ИНСТРУКЦИЯ НО ИЗУЧЕНИЮ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ

Ротныш-Лону

l»s:>

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

ИНСТРУКЦИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ И ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ

Ростов на Дону 1985

Продолжение таблицы 4

б) в зоне затрудненного водообмена 2.4*2. По гидрогеологическим окнам

3.1.1.Непосредственно в горние выработки 3.1.2.Через толщу водо

проницаемых пород 3.2.1 .Через толщу водопроницаемых пород 3.2 *>Jlo гидрогеологическим окнам

3.3.1.Непосредственно в горные выработки 3.3.2.Через толщу водопроницаемых пород З.З.ЗЛо пирогеопсгвчес-

3.4.1.Неоосредствевнс в горные выработки;

а)    в зоне активного водообмена

б)    в зоне затрудненного водообмена

4.Месторождения в области развития многолетнемерзлых пород различной степени лнтнфиха-щга и дислоцировали ости

4 1. Поверхностные воды 4.2. Над мерзлотные воды 4.3 .Можмерзлотные воды 4.4.Подморэлотныо воды

---

Продолжение таблицы ► ₄

3.4.2,По гидрогеологи-    очень сложные

ческам окнам

4.1.1.По таликам а сеооцно— очень сложные

оттаивающим. .породам

4.2.1. Нопосродствонно в горные выработки

4.2.2. Г1о таликам

4.3.1. Непосредственно в горные выработка

4.4, ^Непосредственно в горные выработки

4.4.2. По гидрогеологическим окнам (в т.ч;таликам)

К типу 1 отнесены месторождения, находящиеся вне области распространения многолетней мерзлоты, приуроченные к рыхлым или слаболк .ифнцированным, практически недислоцирован-ыым породам, содержащим горизонты яоровых и трещинно-чюро-вых вод. Этот Tim включает месторождения бурых углей (технологически е марки Б^-Б^), ^для которых характерны сравнительно выдержанные но мощности и фпльтрадионным свойствам вс.до-носные горизонты. Схематизировать гидродинамические условия таких месторождений (участков) несложно. В связи с этим прогнозная оценка водопрнтоков в горные выработки выполняется преимущественно аналитическими методами (балансовый и другие методы используются для контроля).

Представителями данного Tima являются угольные месторождения Днепровского Подмосковного, Южно-Уральского бассейнов и др„

К типу 2 отнесены угольные месторождения, расположенные вне области многолетней мерзлоты и приуроченные к пол у с калы 1ым, реже скальным, слабо дислоцированным породам, содержащим пластовые порово-лрещинные ₀ трещинные и карего— во-трещшшые воды. Этот тип вкль-чает месторождения бурых и каменных углей технологических марок Б —К. Схематизации гидродинамических условий иногда затруднена дислоцированностью, трещиноватостью н закарстованностыо пород, обусловливающими неоднородность фильтрационных свойств. Для прогнозирования водопрнтоков в горные выработки применяются аналитический а балансовый методы, а также мотод гидрогеологической аналогии.

Характерными представителями ©того типа являются месторождения Канско-Ачинсхого, Тургайского бассейнов, Забайкалье (Гусшюоэерское, Ч< рновское, Тарбагатайсюое, Харанорское), Средней Азии (Кы дол-Кийское, Сулюктинское, Кок-Янгаксяое, Кара-Кичинское, Куучекинское), Западного Донбасса и др.

К т и п у 3 отнесены угольные месторождешш, расположенные вне области многолетней мерзлоты, приуроченные к скальным и полуопальным породам (технологические марки углей К-A), интенсивно дислоцированным, иногда закарстованным, содер'кащим преимущественно трещинные, трещинно-жильные я карстово-трещинные воды, с крайне неоднородными фвдьтрашюв-* нымн свойствами.

12

Схематизация гидродинамических условий чрезвычайно зат-р>днена, а иногда невозмо;кяа. Поэтому для прогнозирования водопрптоков в горные выработки применяются ппеимуществв1ШО методы аналогии, гидравлический, реже - моделирования и балансовый.

Представителями этого типа являются месторождения Донецкого, Кузнецкого, Карагандинского и ряда других бассейнов со средне- и вькхжометаморфиэованными углями.

