Оценка гидрогеологических и инженерно-геологических условий Стойленского месторождения

      Западная  часть залежи характеризуется относительно простым строением и равномерной  рудоносностью; содержание Fe_общ колеблется в блоках от 32,25 до 36,92%; Fe связанного с магнетитом – от 28,54 до 29,77%.

      Центральная часть залежи имеет сложное внутреннее строение по сравнению с другими  частями и характеризуется наименьшей рудоносностью, что обусловлено большим количеством даек диорит-порфиритов, наличием зон дробления и повышенным количеством сланцев в рудной зоне. При среднем объемном количестве даек в контуре, равном 3,3%, в центральной части количество их составляет 6,3-12,7% общего объема. Содержание Fe_общ  в блоках колеблется от 32,7 до 34,06%, связанного с магнетитом от 26,36 до 28,3%. На участке замыкания центральной антиклинали, на границе со сланцами, наблюдается обеднение железистых кварцитов – содержание Fe_раст снижается до 22-25%, связанного с магнетитом до 16,2-18,2%.

      Северо-восточная  часть залежи характеризуется сложным  строением и относительно высокой  рудоносностью. Содержание Fe_общ составляет 34,52-36,10%, связанного с магнетитом – 27,6-29,38%. Наиболее высокое содержание Fe_общ (38,27-39,39%) и связанного с магнетитом (33,10-33,77%) наблюдается в северо-восточной части месторождения. Юго-восточная часть залежи характеризуется относительно простым строением. Но в пределах ее развито наибольшее количество даек диорит-порфиритов.

      Общая рудоносность по строению структуры  юго-восточной части выдержана. Содержание Fe_общ в блоках составляет от 33,4 до 34,84%, а связанного с магнетитом от 27,3 до 28,55%. Здесь так же, как и в центрально части залежи, наблюдается обеднение железистых кварцитов. 

Гидрогеологические  условия месторождения.

      Гидрогеологические  условия месторождения обусловлены  геоморфологическими и структурными особенностями его расположения на водораздельном плато, расчлененным глубоко врезанной овражной сетью, и ограничением с севера, юга и востока долинами рек Осколька, Чуфички, Оскола, а также двухъярусным строением массива.

      На  месторождении имеет сплошное распространение  сеноман-альбский каньон – туронский  и рудно-кристаллический водоносные горизонты (табл.2). В целом для них характерна гидравлическая взаимность и связь с поверхностными водами, невыдержанность мощности и состава вмещающих пород, однородность состава и незначительная минерализация вод, общность источников питания и дренирования.

         Приуроченные к сеноман-альбской толще, водоносный горизонт характеризуется безнапорным или слабо напорным режимом. Расходы горизонта компенсируются инфильтрующей частью дождевых и талых вод в местах выхода трещиноватых меловых пород на поверхность. Юрские и неокомские песчано-глинистые отложения вследствие их частичного размыва являются лишь относительным водоупором.

        Рудно-кристаллический напорный  горизонт приурочен к выветренной  зоне докембрийского комплекса  пород. Водообильность горизонта  определяется характером трещиноватости пород. Питание осуществляется за счет вышележащего водоносного горизонта на участках выветривания или в местах малой мощности юрских и неокомских песчано-глинистых отложений. Среднее значение коэффициента фильтрации для выветривания кварцитов 2-2,5 м/сут, невыветрелых 0,02-0,07 м/сут. В связи со сложными гидрогеологическими условиями разработка месторождения производится при предварительном осушении, осуществляемом комбинированным способом – глубинным водоотливом. 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2 

 
 
 

Инженерно-геологические  условия.

      Геологический разрез месторождения характеризуется  многоярусным строением; инженерно-геологические ярусы составляют два структурных этажа – верхний и нижний.

      Верхний этаж представлен породами осадочного комплекса. Лессовидные суглинки по физико-механическим свойствам близки к аналогичным породам Михайловского  месторождения. Наиболее слабыми являются аллювиальные глины. Мергельно-меловые породы представлены трещиноватым мелом, переходящим на отдельных участках в трещиноватый мергель. Прочность этих пород определяется трещиноватостью массива. Высыхание мелов в приповерхностных зонах и процессы выветривания приводят к их осыпанию. Под воздействием динамических нагрузок происходят тектонические изменения. Сеноман-альбские пески представлены средне- и мелкозернистыми разностями, слабо сцементированными окислами железа. Пески обладают хорошей водоотдачей, коэффициент неоднородности К_н=3-5, на участке высачивания отмечается оплывание, в сцементированных разностях – фильтрационный вынос вдоль трещин.

