Методологічні основи вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ

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 Z_a.

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 А^с (коливання в цілому і по окремих компонентах - SiО₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Ca, Mg, SiО₃ і ін. - не більш 1,5%) і сернистість S^C_заг. (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 К_ф 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 h_b і питомої витрати потоку на укосі q.

Використовуючи відому формулу П.Я.Полубариної-Кочиної для сталого руху q = 1,35 К_ф h_b, де К_ф - коефіцієнт фільтрації порід в укісній зоні, м/доб, - за обмірюваним значенням h_b 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 К_ф = f(lg ), в результаті чого одержують формулу виду:

lg К_ф = 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 ВЕ3, 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 м³/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 А_уз і L. При цьому А_уз включає коефіцієнт опору екранного прошарку поверхневого водного об'єкта А_е = m_о / К_о, коефіцієнт опору тріщинуватих порід А_т = m_т / К_т і коефіцієнт опору водотривкого прошарку аргілітів вище ЗВТ А_в = m_в / К_в, де К_о, К_т і К_в - коефіцієнти фільтрації відповідних порід, м/доб; m_о, m_т і m_в - 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 А_уз = 13000-20000 діб, (А_е = 3000-10000 діб, А_т = 100 діб, А_в = 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 А_уз = 12000-16000 діб (А_е = 2000-6000 діб, А_т = 80 діб, А_в = 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 А_уз = 350-5000 діб (А_е = 300-5000 діб, А_т = 50 діб, А_в = 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 А_уз = 50-60 діб (А_е = 10 діб, А_т = 50 діб, А_в = 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 м³/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 А1 № 1485854 від 08.02.89 (співавтори О.А.Співак, А.І.Калиниченко).

Анотація

Руднєв Є.М. Методологічні основи вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора геологічних наук за спеціальністю 04.00.06 - гідрогеологія, Інститут геологічних наук НАН України, м.Київ, 2002.

Дисертація присвячена питанням вирішення гідрогеологічних задач при освоєнні вугільних родовищ. Геофізичні методи пошуків, геофізичні дослідження свердловин (каротаж свердловин) можуть використовуватись для встановлення напряму руху забруднених підземних вод, для визначення місць проходки свердловин систем дренажу, для визначення гідрогеологічних параметрів (коефіцієнта фільтрації і т.д.). Запропоновані способи вирішення цих задач базуються на використанні геофізичних методів. Запропоновані способи нові, опробовані на вугільних родовищах Росії, України, Узбекистану, Киргизії. Автор дисертації подав рекомендації для зменшення негативного впливу вугільних розрізів і шахт на геологічне середовище: підземні води, ґрунти, рельєф; ріки, озера. Основні результати роботи знайшли промислове застосування на вугільних розрізах і шахтах.

Ключові слова: гідрогеологія, підземні води, коефіцієнт фільтрації, геофізичні методи, вугільний розріз, шахта.

Annotation

Rudnev E.N. Methodical foundations of solution the hydrogeological problems while exploiting the coal deposits.

Manuskript of the scientific degree of doctor of geological sciences by the speciality 04.00.06 - hydrogeology, Institute of geological sciences of the Ukraine NAS, Kyiv, 2002.

The dissertation is devoted to design of solution the hydrogeological problems while exploiting the coal deposits. The suggested ways of solution their problems are based upon using the geophisical methods. Geophisical methods of the searches, geophisical investigations of the wells (wells logging) can be used for the determination of the direction the flow the polluted underground waters levels, for the determination of the places of the wells driving systems of the drainage, for the determination of the hydrogeological parameters (hydraulic conductivity and etc.). The suggested ways are new, they was approbated in coal fields of Russia, Ukraine, Uzbekistan, Kirgizia. The author of dissertation presented the recommendations for reducing the negative influence the coal opencast and mines on a geological medium: underground waters, sails, relief; rivers, lakes.

The results of the work have found in the coal opencast and mines.

Key words: hydrogeology, underground water, hydraulic conductivity, geophisical methods, coal opencast, mine.

Аннотация

Руднев Е.Н. Методологические основы решения гидрогеологических задач при освоении угольных месторождений.

Диссертация на соискание ученой степени доктора геологических наук по специальности 04.00.06 - гидрогеология, Институт геологических наук НАН Украины, г. Киев, 2002.

Диссертация посвящена вопросам решения гидрогеологических задач при освоении угольных месторождений. Предлагаемые способы решения этих задач базируются на использовании геофизических методов.

Разработана типизация угольных месторождений СНГ, исходя из их гидрогеологических условий, состояния окружающей природной среды; суть данной типизации состоит в характеристике состояния окружающей природной среды на угольных месторождениях СНГ, обосновании необходимости проведения комплекса специальных исследований, куда входит и геофизические, и разработки на этой основе природоохранных мероприятий. Дано обоснование приоритетного применения геофизических методов разведки для решения гидрогеологических задач при освоении угольных месторождений, сформулированы задачи, решаемые с помощью геофизических методов разведки. Предложены новые способы определения коэффициента фильтрации по результатам геофизических исследований.

Геофизические методы поисков, геофизические исследования скважин могут использоваться для установления направления движения загрязненных подземных вод, получения уровней подземных вод, для определения мест проходки скважин систем дренажа, для определения гидрогеологических параметров.

В работе отдельно приведены гидрогеологические задачи, решаемые с помощью геофизических методов при подземной разработке угольных месторождений Донбасса. Эти задачи обусловлены на действующих шахтах снижением напоров подземных вод, сбросом загрязненных шахтных вод в реки, просадками дневной поверхности, подтоплением территорий, загрязнением и засолением подземных и поверхностных вод за счет фильтрационных потерь из прудов-накопителей шахтных вод и водотводных канав, за счет выноса атмосферными осадками и водами отвального водоносного горизонта из породных отвалов шахт и обогатительных фабрик вредных веществ, уменьшением коэффициента фильтрации и т.п.

Для полей затапливаемых шахт приходится решать задачи, порожденные ростом напоров подземных вод, подтоплением территорий, загрязнением и засолением подземных и поверхностных вод, увеличением водопроницаемости пород, уменьшением сейсмоустойчивости территорий, увеличением притока в смежные действующие шахты.

Геофизические методы разведки (ГИС, ВЭЗ, СЭП, ДЭП, КЭП, методы СГ и ЕП, магниторазведка и гравиразведка) существенно помогают при решении вышеуказанных задач.

В диссертации большое внимание уделено вопросу использования геофизических данных для решения гидрогеологических задач, возникающих при подработке шахтами Донбасса поверхностных водных объектов. Эта проблема особенно актуальна, т.к. существующие нормативные документы по определению оптимального коэффициента безопасности (он равен отношению безопасной глубины подработки к мощности извлекаемого угольного пласта) при подработке шахтами поверхностных водных объектов нуждаются, как показывает практика, в серьезной корректировке, поскольку не учитывают ряда особенностей геологического строения и гидрогеологических условий участков подработки. Автор диссертации не только предложил новую классификацию участков подработки, комплекс геофизических методов разведки для решения возникающих при подработке гидрогеологических задач, но и получил оптимальные коэффициенты безопасности для четырех групп участков подработки. При использовании этих коэффициентов безопасности успешно решается как проблема безопасности при ведении горных работ под реками или водоемами, так и экологическая проблема, заключающаяся в необходимости сохранения поверхностного водного объекта, обеспечения минимального ущерба рекам и водоемам, многие из которых шахтами Донбасса сдренированы при подработке.

Предлагаемые автором диссертации способы решения гидрогеологических задач новы, апробированы на угольных месторождениях России, Украина, Узбекистана, Киргизии. Автор представил рекомендации для уменьшения негативного влияния угольных разрезов и шахт на геологическую среду: подземные воды, почвы, рельеф; реки, озера. Основные результаты работы нашли промышленное применение на угольных разрезах и шахтах, получен экономический эффект.

Ключевые слова: гидрогеология, подземные воды, коэффициент фильтрации, геофизические методы, угольный разрез, шахта.

Размещено на Allbest.ru