичними параметрами;

- розробка геологічних і гідродинамічних критеріїв ефективного використання даних геофізичної розвідки для вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ;

- розробка раціональних схем осушення вугільних розрізів, визначення місць закладення дренажних пристроїв, нагнітальних свердловин систем штучного поповнення підземних вод (ШППВ);

- оцінка впливу діючих і погашених вугільних розрізів і шахт на геологічне середовище; родовище гідрогеологія геофізичний вугільний

- виявлення джерел забруднення підземних і поверхневих вод на вугільних родовищах, які розроблюються;

- розробка науково-методичних принципів спільного використання результатів гідрогеологічної зйомки і геофізичних даних;

- встановлення основних закономірностей зміни гідрогеологічних умов при освоєнні вугільних родовищ;

- розробка природоохоронних заходів.

Методи досліджень.

Методи досліджень підрозділяються на польові і лабораторні.

Польові - гідрогеологічна зйомка полів вугільних розрізів і шахт, проведення дослідних відкачок і геофізичних досліджень, гідрогеологічне обстеження водотоків і водойм, обстеження територій інших промислових підприємств, розташованих у межах лійок депресії досліджуваних розрізів і шахт. Лабораторні методи - визначення коефіцієнта фільтрації порід на фільтраційних приладах, визначення хімічного складу підземних і поверхневих вод і порових розчинів відвальних порід, моделювання процесів геофільтраціїі на АОМ і ЕОМ, обробка отриманих результатів.

Наукова новизна роботи визначається наступним:

1. Розроблено типізацію вугільних родовищ СНД в залежності від їхніх гідрогеологічних умов, стану навколишнього природного середовища, що вивчалися з залученням даних геофізичної розвідки.

2. Розроблено методичні прийоми для розрахунку коефіцієнта фільтрації скельних і напівскельних порід, піщаних і гравійно-галечникових відкладів за даними геофізичних досліджень.

3. Розроблено раціональні схеми осушення вугільних родовищ Росії: Олонь-Шибірського - у Забайкаллї, Мугунського і Тулунського - в Іркутській області, Татауровського - у Читинській області, Павловського - Далекий Схід, Назаровського і Березовського - Красноярський край; Узбекистану - Ангренського, Киргизії - Абширського, України - Морозовського і Протопоповського (Дніпробас). Для розрізу "Протоповський" розроблена система штучного поповнення підземних вод закритого типу. Системи ШППВ розроблені і для розрізів Росії. Для полів діючих, погашених шахт і шахт, що будуть загашатися, Донбасу і Львівсько-Волинського басейнів запропоновані системи горизонтально-вертикального дренажу з метою боротьби з підтопленням територій. Багато гідрогеологічних задач при цьому вирішувалися за допомогою геофізичних методів.

4. Виявлено закономірності зміни при осушенні Олонь-Шибирського, Мугунського, Тулунського, Павловського, Назаровського, Березовського, Ангренського, Абширського, Морозовського і Протопоповського вугільних родовищ областей живлення і розвантаження водоносних горизонтів, характеру взаємозв'язку підземних і поверхневих вод, ступеня взаємозв'язку водоносних горизонтів між собою, хімічного складу підземних вод і їхньої мінералізації.

5. Запропоновано методику оцінки стану фільтрів і присвердловинних зон водопонижуючих і водозабірних свердловин за допомогою каротажу.

6. Розроблено рекомендації з безпечної глибини підпрацювання шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів і виробництву захисних заходів; розроблена класифікація ділянок підпрацювання поверхневих водних об'єктів в залежності від геологічних і гідрогеологічних особливостей родовища. Запропоновано комплекс геофізичних методів розвідки для одержання необхідної гідрогеологічної інформації в умовах її нестачі.

7. Запропоновано методику спеціальних гідрогеологічних і геофізичних досліджень на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик Донбасу, що мають метою картування відвального водоносного горизонту, встановлення ступеня впливу відвалів на забруднення підземних і поверхневих вод, розробку природоохоронних заходів.

8. Розроблено рекомендації з використання геофізичних даних на полях діючих і погашених шахт для встановлення ступеня їхнього впливу на навколишнє природне середовище, виділення зон підвищеної тріщинуватості порід.

9. Встановлено основні закономірності зміни гідрогеологічних умов при розробці вугільних родовищ.

10. Розроблено рекомендації щодо зменшення негативного впливу вугільних розрізів і шахт на геологічне середовище.

11. Отримано авторське посвідчення на винахід "Визначення коефіцієнта фільтрації викопного вугілля", в основу якого покладений спосіб визначення коефіцієнта фільтрації за даними щільнісного гамма-гамма-каротажу (ГГК-Щ), доповненого результатами електрокаротажу по методу опорів (КО) і каротажу по методу викликаної поляризації (КВП) чи гамма-каротажу (ГК).

Реалізація результатів досліджень і практичне значення роботи.

Результати досліджень використані інститутом "Востсибдіпрошахт" (м.Іркутськ, Росія) при розробці робочих креслень по осушенню вугільних розрізів “Тугнуйський”, “Мугунський”, “Східний” і “Тулунський”; інститутом “Сибдіпрошахт” (м.Новосибірськ, Росія) при коригуванні схеми осушення розрізів “Назаровський” і “Березовський”; інститутом “Карагандадіпрошахт” при проектуванні схеми осушення розрізів “Ангренський” і “Абшир”.

