WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В соответствии с представлениями гидрогеомеханики скальных массивов, тектонические разломы, определяемые как раздвиги и сбросы, имеют простирание, параллельное оси главного максимального напряжения. Простирание шва надвигов, наоборот, перпендикулярно направлению главного максимального напряжения. Главное максимальное напряжение на территории Петропавловского рудного поля действует по двум направлениям. Соответственно, на розе–диаграмме раздвиги образуют два центральных пика с азимутами простирания 260 и 280°. Два пика, соответствующие простиранию надвигов, имеют азимуты 355 и 190°. Данные построения роз–диаграмм хорошо согласуются с результатами обработки трещиноватости. Расхождение в определении ориентировки осей главных напряжений не превышают 5°.

Результаты геомеханического и геолого–структурного анализа позволяют сделать следующие выводы:

  1. Главное максимальное напряжение (1) в скальном массиве Петропавловского рудного поля имеет субширотную ориентировку и два основных направления воздействия. Данные направления ориентированы по азимутам 260 и 285°. Вариации азимутов действия главных напряжений не превышают 5°.
  2. Круговые диаграммы трещиноватости показывают возможное наличие третьего направления воздействия главного максимального напряжения с азимутом 240°. При анализе роз–диаграмм линиаментов рельефа данное направление не проявляется.

5. Определение ориентировки активных тектонических разломов

Приведены данные о пространственном положении и влиянии активных тектонических разломов на изменение фильтрационной структуры скального вулканогенного массива Петропавловского рудного поля. Описан ряд водоносных и водоупорных тектонических нарушений, показаны особенности их пространственной ориентировки в поле современных напряжений.

Водоносные тектонические разломы Петропавловского рудного поля

При помощи геолого–структурного анализа можно решать как обратные, так и прямые задачи. Построение роз–диаграмм производится на основании анализа пространственного расположения активных тектонических структур, которые выделяются на местности по совокупности геологических, геоморфологических и гидрогеологических данных. Готовые розы–диаграммы служат для определения тектонической активности той или иной линейной структуры, выделенной на исследуемой территории.

В 2006 г. в процессе работ на поисковом участке «Скальный» была выявлена водоносная зона, связанная с линейным тектоническим нарушением. Водоносная зона была выявлена по результатам сейсморазведки и фиксировалась в естественных скальных обнажениях в виде субвертикальной зоны дробления. Результаты бурения подтвердили высокую трещиноватость и водообильность тектонической зоны. Наблюдения за уровнем подземных вод показали, что в естественных условиях поток подземных вод направлен вдоль проницаемой тектонической зоны. Тектонический разлом имеет азимут простирания 260°, протяженность около 50 м, ширину 2–3 м. На основании геолого–структурного анализа указанный разлом был определен как раздвиг, образовавшийся под действием главного максимального напряжения по направлению 260°.

В зоне раздвига была пробурена разведочная скважина 10р. В скважине была выполнена кустовая откачка длительностью 11 суток. Производительность откачки составила 120 м3/сут, расчетный коэффициент водопроводимости – 105 м2/сут, что представляется весьма высоким значением для палеозойских вулканогенных пород. Результаты наблюдений за снижением уровня в наблюдательных скважинах показали, что в процессе опыта депрессионная воронка имела вытянутую форму и развивалась вдоль узкой локальной проницаемой зоны с азимутом простирания 260°.

Анализ роз–диаграмм позволяет определить ориентировку потенциально водоносных тектонических структур. На территории Петропавловского рудного поля в роли активных потенциально водоносных разломов выступают раздвиги с азимутами простирания 260 и 280, надвиги с азимутами простирания 355 и 190 и правые хрупкие сдвиги с азимутами простирания 230. Левые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 335 и правые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 210° также являются активными тектоническими структурами, но могут, в зависимости от возраста, состава пород и амплитуды смещения, проявлять как водоносные, так и водоупорные свойства. Наиболее перспективными участками для сооружения водозаборных скважин следует признать узлы пересечения и сочленения двух активных водоносных тектонических структур различной кинематики.

В 2007 г. в процессе инженерно–геологических работ в скальном массиве месторождения «Юбилейное» был выявлен мощный тектонический разлом. Разлом был вскрыт двумя контрольно–стволовыми скважинами 1С и 2К на глубине 1168–1330 и 900–1000 м. Установлено, что горные породы в зоне тектонического шва обладают высокой проницаемостью. Для указанных интервалов глубин по скважинам 1С и 2К расчетные значения прогнозных водопритоков в проектируемые шахтные стволы составили 700 м3/ч. Результаты бурения позволили определить пространственное положение водоносного разлома. На карте гидроизопьез разлом фиксируется в виде аномалий уровней подземных вод в районе наблюдательных скважин 2661, 2676 и 2539 (рис. 1).

