- •Введение
- •Структура курса
- •1 Назначение и состав гидрогеологических
- •8 В результате детальной разведки гидрогеологические условия
- •Контрольные вопросы
- •2 Общая гидрогеология
- •12 Процессы взаимодействия между атмосферными и поверхностными водами составляют гидрогеологическую ветвь общего круговорота воды на Земле.
- •15 Физически связанная вода
- •17 Химически связанная вода
- •Свободная вода
- •18 Гравитационная вода
- •31 Условные обозначения
- •2.7 Промышленные и минеральные воды
- •Контрольные вопросы
Предисловие
Рост объемов горных работ предусматривает освоение разведанных запасов месторождений полезных ископаемых, развитие сырьевого потенциала действующих горнодобывающих предприятий, комплексное использование месторождений, улучшение охраны недр. В ближайшей перспективе большинство угольных шахт будут разрабатывать пласты на глубинах от 500 до 1200-1300м.
Основой успешной реализации задач горнодобывающей промышленности является изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых, недостаточное знание которых и неумение их оценивать приводит к неритмичной работе горных предприятий, иногда и к аварийной ситуациям.
Исходя из потребностей горного производства, гидрогеология и инженерная геология является одной из важнейших дисциплин в подготовке горного инженера.
Учебное пособие составлено для студентов горных специальностей 7.090301, 7.090303, 7.090307 высших учебных заведений.
Введение
Гидрогеология – наука о подземных водах, их происхождении, составе, свойствах, условиях залегания и закономерностях движения, распространении и взаимосвязи с вмещающими породами.
Подземные воды играют весьма существенную роль в народном хозяйстве Украины и в повседневной жизни и в деятельности человека. Наличием подземных вод в значительной степени определяются инженерно-геологические свойства горных пород, от которых зависят
3
условия строительства жилых и промышленных объектов.
Наиболее актуальной задачей гидрогеологии сегодня является разработка вопросов рационального использования подземных вод, с учетом защиты их от истощения и с учетом загрязнения при минимальных затратах по их охране.
Геологическая среда – неотъемлемая часть внешней среды. Именно в геологической среде протекают инженерно-геологические процессы, вызванные инженерной деятельностью человека.
Инженерная геология – наука, изучающая грунты (горные породы), геологические и инженерно-геологические процессы, протекающие в верхних горизонтах Земли и влияющие на условия строительства, эксплуатацию сооружений и их обратного влияния на изменение природных условий.
В соответствии с этим, гидрогеологические и инженерно-геологические исследования должны производиться параллельно, так как объектом изучения обеих наук является геологическая среда.
При добыче и переработке минерального сырья происходят значительные потери подземных вод. В угольной промышленности на каждую тонну полезного ископаемого откачивается в среднем от 1 м3 до 10 м3 подземных вод.
В горнодобывающей промышленности для борьбы с подземными водами в карьерах, шахтах и рудниках стоимость дренажных и водоотливных установок достигает 20-40% от себестоимости по полезного ископаемого. Наличием подземных вод в значительной мере определяются и инженерно-механические свойства горных пород.
Перспективы развития горной промышленности Донбасса связаны с освоением глубоких горизонтов. В настоящее время средняя
4
глубина ведения горных работ на шахтах Донбасса превысила 750 м, а отдельные угольные пласты разрабатываются на глубинах 900 – 1200 м и более.
С увеличением глубины ухудшаются горно-геологические условия разработки угольных пластов, повышается горное давление, температура, метанообильность, снижается устойчивость горных выработок, растет количество выбросов газа.
Осложнение горно-геологических условий нарушает нормальный технологический режим работы горного предприятия, требует разработки и применения новых технических решений и технологий.
Поэтому основной задачей курса «гидрогеология и инженерная геология», применительно к эксплуатации горных предприятий, является прогнозирование геологических процессов, вызываемых производственной деятельностью человека и разработка мероприятий, обеспечивающих нормальную работу горнодобывающих предприятий.
Структура курса
Расширение знаний о гидрогеологии и инженерной геологии, привели к выделению научных направлений дисциплины.
Самостоятельными научными разделами гидрогеологии являются:
Общая гидрогеология – изучает происхождение, размещение, движение подземных вод и процессы их взаимодействия с горными породами, особенности физических свойств и химического состава подземных вод, находящихся во взаимодействии с поверхностными водами Земли.
Динамика подземных вод исследует закономерности движения подземных вод, режима и баланса подземных
5
вод с целью количественной оценки этого процесса и управления им в нужном направлении.
Региональная гидрогеология – изучает закономерности распространения и формирования подземных вод отдельных регионов, разрабатывает принципы гидрогеологического картирования в различных физико-географических условиях.
Горнопромышленная гидрогеология изучает подземные воды в связи с освоением месторождений твердых полезных ископаемых для обоснования инженерных мероприятий по предупреждению вредного влияния подземных вод на функционирование объектов горного производства: разработка мероприятий по охране подземных вод от истощения и загрязнения.
Основные разделы инженерной геологии:
Инженерная петрография (грунтоведение) исследует свойства горных пород, определяющих их поведение в сфере воздействия инженерных работ и сооружений; методы улучшения свойств пород для строительных целей.
Инженерная геодинамика (механика грунтов) изучает геологические процессы и инженерно-геологические явления, определяющие геодинамическую обстановку возведения и эксплуатации сооружений.
Региональная инженерная геология оценивает инженерно-геологические условия возведения и эксплуатации различных
сооружений в геологически обособленных регионах.
6
Горнопромышленная инженерная геология решает вопросы инженерно-геологического обеспечения при строительстве и эксплуатации горнодобывающих предприятий.