Фактичний економічний ефект від впровадження результатів досліджень складає 862 тис.руб. в цінах 1986 року.

Науково-методичні розробки дисертаційної роботи, отримані на основі використання геофізичних даних при коригуванні схеми осушення розрізу "Протопоповський", оцінці його впливу на геологічне середовище і розробці природоохоронних заходів у тому числі і системи ШППВ, використані інститутом "ВНДІОСвугілля" (м.Перм, Росія).

Рекомендації з визначення коефіцієнта безпеки при підпрацюванні шахтами поверхневих водних об'єктів і виробництву захисних заходів, зменшенню негативного впливу діючих і погашених шахт, породних відвалів на навколишнє природне середовище реалізовані деякими шахтами Донбасу (“Україна” ДХК “Селідовугілля”, “Центральна” і “Холодна Балка” ДХК “Макіїввугілля”, ім.Лютикова і “Перемога” ДХК “Краснодонвугілля” та ін.).

Використання науково-методичних розробок дисертаційної роботи на вищевказаних об'єктах дозволило оздоровити екологічну обстановку в районі дії вуглевидобувних підприємств, зменшити ступінь забруднення шахтами підземних і поверхневих вод, осідання денної поверхні.

Оцінка - за допомогою проведення спеціальних гідрогеологічних робіт і геофізичних досліджень, - впливу шахт, що погашаються, - ім.Тюленіна і “Донецька”, ряду раніше затоплених шахт ДХК "Краснодонвугілля" на підтоплення м.Краснодона і прилягаючих територій дозволила розробити систему захисних заходів, що включають горизонтально-вертикальний дренаж і відкачку води зануреними електронасосами з допоміжного стволу шахти, запобігти забрудненню поверхневих і підземних вод. Ці рекомендації використані інститутом "Луганськдіпрошахт".

Розроблені заходи, спрямовані на зменшення негативного впливу погашених шахт "Нововолинські" №№ 2,3,6,7,8 ДХК "Укрзахідвугілля" на геологічне середовище, використані ДК "Укрвуглереструктуризація", іншими організаціями.

Винахід № 1485854 “Спосіб визначення коефіцієнта фільтрації викопного вугілля” було використано для уточнення водопроникності відкладень на полях розрізів "Тугнуйський", "Мугунський", "Східний", "Тулунський", "Назаровський", "Березовський"; при розробці заходів щодо зменшення негативного впливу шахт Донбасу і Львівсько-Волинського вугільного басейну на геологічне середовище; для виділення колекторів і визначення місць закладення водопонижуючих свердловин на розрізах "Морозовський", "Протопоповський", "Ангренський" і "Абшир"; нагнітальних свердловин системи ШППВ на розрізі "Протопоповський", розрізах Росії.

Розроблені "Методические указания по прогнозированию водопритоков в разрезы" (1984) затверджені Управлінням охорони природи Мінвуглепрому колишнього СРСР і використовуються - по теперішній час -багатьма організаціями.

Отримані в дисертаційній роботі результати досліджень увійшли до складу багатьох звітів, проектів і висновків, складених в інституті "УкрНДІпроект" і Академії гірничих наук України (Відділення вугілля, горючих сланців і торфу).

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на технарадах вугільних розрізів "Тугнуйський", "Мугунський", "Східний", "Тулунський", "Назаровський", "Березовський", "Павловський" (Росія); "Ангренський" (Узбекистан) і "Абшир" (Киргизія), "Морозовський" і "Протопоповський" (Україна, Дніпробас); у виробничих об'єднаннях "Востсибвугілля" (м.Іркутськ), "Красноярськвугілля" (м.Красноярськ), "Приморськвугілля" (м.Владивосток), "Середазвугілля" (м.Ташкент); на Всесоюзних семінарах колишнього СРСР "Постійно діючі математичні моделі в гідрогеології" (Київ, 1979) і "Зміна гідрогеологічних умов при розробці родовищ корисних копалин відкритим способом і будівництві великих гідротехнічних споруд" (Київ, 1980); на III семінарі по гірничій геофізиці (Батумі, 1985); на науково-практичній конференції ""Геоекологія" (Київ, 1997); на Міжнародній науково-практичній конференції "Кризовий і передкризовий стан навколишнього природного середовища як результат техногенного впливу на геологічне середовище і геоморфосферу (Львів, 1998 г); на 1-й Міжнародної конференції "Геотехнічна механіка освоєння надр" (Дніпропетровськ,1998); на Міжнародній науково-технічній конференції "Проблеми безаварійної експлуатації й екологічна безпека накопичувальних і гідротехнічних споруд (хвостосховищ, шламонакопичувачів, золовідвалів і т.п. і полігонів твердих побутових відходів)" (Яремче, 1999).

Публікації. Матеріали дисертації відбиті в 22 опублікованих роботах, 1 винаході.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складаються з вступу, семи розділів і висновків, викладених на 290 сторінках машинописного тексту і супроводжується списком літератури з 121 найменування, містить 26 малюнків і 10 таблиць.

Дисертація була написана автором в процесі його практичної діяльності в перебігу 32 років у Державному науково-дослідному, проектно-конструкторському і проектному інституті вугільної промисловості "УкрНДІпроект", в Академії гірничих наук України (Відділення вугілля, горючих сланців і торфу).