Тип 4 объединяет месторождения, находящиеся в области распрос^ -^неиня многолетней мерзлоты, где водоносность пород я обводненность горных выработок в основном определяются их пространственным положением относительно многолетнемерзлой толши о

Схематизация гидродинамических условий в зависимости от геокриологической обстановки, степени литификации и дислоцированы ости угленосной толщи может быть как простой, так и весьма сложной. Поэтому для прогнозирования водопритоков в горные выработки могут применяться методы аналитический,моделирования, балансовый, иногда метод аналогии.

К типу 4 относятся месторождения Печорскогх (нейтральная и северная части), Южно-Якутского (Нерюнгринское), Ленского (Кильдяк лсое, Кемпендяйское, Кангаласское) бассейнов, Забайкалья (Букачачинское) и др₀

1.2.4. По преобладающим источникам формирования водопритоков в горные выработки и залеганию водоносных пород относительно разведуемых угольных пластов или толщи многолетнемерзлых пород в каждом типе выделяются до четыре подтипа (см.тебшшу).

На месторождениях подтипов 1.1,2.1,3.1 обводнение горных выработок происходит в основном за сч^ атмосферных осад-ков» в т.ч. талых вод, и характеризуется большой неравномерностью. Коэффициент сезонной неравномерности водопритохов (отношение максимального притока к минимальному) нередко досягает 5-10 и более, а величины их колебаний зависят от

^Месторождения (участки), на которых многолетнеме^злые породы развиты в виде небольших разрозненных линз, в отдельный тип н подтип не выделены в связи с тем, что по содержанию гидрогеологическое изучение их существенно не отличается от изучения месторождений типов 1-3.

13

яогкретных климатических и ландшафтных услевий. В многолетнем разрезе происходит постепенное нарастание среднегодовых притоков в связи с увеличением площади горных выработок.

доП о д т и п ы 1.2, 2.2, 3.2 включают месторождения, на о щадя которых или вблизи от них расположены поверхностные водотоки н водоемы - источники обводнения шахт (разрезов). На таких месторождениях (участках) общие водопрятоки увеличиваются по мере приближения горных выработок к водному объекту, расширения их фронта вдоль него ш ш ним. Сезонные изменения водопрнтохов, как правило» хорошо коррелируют с колебаниями уровня воды в водотоках м водоемах*

Месторождения подтипов 1.3» 2.3, 3.3 характеризуются обводнением горных выработок за счет подвекшых вод покровных отложений. Водопрятоки относительно равномерно возрастают по мере увеличения площади счистит» выработок» * их абсолютные величины зависят от запасов подземных вод в покровных отложениях, условий их восполнения, водоотдояк пород и других гидрогеологических; а также технологическая факторов.

П о д т и п ы 1*4, 2.4, 3^4 охватывают месторождения^

*ш которых в обводнении шахт (разрезов) основную роль играют Подземные воды угленосных и других коренных пород. По мере развития горных работ водоприток» постепенно нарастают» а ив» завершающей стадии разработки стабилизируются или снижаются^ Их величины зависят от количества, водообипьноет» и источников питания водоносных горизонтов, вовлекаемых в дренаж» наличия обводненных тектонических нарушений и карста. В последнем случае могут иабтодатъся прорыв» воды (плывунов) разной интенсивности продолжительности.

В области развития многолетнемерзлмх пород (тип 4) выделяются четыре подтипа.

На месторождениях подтипа 4.1 водоприток в горше выработки формируется за счет поверхностных вод, фильтрующихся по таликам и сезоннооттаивающнм породам. При открыто* разработке он носит сезонный характер, при подземной - борее лосто зный. Величина водолритока зависит от размера таликов п фильтрационных свойств талых пород.

На месторождениях подтипа 4.2 водоприток формируется за счет надмерзлотных вод, имеет сезонный характер. Не-14

посредственно в горные выработки эти ооды могут поступать только при открытой разработке, а по таликам - и при подземной. В последнем случае водопритоки неравномерны (при вскрытии таликов возможны прорывы).

На месторождениях подтипа 4.3 горные выработки, как открытые, так и подземные, обводняются аа счет непосредственного поступления межмерзлотных вод. Водопритоки имеют периодический, крайне неравномерный характер, зависящий от «аласов можмерзлотных вод и условий их восполнения.

