Детальная разведка месторождений подземных вод

ДЕТАЛЬНАЯ РАЗВЕДКА

В соответствии с требованиями Инструкции ГКЗ СССР [14] гидрогеологические работы на стадии детальной разведки ме­сторождений производятся только на тех участках, которые по данным предварительной разведки, признаны наиболее рацио­нальными для промышленного освоения. Главная задача гидро­геологических работ на стадии детальной разведки состоит в обосновании проекта строительства и рациональных условий эксплуатации будущего водозаборного сооружения. Для решения этой задачи на участках будущего водозабора эксплуата­ционные запасы подземных вод должны быть разведаны с де­тальностью, обеспечивающей подсчет запасов с учетом задан­ного количества воды на ближайший период по категориям А, В, Сь Для удовлетворения на перспективу должны быть вы­явлены запасы с оценкой их не ниже категории Сі. Кроме этих требований, Инструкция ГКЗ СССР [14] регламентирует необ­ходимость изучения инженерно-геологических условий участка детальной разведки — естественных геодинамических процессов, протекающих в районе месторождений (оползни, обвалы, мерз­лотные явления, просадочность грунтов и др.), категорий бури- мости горных пород, вскрываемых водозаборными скважинами, а также характер их устойчивости в скважинах и др. Необхо­димость решения перечисленных выше основных задач опреде­ляет выбор методики проведения комплекса гидрогеологических работ на стадии детальной разведки месторождения.

1. Буровые работы. Один из важнейших методических вопро­сов, решаемых на стадии детальной разведки, — способ разме­щения буровых разведочных скважин. Буровые разведочные и разведочно-эксплуатационные скважины следует размещать в основном в пределах водозаборного участка (с учетом ранее пробуренных скважин) в соответствии с выбранной схемой во­дозаборного сооружения. Конструкции разведочно-эксплуата- ционных скважин должны обеспечивать возможность их эксплуатации с проектной производительностью. По вопросу о числе скважин, необходимых для разведки участка, на стадии деталь­ных исследований в Инструкции ГКЗ. СССР [14] содержится следующее требование: число пробуренных в процессе разведки разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин зависит от степени сложности месторождения и схемы водозабора. На­пример, при линейной схеме водозабора на месторождениях первой и второй групп сложности в относительно однородных по фильтрационным свойствам водоносных горизонтах число разведочных скважин на участке детальной разведки должно составлять 15—20 % (но не менее двух скважин в схеме водо­забора). В неоднородных по фильтрационным свойствам поро­дах на месторождениях второй группы сложности должно быть пробурено 40—50 % скважин от общего числа проектных экс­плуатационных выработок (при этом 15—20 % от общего числа эксплуатационных скважин водозабора должно быть опробовано с дебитом, близким к проектному). На месторождениях третьей группы сложности на месте каждой проектной эксплуатационной скважины по выбранной схеме водозабора на стадии детальной разведки должна быть пробурена разведочная или разведочно-эксплуатационная скважина.

При детальной разведке месторождений подземных вод, освоение которых требует применения специальных методов (лу­чевые водозаборы или искусственное выполнение подземных вод), на участке производится строительство разведочно-эксплу_: атационного водозабора, для чего наряду с бурением скважин .проходят специальные выработки (инфильтрационные опытные бассейны и др.).

Критерием для оценки степени неоднородности фильтрацион­ных свойств водоносных пород может служить предложенная Л. С. Язвиным величина среднего квадратического отклонения логарифма водопроводимости или коэффициента вариации (табл. 9).

