Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 12 )

Положение эксплуатационных участков и конструкции водоза­боров на месторождениях второго типа определяются прежде всего геолого-структурной обстановкой (глубиной залегания продуктив­ных горизонтов), а также фильтрационными и гидрогеохимическими особенностями. Ко второму типу относятся эксплуатируемые и раз­веданные месторождения промышленных вод в Туркмении и Азер­байджане. Эксплуатация этих месторождений обеспечивает произ­водство почти всего йода и большей части брома в стране.

Месторождения трещинно-жильного типа горно-складчатых областей и районов современного вулканизма пока не эксплуати­руются в качестве промышленных. Они более известны как место­рождения минеральных или теплоэнергетических вод, но в опреде­ленных условиях воды этих месторождений могут представлять интерес для извлечения таких полезных компонентов, как бор, ли­тий, мышьяк и др. В геологическом отношении месторождения приурочены к комплексам интрузивных, метаморфических, вулкано­генных и вулканогенно-осадочных пород, отличающихся очень низкими фильтрационными и емкостными свойствами. Обводнен­ность пород связана с зонами тектонических нарушений и особенно с узлами пересечения нарушений различного направления. Для месторождений этого типа характерны исключительная фильтраци­онная неоднородность и неустойчивость гидрогеохимических пока­зателей как в естественных, так и в нарушенных условиях.

Источники формирования эксплуатационных запасов, как пра­вило, по данным разведочных работ установить не представляется возможным. Оценка запасов производится в пределах величины естественных ресурсов по данным продолжительных групповых вы­пусков. Методика разведки месторождений трещинно-жильного типа пока разработана слабо.

Месторождения четвертого типа связаны с современными озер­ными понижениями или эвапоритовыми бассейнами, заполненными рапой различного состава. Наиболее известным месторождением этого типа является оз. Сёрлз. шт. Калифорния (США), на базе подземных рассолов которого созданы крупные предприятия по переработке рассолов.

В СССР известны два подтипа месторождений, связанных с озерными понижениями. К первому подтипу относятся месторож­дения в современных эвапоритовых бассейнах, в разрезе которых имеется несколько горизонтов (до 3) сильнопористых солей (гали-та, астраханита и др.), разделенных прослоями илов или мелко­зернистых песков. Пористые соли имеют исключительно высокие фильтрационные свойства и заключают рассолы, обычно отличаю­щиеся по своему составу от поверхностной озерной рапы. Подзем­ные рассолы обладают небольшим напором и гидравлически связа­ны с озерной рапой. Эксплуатация рассолов осуществляется обычно при установившемся режиме. Сложность представляет прогноз ка­чества рассолов. Эксплуатационные запасы обеспечиваются в основном естественными запасами, но промышленные рассолы до­полнительно могут формироваться за счет растворения вмещающих солей при эксплуатации. Типичное месторождение этого подтипа — котловина залива Кара-Богаз-Гол.

Месторождения второго подтипа связаны с терригенными пла­стами в разрезе донных отложений озер континентального проис­хождения. Гидродинамическая и гидрохимическая обстановка сложная и трудно поддается прогнозированию при эксплуатации. Прямой гидравлической связи с озерной рапой обычно не сущест­вует или она весьма слабая, но имеется связь с грунтовыми водами в береговых отложениях. Эксплуатационные запасы, как правило, небольшие и формируются за счет естественных запасов. Место­рождения этого подтипа встречаются в пределах озерных впадин на юге Западной Сибири (оз. Малиновое и др.).

Рассмотренная типизация отражает в основном геолого-гидро­геологические особенности месторождений, определяющие, в свою очередь, особенности методики их разведки и условия эксплуата­ции. Однако для комплексной переработки гидроминерального сырья важное значение имеют технологические свойства подземных вод, которые определяют наиболее целесообразные технологиче­ские схемы их переработки. Технологические свойства должны изучаться и типизироваться применительно к некоторым типовым технологическим способам переработки подземных вод. Поскольку технологические исследования не вышли из стадии лабораторных испытаний, типизация подземных промышленных вод по техноло­гическим свойствам преждевременна и является одной из задач будущего изучения гидроминерального сырья.

эксплуатационные участки месторождений, водозаборы промышленных вод

Месторождения подземных промышленных вод в принятом по­нимании могут охватывать территорию почти всего или части (иногда сравнительно небольшой) гидрогеологического района. Вместе с тем возможность и целесообразность эксплуатации подземных промышленных вод, как отмечалось выше, определяются не только содержанием в них полезных компонентов, но также рядом других факторов: глубиной залегания промышленной водоносной зоны, гидрогеологическими параметрами пород, общими запасами про­мышленных вод и, следовательно, уровнем производства полезной продукции, социально-экономическими условиями строительства промышленного предприятия и т. д. Рентабельные добыча и перера­ботка подземных вод могут осуществляться на отдельных участках месторождений, выбор которых производится с учетом геолого-структурных и гидрогеологических условий на основе гидродина­мических и технико-экономических расчетов.