На Meci рождениях подтипа 4.4 водоприток в горные выработки формируется за счет подмерзлотных вод. Вскрытие этих вод горными выработками может носить характер прорывай Расширение площади вскрытия подмерзлотных вод сопровождается равномерным возрастанием водопритока. При об-од-яении горных выработок по гидрогеологи-ескнм окнам пос , упле-нне воды обычно имеет неравномерный характер. Величина водо-првтска зависит от естественных запасов и ресурсов подмерзлотных вод, условий их- поступления в горные выработки.

При повсеместном (в пределах разведуемого уча тка или его частя) залегания угольного пласта ниже cans, ль Jft многолетней мерзлоты условия обводнения будущих горных выработок следует рассматривать аналогично типом 1-3 (с учетом изоляции угленосных отложений от поверхности мошной толщей мерзлых водонепроницаемых пород).

1.2.5. По условиям поступления воды в горные выработки выделяются три вида месторождений: вода поступает непосредственно в горные выработки, через толщу водопроницаемых пород, по гидрогеологическим окнам, в т.ч. то таликам. На месторождениях подтипов 2.4 и 3. 4 необходимо учитывать положение угольного пласта относительно гидродг ч мнческих зон (активку-го и затрудненного водообмена) При атом следует иметь в виду, что веиосредствоиио в горные выработки вода может поступать при открытой разработке аа сч§Т атмосферных осадков и вскрытия водоносных горизонтов, в т.ч. подстил аюпш угольнь пласт; при подземной разработке - за счет водонос* лх горизонтов, залегающих непосредственно в кровле или в почве угольного пласта, за счет водоносности собственно угольного пласта, а также в результате дренирования подземных вод сетью вододроводявдих тревшн, образующихся при деформации пород кровли над выработанным пространством.

1

Изложены задачи гидрогеологических исследований при поисках, разведке и разработке угольных месторождений, приведены типизация месторождений по условиям обводнения горных выработок, виды и объемы основных работ для решения этих задач. Описаны методы оценки гидрогеологических условий разработки месторождений, приведены расчетные уравнения для прогнозирования водопритохов в горные выработки и химического состава шахтных вод, освещены результаты изучения гидрогеологических условий на различных стадиях работ.

Инструкция предназначена для руководства при изучении и прогнозировании, гидрогеологических условий угольных месторождении при ) еологоразведочных работах.

Редакционная коллегия Г.П.Панасенко (председатель), Ю.П.Аэемко (зам.председателя), Т.А.Бурова, М.С.Газизов, Я.И.Зарубииский (зам.председа-теля), Г.Н.Кашковский, А.И.Кемеров, И.М.Ксенда. [&А.Конжпн1 _? Ф.И.Лосев, В.Ф.Макляк, И.А.Скабалланович (зам.председателя).

Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (ВНИГРИуголь), 1985

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая Инструкция разработана на основе обобщения опыта изучения и прогнозирования гидрогеологических условий угольных месторождений и их освоения открытым и подземным способом с учетом достижений отечественной и зарубежной науки и практики. При ее составлении учтены требования, изложенные в Инструкции по применению классификации запасов к месторождениям углей и горючих сланцев /19/, Инструкция о содержании, оформлении и порядке представлен, л в Государственную комиссию по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР (ГКЗ СССР) и территориальные комиссии по запасам полезных ископаемых (ТКЗ) Министерства геологии СССР материалов по подсчету запасов углей и горючих сланцев, /15/, Инструкции по объемам и требованиям к геологическим работам на строящихся и реконструируемых шахтах и раэрозах /18/,в других нормативных документах, а также предложения научно-исследовательских, производственных и проектных организаций, занимающихся разведкой месторождений, проектированием шахт и разрезов и разработкой угольных пластов.

Настоящая Инструкция разработана во ВНИГРИу] оль и Ростовском гос университете им.М.А.Суслова при участии специалистов ПГО Красноярскгеология, Запсибгеология, Полярноурал-геологич Мингео РСФСР, Донбассгеология и Ворошиловград-геология Мингео УССР, ВГО Союзуглегеология, треста Куз-бассуглеразведка, экспедиции Востсибуглеразведка Минугле-прома СССР, ПО Ухруглегеологиг Минуглепрома УССР, ИГД нм.А.А.Схочинского, ВСЕГИНГЕО, Днепропетровского отделения ИМРа Мингео УССР, ВНИИС 3уголь, УкрНИИпроекта, Днепропетровского госуниэерситета, Томского политехнического института.

