Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Опытно-фильтрационные исследования на месторождениях полезных ископаемых, намечаемые к отработке под защитой противофильтрационных завес

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Опытно-фильтрационные исследования на месторождениях полезных ископаемых, намечаемые к отработке под защитой противофильтрационных завес"

РГб од

] ШИШР^ЕйЙНАУКИ, ВЫСЯМ ШКОЛЫ И ТЕХШРЖКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЩРАЩИ

санкт-ш2тербургский государственный горный институт имени г.в. плеханова (шшиеский университет)

На правах отколиси РУМЯНЦЕВ Владимир Александрович

(ЖШО-ШЬТРАЦИОНШБ ИССЛЕДОВАНИЯ

на жстсроздениях полезных ископаемых,

НАМЕЧАЕМЫХ К ОТРАБОЖЕ ПОД ЗАБИТОЙ ПРОШВОФИЛЬТРАЦИОШШХ ЗАВЕС

Специальность: 01.00.06 - Гидсогэология

Автоовферат

■ даосестации на соискание ученой степени кандидата гволого-миневалогических наук

С.-Петевбувг 1393

габота выполнена да канадце гидрогеологии С.-Пене об? икого ровного института.

Научный руководитель: ад.-корр. РАН, лшфессои Мироненко В.А.

Официальные оппоненты:

доктор гео лого-мина ра логачэскиз каук Нодаатов Юлий

Александрович

кандидат гволого-минералогичэских на»к Назима Виктор

Николаевич

Ведущая организация: Государственный институт но аиоактииованию горнорудных предприятий Ш1РОРУДА.

Защита состоитоя " / Зи г> в

на заседании специализированного совета Д.063.15.07 в С.-Петербургском Государственном институте имени Г.ВЛла ■ ханова по адресу 194026, О.-Патеобург, В.О., 21 линия, д.2, ауд. П60.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШИН. Автореферат разослан "30 " г •

Ученый сакратярь, доцент

А.В.Кузьмин

4

ОБЩАЯ ^ЛРАКГ^ШЯйСА РАБОШ '

Актуальность работы. В настоящее время активно раавивают-оя альтернативные, экологически чистые технологии подавления водопритоков в горные выработка, в частности, основанные на вспользовааин нротаво^яльтрационных завес.(ШЙ). В этой овязн на первый ллан ввдвигаются задачи постановки в проведения схгы-гно-Зильтрациокных исследований в'самках как разведочных работ, гак и опробования 1ШЗ яря ее строительстве. Особый интерес вызывают вопросы контроля качества завесы в ходе строительства а эксплуатации гидрогеологическими методами.

Цал$ работы. Гвдроге ологичаский анализ ПФЗ как эффективной альтернативы традиционным системам гидрозаццги карьеров, научное обоснование методов постанов! .', проведения и интерпретации мштно-фальтрационных я индикаторных опробований в прэдалах цев-зооче годных участков ОД} (опробование "короткого объекта") -ш местороадэниях, намеченных к отработке под защитой ПФЗ.

Соответственно задачи исследований вклшали: С) анализ исходной информации до конкретному объект?, где технология 1143 потенциально представляв тел весьма эффективной, и построение на этой базе численных моделей: месторождения;

2) разработку рекомендаций по постанови гидрогеологической разведки а по методам ее проведения при ориентации на ПШ;

3) теоретический анализ условий ошпао-фильтрационного и индикаторного опробования ограниченного участка завесы ("короткого объекта") как инханерного сооружения;

1) разработку методика постановка, проводания я интерпретации такого рода экспериментов, построение интврпрвтвцяояяих алгоритмов.

[) получение, систематизацию и анализ исходных данных по территории Плесецкого бокситового цастосоццэнш;

2) построение численных моделей территории и работе о ними;

)) аналитячаские и-модальные исследования работы оквазти вблизи "короткого объекта".