Короткий зміст роботи

Вступ

У вступі розкриті сутність і сучасний стан наукової проблеми, її задачі і значення, підстава і вихідні дані для розробки теми. Сформульовано обґрунтування необхідності проведення дослідження, що допоможе вирішити поставлені задачі. Автор розглядає ті гідрогеологічні задачі, що виникають при розробці вугільних родовищ поверхневим і підземним способом. Основний об'єкт досліджень - поля вугільних розрізів і поля шахт, прилеглі території. Для рішення виникаючих гідрогеологічних задач використовуються насамперед геофізичні методи, що істотно доповнюють результати гідрогеологічного й інженерно-геологічного обстеження досліджуваних площ.

Розділ 1. Історія досліджень і сучасний стан питання по використанню геофізичних методів для вирішення гідрогеологічних задач при розробці родовищ корисних копалин

Великий внесок у вирішення проблеми використання геофізичних даних для вирішення гідрогеологічних задач - картування лінійних зон тріщинуватості, котрі воліють до тектонічних порушень, з якими часто пов'язане підвищення проникності порід, оцінки ступеня водорясності порід, визначення рівнів підземних вод, встановлення місць витоків підземних вод через дно водойм і водотоків, визначення мінералізації підземних вод, картування фільтраційних потоків на великих глибинах, вивчення забруднення підземних вод, якісного і - у деяких випадках - кількісного розчленування розрізів свердловин по водопроникності, оцінки зміни фільтраційних властивостей масиву гірничих порід при підпрацюванні, вивчення динаміки підземних вод, розробки заходів щодо охорони навколишнього природного середовища й ін. - внесли М.О.Огільві, О.О. Огільві, С.О.Коль, І.І.Грінбаум, Б.К.Матвєєв, О.М,Горелик, І.П.Нестеренко, О.С.Семенов, О.А.Барсуков, Л.О.Буряковський, І.М.Гершанович, Д.І.Федорович, В.Н.Дахнов, Л.П.Доліна, В.В.Гречухин, В.Н.Кобранова, В.І.Бобриньов, В.А.Шемшурин, О.І.Завельєв, В.К.Хмелевський, І.М.Мелькановицький, Г.Д.Галин, Т.П.Павлова, В.І.Костицин, А.І.Колосов, К.М.Тен, В.М.Гольдберг, Е.Д.Кузьменко, Н.Н.Шарапанова й ін.

По порушених проблемах із сучасних закордонних дослідників слід в першу чергу відзначити Р.П.Кассаті (Франція), П.Е.Фітцджеральда і С.Д.Мартинца (США), К.Кампхенкеля і В.Шелленбергера (Німеччина), Д.Бенка і Н.Ф.Меррісона (США); В.Ангелілло, Г.Кервера і Д.Чепельє (Франція), К.-Н.Люкса (Німеччина), К.Тейлора (США), П.Зейла, П.Велька і С.Сарадеса (Ботсвана); Д.Бернарда і П.Валла (США), Д.Девиса й А.Аннана (Канада), Д.Макнейла (США), А.ван Овермеєрена (Нідерланди), К.Хасса, С.Вольфа і М.Келія (США) та ін.

Враховуючи все вищевикладене, подальші дослідження з використання геофізичних даних для вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ повинні бути спрямовані:

- на розробку нових підходів по дослідженню техногенних гідрогеологічних процесів за допомогою геофізичних методів розвідки на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик;

- на розробку нових способів, нових методичних прийомів розрахунку коефіцієнта фільтрації пісків, галечників і особливо скельних і напівскельних порід за даними простих, доступних і дешевих геофізичних методів розвідки;

- на розробку нових методик використання геофізичних досліджень свердловин (ГДС) для визначення інтервалів встановлення фільтрів у водопонижуючих і водозабірних свердловинах, оцінки стану присвердловинної зони.

Розділ 2. Методика досліджень і фактичний матеріал

Викладено методику досліджень, яка базується на вивченні вже наявного в цій області, на зіставленні і аналізі результатів, отриманих автором дисертації, з результатами інших дослідників по даній проблемі, на гідрогеологічній зйомці полів вугільних розрізів і шахт, відборі і хіманалізі проб води, вимірах рівнів підземних вод, витрат рік і струмків, притоків у гірничі виробки; на проведенні й обліку даних дослідних відкачок і геофізичних досліджень, математичного моделювання процесів геофільтраціїі, фільтраційних розрахунків, обробці, аналізі й узагальненні отриманих результатів.

У якості фактичного матеріалу служили геологічні звіти, результати гідрогеологічних обстежень полів вугільних розрізів і шахт.

Розділ 3. Типізація вугільних родовищ СНД в залежності від їх гідрогеологічних умов, стану навколишнього природного середовища

Основні принципи розробленої типізації - відмінності гідрогеологічних умов вугільних родовищ СНД, стану навколишнього природного середовища.

Гідрогеологічні умови цих родовищ - тобто сукупність ознак, котрі характеризують залягання підземних вод, літологічний склад та водні властивості порід, рух, якість та кількість підземних вод, особливості їх режиму у природній обстановці і під впливом штучних факторів, - не тільки суттєво різняться, а й дозволяють об'єднати деякі родовища.

Суть пропонованої типізації полягає в характеристиці стану навколишнього природного середовища на вугільних родовищах СНД, обґрунтуванні необхідності проведення комплексу спеціальних досліджень і розробці на цій основі природоохоронних заходів.