Инструкцию составили Я.И.ЗарубинсквЛ, Г.П.Панасенко, Ю.П.Аэемко, В.Ф.Макляк при участии П.Б.Блинова, Т.А.Е.ров^й, В.А.Быховского, М.С.Газизова, П.И.Зеленовского, Г.Н.Кашков-ского, А.И.Кемерова, И.А.Конжина, В.И.Костенко, И.М.Ксенды, Е.П.Котелевца, Ф.И.Лосева, А.В.Мохова, В.П.Порце* 1, Г.А.Ппе-вахо, Ю.П.Погребного, Н.С.Подорванова, И.А.Скабаш-ановича, АХ.Скворцова, О.А.С-пивак, С.А.Устинова, Е.А.Фокина, Ю.С.Яр-цева.

Методика гидрогеологических исследований полигоне® для захоронения шахтных вод (прил.8) изложена сотрудниками ПГО

Гвдроспецгвология Н.А.Титовым, Н.В.Таресовой, В.А.Борев-

С..ОЙ.

Общее руководство работой осуществляли В.Я.Колесшх (Уи-равлеиие твердых горючих полезных иаимили Мааво СССР и Б.В.Смирнов (ВНИГРИугоиь).

4

1. ЗАДАЧИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИ^ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКА УСЛОВИЙ РАЗРАБОТКИ

1.1. Общие положения

1.1.1.    Согласно Классификация запасов месторождений и фогяоааых ресурсов твердых -полезных ископаемых, утверждвн-■Р* Советом Мдшсаров СССР 30 ноября 1981 г. и Инструкции ГКЗ СССР/19/ 'гидрогеологические ...усдгхня должны быть доучены с детальностью, обеспечивающей получение исходных Ленных, необходимых дня составления проекта разработки месторождения (участка)^-'. Дли «того необходимо:

-    изучить гядаореолопввесжне условия месторождения (участ

ке):

-    дать прогнозную опенку гидрогеологических условий разработки угольных пластов и изменения этих условий под влиянием горво-ежсплуаташюивык работ;

-    разработать рекомендации по залаете горных выработок от воды, в том числе по борьбе с агрессивными и другими вредными свойствами подземных* и шахтных (карьерных) i од;

-    комплексно онеакть возможность использования, подземных И шахтных (карьерных) вод в народном хозяйстве;

-    дать обоснованные рекомендации по охране подземных и поверхностных вод от истощения н загрязнения, рекультивации земель, а также по охр ар-? окружающей среды в целом;

-    выявить и рекомендовать источники хозяйственно-питьевого водоснабжения /15/.

1.1.2.    Гидрогеологические условия разработки угольных месторождений оцениваются по обводненности горных выработок, качеству в свойствам подземных и шахтных I -дрьерных) вод, их Кпияяию на освоение месторождения (у ;стка), технико-экономическим показателям борьбы с вор притоками и мероприятий но охране окружающей среды.

Обводненность шахт (разрезов) оценивается по величине общего водопритока, притокам в очистные выработки, г выработан отдельных угольных пластов, горизонтов, крыльев пн хты или разрезную траншею из каждого водоносного горизонта при вскры-

Здесь и ниже к подземным отнесены также дренажные воды, откачиваемые из водононнжающих скважин, при проходке шахтных стволов и разрезных . траншей.

Ь

тш. и проходке, по сезонным н многолетним изменениям во до-притоков, увеличению водооритоков при приближении горных выработок к поверхностным водоемам, водотокам, участкам распространения горелых пород, обводненным покровным отложениям, тектоническим нарушениям, карстовым пустотам, затопленным выработкам, таликам.

Качество и свойства подземных и шахтных (карьерных) вод оцениваются по химическому и газовому составам, агрессивным и физическим свойствам, бактериологическому состоянию.