Научная новизна заключается в следующем: С) на промере алзеецкого бокситового мостосогданпя ьчюрэдано

сопоставление двух технологий ващиты карьеров от подземных вод - дрэнажа и противофильтпационной завесы;

2) предложены рекомендации по, методам гидрогеологических исследований на м а от о вождениях, ориентированных на отработку под защитой ИФЗ;

3) подучены аналитические решения задач опробования для типовых схем строения участка ШгЗ;

4) предложены интвшпэтационныо алгоритмы опробования "короткою объекта";

5) дана оценка качества гидродинамических исследований, предусмотренных технологическим регламентов строительства ШЗ

На защиту выносятся: I) рекодшндации по обоснованию эффективной технологии защита карьаров от подземных вод; . 2) рекомендации по методам опытно-ч^ильтрационных и индикаторных исследований при о ваз н Фации на технологию ПШ;

3) аналитические решения задач опробования "короткого объекта'

4) интехшштационвые алгоритмы опытных работ, направленных на изучение ИФЗ,

Практическая ценность работы.

Полученные результаты позволяют более обоснованно подходить к выбору, систем защиты карьеров от подземных вод и модифицировать, полевые гидрогеологические работы на случай выбора П48 в качестве основного средства водозащиты. Выработанные временные и.пространственные критерии делают шзмокнш о боен о^ ванае оптимальных опытных кустов, а предложенные алгоритмы интерпретации позволяют, в первом приближении, оценить качество ПФЗ как'инкенерного сооцузения. Предлагаемые автором решения могут найти тцкзш пвишнеявэ при обработке данных кустовых откачек, проводимых в рамках традиционной гидрогеологической ваз веда вблизи тектонических нарушений и подобных им "коротких объектов". ■'

Реализация работы. Методические разработки, содоряапшэся в дизеертацаи, были использованы при выполнении работ ко темам: " Гидрогеологические исследования на Плесецком бокситовом пастора ада нии в связи с проблемой управления техногенным реш-- иом подземных вод СОБРа".(номер гостюгиограции 0186006359) и

- Б -

"Исследования взаимодействия снегам защити карьава трубки "Мив" от обводнения и подземного захоронения дренааных рассолов" (Ji гоарегистрацаи .01850078045 . ) при тазработке рекомендаций по гидрозащита Плесацкого мэсторовдения бокситов и ПРИ опробовании строящейся ПФЗ на карьерах трубки "Мир". Результаты работы внедрены а Плесецкой ГРЭ в 1988 году, а объединении / Якуталмаз в I99I-I993 годах.

Апробация работы. Ооновныа лоловения диссертации опубликованы в 6-ти работах д докладывались на научи их семинарах в CilFii и МГУ. - .

Объемjaбота. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложении* на 108 отр. машинописного тэкста, 17 рисунков, В таблиц, списка литературы из 104 наименований и приложения.

Работа выполнена под руководством чл.-корр. РАН, арсфассо-ра Ыцронанко В.А., которому автор приносит искреннюю благодарность. Автор глубоко признателен сотрудникам кафедр« гидрогеологии СИГИ Коносавскому 11.К, и Учаэву В.К., оказавшим неоценимую помощь в работа.

01ШРШШ ШОЖ

ашшз ооотснш1н др1шшы ii постановка цодч иссвдовашй

{¿беременное соотоянче технологий защиты горных выработок ох обводнения нельзя о читать соответсявуюкиш потиаблоотяы практика. Большое разнообразие горнотехнических и гидрогеологических уолоаий отработки месторождений требует привлечения, наряду о традиционными, и новых перспективных способов гидрозащиты - изоляции карьерного доля, в частности, основанных на про-тиво(]яльтрационшд таидонакных завесах (ШЗ).

Несмотря на достаточно высокий уровень технологии строительства Ш£), наблюдается, явный дадициг разработок, относящихся к обоснование оптимального способа защиты карьеров от обводнения (дренаж или, как альтернатива, изоляция карьерного доля), а также к методой постановка, проведения и интерпретации опытно-фильтрационных доследований, направленных на выбор параметров ШЗ и контроль ее качества. Публикаций по этой тематике крайне мало,, так что гидрогеологическая разводка ориентируется лщЪ на традиционные оиотемы осушения, проблема же опробования строявдйся завесы как инженерного сооружения практически вооб-' ¡ца не затрагивалось. Суть этой проблемы сводится к постановке . а кнтердреяации опытных опробований вблизи слабшроницаеыых "коротких объектов", размер которых часто намного меньше размеров области эффективного влияния экспершланта; ацими словами, необходимо получить информацию о геометрии и/или проницаемости 'участка ШЙ. Естественным инструментом для решения этой задачи могут являться кустовые откачки,-информативность которых может бить резко увеличена за счат индикаторных методов. При этом интерпретация данных эксперимента в рамках традиционных методик временного прослеживания практически неаозмовна: при расположении наблюдательной оквавины по другую сторону завесы относительно опытной, ее реакция будет определяться временем прохождения возмущения вокруг "короткого объекта" (фильтрационное сопротивление вкраот ЙФЗ по линии, соединяющей опытную и наблюдательную окваадш, очень великр), корда его влияние на индака-' tepaux графиках цгв ив будет проявляться. Ситуация улучшается