У залежності від вищевказаних принципів і попередньо встановлених критеріїв виділені 4 типи вугільних родовищ (таблиця 1).

Таблиця 1

Типи вугільних родовищ СНД

Перший тип (буре вугілля, переважно відкрита розробка)	Другий тип (буре і кам'яне вугілля, відкрита розробка)	Третій тип (кам'яне вугілля, підземна розробка)	Четвертий тип (кам'яне вугілля й антрацити, підземна розробка)
Деякі буровугільні родовища Українського щита, зокрема - Дніпровського вугільного басейну, ряд буровугільних родовищ Далекого Сходу, що входять до складу Нижнє-Зейського і Раздольненського буровугільних басейнів, а також деякі родовища, пов'язані з міжгорними западинами і долинами рік у Середній Азії, у Кузнецькому вугільному басейні	Ряд родовищ Забайкалля (Олонь-Шибирське кам'яновугільне, Гусиноозерське буровугільне), Іркутського вугленосного басейну (Мугунськое буровугільне, Тугнуйське, Азейське), Читинскої області (Татауровське буровугільне, Харанорське), Кансько-Ачинського басейну (Назаровське, Березовське)	Вугільні родовища Львівсько-Волинського вугільного басейну	Вугільні родовища Донбасу

З метою кількісної оцінки ступеня впливу вугільних розрізів і шахт на навколишнє природне середовище, розроблені спеціальні показники.

У кожному з чотирьох типів вугільних родовищ виділені представницькі вугільні розрізи і шахти, найбільш вивчені автором дисертації, що характеризуються сильним ступенем впливу на навколишнє природне середовище. Саме ці об'єкти і досліджувалися всебічно.

Розділ 4. Пріоритетне застосування геофізичних методів розвідки для вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ

Дано обґрунтування пріоритетного застосування геофізичних методів розвідки для вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ, перераховані гідрогеологічні задачі, які розв'язуються за допомогою геофізичних методів розвідки при освоєнні вугільних родовищ.

Пріоритетне застосування геофізичних методів розвідки для вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ визначають наступні фактори:

- можливість комплексування різних геофізичних методів з метою одержання більш достовірних результатів;

- оперативність методів, яка полягає в тім, що необхідні дослідження можуть бути проведені в кілька разів швидше, ніж дослідні фільтраційні роботи (ДФР) чи спеціальні гідрогеологічні роботи, що включають буріння свердловин і здійснення польових досліджень;

- економічні вигоди, обумовлені значно меншими, чим, наприклад, при ДФР, витратами для вирішення поставлених задач;

- універсальність методів, що особливо виявляється на породних відвалах шахт і збагачувальних фабрик, де буріння свердловин і проведення ДФР пов'язане з великими технічними труднощями, а також при визначенні ступеня водопроникності порід на глибинах 200-1000 м і більше;

- практичне всеохоплення досліджень, з погляду фільтраційної вивченості родовищ по площі і на глибину, обумовлене наявністю на кожному вугільному родовищі від 200 до 800 розвідницьких свердловин, де в обов'язковому порядку проведені на стадіях розвідки чи дорозвідки ГДС (для визначення потужності вугільних пластів, їхньої зольності і радіоактивності), що доповнюються часто ВЕЗ, ДЕП, КЕП, СЕП, методами СГ і ПП, магніторозвідкою;

- високий ступінь точності геофізичних методів, при використанні яких похибка визначення, наприклад, коефіцієнта фільтрації, у порівнянні з кущовими відкачками, не перевищує 25%;

- можливість оцінки вертикальної фільтраційної неоднорідності порід;

- можливість інтерполяції отриманих даних.

За допомогою геофізичних методів розвідки нами при освоєнні вугільних родовищ вирішувалися наступні гідрогеологічні задачі:

1) вивчення фільтраційної неоднорідності порід по площі і на глибину на полях вугільних розрізів і шахт, визначення коефіцієнта фільтрації пісків, галечників, скельних і напівскельних порід;

2) виділення зон підвищеної водопроникності для розміщення дренажних пристроїв, свердловин систем ШППВ;

3) вивчення фільтраційної неоднорідності відвальних порід, визначення коефіцієнта фільтрації цих порід;

4) картування відвального водоносного горизонту;

5) визначення коефіцієнта фільтрації присвердловинних зон водопонижуючих і водозабірних свердловин з урахуванням процесів кольматажу;

6) встановлення напрямку руху ореолів забруднення підземних вод поблизу ставків-накопичувачів шахтних вод, породних відвалів шахт і збагачувальних фабрик;

7) виділення зон підвищеної тріщинуватості порід, пов'язаних з мульдами зрушення масивів, і прогноз можливих деформацій денної поверхні (осідання, провали, підняття денної поверхні);

8) виділення місць можливого підтоплення територій, місць можливого засолення і забруднення підземних вод при погашенні шахт;

9) оцінка ступеня зміни коефіцієнта фільтрації порід в результаті зняття напорів підземних вод при експлуатації шахт і росту напорів при погашенні шахт, в результаті підпрацювання шахтами поверхневих водних об'єктів;

10) встановлення місць витоків шахтних вод зі ставків-накопичувачів;

11) встановлення зони водопроводячих тріщин (ЗВТ) і тектонічних порушень при підпрацюванні шахтами поверхневих водних об'єктів;

12) пошуки і виявлення карсту в товщі порід, яка залягає під поверхневим водним об'єктом;

13) визначення пористості в природному стані.

Положення перше, друге, третє, четверте, п'яте, восьме і дев'яте реалізовані автором дисертаційної роботи вперше; інші положення виконувалися на основі відомих напрацювань в цій області і деяких доповненень автора дисертації.

Розділ 5. Використання геофізичних даних при виборі схем осушення, проектуванні систем штучного поповнення підземних вод, вирішенні гідрогеологічних задач у процесі відкритої розробки вугільних родовищ

Автор дисертації розробив нові способи розрахунку коефіцієнта фільтрації по геофізичним даним. Отримані ним емпіричні залежності для визначення коефіцієнта фільтрації скельних і напівскельних порід, піщаних і гравійно-галечникових відкладень за даними ГДС, електророзвідки і магніторозвідки апробовані на вугільних розрізах Росії, України, Узбекистану і Киргизії, на шахтах Донбасу, Львівсько-Волинського вугільного басейну.

Визначені по геофізичним даним коефіцієнти фільтрації порід є основою для побудови карт водопроникності полів вугільних розрізів і шахт і прилягаючих територій. На цих картах виділяються зони підвищеної водопроникності порід, до яких пристосоване закладення дренажних пристроїв - водопонижуючих свердловин, дренажних штреків, дренажних шахт. Це дає можливість скоротити загальну кількість дренажних пристроїв, зробити систему осушення більш ефективної, більш економічної.

На основі побудованих карт водопроникності автором дисертації вперше розроблені для конкретних вугільних розрізів системи ШППВ як відкритого, так і закритого типу. Системи ШППВ відкритого типу призначені для поповнення запасів підземних вод і складаються з інфільтраційних басейнів, а закритого типу - з "ковзного" лінійного ряду водопонижуючих свердловин, що забезпечують нормальні умови для розробки вугільних пластів (зниження притоків до величин, при яких не відбувається фільтраційних деформацій, а язики опливання на бортах не перевищують допустимі для гірничих механізмів, забезпечення стійкості внутрішніх відвалів), і лінійного ряду інфільтраційних свердловин, у які закачується вода з водопонижуючих свердловин.

Автором дисертаційної роботи вперше отримана за даними ГДС емпірична залежність для розрахунку коефіцієнта фільтрації присвердловинних зон водопонижуючих свердловин з урахуванням процесів кольматажу.

Розділ 6. Гідрогеологічні задачі, що розв'язуються за допомогою геофізичних методів розвідки, при підземній розробці вугільних родовищ Донбасу

При підземній розробці вугільних родовищ Донбасу на полях діючих і погашених шахт виникає цілий ряд гідрогеологічних задач, обумовлених змінами гідрогеологічних умов, техногенними гідрогеологічними процесами. На діючих шахтах ці задачі породжені: зниженням напорів підземних вод; скиданням забруднених шахтних вод у ріки; просадками денної поверхні і пов'язаним з ними підтопленням територій; засоленням і забрудненням підземних і поверхневих вод за рахунок фільтраційних втрат зі ставків-накопичувачів шахтних вод і водовідвідних канав, за рахунок виносу атмосферними опадами і водами відвального водоносного горизонту з породних відвалів шахт і збагачувальних фабрик шкідливих мікро- і макроелементів, зважених речовин; зміною проникності порід в результаті зниження напорів; зменшенням поверхневого стоку за рахунок втрати ріками частини площі водозбору при утворенні мульд зрушення, що перехоплюють частину поверхневого стоку; замулюванням русел рік при скиданні в них шахтних вод, недостатньо очищених від механічних домішок, а також в результаті дренажного ефекту шахт, що зменшує ступінь взаємозв'язку підземних і поверхневих вод, погіршує здатність рік до самоочищення через ріст опору ложа цих рік.

На полях погашених шахт гідрогеологічні задачі обумовлені: ростом напорів підземних вод; можливим підтопленням територій; можливим засоленням підземних і поверхневих вод; змінами водопроникності порід в результаті росту напорів підземних вод; збільшенням притоків у сусідні діючі шахти, збільшенням сейсмічності територій.

Геофізичні методи розвідки можуть успішно допомагати при вирішенні деяких з вищезгаданих гідрогеологічних задач. Однак, з огляду на те, що в даний час у Донбасі 248 діючих і 411 погашених шахт, нами для ілюстрації можливостей геофізичних методів розвідки при вирішенні деяких з цих задач були обрані представницькі шахти. З діючих - це “Південно-Донбаська” №1 ДХК "Донвугілля", а з погашених - ім.Лотікова ДХК “Луганськвугілля”, “Нововолинська” №8 ДХК “Укрзахідвугілля”.

Автором дисертації на основі обробки геофізичних даних розроблений комплекс заходів щодо зменшення негативного впливу вищевказаних шахт на геологічне середовище. На відміну від попередніх дослідників, що рекомендували в різний час окремі природоохоронні заходи, автором дисертації вперше запропонований комплекс даних заходів.

Вплив зниження і росту напорів підземних вод на водопроникність порід практично не вивчений. Автором дисертації за даними ГДС встановлено, що в результаті зниження напорів підземних вод в процесі експлуатації шахт коефіцієнт фільтрації скельних і напівскельних порід зменшується, причому ступінь зменшення залежить від глибини залягання породи, її коефіцієнта стискальності і величини знятого напору. При підвищенні напорів підземних вод, що має місце при погашенні шахт, коефіцієнт фільтрації збільшується.

Розділ 7. Використання геофізичних даних для вирішення гідрогеологічних задач при підпрацюванні шахтами Донбасу поверхневих водних об'єктів

При підпрацюванні поверхневих водних об'єктів виникають, на наш погляд, дві великі проблеми: проблема безпеки й екологічна проблема. Проблема безпеки полягає в необхідності забезпечення нормальних умов ведення гірничих робіт, а екологічна проблема - в необхідності збереження поверхневого водного об'єкта. Обидві проблеми вирішуються при правильно обраному коефіцієнті безпеки К_б, який дорівнює відношенню безпечної глибини підпрацюванні Н_б до потужності вугільного пласту, що виймається, m.

Автор дисертаційної роботи на основі ретельного і всебічного вивчення 210 поверхневих водних об'єктів, підпрацьованих в різні роки шахтами Донбасу, дійшов висновку, що існуючі нормативні документи по визначенню К_б мають потребу в серйозному коригуванні через неврахування низки особливостей геологічної будови і гідрогеологічних умов ділянок підпрацювання.

Автором дисертаційної роботи запропонована нова класифікація ділянок підпрацювання, що включає 4 групи ділянок, розроблений комплекс геофізичних методів розвідки для вирішення виникаючих при підпрацюванні гідрогеологічних задач (ВЕЗ, СЕП, методи СГ і ПП, ДЕП, КЕП, ГДС) і встановлені - за результатами цих досліджень, - коефіцієнти безпеки К_б для різних гідрогеологічних умов. В залежності від групи ділянок підпрацювання К_б змінюється від 17 до 180.

Основні наукові розробки дисертації

1. Розроблено типізацію вугільних родовищ СНД виходячи з гідрогеологічних умов, стану навколишнього природного середовища, на основі попередньо встановлених принципів і критеріїв.

Дана типізація розроблена з урахуванням матеріалів розвідки і дорозвідки родовищ, гідрогеологічних зйомок і фільтраційних розрахунків, виконаних особисто автором дисертації.

Типізація базується на принципах відмінності гідрогеологічних умов родовищ і стану навколишнього природного середовища.

Після виділення типів вугільних родовищ розроблені спеціальні кількісні показники, що характеризують ступінь впливу того чи іншого вугільного розрізу чи шахти на навколишнє природне середовище.

Основними критеріями при виділенні типів вугільних родовищ були: ступінь вуглефікації вугілля і спосіб розробки родовища, літологічний склад надвугільної товщі (піски чи скельні, напівскельні породи), значення коефіцієнта фільтрації надвугільних відкладів і їх первісна обводнена потужність, кут нахилу водоупору в підвалинах надвугільного водоносного горизонту, характер живлення і розвантаження надвугільного водоносного горизонту, хімічний склад і мінералізація підземних вод даного горизонту, глибина залягання вугільного пласта, тектонічні особливості родовища, стан навколишнього природного середовища - наявність джерел забруднення підземних і поверхневих вод з боку підприємств вугільної промисловості, осідань, провалів і підняттів денної поверхні, рекультивованих відвалів і безпосереднього скидання неочищених шахтних чи кар'єрних вод у гідрографічну мережу.

Серед вугільних родовищ СНД в залежності від вищевказаних принципів і критеріїв можна виділити чотири типи родовищ.

Для вугільних родовищ першого типу (родовища Дніпробасу й ін.) характерним є задовільний стан навколишнього природного середовища: відсутність прямих джерел забруднення підземних і поверхневих вод з боку підприємств вугільної промисловості, невеликі просадки денної поверхні - не більш 0,5 м, поверхневі води мають невисоку мінералізацію - 0,5-0,7 г/л, на рекультивованих відвалах відновлена рослинність та ін.

Для вугільних родовищ другого типу (ряд родовищ Сибіру) характерним є напружений стан навколишнього природного середовища: існують потенційні джерела забруднення підземних і поверхневих вод з боку підприємств вугільної промисловості, осідання денної поверхні доходять до 1,0 м, поверхневі води мають мінералізацію 0,7-0,9 г/л, відвали рекультвуються вкрай рідко, відкачувані води часто-густо скидаються без відстою в гідрографічну мережу.

Для вугільних родовищ третього типу (родовища Львівсько-Волинського вугільного басейну) властивий вельми напружений стан навколишнього природного середовища, викликаний - в першу чергу - заболочуванням сільськогосподарських угідь і лісових масивів, просадками денної поверхні 1-3,5 м, негативним впливом ряду шахт і породних відвалів на водозабори, колодязі в селах і приватні свердловини, котрі використовуються для питних потреб; поверхневі води мають мінералізацію 0,9-1,6 г/л, причому деякі водотоки містять вище ГДК нафтопродукти, феноли, нітрати, марганець, залізо (в першу чергу це стосується р.р.Західний Буг, Рата і Студянка).