Для предварительной оценки степени фильтрационной неод­нородности пород продуктивного горизонта могут быть исполь­зованы данные по определению удельных дебитов скважин. В Методическом руководстве по разведке и оценке эксплуата­ционных запасов подземных вод для водоснабжения в этом от­ношении изложены следующие рекомендации [11]:

1) если буровые скважины на разведочном участке имеют однотипное оборудование, то в условно однородных пластах максимальные и минимальные удельные дебиты скважин раз­личаются не более чем в пять раз; в неоднородных — в пять— десять раз; в весьма неоднородных — более чем в десять раз. Как показывает практика разведки, водоносные пласты с отно­сительно однородными фильтрационными свойствами сложены чаще всего песками, песчано-галечниковыми и равномерно тре­щиноватыми породами; пласты с неоднородными свойствами — трещиноватыми и закарстованными карбонатными породами; весьма неоднородными свойствами отличаются брекчированные породы в зонах тектонических нарушений и крайне неравно­мерно закарстованные массивныё карбонатные породы;

2) при необходимости разведочные скважины могут быть пробурены за пределами площади участка детальной разведки с целью: а) изучения гидрогеологических условий примыкаю­щих флангов месторождения и оценки эксплуатационных запа­сов подземных вод по перспективным категориям Сі и Сг для удовлетворения заявленной потребности в воде на перспективу; б) уточнения граничных условий оцениваемой площади и геоло­гического строения.

Приведенные рекомендации по размещению разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин на участке детальной разведки следует рассматривать как общий принцип, к реализации которого нельзя подходить формально.

Конструкции гидрогеологических скважин, выбор способов бурения и необходимые для этих .целей технические средства рассмотрены в гл. 11. Здесь необходимо отметить, что все воп­росы по технологии проходки⁰гидрогеологических скважин, а также о необходимости отбора керна в процессе бурения, по существу, решаются в каждом конкретном случае в зависимо­сти от степени изученности района месторождения, назначения скважин и геолого-технических условий их проходки.

На стадии детальной разведки месторождения особенное значение имеют правильный выбор технологии вскрытия продуктивного водоносного горизонта и наиболее рациональной для данных конкретных гидрогеологических условий конструк­ции фильтров и технологии оборудования разведочных сква­жин. При решении этих вопросов необходимо очень серьезно отнестись к выбору способа бурения (ударно-канатное, роторное, 'с обратно-всасывающей промывкой и др.) разведочных скважин, к оценке возможности применения глинистого раство­ра в процессе их проводки и т. д. После завершения разведки месторождения все скважины, кроме передаваемых для эксплу­атации скважин опорной наблюдательной сети, подлежат лик­видации в порядке, установленном горно-техническим надзором.

2. Опытно-фильтрационные работы в процессе детальной разведки месторождения проводятся > с целью: 1) детального изучения и уточнения гидрогеологических параметров продук­тивного водоносного горизонта; 2) уточнения граничных усло­вий фильтрационного потока; 3) определения' опытным путем проектной производительности -разведочных скважин; 4) уста­новления величины срезок уровня при взаимодействии сква­жины; 5) выяснения эмпирических закономерностей изменения уровня подземных вод при заданном водоотборе; 6) изучения опытным путем возможного изменения качества подземных вод в сложных гидрогеохимических условиях.

Для решения перечисленных задач обычно проводятся пробные и опытные откачки из одиночных разведочных и разве- дочно-эксплуатационных скважин, опытные откачки из разве­дочных скважин с кустами наблюдательных выработок, опытно- эксплуатационные откачки из одиночной или группы разве­дочных и разведочно-эксплуатационных скважин с сетью наблюдательных выработок. Методика проведения опытно-филь­трационных работ и,обработки их данных изложена в гл. 12.

3. Геофизические каротажные методы исследования гидро­геологических скважин являются неотъемлемой частью комп­лекса поисково-разведочных работ на стадии детальной раз­ведки. С помощью таких исследований (электро-, радиоактивный, резистивиметрический и расходометрический каротаж и т. д.) на разведочном участке могут быть решены следующие важные геологические, гидрогеологические и технологические задачи: уточнение (а в некоторых случаях изучение) литологического состава горных пород, вскрытых разведочными и наблю­дательными скважинами; изучение фильтрационных свойств рыхлых пород продуктивного горизонта й их изменения в вер­тикальном разрезе; выделение в разрезе водоносных трещино­ватых и закарстованных пород в зонах повышенной проницае­мости; определение естественной скорости потока подземных вод; диагностика технического состояния разведочных и разве­дочно-эксплуатационных скважин и др.