при ориентации на мзтодикзРплощедного прослеживания, поскольку в этом случае высокое фильтрационное сопротивление участка ШЮ оказывает определяющее влияние на форму индикаторного графика. Однако применение этой методики требуот разработки соответствую• щих аналитических решений и интедаретациопных алгоритмов/

В целом ке, по мнению автора, применение тьлько гидродина-мичэоких методов опробования "короткого объекта" но слишком перспективно в.связи с относительно невысокой чувствительностью к параметрам завэоы. Улучшений положения мояно добиться, используя (конечно, в коьшж, .се с гидродинамическими методами) трас-сврныа метода опробования участка 1146. Ориентируясь в этом случае на время прихода индикатора, мояно существенно улучшить ситуацию с оценкой геометрии и качества завесы: любое нарушение ее сплошности вызовет резкое изменение врэмени прихода твассо-ра; эта задача также требует пое грозная аналитических зависимостей и алгоритмов интерпретации. Еще лучших результатов можно добиться применением дуплетной схемы опробования при расположении опытных сквакин дуллзта по разные стороны 1143. Относяоь. по сути дела, к индикаторным способам опробования, дуплотный эксперимент наиболее сильно локализует зону возмущения и позволяет огладить влияние таких искажающих ректоров как естественный поток и неоднородность пласта.

В качестве основного объекта исследований было выбран? 'Плесецкое бокситовое -месторовдение, отработка которого под защитой традиционных .дренакных систем оказывается вообда нерентабельной из-за исключительно высоких водопритоков и сопряженных о дренажом экологических проблем. Анализ состояния дел на атом месторождении позволил выявить достоинства альтернативного подхода к его защите от обводнения - на основе ПФЗ. Отоюда возникла необходимость в выработке новых подходов к проведений разведочных работ на месторовданпях, намечаемых к отработке под защитой ПФЗ.

.Для альтерантивного анализа различных систем водозащиты о успехом могут быть применены метода математического' мсцрлирово-ная. С другой стороны, разработка методик постановки, проведения и интерпретации опытных работ невозможна баз применения аналитических методов расчета скважин, специальных методов математического анализа и численных методов интегрирован^:

гаанв эеих методов открывает,пути для построения упоминавших-оя вышз интерпретационных алгоритмов и выработки рекомендаций но оптимальному проектированию шытных работ.

Таким, образом, можно.поставить следующие основные задачи исследований;

- оценка юаботи альтернативных енотам водозащаты Плесецкого местороадения на базе данных традиционной гидрогеологической разведки;

- разработка рекомендаций по методам опытно-фальтрационных исследований в олучае.выбора 11ФЗ в качестве основного средстве защиты;

- разработка аналитических решений задач опытно-фильтрационного и индикаторного опробования ограниченного участка ПФЗ как инженерного вооружения;

- построение интерпретационных алгоритмов опытных работ, соответствующих стандартным методам интерпретации, с целью получения информации о фильтрационных свойствах завесы и. ее качестве.

ищротжпшжиз уолошя изучаемой территории

Результаты изучения ^гидрогеологических условий территория Плесецкого бокситового месторождения бтражаны в работах Лозовского А.И., Короткова А.И., Смалова A.B., Саара Ф.®> , Гершаш вича И.М. и др. .• 1

Мееторовдение приурочено к qePoqaK к.й.меиночгодьц6го ш риода, слагающим восточный склон Онего-Двинского изщтоачья. Основной водоносный комплекс региона связан с карбонатными отложениями одадна- верхнекаменноугольного возраста <1ШК) - дож митами, извеотняками, мергелями. ¿Мощность KHK постепенно увел; чиваетс&в восточном направлении от 30-40 м вблизи р. Онега л 120-150 метров в районе р. Пукса.'

