44. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования на м.П.И. Задачи и методы

Основные задачи гидрогеологических исследований заклю­чаются в определении:

• характера взаимосвязи подземных и поверхностных вод;

• водообильности и водопроницаемости пород;

• величины возможных водопритоков в горные выработки;

• агрессивности подземных вод и возможности их исследования для бытового и промышленного водоснабжения.

К гидрогеологическим исследованиям на карьерных полях относятся: наблюдения за режимом водопритока и уровней под­земных вод; проведение откачек и нагнетаний; гидрогеологиче­ская съемка; изучение состава и свойств воды. Для решения практических вопросов осушения контролируют работу дре­нажных устройств, обязательно выявляют гидродинамические характеристики водоносных горизонтов и их гидравлическую взаимосвязь.

Комплекс наблюдений за режимом притоков подземных и поверхностных вод в карьер осуществляется по системе ориен­тированных точек, количество которых пополняется и изменя­ется по мере развития карьера. Для установления режима водо-притоков проводят следующие наблюдения:

1. определяют дебит наиболее крупных концентрированных выходов воды в откосах уступов и на дне карьера, а также изме­нения дебита во времени;

2. оценивают единичные расходы потоков, высачивающих­ся на откос уступа (траншеи) на характерных участках, расход воды, поступающей в водосборники;

3. исследуют поглощение атмосферных, поверхностных и технических вод;

4. изучают и прогнозируют динамику изменения депрессионной воронки во времени и пространстве в связи с развитием фронта горных работ.

На стадии поисково-оценочных работ, предварительной и

детальной разведки общими задачами инженерно-геологических исследований являются:

• определение разрабатываемое™ пород и полезного ископаемого;

• оценка устойчивости горных выработок;

• определение специальных горно-технических условий.

Для решения первой задачи устанавливаются физико-механические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород: объемная масса, сопротивление раздавливанию, разрыву и сдвигу, абразивность, способность к самовозгоранию, слежи­ванию и др.

Оценка устойчивости и прочности горных пород произ­водится по результатам определения физико-механических свойств и изучения зависимости этих свойств от минерально-петрографического состава, структур, текстур, трещиноватости пород и гидрогеологических условий

Специальными горно-техническими условиями могут быть развитие карста, сейсмичность района, возможность возникнове­ния горных ударов, степень, характер и состав газопроявлений, силикозоопасность, тип и интенсивность развития многолетне-мерзлых пород и другие инженерно-геологические явления.

Изучение деформаций пород в карьере и устойчивости от­валов включает в себя:

1. описание признаков деформаций откосов и дна карьера (трещины, оползни, обвалы, провалы и др.) с оценкой их опас­ности;

2. выявление связи деформаций с тектоническими наруше­ниями и слабыми контактами между слоями (пачками) горныхпород;

3. наблюдение за выветриванием пород в откосах и связью деформаций с интенсивностью выветривания;

4. исследование влияния обводненности пород и степени дренируемости на появление и развитие деформации откосов уступов;

определение воздействия взрывных работ на развитие деформаций откосов.

46. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших осадочных, магматиче­ских, а также метаморфических пород, происходящего в земной коре под воздействием эндогенных процессов. Эти преобразо­вания протекают в твердом состоянии и выражаются в измене­нии минерального, а иногда и химического состава, структуры и текстуры пород.Метаморфизм происходит под воздействием высокой тем­пературы и давления, а также вследствие привноса и выноса вещества высокотемпературными растворами и газами.

1. Региональный метаморфизм — наиболее распростра­ненный и важный тип метаморфизма, поскольку охватывает ог­ромные площади. Он проявляется в условиях, когда отдельные участки земной коры испытывают погружение, в результате ко­торого горные породы перемещаются из верхних горизонтов зем­ной коры в более глубокие. Среди пород ре­гионального метаморфизма в зависимости от глубины протекания процесса, а следовательно, и глубины происходящих преобразо­ваний выделяются породы верхней (эпизоны), средней (мезозоны) и нижней (катазоны) зон метаморфизма.