1.1.3.    Прогнозная опенка гидрогеологических условий разработки угольных месторождений (участков) и изменения этих условий под влиянием горно-эксплуатационных работ должна осуществляться с учетом физико-географических условий, геологического строения, способов и технологии разработки. Необходимо учитывать влияние климата, орогидрографим, наличия и мощности многолетнемерзлых пород на режим подземных и поверхностных вод, условия питания и разгрузки водоносных горизонтов, ресурсы вод. Геологическая структура месторождения, литологический состав, степень ллтифихании угленосных отложений, мощность и перемежаемость слоев, степень их дислоцированнос-ти и вы ветрел ости, геокриологические условия должны учитываться как факторы, определяющие тип подземных вод, количество водоносных горизонтов, их мощность и взаимное расположение, фильтрационные свойства пород, изменение этих свойств по площади и в разрезе, гидравлическую связь водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водам и. Следует иметь в виду, что разработка месторождения подземным или открытым способом, прямым или обратным ходом, концентрация очистных работ и нагрузка на забои, способ управления кровлей существенно влв яет на дренаж подэе шх вод, величину н режим водопритоков в горные выработки, химический состав и свойства шахтных вод,

а также на изменения естественной гидрогеологической обстановки как в границах горного отвода, так и далеко за его пределами.

1.1.4.    Рекомендации по защите горных выработок от воды должны оснор*зваться на учете гидрогеологических условий к"х>-торождения, технологии разработки (способа вскрытия, системы разработки, управления кровлей и др.), эффективности >*ер охраны окружающей среды, технико-экономических показателей способов защиты выработок.

6

1.1.5* Рекомендации по охране природных вод от истощения и загрязнения* а также природной сред л в телом должны базироваться на мерах, снижающих водоприток в гсэные выработки (применение рациональных систем разработки и способа управления кровлей, устройство барражей, ледяных перемычек и др.), на использовании шахтных (карьерных) вод в народном хозяйстве, применении эффективных методов предварительной очистки высокоминералпзованных вод или захоронения 'х в глубокие горизонты с учетом технико-экономической эффективности рекомендуемых мер.

1.1.6.    Возможность использования подземных и шахтных вод в народном хозяйстве определяется потребностью в воде и оценивается качс'ггвом этих вод (в соответствие с ГОСТами и техническими условиями), а также технико-экономическими локаза-телями их утилизации.

1.1.7.    Конкретные задачи и содержание Г|«^рогчюлогическ11х исследований (см.гл.2) определяются стадийностью геологоразведочных работ, утвержденной приказом Мингео СССР N? 161 от 20.O4.84r. /32/, гидрогеолсгическими условие ш, способом вскрытия месторождения, вероятными способами борьбы с подземными водами и должны отвечать требованиям инструкций ГКЗ СССР /14, 15* 19, 20/.

1.2_С Типизация угольных месторождений по условиям обводненности горных выработок

1.2.1.    Типизация угольных месторождений по условиям обводнения горных выработок разработана с полью унификации гидрогеологических исследований и должна способствовать повышению ах качества и снижению стоимости.

1.2.2.    В основу типизации (таблиц'¹ положены природные факторы, определяющие коллекторе яе и фильтрационные свойства углевмещающих пород, геокриологические условия, источники формирования водонритоков и условия поступления воды в горны выработки. Типизация учитывает гидродинамические особенности водообмена и сложность изучения гидрогеологическ х условий месторождение.

1.2.3* По геокриологическим условиям, степени литификации и дислошфованности углевмещающих пород, характеру подземных вод угольные местороженяя СССР разделены на четыре типа.

7

2 .Месторождения вне облаотн многолетней мерзлоты в полуовальных и свальных дислоцированных породах, оодержапшх пластовые порово-лт'^-щинные, трещинные к харстово-тре-шинные воды

1.4.Подэемные воды угленосных и других коренных пород 2Д.Атмосферные осадки 2.2 .Поверхностные воды .3 .Подземные воды покровных отложений

---

2,4;Подзвмные воды угленосных н других коре иных пород

СО

Продолжение таблицы

1,3,3,По гнпрогеологичес- сложные, очень

ким окнам

1.4.1.    Н елоср© дствоюю в горные ы работки

1.4.2. По гидрогеологическим окнам

2.1.1. .Непосредственно в простые горные выработки 2.1.2.Через тблшу вою- простые проницаемых пород 2.2.1.Через толшу воло- сложные

проницаемых пород 2.2.2«По гидрогеологическим окном

2.3.1. Непосредственно в

горные выработки 2.3.2.Через тол*-у водопроницаемых пород

2.** З.По гидрогеологическим окнам

2.4.1. Непосредственно в

горные- ы работки: а) в зоне активного водообмена