Аллювиальные,отлокения, выполняющие древние долины-этих рак, представлены суглинками, супесями, песками различного со става, они полностью прорезают КШ вдоль западной границы ме-отороздзиия; в то жа время, в районе Савинского ызстоювдзиия известняков под аллювиальными отлонанияш с. ¿мня остается сл карбонатных повод мощностью 10-15 м.

Кроме аллювиальных, на те в саго рай месторогленал получали

_,люкоа распространение четваргачныэ отложения болот, флрвдо-гляциальнш и ледниковые образования, повсеместно перекрывающие известняки и определяющие характер питания КВК.

Бокситовые повода образуют отдельный тульоко-алекошский горизонт и залегают в подошва КВК. Нижа находятся глинистые терригешша отложения нижнекавбонового возраста (с редкими песчаными прослоями), которые выполняют роль регионального водо- , упора для всей, территории.

В гидродинамическом отношении территория месторождения представляет собой закрытую двухпластовую структуру о разделяющим слоем, получающую питание за'очет инфильтрации. Разгрузка осуществляется в виде родникового стока в долины реки Онеги - из нижнего водоносного пласта и р. Емца - аз верхнего. Суммарный среднегодовой дебит родникового стока составляет около \\ м3/свк.

Верхний водоносный пласт почти повсеместно имеет в 3-4 ра-' за более высокую проводимость, чам нижний; исключение составляют лишь цэнтвальная часть территории, где ситуация обратна. В плана суммарная провода,юсть КВК изменяется от 8000-9000 м^У сут. - в западной части региона до 1500-2.000 м^/сут - в восточной, с постепенным уменьшением Ь восточном направлении. Проводимость отложений древних долин относительно невысока, и, по крайней мера, на 2-3 порядка маньша проводимости КВК. Однако вопроо о взаимосвязи раки Онеги о водоносным горизонтом карбо- ! натних отложений оставался открытым. Выполненные нами работы по тармозондированию донных отложений,, анализу данных рваимних наблюдений позволили утверждать,- что эта связь достаточно ола-бая практически на всей территории района, за исключением двух участков, протяванностью около 500 м, на которых возможна прямая связь о паводковые периоды.

CfflOCmJHlffi лльшрнавшых способов вдрозащиш

(дйлш и иш )

•Вопросы расчета оаотвм горного дреназа подробно рассмотри« нц в работах Абрамова С.К.; Мироненко В.А., Норватова Ю.А., в другой научно-технической,и нормативной литературе. Что же * касается расчетов противофяльтрационных завес как водозащитного сооружения, ю таких публикаций пока очень мало (Рогатин Il.il.,

Сенаторов Н.Н., методические рекомендации института ВМШМ).

Автором выполнены иоследования по численному моделированию территории Плесецкого бокситового месторождения для оценки во-допритоков в карьер и, в первой приближении, эффективности Ш6. Моделирование выполнялась в стационарной трехмерной постановке о использованием программной системы шншпг ( авторы - Мак-дона льд, Xарбух). Предварительно была выполнена калибровка ыо-. дела по расходным и уровеннш характа ристикам, причем погрэш-- нооть калибровки не превышала 4 % по уровенному вешу й I % по родниковому ¿току. Суммарные расчетные притоки в карьер на конец отрабояси составили величину около 630000 ц3/сутки, при ^статочном дебите родгшков порядка 620000 мэ/сутки.

Далее на модели задавалась замкнутая ДФЗ и оценивались притоки в торные выработка при различной проницаемости завесы. Оказалось, что уже при технически реально достшшюм коэффициента фильтрации завйоы (к3) равным 4«Х0~а ы/оут (при расчетной . ширине завеоы 25 м) притоки в карьер уменьшаются до значений около 10000 ыа/с.ут (вдо. I).

- II -

о

Полученные да шип били использованы для сопоставления двух альтернативных способов защити - дренажа и изоляция карьерного поля.

Расчеты показикают, что нви осушении карьерного поля с помощью водошшшающей сиотоми, только для обеспечения первой очереди отработки (Вахновская залеяь), потребуется одновременно держать в работа около 150 скваяин, оборудованных погругкнн-пи яасооамл с производительностью-75-100 м3/час каждый и сумма» нш расходом около 15000 м3/час. При всем этом, сохраняется потребность в карьерном водоотлива, производительность которого модаг достигать величины 2000-3000 м3/чао. и, если степень загрязнения подземных вод можно уменьшить путем разделения соответствующих водоотводящих систем и водолпйэмникоа, то эффекта истощения эксплуатационных запасот подземных вод пзбэнатт) по . удается. Поэтому потребуется разработка новой генеральной схемы водосиабяония региона и принятие мер по восполнению запасов.

