ОСНОВЫ ГИДРОГЕОЛОГИИ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Водные свойства горных пород и виды воды в породах

1. Основные понятия и термины

2. Виды воды в горных породах

ГЛАВА 2 Происхождение и классификация подземных вод

3. Круговорот воды в природе

4. Происхождение подземных вод

5. Классификация подземных вод

6. Краткая характеристика подземных вод

7. Физические свойства и химический состав подземных вод

ГЛАВА 3 Особые случаи залегания подземных вод

8. Вечная (многолетняя мерзлота)

9. Трещинные воды

10. Карстовые воды

ГЛАВА 4 Основы динамики подземных вод

11. Основные законы движения подземных вод

12. Движение подземных вод в естественных условиях

13. Движение подземных вод к водозаборным сооружениям

14. Понятие о взаимодействии водопонижающих скважин и их расчет

15. Уравнение для определения коэффициента фильтрации по данным откачек

ГЛАВА 5 Методы гидрогеологических исследований

16. Объем и характер гидрогеологических работ на различных стадиях разработки месторождения

17. Виды и содержание гидрогеологических работ

18. Гидрогеологические исследования при разведке и эксплуатации месторождений

ВВЕДЕНИЕ

Гидрогеология — наука о подземных водах, т. е. водах, находящихся ниже поверхности земли в капельно-жидком, парообразном и твердом виде и приуроченных к различным горным породам. Она изучает происхождение и развитие подземных вод, условия их залегания и распространения, законы движения, процессы взаимодействия с вмещающими горными породами, физические и химические свойства, их газовый состав.

В жизни людей подземные воды играют исключительно важную роль. По выражению академика А. П. Карпинского, подземные воды являются наиболее драгоценным ископаемым. Издавна они используются человеком для питьевого и хозяйственно-технического водоснабжения. Широко применяются подземные воды для лечебных целей, добычи брома, йода и других редких компонентов. Высокотемпературные воды применяются для отопления, выработки электроэнергии, выращивания овощей и фруктов и коммунальных целей.

Вместе с тем во многих отраслях народного хозяйства подъемные воды играют отрицательную роль. При строительстве гидротехнических сооружений, туннелей, метрополитенов и т. п. подземные воды значительно осложняют ведение работ, обусловливая необходимость применения дренажных и гидроизоляционных мероприятий, нередко очень сложных, что значительно усложняет и удорожает строительство.

В горнодобывающей промышленности подземные воды в большинстве случаев играют отрицательную роль. Для борьбы с ними на карьерах, в шахтах и рудниках применяют различные дренажные сооружения и водоотливные установки. Капиталовложения на дренаж и эксплуатационные расходы на водоотлив часто достигают 20—30% и более от общей стоимости всех расходов по добыче полезного ископаемого.

Обводненность горных предприятий бывает различной; притоки подземных вод в горные выработки колеблются от нескольких до многих тысяч кубометров в час. Например, из карьеров Соколовско-Сарбайского горнообогатительного комбината откачивается воды свыше 2000 м³/ч. Особой обводненностью отлича­ются месторождения полезных ископаемых, залегающие среди закарстованных пород. Например, притоки в бокситовые рудники на Урале нередко составляют 5000—9000 м³/ч, достигая иногда 12 000 м³/ч.

Из сказанного ясно, что при проектировании горных предприятий и ведении эксплуатационных работ для принятия наиболее целесообразных и рентабельных мер по борьбе с отрицательным действием подземных вод необходимы исчерпывающие сведения о гидрогеологических особенностях месторождения. Следовательно, значение гидрогеологии для горной промышленности велико.

Инженерная геология — отрасль геологии, изучающая верхнюю часть литосферы в связи со строительством различных сооружений. Возводимые объекты вызывают соответствующие изменения природных геологических условий, а измененная природная обстановка в сочетании с естественной в свою очередь, влияет на условия строительства и эксплуатацию карьеров, дорог, гидротехнических сооружений и других объектов. Отсюда следует, что теоретической и практической задачей инженерной геологии является прогнозирование геологических процессов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека, и разработка мероприятий, обеспечивающих нормальную работу карьеров и других горнодобывающих предприятий, а также устойчивость и нормаль­ную эксплуатацию различных сооружений, возводимых в неблагоприятных геологических условиях.

По утверждению основоположника инженерной геологии как науки академика Ф. П. Саваренского, для возведения инженерного сооружения опасны не столько неблагоприятные природные условия, сколько недостаточное знание инженерно-геологических условий и неумение оценить их с точки зрения того или иного инженерного мероприятия, применяемого для предотвращения ожидаемых деформаций.

В связи с мощным развитием в РФ горнодобывающей промышленности и необходимостью разработки месторождений, гидрогеологические и инженерно-геологические условия которых являются сложными и весьма сложными, возникла необходимость в специальном изучении гидрогеологических и инженерно-геологических особенностей обводненных месторождений в целях выработки наиболее рациональных мероприятий по борьбе с отрицательным воздействием подземных вод. Раздел гидрогеологии, изучающий рудничные, или шахтные, воды и соответственно инженерно-геологические условия, получил наименование рудничной, или шахтной, гидрогеологии. В РФ изданы многочисленные монографии и пособия по рудничной гидрогеологии, что свидетельствует о ее бурном развитии в стране.

Дальнейшее совершенствование методов рудничной гидрогеологии инженерной геологии позволит применять способы активнойборьбы с подземными водами и неблагоприятными инженерно-геологическими явлениями, что при все большем внедрении средств механизации и автоматизации в горной промышленности является одной из основных предпосылок успешной работы современного горного предприятия.

Горные техники, непосредственно осуществляющие строительство в карьерах дренажных сооружений, а затем повседневный надзор за их исправным техническим состоянием, должны знать основы гидрогеологии, особенно тех ее разделов, в которых излагаются технические способы борьбы с притоками подземных вод.

Горным техникам необходимо также знание основ инженерной геологии, чтобы обеспечивать технически грамотное строительство и затем повседневный технический надзор за исправным состоянием различных противодеформациоиных сооружений, предотвращающих оползание и обрушение бортов карьеров, и другие деформации в горных выработках.

Изложению основ гидрогеологии и инженерной геологии в объеме действующей программы и посвящен учебник, предназначенный для студентов горных техникумов по специальности «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых».