Гидрогеологические и горнотехнические условия Эстонского месторождения

Гидрогеологический разрез всего осадочного комплекса на территории Эстонского месторождения изучен достаточно полно (см. рис. 17).

Наиболее глубоко (150—220 м) залегает водоносный горизонт гдовских песчаников нижнего кембрия. На нем базируется водоснабжение всех крупных промышленных и горных предприятий. Кровлей его служат глины котлинского горизонта, а почвой — глинистые коры выветривания пород кристаллического фундамента. Мощность горизонта 15—40 м, воды пресные, хлоридно-гидрокарбонатные натриево-кальциевые, высоконапорные. Дебит эксплуатационных скважин до 10—15 л/сек.

Следующим (вверх по разрезу) является водоносный горизонт ломоносовских (надляминаритовых) песчаников, отделенный от предыдущего толщей ляминаритовых глин. Этот горизонт, залегая на глубине 100—180 м, также является предметом интенсивной эксплуатации, что обусловливает в ряде мест значительное снижение его статического уровня.

Водоносный горизонт в толще песков и песчаников среднекембрийского и нижнеордовикского возраста имеет в кровле водоупорные слои диктионемовых сланцев и в почве — мощную толщу синих глин. Развитый повсеместно (так же, как и нижележащие горизонты) он залегает на небольшой глубине от поверхности — порядка 15— 30 м. В связи с этим напорность вод невелика. По химическому составу воды данного горизонта гидрокарбонатно-хлоридные натриево-магниевые, пресные, умеренно жесткие, используются для промышленного и хозяйственного водоснабжения.

Вышележащий водоносный комплекс карбонатной толщи ордовика, выходящий на поверхность, имеет в подошве постоянные водоупорные слои диктионемового сланца и местные водоупоры в кровле (четвертичные валунные и ленточные глины, мергели и глины наровского горизонта среднего кембрия). Воды обладают слабым напором или безнапорные, по химическому составу гидрокарбонатные кальциево-магниевые, умеренно жесткие. Дебит колеблется в значительных пределах — от долей литра до 3 л/сек. По типу циркуляции вод данный горизонт трещинно-пластовый в отличие от пластово-трещинно-поровых нижележащих водоносных горизонтов.

Рассматриваемый водоносный комплекс состоит из ряда водоносных подгоризонтов и слоев, созданных неоднородностью (большей или меньшей глинистостью) карбонатных пород.

Самый верхний, сложно построенный водоносный комплекс четвертичного покрова используется только для питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов.

В той или иной степени все водоносные горизонты и слои сообщаются между собой в зонах глубоких дочетвертичных долин и с помощью системы открытых, закарстованных, частью закалматированных тектонических и пластовых трещин, а также трещин, связанных с зоной поверхностного выветривания ордовикских известняков.

Развитие карста наблюдается в ряде мест. В частности, на шахтном поле 15—16 Центральной площади имеется карстовая воронка, поглощающая ручей с расходом 70 м3/час. У шахты Кивиыли р. Эрра с расходом 50 м3/час также исчезает в карстовой воронке.

Интенсивная трещиноватость известняков ордовика, в особенности в зонах тектонических нарушений, создает в периоды весеннего снеготаяния и осенних дождей водопроводящие тракты, по которым атмосферные воды проникают в шахтные выработки и карьеры. Коэффициент фильтрации в толще ордовикских известняков, лежащих выше промышленной пачки, в среднем около 16,8 м/сутки.

В режиме подземных вод на Центральной площади месторождения необходимо отметить следующие особенности.

Направление потока подземных вод, в общем, соответствует рельефу поверхности земли. Во все стороны к границам Центральной площади от шахтного поля 17—20 уровень подземных вод снижается весьма заметно (от абсолютной отметки 70 до 58 м на севере, 66 м на юге и до 52 м на востоке). На Восточной площади подземный поток продолжает снижаться и у р. Нарвы падает до абсолютной отметки 22 м. На Западной площади уровень подземных вод снижается до 48 м абсолютной высоты.

Статический уровень подземных вод нарушается локальными депрессиями, вызванными откачкой вод из шахт и карьеров.

Основная область питания водоносного комплекса ордовикских известняков находится к юго-западу от Центральной площади в области Пандивереской возвышенности, где абсолютные отметки поверхности известнякового плато выше.

На всех площадях Эстонского месторождения заметна резкая разница в режиме подземных вод в северной прилегающей к глинту зоне (поля многих действующих шахт и карьеров), где верхние водоносные горизонты хорошо дренируются.