Ситуация кардинально меняется при рассмотрении варианта защити с помощью ШЗ. Принципиальная возможность и тахнико-экономическая целасообразность освоения месторождения под защитой ШЗ следует из достаточно отлаженной отечественной технологии (п/о "Сдоцтамионаягеологая")'. Согласно укрупненным оценкам этой организации, при средней глубине сквагзин в 70 метров, пустотелости пород 0,5 %, остаточной проницаемости посла тампонада 0,01 м/сут, ширине завесы 30 м и мощности тампонируемого интервала 50 метров, - стоимость I пог.хм завесы составит 1-1,2 млн.руб. (оценка 1988 г.).

Гидродинамический эффект завесы оцзнон по сезульт ¡там моделирования'. Коэффициент заслона около 85 % от суммарных подоппи-токов достигается при ширине завесы 20-25 м и остаточной проницаемости порядка 0,05 м/сут.. Более детальные проработка на данной стадии нэ представляются цалесообразншл из-за отсутствия ("т°ттальних исследований по трасса IMS.

■i: приведенных оценок ясно, что требуемый защитный эсдокт ИФЗ в условиях Плесецкого месторождения доставим в рачках вполне приемлемых технике-экономических показателей. Главным яэ преимуществом Пйз является с обладание экологических требований, -касающихся поверхностной и подземной гидросферы. Правде- всего, не будет истощаться основной водоносный горизонт, снимается проблема утилизации откачнзяашх год и лоявллзтс. экономически опрал-

- 1<й -

данная возможность оокращзния объемов загрязненных стоков.

Таким образом, применительно к Плесецкому месторождению, бокситов, определенно следует, что технология является явно предпочтительнее горного дренажа.

СШ:ШО-ШЬТРАЦИОШШ ЩШВДШАНШ НА ШаПШОДЗНШ, К ОШЪОШ ПОД ЗАЩИТОЙ ПФЗ

Б случае принятия решения об отработке месторождения под защитой П®3, потребуются коренные изменения направленности и методов опытно-фильтрационных исследований, а такшз разработка методов контроля.качества завесы как инженерного соорувения. Проблема здесь состоит в том, что, в отличие от традиционной гздрогаологаческой■ разведай, необходимо превалирующее изучение узкой зоны вдоль трассы ПФЗ, а эффективных экспериментальных схем, направленных на опробование участков 1Ш, пока вообще на разработано. Наиболее приемлемым выходом из создавшейся ситуации на данном этапе является опытно-эксплуатационный подход к иоовдеваниям по трасса ПшЗ. При этом сштно-фильтрациошшо работы проводятся на опорных кустах, располагающихся по линии П&З - сначала до, а'зате.. после сооружения ее опытно-эксплуатационного участка, шлея в виду, что целью опробования мокот олу-?.:цть оценка геометрии и/или проницаемости ШгЗ. Однако такой подход гкобуат разработки методики постановки, проведения и ин-тоспрэтищш экспериментов, направленных на изучение "короткого объекта" - ограниченного участка ПШ.

, Аналитичоских решений, пригодных для обработки откачек вблизи коротких границ, почти нет, а имеющиеся предложения (Данилов Л.И.) ориентированы ¡18 интеапютацию по графам временного проела я.таная. Поэтом?/ гдш, на базо метода конформных отображений (Овешников А.Г., Тронов А.Н., Лаврентьев гЛ.А.» Шабат Б.В., ¡аюльмаа П.), были иолу чаны решения задач опробования, позволяющие использовать методику площадного проелакивания. Раосматви-1 злись два .схемы строения "короткого объекта": а) непроницаемая шшая граница и б) прямоугольное олабоароницаемов включение ко начной проводимости.