Вугільні родовища четвертого типу (Донбас) відрізняє катастрофічний стан навколишнього природного середовища: велика кількість джерел забруднення підземних і поверхневих вод з боку підприємств вугільної промисловості, просадки денної поверхні доходять до 7,5 м, провали - до 15,0 м, а підняття - до 0,5 м; на полях багатьох діючих шахт і прилеглих територій підтоплені значні площі, поверхневі води сильно забруднені й у переважній більшості випадків мають мінералізацію, набагато перевищуючу ГДК; підпрацювання гірничими виробками багатьох поверхневих водних об'єктів призвело до повного чи часткового їх дренування; навколо породних відвалів шахт і збагачувальних фабрик рослинність або сильно пригнічена, або її зовсім немає; майже повсюдно відсутня постійнодіюча мережа гідроспостережлювальних свердловин, не виконуються проектні розробки щодо природоохоронних заходів.

Для кількісної оцінки ступеня впливу вугільних розрізів і шахт на навколишнє природне середовище, з погляду зміни гідрогеологічних умов, розроблені спеціальні показники. За основу при розробці цих показників узяті наступні фактори: ступінь важливості показника, простота його визначення і доцільність існування, величина притоку в розріз чи шахту, площа, порушена гірничими роботами, ступінь зміни модулів підземного і поверхневого стоку, а також мінералізації підземних і річкових вод, ступінь осушеності ландшафту.

Саме ці фактори є найбільш важливими при оцінці впливу розрізів і шахт на навколишнє природне середовище: характеризують збиток за рахунок виснаження підземних вод, ступінь забруднення підземних і річкових вод, перерозподіл підземного і поверхневого стоку, порушення водно-сольового режиму порід зони аерації, які ведуть до зменшення вологості зони аерації, до засолення ґрунтів, до падіння врожайності сільськогосподарських культур.

Приток в розріз чи шахту визначається статичними запасами, природними ресурсами, що утворюються за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, і залученими ресурсами - за рахунок фільтраційних втрат з водовідвідних канав, ставків-накопичувачів шахтних вод, водозбірників вугільних розрізів і раніше затоплених шахт, а також за рахунок збільшення фільтрації з рік і водойм, вище- і нижчерозташованих горизонтів. В міру спрацювання вугільного покладу приток в шахту чи розріз в цілому зменшується, хоча характер гідрогеологічних умов іноді може забезпечувати і збільшення притоку в часі; при цьому частка статичних запасів у ньому увесь час зменшується, а частка залучених ресурсів - росте. При стабілізації притоку, що настає досить нескоро, його величина визначається модулем підземного стоку, що формується за рахунок природних і залучених ресурсів, і площею водозбору, що завжди більше площі, порушеної гірничими роботами.

Враховуючи, що величина притоку в розріз чи шахту залежить від площі гірничих робіт, доцільно для оцінки впливу розрізу або шахти на навколишнє природне середовище ввести перший показник - показник питомої водорясності надвугільної товщі П_у, який дорівнює відношенню середньорічного притоку відкачуваних вод до площі, порушеної гірничими роботами. Даний показник завжди більше модуля підземного стоку і характеризує не тільки виснаження запасів підземних вод за рахунок дренувального впливу вугільного розрізу чи шахти, але і ступінь впливу даного об'єкта на водотоки, водойми і раніше затоплені шахти, на взаємозв'язок водоносних горизонтів, підземних і поверхневих вод.

Інші показники: коефіцієнт зміни модуля підземного стоку К_м.під.с, який дорівнює відношенню модуля підземного стоку в порушеному стані до модуля підземного стоку в природному стані; коефіцієнт зміни мінералізації підземних вод К_{мін.під.в}, котрий дорівнює відношенню мінералізації підземних вод основного водоносного горизонту в порушених умовах до мінералізації підземних вод основного водоносного горизонту в природних умовах; коефіцієнт зміни мінералізації річкових вод К_мін.р.в, котрий дорівнює відношенню мінералізації річкових вод у порушених умовах до мінералізації річкових вод у природних умовах; коефіцієнт зміни модуля поверхневого стоку К_м.пов.с, який дорівнює відношенню модуля поверхневого стоку в порушених умовах до модуля поверхневого стоку в природних умовах; показник осушеності ландшафту П_ос.л, обумовлений величиною зниження рівня ґрунтових вод у порушених умовах стосовно положення рівня в природних умовах.

Границі кожного з показників обґрунтовувалися наступний чином. В результаті обстеження діючих розрізів СНД, шахт Дніпробасу, Львівсько-Волинського басейну і всіх 248 діючих шахт Донбасу, встановлені межі зміни шести вищевказаних показників, причому закономірність тут така: чим гірше стан навколишнього природного середовища, тим вище П_у, К_м.під.с, К_{мін.під.в}, К_мін.р.в, П_ос.л, істотніше змінюється К_м.пов.с, тобто більше збиток за рахунок виснаження запасів підземних вод через дренувальний ефект розрізів і шахт, більше ступінь осушеності ландшафту, менше вологість порід зони аерації, менше врожайність сільськогосподарських культур, гірше якість підземних і річкових вод (таблиця 2).