Участки месторождений, на которых по совокупности выявлен­ных гидрогеологических и геолого-экономических показателей целе­сообразны эксплуатация и использование подземных промышлен­ных вод для извлечения полезной продукции, названы эксплуата­ционными участками месторождений. Наряду с этим в районах, где бурение и специальные гидрогеологические исследования не проводились, но по общим соображениям и экстраполяции имею­щихся данных возможна экономически эффективная эксплуатация подземных промышленных вод, выделяются перспективные участки для проведения геологоразведочных работ.

При выделении эксплуатационных и перспективных участков возможны два крайних случая. В условиях спокойного, регионально выдержанного распространения водоносных пород водозаборы под­земных промышленных вод располагают с учетом общих гидро­геологических условии и их возможного взаимодействия в расчете на максимальную производительность. Разведочные скважины в этом случае размещают применительно к схеме будущего водоза­бора с целью равномерного освещения геологического строения и гидрогеологических условий участка. Дальнейшая оценка эксплу­атационных запасов подземных промышленных вод по результатам гидрогеологических исследований может осуществляться с исполь­зованием средневзвешенных по площади участка расчетных гидро­геологических параметров. Подобные условия характерны для древних платформенных областей СССР — Русской и Сибирской платформ, а также для Западно-Сибирской эпипалеозойской плиты.

В пределах альпийской зоны складчатости, а также в ряде районов Скифской и Туранской плит эксплуатационные и перспек­тивные участки располагаются в пределах резко выраженных анти­клинальных структур, обычно разбитых серией продольных и попе­речных тектонических нарушений. В пределах отдельных тектони­ческих блоков одноименные водоносные горизонты и комплексы могут не иметь заметной гидравлической связи друг с другом, т. е. тектонические нарушения могут быть гидравлическими экрана­ми или естественными путями, связывающими подземные воды разных водоносных комплексов. В пределах разных блоков в этих условиях горизонты промышленных вод будут проявлять себя по-разному в отношении дебитов скважин, пластовых давлений (пьезо­метрических напоров), режима в естественных условиях и при последующей эксплуатации. Различные свойства одних и тех же го­ризонтов могут быть обусловлены не только наличием тектониче­ских нарушений (т. е. граничными условиями), но и резкой сменой фильтрационных свойств пород, разной степенью насыщенности подземных вод растворимыми газами, наличием газовой шапки и т. д. В таких сложных условиях сумму гидрогеологических пока­зателей, полученных для отдельных частей разведуемой площади, нельзя распространить на весь перспективный участок; для каждой обособленной части участка в этом случае требуется проведение полного комплекса исследований.

Схематизация условий разработки месторождений при подсчете эксплуатационных запасов подземных промышленных вод заклю­чается в том, что скважины расчетного водозабора должны распо­лагаться в виде удобных для выполнения гидродинамических расчетов правильных геометрических систем. Например, в виде одного или нескольких параллельных рядов (в частном случае — прямоугольная сетка) скважин; двух линейных рядов скважин, образующих между собой некоторый угол (в частном случае — прямой); одной кольцевой батареи скважин или нескольких кольце: вых батарей; равномерной треугольной сети скважин, которая может быть приведена к системе кольцевых концентрических бата­рей, и т. д.

Однако размещение эксплуатационных скважин на месторож­дениях промышленных подземных вод обычно соответствует схемам любого геометрически неправильного их расположения. Это опреде­ляется изменением параметров водоносных отложений (мощность, коэффициент фильтрации, водопроводимость и пьезопроводность), амплитудой изменения этих параметров на площади эксплуатацион­ного участка и месторождения в целом.

Размеры эксплуатационного участка (и, следовательно, площади проектного водозабора) определяются по геолого-тектоническому строению и гидрогеологическим условиям. При сравнительно одно­родных строении и фильтрационных свойствах водоносных отложе­ний и их спокойном залегании в пределах (и за пределами) эксплу­атационного участка размеры площади водозабора зависят глав­ным образом от параметров промышленной водоносной зоны, в свою очередь, определяющих дебит отдельных скважин (с учетом их взаимодействия).,, рациональную схему их расположения и число скважин. Показатели эксплуатации устанавливаются в этом случае путем последовательных вариантных гидродинамических расчетов, сопровождаемых геолого-экономическим анализом, который на­правлен на выбор наиболее экономически эффективной системы разработки, обеспечивающей добычу максимального количества промышленных вод при сохранении их себестоимости на уровне допустимой цены.

Если эксплуатационный участок расположен в пределах анти­клинальной структуры с крутопадающими крыльями, то площадь эксплуатационного участка дополнительно определяется допустимой по экономическим соображениям глубиной бурения скважин. Имен­но такими соображениями ограничиваются размеры водозаборов промышленных вод, располагаемых в пределах брахиантиклиналь-ных структур в западной части Туркменской и в Азербайджан­ской ССР.