Для первой охемы полученное решение можно записать в виде:

г %а.иГ

5 = ТлГ7г, V «>■

где Ь = ^кТБ^/Цс - безразмерное пониженна ( О.«- дебит оои-тной скваамны, Ь1 - пониженна в наблюдательной скважине), I - половина длины завесы, а - пьввдвдоводнооть пласта, Т- его проводимость, ^з - раочетные радиусы, вычи-

сляемые по зависимостям:Ъ=>/С{Ч.с-р>1+{д(и-сОг) ^•^Рг-Р^+^'ЧУ',

Координаты комплексной плоскости V/ С и реальной плоско-

б

оти 2 (х^ связаны соотношениями: х« ■^[р-рСр1*^1")'] и

С^^ЯСР1*^1)] » В приведенных зависимостях

рил и - координаты опытной скважины в плоскости

Формула (I) справедлива при выполнении критерия

и позволяет в первом приблиаении оценить "качественные харак-тевистики участка 1ШЗ.

Аналогичное решение получено нами и для второй схемы опробования'- случай (б). При выполнении критерия (2) оно позволяет оценить не только топологию "короткого объекта", но и его проводимость.

Как :уна упоминалось, применение только гидродинамических методов опробования "короткого объекта" представляется недостаточны«. Поэтому нами исследовалась возможность использования трасоериых экспериментов для повышения информативности опытного опробования ПФЗ. Предполагая, что влияние гидродио-пероии на величину времени прихода индикатора ( ^ ) незначительно, мозноутверхдать, что

3 ¿р

1рв V "Лг ' <*>'

р.. п Зр

где к. - исходный коэффициент фильтрации, а - цористооаь,

<3ff - главная компонента тензора кривизны. На основе пит явная (3) нами разработаны алгоритмы, позволяющие рассчитать ■ впвмя прихода индикатора в опытную сквавану при запуска его в наблюдательную; создан пакет программной подавшей, лозао-япгщй! выполнять все аналитические расчеты, необходимые для интешвагацил реальных экспериментов.

д0сют1ие шпер]ретац;юшш алгоритмов

Основным инструментом для йоду чения информации о частично затампонивованном массиве, на наш взгляд, доланн являться спа-анализированные кустовые опробования (конечно, с учетом данных регламентных работ тампонажного цикла).

■ Из (I) следует, что график зависимости S - 2г\.(Л»'1г/1») представляет собой прямую линию, не проходящую через начало координат. При этом, проводимость Т = йс./2.гС , а пиезопроводность а = екр - при выполнении критерия (2).

Аналогичным образом строятся зависимости и для случая (Б) (слабопрошщаамоа прямоугольное включение).

Приведенные в работа' численныа расчеты и анализ чувствительности свидетельствуют о на слишком благоприятных перспективных чисто гидродинамических методов опробования. Так, для лучей наблкщательных скважин, расположенных вкрест "короткому объекту", ошибка в определении длины заваси на 20 % отвечаат изменения;,! величины S на 2,5-3 %, хотя о качественных хавай тэристиках завесы (ее сплошности) мокно судить достаточно уверенно. Аналогичная ситуация складывается и с чувствительности к фильтрационным параметрам завесы, правде всего, к ее проводи ности; Несколько лучше, обстоит дело о комплексным параметром Ч/б . где K.J - коэффициент фильтрации ЛФЗ. Однако кардинального улучшения мрнно добиться лишь применением трассерных экспериментов; Поэтому на основа интеграла вида (3), с помощью методов численного интегрирования (Кош Г., [Грудников AJÍ.-, Ерычков Ю.А., Маричев О.И. и др.) нами были построены кнгвшш; тацаонныэ алгоритмы, позволяющие рассчитать как врамя прихода индикатора, так и координаты соответствующай линии тока.

Чувствительность индикаторного эксперимента к времени прихода индикатора оказалась достаточно bucokoü. Его хорошо види

из таблицы I.

Таблица I

Время прихода индикатора при наличии завеоы к *

1,34 «ИГ3 43

2,61-Ю"2 9

3,99'Ю"2 5

•6,12*10~2 ' 3

3,17'ЯГ2 2,5

б,02'Ш~2 1.6

Относительные расстояния ох наблвдательной скважины .до завэоы ( х )

