ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ РАЗРЕЗА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ АЛМАЗОВ ИМ. В. П. ГРИБА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ СПОСОБА ЗАХОРОНЕНИЯ ШАХТНЫХ ВОД (АРХАНГЕЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ)
, ,
Санкт-Петербургское отделение ИГЭ РАН, Санкт-Петербург, Россия
Разрез осадочной толщи (рис. 1) на месторождения тр. им. состоит (сверху вниз) из доломитов и известняков олмуго-окуневской свиты (C2 ol-ok), песчано-
глинистой пачки пород воереченской свиты (C2 vr), пылевато-глинистых песков и песчаников с аргиллито-алевролитовыми прослоями урзугской свиты среднего карбона (C2 ur), переслаивающихся песчаников, алевролитов и аргиллитов падунской (песчаников до 70%), мезенской (алевролиты до 80%) и усть-пинежской (аргиллиты до 75%) свит венда (V2). Причем вся толща представляет собой единую гидравлически взаимосвязанную систему.
Отработку месторождения им. предполагается проводить подземным способом снизу вверх, начиная с глубин, соответствующих мезенской и усть-пинежской свитам, находящихся в зоне затрудненного водообмена и содержащих соленые (до 20 г/л) воды, что с самого начала будет сопровождаться проблемами утилизации шахтных вод.
С 1997 г. по 2004 г. в районе месторождения были проведены масштабные опытно-фильтрационные работы (ОФР) – 3 групповых откачки, 10 кустовых откачек из разных горизонтов, по результатам которых были оценены параметры всех водоносных горизонтов и комплексов, выделенных в районе месторождения (табл. 1). На основании обработки аналитическими методами [программный комплекс AQUITEST, ]
Таблица 1. Осредненные значения фильтрационных параметров по результатам обработки ОФР аналитическими методами
Водоносные горизонты и комплексы | Фильтрационные параметры | ||||||
kx, м/сут | kz, м/сут | T, м2/сут | a*x, м2/сут | µ* | η*, м-1 | a*z, м2/сут | |
C2ol-ok | – | – | – | – | – | – | |
C2vr | – | 0,014 | – | – | – | – | – |
C2vr+ur | 1,11 | 0,111) | 34 | 1,0×104 | 3,4×10-3 | 1,1×10-4 | – |
C2ur | 1,24 | 0,044 | 34 | 1,0×104 | 3,4×10-3 | 1,2×10-4 | – |
V2ur+pd | 1,13 | 0,039 | 216 | 2,7×105 | 9,2×10-4 | 4,7×10-6 | 7,2×103 |
V2pd | 1,03 | – | 186 | 2,2×105 | 8,5×10-4 | 4,7×10-6 | – |
V2mz | 0,78 | 0,006 | – | – | – | 1,0×10-6 | 6,0×103 |
V2up | 0,0004 | 0,0007 | 0,055 | – | n ×10-5 | 3,4×10-7 | 1,8×103 |
nD3-C2 | 1,02 | 0,03 | 137 | – | 8,0×10-4 | 2,0×10-6 | 1,5×104 |
i D3-C2 | 0,011 | 0,005 | 1,5 | – | 3,1×10-4 | 1,0×10-6 | 4,8×103 |
1) величина характеризует всю верхнюю часть разреза, включающую и олмуго-окуневские отложения, и объединенный урзугско-воереченский комплекс.
результатов ОФР и проведенного численного моделирования [программный пакет PM 5.3, Wen-Hsing Chiang, W. Kinzelbach] на локальной (15 ×15 км) модели месторождения с
заложенными в нее параметрами аналитической обработки было доказано следующее. Имеет место весьма значительное различие фильтрационных свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях (особенно для глубоких горизонтов), что обуславлавливает ситуацию, при которой, казалось бы, наиболее экологически безопасный способ захоронения стоков в глубокие горизонты, имеющих родственный состав с закачиваемыми водами, таковым не является, оставаясь при этом и наиболее затратным: даже при удалении участка закачки от горной выработки на 6-8 км по данным моделирования при разной схеме закачки потребуется от 60 до 130 нагнетательных скважин. В рассматриваемом районе предлагается способ захоронения соленых сточных вод в верхний хорошо проницаемый карбонатный водоносный горизонт – олмуго-окуневский. Для обоснования экологически безопасных инженерных мероприятий по управлению режимом захоронения сточных вод необходим надежный прогноз гидродинамических и миграционных процессов, как в интервале захоронения, так и во взаимосвязанных с ним нижележащих горизонтах.