Решение первых трех из перечисленных задач имеет очень большое значение для повышения эффективности разведочных работ. Проведение каротажных работ на участках с хорошей изученностью позволяет применить скоростную лроходку ги­дрогеологических скважин без отбора керна, не снижая при этом достоверности геолого-гидрогеологической информации буровых работ.

Для повышения достоверности данных о разведанных запа­сах подземных вод на стадии детальной разведки должны быть продолжены работы по изучению режима поверхностных и под­земных вод, характера и качества подземных вод, а также до­полнительные исследования по охране окружающей среды и за­щите подземных вод от загрязнений.

Завершаются работы на стадии детальной разведки каме­ральной обработкой материалов, составлением отчета с подсче­том запасов и представлением запасов на утверждение в ГКЗ СССР. В соответствии с требованиями Инструкции ГКЗ СССР [14] в отчет о результатах разведки должны входить сле­дующие разделы: 1) общие сведения о районе работ и место­рождений (участка), в которых должна быть представлена ха­рактеристика основных природных факторов, определяющих общие гидрогеологические условия (геофизические, климатиче­ские, орографические и др.); 2) краткая характеристика геоло­го-гидрогеологических условий района месторождения; 3) ха­рактеристика условий водоснабжения и анализ режима эксплу­атации действующих водозаборов; 4) состав, объем и методика всего комплекса выполненных разведочных гидрогеологических работ с характеристикой их качества; 5) геолого-гидрогеологи­ческие условия и степень их сложности непосредственно для месторождения и для участков детальной разведки; 6) характе­ристика качества подземных и поверхностных вод, а также са­нитарного состояния участка детальной разведки с гидрогеоло­гическим обоснованием организации зон санитарной охраны и защиты подземных вод от загрязнений; 7) основные результаты геофизических, опытно-фильтрационных, балансово-гидрометри- ческих и гидрологических работ, изучения режима подземных вод; 8) расчетные гидрогеологические параметры продуктивного водоносного горизонта и обоснование исходных данных для подсчета запасов (методика и результаты определений, сред­ние значения); 9) оценка естественных ресурсов и запасов, экс­плуатационных запасов (в том числе с учетом их искусствен­ного восполнения), метод подсчета, расчетная схема, результаты оценки, категоризация разведанных запасов, оценка обеспечен­ности эксплуатационных запасов и др.; 10) рекомендации по проектированию- и эксплуатации будущего водозаборного соору­жения, характеристика подготовленности к промышленному освоению месторождения; 11) экономический анализ результа­тов разведочных работ (оценка экономической эффективности разведки, в том числе стоимости единицы разведанных запасов подземных вод); 12) выводы и заключение (рекомендации по направлению дальнейших исследований и повышению эффек­тивности разведочных гидрогеологических работ).

Текст отчета, как правило, сопровождается графическими приложениями: 1) различными геологическими, гидрогеологи­ческими картами и разрезами, а также другими специализиро­ванными картами по району и непосредственно по участку де­тальной разведки; 2) графиками режимных наблюдений за под­земными и поверхностными водами, опытно-фильтрационных работ (в том числе листы откачек), результатов качественного опробования (химических анализов) и др.; 3) картой фактиче­ского материала предыдущих и выполненных при разведке дан­ного месторождения исследований; 4) расчетной схемой, отра­жающей преобразование природных условий непосредственно месторождения; 5) планом подсчета эксплуатационных запасов с контурами расчетных блоков и указанием запасов по катего­риям; 6) при оценке запасов методом моделирования расчет­ной схемой модели, картой фильтрационных параметров с сет­кой сопротивлений й емкостей электрической модели, а также картами и графиками задания граничных условий и др.

Перечисленные разделы входят в состав всех отчетов, кото­рые представляются с подсчетом разведанных запасов в ГКЗ СССР на утверждение.