Время прихода индикатора бее завесы • ,0

0,1 0,3 0,5 1,0 2,0 3,0

3,14'Ю-4 2,83'ДГ3

гЗ

7,95'Ш 3,14'Ю"3 1,26 •ВТ2 7,85'Ю"2

В заключение остановимся на акопаряыентах по отплатной оха-ме. Аналитическое решение такого рода задач крайне сложно, хотя автором продолжаются работы в атом направления. Поэтом» для исследования было использовано утоленное моделирование. Имитировался отплатный эксперимент сначала вблизи оплошного участка НЮ длиной 210 метров, при проводимости пласта Т » 50 м2/оут и завесы 0,01 ы2/сут, пьезопроводнооти соответственно 5000 а

I м2/аут, а пористости п <= 0,01, а откачивающие а нагнетательная скважины располагались ро оси душ» га на расстоянии 20 метров от Ш8, а затем вблизи завэоы, шеювдй в98аташошгооваН1"?в зону в центре или в краевой* чаота. Для расчетов использовались программы ааоим (Гипрошахт) и лютат, (К1п«ЦасК-У,). Полученные результаты иллюотривуютоя виоункаыи 2 и 3 (графика пютоашн ) и таблицей 2. Как видно, обладая достаточно высокой чувствительностью ко времена прихода индикатора,дуплетная зхема опробования позволяет наиболее обоснованно оудигь о качз зтва тампонажа. Так, при'расположении ослабленного участка зблиэи оса дуплета время прихода индикатора по оравцеаию со эдчаяма без завесы практически на изменяется, поток как бы 'стягивается" к "окну" а ПФЗ, что хорошо просматривается на годе скороотей модели (рио. 2,3). Ноли т "окно" располагается ) краевой чаота завесы, то время прихода опмделяатоя смещением

Таблиц« 2 ,

Время прихода индикатора (оут.)

пг~~—......... Без эавеоы Сплошная ^аваса Завеоа о "окном" на оои дуплета Завеоа о "окном" в краевой чаоти

■ . 39,6 5,00 9,2

его относительно поперечной оси короткого объекта. )' На выходной кривой С • 4 СЛ} ' наблюдается локальный макси-ÍmsmÍ отвечающий времени прихода индикатора вокруг оплошного кьыиа ПАЗ. Линии тока, отвечающие этому случаи,хорошо поосма-Ччшваюгся на риоункаЗ.

. ' Более детальное исследование этой схемы опробования затруднено из-за отсутствия аналитических решений. Применение т одного лишь численного моделирования нельзя считать достаточным, поскольку задачи подобного класса являются крайне тя-ктля для любой программы, реализующей численный метод.

.И, наконец, коротка коснемся опыта строительства ПФЗ вокруг карьера "Мир", накопленного в последние годы. Гидрогеологического опробования строящейся завесы практически не проводилось (кроме работ Горного института) и контроль качества осуществлялся по.методикам,.принятым в технологическом регламенте. К 1993 году вокруг карьера сооружено 3 участка завесы: i Северный и Южный длиной по 660 м и западный длиной в 200 ы. Как показали наблвдэния, существенного влияния на водшритока в карьер эти объекты не оказывают. Это еще раз говорит о необходимости опытно-эксплуатационного подхода к контролю качества подобного инвеварного оооруваиия.

MO«

m-

II

M

t < 1 t • I f < I > I

< Ч * < » t f t f t *

< < * * I

- 4 • » » ^ ' —»

: : : : : y.

„ / ^ * y / / V

» » » » M

Л.

\ x , , » * > * *

* X л »

f » « л 4 I I I I t

i

CM

I

iioo

—J—

«te

—r

sae

—r

4ML0

Р^з 2 Этого скогосгви при роохмсяеиии „окна* » чвигге ПФЗ

t i

i»oe-

1200-

9СЮ-

Ч Ч » Ч'"1"|-г

I м И I I , ч v \ * Л 1

* * и \ П i

* * \ Ч \ \\\ ____.Ч\\Л

____.-nSSÏX

———^

"i—i—»—i—г

И » M t , ,

1.t ff ,,i. ,

S jr

s//

' * ' / r t i i ♦ % л ^ 4 4 ^ -

■/ / / .t it it f ! tî A \ л Л * V V ч

, t i t if 't if.lt !î \\ \\ \\ rt Л .1 ,

, i t i t I ■■>< if \) it.rt t i . , ТГ

Rte 3 Эяюга скоростей при ¡{чморммюми i(oW .ь,«паевой ° части П<РЗ.

€ аштвнмз •

Основные вывода и результаты исследований, выполненных автором, сводятся к следующему.