Высокие фильтрационные свойства тектонического разлома свидетельствуют о высокой степени его современной активизации. Разлом представляет собой сброс с азимутом простирания 250–260°, мощностью до 100 м и протяженностью более 1000 м. С позиций хозяйственного использования, тектонический сброс может быть полезен в качестве источника водоснабжения рудника. Высокие фильтрационные свойства в зоне тектонического шва разлома сохраняются даже на глубине 1000–1300 м. Негативные качества сбросового нарушения связаны с тем, что активный водоносный разлом представляет существенную опасность для объектов подземного рудника с позиций геодинамического воздействия и катастрофических водопритоков.

Водоупорные тектонические разломы Петропавловского рудного поля

Помимо задач водоснабжения, гидрогеологические работы, проводившееся на месторождении «Юбилейное» в 2006 г., включали в себя задачу оценки и прогноза притока подземных вод в существующий карьер. К этому времени глубина карьера составляла около 100 м, а площадь по поверхности земли достигла 0,44 км2.

В процессе работ были выполнены измерения водопритоков в карьер «Юбилейный». Суммарный водоприток в карьер в июле 2006 г. составлял около 40 м3/ч. При этом 30 м3/ч поступало из рыхлых осадочных отложений юрского возраста, и только 10 м3/ч поступало со дна карьера из скальных пород палеозойского возраста. Поступление подземных вод из скальных пород палеозоя было значительно ниже ожидаемых значений.

На основании данных наблюдений за уровнем подземных вод была построена карта гидроизопьез палеозойского водоносного комплекса. Анализ карты показал, что развитие депрессии уровней в скальном массиве происходило вдоль узкой проницаемой зоны север–северо–западного простирания, ограниченной с двух сторон непроницаемыми тектоническими нарушениями. Было отмечено, что уровень подземных вод в наблюдательной скважине 264, располагающейся в непосредственной близости от карьера, превышал отметку дна на 70 м (см. рис. 1). В результате был сделан важный вывод о том, что два тектонических разлома, обладающих водоупорными свойствами, разделяют единый палеозойский водоносный комплекс на три отдельных сегмента: западный, центральный и восточный. Низкий расход подземных вод, поступавших в карьер из палеозойского водоносного комплекса в июле 2006 г., был связан с тем, что водоприток происходил только из центрального сегмента, имеющего ограниченную площадь распространения.

В августе 2006 г., в период летней межени, водоприток в карьер Юбилейный возрос более чем в 2 раза и к концу августа составил более 100 м3/ч. В этот период в результате разноса бортов карьера был вскрыт западный водоупорный разлом. Это послужило причиной дополнительного поступления подземных вод с западного сегмента палеозойского водоносного комплекса. Частичное вскрытие восточного сегмента произошло весной 2008 г. Данные о работе водоподъемного оборудования показывают, что с декабря 2007 г. по февраль 2008 г., в период зимней межени, водоприток увеличился на 15–20 м3/ч. Существенное увеличение притока подземных вод с восточного борта произошло в марте 2008 г. В середине марта при частичном вскрытии восточного сегмента общий водоприток в карьер возрос на 40 м3/ч, достигнув 135 м3/ч.

Анализ ориентировки водоупорных разломов, расположенных в бортах карьера Юбилейный, показывает, что указанные тектонические нарушения имеют азимут простирания 320–330°. В соответствии с геологическими данными, такая ориентировка свойственна древним палеозойским разломам, связанным с периодом рудообразования (Татарко, 1996). В поле современных тектонических напряжений данные разломы работают как левые хрупко–пластичные сдвиги. Древний возраст тектонических нарушений, высокая проработка пород в зоне шва с образованием глинистой фракции и особая ориентировка в поле современных напряжений предопределили водоупорные свойства этих разломов.