Различные площади Эстонского месторождения неравноценны по степени водообильности. Прежде всего об этом можно судить по многолетним данным откачек шахтных вод. На рис. 18 видно, что даже в пределах одного Северного участка Центральной площади, где сосредоточен ряд шахт, среднегодовой коэффициент водообильности, выраженный в количестве откаченной воды в м3/т добытого сланца, резко изменяется. Так, на шахте Кукрузе он минимальный — около 3—4, а на шахтах № 2 и Кява II максимальный — 20—70. Об этом же можно судить и по графику количества откачиваемой воды на 1000 м2 выработанного пространства на различных шахтных полях (рис. 19).

На Западной площади в связи с тем, что гипсометрически промышленный пласт лежит на 10—15 м ниже, чем на Центральной площади, обводненность двух действующих шахт (Убья и Кивиыли) значительна, несмотря на то, что они расположены близко от выхода продуктивного горизонта и от глинта. Так, по шахте Убья среднегодовой приток воды колеблется от 530 до 780 м3/час, а по шахте Кивиыли он достигает 3140—4400 м3/чаc.

Величина водообильности шахт находится в тесной зависимости от сезонных климатических факторов. В зимние и жаркие летние месяцы, когда уровень подземных вод занимает наиболее низкое положение и инфильтрации атмосферных осадков по системе трещин в толще ордовикских известняков не происходит, притоки шахтных вод минимальные (100—1500 м3/час). С началом снеготаяния и в осенние дождливые периоды притоки возрастают во много раз (900—9500 м3/чac). Эта зависимость наглядно отражена на графике общего ежемесячного притока вод по шахтам комбината «Эстонсланец» и «Ленинградсланец». Здесь четко наблюдается и другая закономерность: чем меньше глубина шахт, тем ярче проявляется сезонная неравномерность притока шахтных вод. При глубине шахт (на Ленинградском месторождении) свыше 70 м сезонные изменения в притоке подземных вод не проявляются (рис. 20).

Резкое возрастание притока подземных вод в шахтные выработки происходит при вскрытии крупных закарстованных трещин северо-восточного простирания. Так, в шахте № 10 на Центральной площади приток возрос на 400 м3/час при проведении штреков через Ахтмескую тектоническую зону (система небольших сбросов).

На карьере Вийвиконна в пределах Восточной площади месторождения притоки воды колеблются от 100 м3/час зимой до 1300 м3/час в период весеннего снеготаяния и до 1000 мг/час во время осенних дождей. Однако длительность весеннего и осеннего периодов максимального притока вод невелика — по 6—10 дней. Среднегодовой приток на 1000 м2 выработанного пространства около 0,4 м3/час. В результате длительных откачек вокруг карьера образовалась большая депрессионная воронка с радиусом более 2 км.

Горнотехнические условия различных частей Эстонского месторождения следующие.

Вся Западная площадь может считаться перспективной, так как максимальная глубина залегания промышленного пласта не более

40—50 м (на самых южных участках). Значительная часть площади (на севере) характеризуется малой глубиной залегания промышленного пласта — от 5 до 30 м — и может отрабатываться открытым способом — карьерами. Предполагается, что притоки вод на шахтах Западной площади не будут превышать 500 м3/час. Только на южных участках потребуется проходка шахтных стволов с применением специальных методов борьбы с подземными водами.

Участок шахтных полей 39—42 на правом берегу р. Кунды сильно нарушен тектоническими трещинами-сбросами и древним дочетвертичным размывом. Здесь во многих местах проявляется карст.

На Центральной площади наиболее легкие условия разработки на шахтах Кукрузе и Кява 11, расположенных вблизи от выходов кукерского горизонта. В южной половине площади глубина залегания промышленного пласта доходит до 50—60 м, что позволяет предполагать здесь наличие тех же горнотехнических условий, что и на действующих шахтах Ленинградского (Гдовского) месторождения.

На Восточной площади по условиям залегания промышленного пласта (глубина от 3 до 30 м) могут быть широко развернуты открытые работы. В юго-западной части площади разработкам будет препятствовать система озер.

К востоку от карьера Вийвиконна на участках строящихся карьеров № 1 и 2 много тектонических нарушений-сбросов с развитием карстовых явлений.

Вся поисковая (Южная) площадь отличается значительной глубиной залегания промышленного пласта (50—100 м) и большой заболоченностью. Гидрогеологические и горнотехнические условия ее почти не изучены.

В южной части Центрального и Восточного участков, а также на всей Поисковой площади Эстонского месторождения при разработке шахт потребуются те же осушительные мероприятия, что и на шахтных полях Ленинградского месторождения.