Таблиця 2

Кількісна оцінка ступеня впливу вугільних розрізів і шахт на навколишнє природне середовище

	Показники	Розрізи	Шахти
Слабка	Пу, л/скм2	2,83-13,89	0,58-1,39
ступінь	Км. під.с.	1,00-2,00	1,00-2,00
впливу	Кмін.під.в.	1,00-1,20	1,00-1,20
	Кмін.р.в.	1,00-1,25	1,00-1,25
	Км.пов.с.	Змінюється від 1,0 до 1,1 рази в ту чи іншу сторону	Змінюється в 1,1-1,5 рази в ту чи іншу сторону
	Пос.л, м	1,00-1,25	0,50-1,00
Помірна	Пу, л/скм2	13,89-41,64	1,39-2,78
ступінь	Км. під.с.	2,00-4,00	2,00-4,00
впливу	Кмін.під.в.	1,20-1,40	1,20-1,40
	Кмін.р.в.	1,25-1,50	1,25-1,50
	Км.пов.с.	Змінюється в 1,1-1,5 рази в ту чи іншу сторону	Змінюється в 1,5-2,0 рази в ту чи іншу сторону
	Пос.л, м	1,00-5,00	1,00-5,00
Сильна	Пу, л/скм2	Більш 41,67	Більш 2,78
ступінь	Км. під.с.	Більш 4,00	Більш 4,00
впливу	Кмін.під.в.	Більш 1,40	Більш 1,40
	Кмін.р.в.	Більш 1,50	Більш 1,50
	Км.пов.с.	Змінюється більш ніж у 1,5 рази в ту чи іншу сторону	Змінюється в 2,0-3,67 рази в ту чи іншу сторону
	Пос.л, м	5,00-20,00	5,00-20,00

Для розрізів і шахт із сильним ступенем впливу на навколишнє природне середовище в межах вугільного покладу - по площі - характерним є повна відсутність ґрунтових вод, найбільша засоленість ґрунтів, найменша врожайність сільськогосподарських культур.

У кожнім з чотирьох типів вугільних родовищ нами були виділені представницькі вугільні розрізи і шахти, що найбільш вивчені автором дисертації і характеризуються сильним ступенем впливу на навколишнє природне середовище. Серед родовищ першого типу - розріз "Ангренський" в Середній Азії, серед родовищ другого типу - розрізи "Тугнуйський" і "Мугунський" в Сибіру, серед родовищ третього типу - шахта "Нововолинська" №8 у Львівсько-Волинському вугільному басейні, а для родовищ четвертого типу - майже всі шахти Донбасу. Саме стосовно до цих об'єктів і провадилися наші дослідження.

2. Запропоновано нові способи визначення коефіцієнта фільтрації порід по геофізичним даним.

З огляду на фільтраційну неоднорідність порід як по площі, так і на глибину на полях вугільних розрізів і шахт, тієї кількості кущових відкачок, що проводяться, завжди мало (а це, як правило, не більш 3-4). Ліквідувати подібний дефіцит можна лише за допомогою геофізичних методів розвідки.

На сьогоднішній день відомо кілька способів оцінки водопроникності порід за даними геофізичної розвідки: спосіб С.О.Коля-М.О.Огільві (резистивиметрія), спосіб В.Н.Дахнова (КО), спосіб Л.П.Доліної (ГК), спосіб И.М.Мелькановицького і В.І.Бобриньова (ВЕЗ і ВЕЗ-ВП), спосіб К.Кампхенкеля і В.Шелленбергера (електророзвідка). Усі ці способи можуть бути застосовні лише за певних умов, а параметри, що входять в ту чи іншу формулу, в переважній більшості випадків не піддаються точному розрахунку. Це значно знижує практичне використання вищевказаних способів.

Автор дисертаційної роботи на основі застосування простих, відносно недорогих і доступних методів геофізичної розвідки розробив три нових способи розрахунку коефіцієнта фільтрації.

Запропонований автором дисертації спосіб розрахунку коефіцієнта фільтрації скельних і напівскельних порід (пісковики, вапняки, алевроліти, мергелі, аргіліти, викопне вугілля й ін.) за даними геофізичних досліджень свердловин, реалізується в наступній послідовності операцій.

На полі вугільного розрізу чи шахти на гідрогеологічних кущах проводиться комплекс геофізичних досліджень свердловин (ГДС), що включає щільнісний гамма-гамма-каротаж (ГГК-Щ), електрокаротаж по методу опорів (КО) і гамма-каротаж (ГК).

За результатами ГДС виділяють пласти-колектори і визначають потужність водоносного горизонту. Для колектора в скельних і напівскельних породах характерні наступні особливості: збільшення інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання I на діаграмах ГГК-Щ, зменшення удаваного питомого електричного опору _у - у порівнянні з рештою товщі тріщинуватих порід - на діаграмах КО, зменшення інтенсивності природного гамма-випромінювання I на діаграмах ГК.

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 К_ф, після чого знаходять кореляційні зв'язки між геофізичними і фільтраційними параметрами. Для цього будують графік залежності I_,к / I_,о від К_ф, 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 S^C_заг. (коливання не більш 1,5%), однакової мінералізації і температури підземних вод (коливання не більш 10%), а також інтенсивності джерела твердих гамма-квантів I_,і (Со⁶⁰ чи Cs¹³⁷ мг-екв R_a) залежність I_,к / I_,о від К_ф описується лінійною функцією виду 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 A^c, S^C_заг., 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.

При розрахунках К_ф 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 (Со⁶⁰ чи Cs¹³⁷ мг-екв R_a).

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 К_ф 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 К_ф 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 К_ф 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 К_ф від lg . Одержуємо лінійну функцію виду:

lg К_ф = 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 К_ф = 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.

...