2. Контактовый метаморфизм — проявляется на контак­тах магматических расплавов, внедряющихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта образуется ореол ме­таморфических пород, причем изменению подвергаются как вмещающие породы (экзоконтактовый метаморфизм), так и краевые части самого магматического тела (эндоконтактовый метаморфизм). Основные причины изменения горных пород в зонах контактов, или основные факторы контактового метамор­физма, — температура, возрастающая благодаря тепловому воз­действию магматических масс на вмещающие породы, и хими­чески активные газовые и жидкие растворы, выделяемые магма­тическими расплавами. Роль давления здесь второстепенна. Среди контактово-метаморфических пород в зависимости от то­го, сводится ли процесс к чисто термальному воздействию, т.е. идет без изменения химического состава, или сопровождается его изменением в результате привноса и выноса отдельных ком­понентов, выделяются соответственно породы собственно кон-тактово-метаморфические и контактово-метасоматические. Динамометаморфизм. При динамометаморфизме все ок­руглые части породы (например, гальки в конгломератах) сдав­ливаются и превращаются в линзообразные включения, зерна породы также раздавливаются в направлении, перпендикуляр­ном к направлению давления, происходит переориентировка всех вытянутых и плоских минералов длинными осями в одном направлении, перпендикулярном давлению.

Регионально-метаморфические породы(филлиты,хлоритовый,тальковый сланцы,мрамор,кварцит и т.д.)Хлоритовый сланец — порода эпизоны, образуется при перекристаллизации основных магматических пород. Главные минералы — хлорит и кальцит; второстепенные — кварц, тальк, слюды. Окраска темно-зеленая. Структура тонко-, среднезерни-стая, лепидобластовая. Текстура сланцеватая, полосчатая.Диагностика. По минеральному составу и форме залегания.

Практическое значение — вмещающая порода некоторых рудных месторождений.

Мрамор — порода эпи-, ката- и мезозоны метаморфизма, возникает за счет перекристаллизации карбонатных осадочных пород — известняков. Главный минерал — кальцит; второстепенные — магнезит, доломит, график. Окраска разнообразная. Структура гранобла-стовая, текстура массивная. От известняков отличается структу­рой и текстурой.Диагностика. Отличается от известняков: кристаллически-зернистым строением, отсутствием остатков фауны, ассоциаци­ей минералов-примесей, свойственных метаморфическим поро­дам. Отличие кальцитовых мраморов от доломитовых — см. минералы кальцит и доломит.Практическое значение — ценный облицовочный материал.

Контактово-метаморфические породы(роговик, скарн, грейзен и т.д.)

Роговик — порода, представляющая собой измененные на контакте с интрузией песчано-глинистые образования. Мине­ральный состав: агрегат неразличимых на глаз выделений био­тита, кварца, плагиоклаза, магнетита, роговой обманки, эпидота, турмалина и углистого вещества. Структура тонкозернистая, скрытокристаллическая, нередко порфиробластовая. Текстура слоистая, массивная. Диагностика. Высокая прочность, раковистый излом, харак­терные минералы порфиробластов; нахождение в приконтакто-вых зонах около интрузивных тел.Практическое значение — вмещающая порода некоторых рудных месторождений (свинцово-цинковых и медных).

Скарн — контактово-метасоматическая порода, возникаю­щая на контакте интрузий с карбонатными вмещающими поро­дами в результате воздействия постмагматических растворов. Главные минералы — пироксены, гранат, апатит, магнетит, кальцит, роговая обманка, эпидот, молибденит. Структура пол­нокристаллическая. Текстура массивная.Диагностика. Разновидности скарна различают по главным породообразующим минералам: пироксеновый, гранатовый, пи­роксен-гранатовый, везувиановый и т.д.Практическое значение — важный генетический тип место­рождений многих металлических полезных ископаемых (железа, вольфрама, молибдена, свинца и цинка, меди, бора, отчасти олова, бериллия и др.).

Практическое значение метаморфизма. Изучение мета­морфических пород вызывает большой практический интерес, так как с этими породами связано огромное количество важ­нейших полезных ископаемых. Крупнейшие месторождения же­леза (Криворожское, Курская магнитная аномалия и др.) лока­лизованы в регионально метаморфизованных породах. Много­численные месторождения руд железа (магнетит и гематит), полиметаллов (меди, свинца и цинка), редких металлов (шеелита, молибденита, олова) тяготеют к зонам контактово-пневматолитового метаморфизма. Таковы многие месторожде­ния Урала, Алтая и др. Крупнейшие месторождения меди во вторичных кварцитах (Казахстан) также обязаны своим проис­хождением контактовому метаморфизму