В результате изучения тектонических нарушений, выявленных на территории Петропавловского рудного поля, были сделаны следующие выводы:

  1. Метод геолого–структурного анализа, основанный на построении роз–диаграмм и анализе пространственной ориентировки тектонических структур, позволяет определить ориентировку потенциально водоносных тектонических нарушений, активных в поле современных тектонических напряжений.
  2. На территории Петропавловского рудного поля в роли активных потенциально водоносных разломов выступают раздвиги и сбросы с азимутами простирания 260 и 280, надвиги с азимутами простирания 355 и 190 и правые хрупкие сдвиги с азимутами простирания 230. Левые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 335 и правые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 210° также являются активными тектоническими структурами, но могут, в зависимости от возраста, состава пород и амплитуды смещения, проявлять как водоносные, так и водоупорные свойства.
  3. Выраженными водоносными свойствами обладают крупные сбросы и раздвиги с азимутами простирания 250–260°. Тектонические сбросы характеризуются высокими фильтрационными свойствами горных пород в зоне тектонического шва до глубины 1000 м и более. В зависимости от направления хозяйственной деятельности, данные разломы могут быть полезны в качестве источников водоснабжения рудника или представлять существенную опасность для открытых и подземных горных выработок в связи с возможными геодинамическими явлениями и катастрофическими водопритоками.
  4. Тектонические нарушения, имеющие определенную ориентировку в поле современных напряжений, могут выступать в роли непроницаемых линейных границ, разделяющих скальный массив на изолированные в гидрогеологическом отношении сегменты. Наличие водоупорных свойств наиболее вероятно для древних тектонических нарушений, имеющих в поле современных напряжений ориентировку, благоприятную для проявления пластических деформаций. На территории месторождения «Юбилейное» водоупорными свойствами обладают левые хрупко–пластичные сдвиги с азимутами простирания 320–330°.

6. Гидрогеодинамическая стратификация скального массива

Петропавловского рудного поля

Приведены данные поинтервального бурения и опробования контрольно–стволовых скважин. В результате исследований впервые выявлена и описана гидрогеологическая стратификация скального массива, существование которой обусловлено напряженно–деформированным состоянием горных пород.

В 2007 г. в процессе изысканий под строительство подземного рудника на месторождении «Юбилейное» было пробурено четыре основные инженерно–геологические скважины и несколько вспомогательных. Основные скважины были пробурены в точках заложения проектируемых шахтных стволов. Глубина скважин составила 650, 1250 и две по 1350 м (О.М. Гуман, 2008). Методика исследований опиралась на поинтервальное бурение и опробование скважин. Полевое опробование включало в себя комплекс геофизических исследований в стволе скважины, гидрогеологические работы и расходометрию. Длина интервалов опробования изменялась от 50 до 100–150 м. Поинтервальное опробование проводилось до глубины 400–650 м, ниже работы выполнялись в открытом стволе скважины на всю длину заложения.

Глубина залегания кровли скальных вулканогенных пород палеозойского водоносного комплекса по четырем скважинам варьирует в пределах 80–100 м. В кровле палеозойского водоносного комплекса на глубине 100–130 м наблюдается повышенная проницаемость скальных горных пород (рис. 2). Ниже, в интервале глубин 130–300 м, происходит постепенное снижение проницаемости пород вулканогенной толщи. На глубине около 300 м фильтрационные свойства снижаются практически до нуля. Мощность непроницаемого слоя по разным скважинам различна и в среднем составляет 100 м. Ниже по разрезу на глубине около 400 м происходит возрастание фильтрационных свойств. Положение регионального водоупорного горизонта фиксируется на глубине 530 м.

Химический состав подземных вод в разрезе палеозойского водоносного комплекса претерпевает значительные изменения. Подземные воды верхней части палеозойского водоносного комплекса, до глубины 200 м, по своему химическому составу близки к подземным водам юрского водоносного горизонта. Начиная с глубины 200 м, химический состав подземных вод палеозойского водоносного комплекса претерпевает существенные изменения. Интервал глубин 200–300 м отличается особенной гидрохимической обстановкой, здесь наблюдаются устойчивые значения по содержанию большинства макрокомпонентов. Ниже глубины 300 м химический состав подземных вод продолжает изменяться, но эти изменения носят более плавный характер. На глубине 400–500 м и более химический состав подземных вод близок к значениям, являющимся средними относительно химического состава верхней части палеозойского водоносного комплекса и аномального интервала 200–300 м. Значительные изменения химического состава подземных вод в пределах интервалов глубин, не превышающих 50–100 м, свидетельствуют о существенных изменениях гидродинамической обстановки в пределах скального массива.

Рис. 2. Изменение фильтрационных свойств скальных пород в разрезе скв. 3Ю.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»