      Неокомские  и юрские глинистые пески и  песчаные гидрослюдистые глины достаточно однородны по механическим свойствам. Небольшим набуханием обладают юрские глины при нормальных нагрузках до 2 кг/см² (0,2 МПа) (в песчаных глинах неокома около 0,5 кг/см² (0,05 МПа)). Ощутимое разупрочнение пород (сцепление падает до 50% исходного) отмечается в местах удаленных от поверхности обнажения на 4-5 м; с увеличением глубины прочность пород не уменьшается. Девонские отложения имеют ограниченное распространение и состоят из нерудных брекчий, песчаников, пестро-цветных плотных глин, характеризуются относительно высоким показателем прочности. Нижний этаж представлен скальными и полускальными разностями, при этом наименее прочными являются межрудные сланцы, породы даек и рыхлых руд. На участках распространения рыхлых разновидностей руд в ходе разработки отмечаются осыпи; обводненность пород рудной толщи не влияет на их устойчивость.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчетная часть.

     Определение гидрогеологических параметров. 

I. Расчет для безнапорного водоносного горизонта.  

1. Гидравлический градиент – это потеря напора на единицу длины пути филь

                          H₁-H₂                                 176-175

    i =                          =                           = 0.0026                      

                   l                             380

где Н₁=176м и Н₂=175м – напоры воды в скв.4 и 10 соответственно; l – фактическое расстояние между скважинами в метрах. 

2. Приведенная скорость фильтрации определяется по формуле Дарси:

v=i k_ф=0,0026^.5=0,013 м/сут,

где k_ф =5 м/сут – коэффициент фильтрации (для БВГ). 

3. Действительная (фактическая) скорость фильтрации воды

         V            0.013

U= = =0.66м/сут,

     µ            0.02

где µ - эффективная пористость породы, численно равная величине водоотдачи. 

4. Глубина  залегания зеркала воды определяется  разностью абсолютной отметкой поверхности земли и зеркала воды, взятых для одной и той же точки.

т.1   181-176=5м

т.2   179,8-175=4,8м 

5. Мощность  водоносного горизонта определяется  разностью абсолютной отметки  зеркала воды и кровли водоупора,  на котором сформировался водоносный горизонт.

т.1   176-163,4=12,6м

т.2   175-165=10м 
 
 
 
 
 
 
 
 

II. Расчетная часть для напорного водоносного горизонта. 

1. Определяем  гидравлический градиент 

                           H₁-H₂                                 171-170

    i =                          =                           = 0,003                      

                   l                             320 

2. Приведенная скорость фильтрации

v=i k =0,003^.12=0,036 м/сут,

где k=12 м/сут – коэффициент фильтрации для НБГ 

3. Действительная (фактическая) скорость фильтрации воды. 

          V            0.036

U= = =3,6 м/сут,

     µ            0.01

где µ - эффективная пористость породы, численно равная величине водоотдачи. 

4. Глубина залегания ПУНВГ (установившегося пьезометрического уровня) равна разности отметок поверхности земли и отметок ПУНВГ.

т.1   183-171=12м

т.2   182,8-170=12,8м 

5. Мощность  НВГ равна мощности вмещающих  его трещиноватых известняков  перхуровского возраста и составляет 20м 

6. Определяем  напорность НВГ, которая равна  разности отметок ПУНВГ и кровли водоносного пласта (почвы верхнего водоупора)

т.1  171-155,2=15,8м

т.2  170-160=10м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Определение скоростной высоты.

     Вода  в состоянии покоя при отсутствии внешних сил и на свободной  поверхности обладает гидростатическим давлением. 

P= ^.h^.g=1^.7^.9,8=68,6 т/м²=0,686кПа, 

где   - плотность воды,  

       h=7м – высота столба метра,

       g=9,8м-с²– ускорение свободного падения.

      На  поверхности воды, связанной с  атмосферой, атмосферное давление Р=100КПа=0,1МПа.

      Энергетическим показателем воды, которая находится в прах горных пород, является гидростатический напорН_г, представляющий совокупность пьезометрической h_p  и геометрической z  высот. Для безнапорного водоносного горизонта в центральной скважине №  применительно к выбранной т.А.