1. На примера Плесецкого бокситового месторождения дав развернутый анализ вариантов отработка месторождения под защитой альтернативных споообов подавления водопритоков, из которого следует, что месторождение целесообразно отрабатывать под защитой Пд&З. ....... ■ '

2. Исходя из оцааки информационной базы, получаемой в хода традиционной гидрогеологической разведки, одалав вывод о том, что на ее основа могут проектироваться лишь общепринятие системы водозащяты (дренажа). На основе альтернативного анализа вариантов защиты Плесецкого ыестооовдения от подземных вод разработаны рекомендации по принципам и методике гидрогеологических исследований на подобных объектах. В частности, предложен опытно-эксплуатационный подход к гидродинамическим и индикаторный опробованиям на месторождениях, намечаемых к отпаботке под защитой ШВ. Такой подход подразумевает необходимость оценки фоль трационных свойств на ограниченном участке затампонигюванного массива на первом этапе отроительства ПФЗ.

3. Получен ряд новых аналитических решений соотватствуицах задач гидродинамического и индикаторного опробования, позволяющих свести интерпретацию экспериментов к стандартный способам. Это дало возможность провести теоретический анализ работы опытных скваздн вблизи слабспроницаамого "короткого объекта", разработать критерии применимости полученных решение, оценить их чувствительность к исходным параметрам.

4. Предложены охемы построения опытных кустов, штшнзшю-ванные с точки зрения совместимости гидродинамических и трассав них методов. В частности, показано, что большинство наблццаталь ных скважин следует располагать по другую сторону завесы относа тельно центральной аа расстояниях порядка (0,25-0,4) вв.дааш.

5« Дуплехное индикаторное опробование имеет наиболее высокую чувствительность в соотоянию 8бтампонированного участка по сравнению о иными индикаторным а, тем более, гидродинамическими экспериментами, благодаря чему .оно позволяет получить сравнительно надёжную информации о качестве участка ШЭ. Кроме того >

•iijaoc4uaia эксперименты в доплатной постановки позволяют, в да рвом пшбл^жаииа, контролировать полойвяие ослабленных зон ■

но фронта Я&з.

Для дальнейших исследований ыоашо- выделить следующие направления:

- построение аналитических моделей опробования участков ¿№ по дупло мой схема;

- отработка предложенных методов постановы! и проведения опробования в натурных условиях;

- поиок новых, нетрадиционных способов опробования такого иода объектов,

Цо теме диссертации опубликованы следующиа работы: -

J, Атрощенко О,Г., Мироношсо В,Л., Румянцев В.А. Обоснование локализованного опробовании водоносных пластов на участках уоэведаная пвоишо£илы'рацио1шых зава о. (Отппавлена на депо ни (оаание)^ 199 V,

2. Коиосавский U.K., Яовозилова Н.Д., Румянцев В.А. шыт-но-уиьтрациоиное опробование вблизи коротких гидродинамича-скнх границ (интерпретация и анализ чувствительности). Геология и разведка, J- 6, 1990, с, 6&-6Э.

3. Коносавокдй П.К., Румянцев В.А. Иршенание трассеров для оценки качеству противо^ильтрационной завесы. Тезисы до-, кладов второго научно-технического са алана "Гвдрогеологиче-окио и лнкапарно-геологические проблемы при разработка угольных месторождений". С.-Петербург, 1993,

, 4. Коносавский U.K., Румянцев В.А. Гидрогеологические походы контроля качеотьа протиьофильтрациошшх за вас для снижения притоков в горные выработки (откачки и запуски индикаторов). i'ooicHiia сланцы, I; - , ¿99 (ц печати)

tj. Конооанский П.К., ¡.йюоненко U.A., Румянцев В.А. Оценка а^ктиБНости опытных откачек при опробовании качества про ти-иол1Льт;;ащзонных завао. Тезисы докладов первого научно твхни-

ского сомину па "Гидрогеологические и инаенэрао-геологича-с;ша проблемы при разработка угольник масторокданиЙ. О.-Патер-бург, 1992.

6. аирошшео В. А., ШльсгиШ J .В., Румянцев В.А., Румынии в.Г. Аиализ и изучзша рзаима подземных вод на участках их за-грязношш, разд. 9.1. - В кн.: Изучение загрязнения подземных год, Н,, Недра, 19В5, о. 1Ь6~162.