Практическая работа 4.
Оценка инженерно-геологических условий Луньевского месторождения известняков, участок Западный
Луньевское месторождение известняков расположено в Александровском районе Пермского края в 5 км восточнее ст. Копи. Делится на 3 участка: Южный, Северный и Западный. По Южному и Северному участкам запасы известняка в настоящее время списаны.
Геологическая характеристика Западного участка Луньевского месторождения известняков
В геологическом строении Луньевского месторождения принимают участие осадочные породы пермского и каменноугольного возраста и перекрывающие их рыхлые четвертичные отложения. Западный участок сложен известняками сакмарского яруса нижней перми и отделенного от ранее разведанной и отрабатываемой площади полосой интенсивно закарстованных пород. Западный участок имеет размеры 1100 х 450 м и располагается в 0,7-1,8 км от действующего карьера.
Известняки сакмарского яруса нижней перми Р1S слагают автохтонную часть надвига в пределах Южного участка и субмеридиональную возвышенность с крутыми склонами на территории Западного участка. Известняки образуют моноклиналь северо-западного простирания, падение под углом 10-15º. Известняки имеют окраску от серой до темно-серой и буровато-серой, иногда пятнистую, структура от крупнозернистой до мелкозернистой, часто органогенно-детритовая, текстура массивная. Среди известняков сакмарского яруса присутствуют органогенно-детритовые породы с содержанием детрита до 30-80% и пелитоморфные с незначительным содержанием органических остатков. Размеры раковин и обломков крупного детрита от 1 до 4-5 мм, мелкого детрита от 0,02 до 0,3 мм.
Весьма характерным для известняков сакмарского яруса является почти повсеместное окремнение пород. Микрозернистый агрегат участками пропитывает породу, располагаясь между зернами кальцита, участками образует мономинеральные выделения. В породе наблюдаются мелкие круглые и удлиненные включения радиально-лучистого халцедона и скопления зерен кварца размером до 0,08мм. Характерным для известняков сакмарского яруса являются включения желваков кремнезема сине-серого цвета различных оттенков размером от первых мм до 10 см.
Желваки кремнезема располагаются параллельно слоистости породы, выступая на выветрелых поверхностях в виде прерывистых ребристых полос.
Мощность известняков сакмарского яруса по данным бурения составляет 270 м.
В северо-восточном направлении известняки сакмарского яруса перекрываются полого залегающими аргиллитами артинского яруса нижней перми, вскрытая мощность аргиллитов составляет 4,2 м в интервале 10,8-15,0 м. Аргиллит зеленовато-серого цвета, тонкослоистый, сильно трещиноватый до состояния мелкоплитчатого щебня, аргиллиты отнесены к вскрышным породам.
Известняки Западного участка в различной степени подверглись процессам выветривания и карстообразования. Процессы выеветривания и карстообразования проявились в пределах участка неравномерно по площади и глубине. Более интенсивная закарстованность отмечается в южной части участка.
Наибольшая закарстованность отмечается на глубинах 225-195 м.
Мощность карстовых полостей по скважинам составляет от 0,2 м до 24,1 м, средняя закарстованность по Западному участку составляет 16,6%.
О морфологии карста можно судить по наблюдениям в действующем карьере, вскрывшем толщу известняков сакмарского яруса мощностью до 30,0 м и по данным бурения скважин. Карстовые полости, выполненные глиной и карбонатным материалом, имеют неправильную гнездовидную форму, реже линзовидную, приуроченную к согласной системе трещин, с неровными контурами. Карстовые пустоты приурочены в основном к системе вертикальных или крутопадающих трещин.
С поверхности карбонатная толща слабо закарстована, карстовые понижения в контуре участка приурочены к юго-восточной части, где скважинами вскрыт поверхностный карст до глубины 15,0 и 17,2 м.
Вскрышные породы на Западном участке представлены почвенно-растительным слоем мощностью 0,1-0,25 м и бурой глиной с песком, щебнем и глыбами известняка, обломками кремня. Содержание обломочного материала изменяется от 20 до 70-80%, увеличиваясь с глубиной. Мощность рыхлых отложений по скважинам от 0 до 6,4м, в единичных случаях до 10,6 м.
Физико-механические свойства
- объемная масса по 243 пробам изменяется в пределах от 2,45 до 2,70; преобладающие значения 2,62-2,68 г/см3.
- водопоглощение по 243 пробам изменяется от 0,07 до 2,14; преобладающие значения 0,2-0,5% (таблица 2).
Таблица 2
Водопоглощение, % |
Кол-во проб |
% проб |
Менее 0,2 |
62 |
26 |
0,2-0,5 |
151 |
62 |
Более 0,5 |
30 |
12 |
Итого: |
2,43 |
100 |
Большая часть проб (88%) имеет водопоглощение менее 0,5%. В контуре участка до горизонта 225 м содержится 3 пробы (1,2% общего количества) с водопоглощением более 1%, что характеризует полезную толщу участка как весьма однородную, незначительно затронутую процессами выветривания.
- плотность известняков по 17 пробам изменяется от 2,54 до 2,72 г/см3; преобладающие значения 2,65-2,70 г/см3.
- пористость по 17 пробам от 1,1 до 4,0%, преобладающие значения от 2,0 до 3,0%.
- предел прочности известняков при сжатии определен по 18 пробам в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии, и по 14 пробам в водонасыщенном состоянии.
Известняки участка имеют прочность в воздушно-сухом состоянии 1107-2510 кг/см3. В основном 1800-2200 кг/см3, в водонасыщенном состоянии 1143-2230, в основном 1700-2100 кг/см3, после 50-кратного замораживания 1670-2270 (по 5 пробам).
В гидрогеологическом отношении в пределах участка распространены следующие водоносные комплексы:
- воды четвертичных отложений, приуроченные к линзам песка и супеси в элювиально-делювиальных образованиях и к аллювию речных долин;
- верхний комплекс трещинно-карстовых вод, приуроченный к карбонатным отложениям среднего и верхнего карбона и сакмарского яруса нижней перми. Водообильность комплекса неравномерна, наиболее высокой она является в зонах тектонических разломов и сводовых частях антиклинальных структур;
- средний комплекс трещинно-карстовых вод приурочен к карбонатным отложениям визейского и серпуховского ярусов нижнего карбона и башкирского яруса среднего карбона. Комплекс залегает непосредственно над отложениями угленосной толщи и является одним из основных источников шахтных водопритоков. Основными областями разгрузки подземных вод среднего комплекса в пределах данного района являлись горные выработки шахты "Северная" в период её работы по добыче угля.
Верхний и средний комплексы трещинно-карстовых вод разделены глинисто-карбонатными породами нижнемосковского подъяруса, представляющего обычно региональный водоупор мощностью до 100 и более метров.
Геолого-литологический разрез месторождения приведен на рисунке 4.
Рис. 4. Геолого-литологический разрез месторождения