Гидрогеологические условия Карагандинского угленосного бассейна

30.03.2020

Гидрогеологические условия бассейна изучены детально и подробно описаны. Поэтому в настоящей монографии приводится только краткая характеристика развитых на его площади водоносных горизонтов.

Водоносный горизонт в аллювиальных отложениях плейстоцен-голоценового возраста


Площадь развития данного горизонта отвечает комплексу аккумулятивных террас современных рек: первой и второй надпойменным, низкой и высокой пойме. Воды их тесно связаны между собой и вмещающие осадки рассматриваются как один водоносный горизонт. Наиболее широко он распространен в долине Шерубайнуры, которая в пределах бассейна ниже Жартасской горловины разделяется на две «ветви», соответственно двум руслам этой реки, существовавшим в течение всего четвертичного периода. Западная ветвь проходит в субширотном направлении вдоль юго-западной границы бассейна, соединяется с долиной р. Есень и в районе Завьяловского месторождения с долиной р. Нуры. Восточная ветвь пересекает в меридиональном направлении западную часть Карагандинского бассейна и соединяется с долиной р. Нуры у пос. Молодецкого. Ширина «аллювиального потока» достигает здесь 13 км. Он перекрывает основные шахтные поля Шерубайнуринского района и восточную часть Тентекского района. Площадь его распространения 1000 км2. Водоносный горизонт представлен преимущественно хорошо отсортированными гравелистыми песками с содержанием гравия и гальки до 40—60%, Этим объясняется высокая их водопроводимость (1000—2000 м2/сут). Параметры, характеризующие горизонт, приведены в табл. 115.

Описываемый водоносный горизонт является основным источником водоснабжения Карагандинского промышленного района. Непосредственно к северо-западу от Жартасской горловины на площади своеобразной «внутридолинной дельты» р. Шерубайнуры располагается Жартасский водозабор, в пределах западной ветви долины — Котурский и Котур-Эспинский, а на площади восточной ветви — Саранский и Шaханский водозаборы. К приустьевому участку долины приурочен разведанный, но еще не эксплуатируемый Молодецкий водозабор.

В восточной части Шерубайнуринского района с «аллювиальным потоком» р. Шерубайнуры сливаются подземные воды аллювия р. Сокура, берущего начало в восточной части Карагандинского бассейна. Ширинa «аллювиального потока» Сокура колеблется от 3 до 6 км. Водоносный горизонт сложен здесь преимущественно среднезернистыми песками. Производительность потока 20—30 л/с, однако в связи с высокой минерализацией вод практического значения он не имеет.

Описываемый горизонт широко распространен также в долинах притоков Шерубайнуры и Сокура, особенно в зоне выхода их из окружающих возвышенностей на равнину, отвечающую площади бассейна, где накапливаются пролювиально-аллювиальные осадки. Наиболее перспективной с точки зрения использования для водоснабжения является площадь внутренней дельты р. Коктал, расположенной между горами южного борта бассейна и р. Сокур. Пролювиально-аллювиальные осадки выполняют здесь небольшую депрессию шириной 3—4 км, длиной 6—7 км.

Питание водоносного горизонта повсеместно осуществляется за счет поглощения речного стока (в основном паводкового), атмосферных осадков и местами за счет залиманивания, орошения, водоотлива шахт и т. п.

По западному руслу Шерубайнуры и в долине р. Сокур аллювиальные отложения позднего плиоцена — раннего плейстоцена, будучи отделены глинами от основной толщи четвертичного аллювия, обособляются в самостоятельный водоносный горизонт. Вмещающими породами служат гравелистые пески. Воды его могут использоваться для водоснабжения только мелких объектов.

Водоносный горизонт в древнеаллювиальных отложениях верхнеолигоценового возраста


Древний верхнеолигоценовый аллювий приурочен к двум погребенным рукавам долины Шерубайнуры. Восточное (субмеридиональное) русло пересекает Шерубайнуринский и Тентекский районы с юго-востока на северо-запад. В верхнем конце ширина русла 0,4—0,5 км, выполнено оно разнозернистыми песками с гравием. В нижнем конце русло расширяется до 2,5—4,0 км, но пески становятся мелкими и глинистыми. Минерализация вод возрастает вниз по потоку. Западное русло проходит в западном направлении по южной окраине Тентекского района. Ширина его 3—4 км; выполнено оно крупнозернистыми песками с гравием. Воды описываемого горизонта напорные. Запасы их по западной ветви утверждены ГКЗ, но используются лишь частично.

Вскрыт водоносный горизонт в ряде мест и в долине р. Сокура, но практического значения он там не имеет. Пополнение горизонта происходит за счет подтока трещинных вод палеозоя и частично за счет вышележащего четвертичного аллювия.

Водоносные комплексы в континентальных угленосных отложениях юрского возраста


Юрские отложения выполняют две связанные между собой глубокие впадины в пределах Карагандинского и Верхнесокурского районов бассейна и образуют замкнутую синклинальную складку, которой соответствует артезианский бассейн трещинно-пластовых вод. В михайловской и дубовской свитах водоносные горизонты приурочены к пластам углей и песчаников и обладают небольшими статическими запасами пестрых или высокоминерализованных вод. В нижней, саранской свите водоносными являются плотные конгломераты, характеризующиеся плохой водоотдачей; воды чаще минерализованные, запасы их незначительные. Основные водоносные горизонты заключены в рыхлых и слабосцементированных конгломератах и песчаниках кумыскудукской свиты, имеющих особенно большое развитие в верхней ее части, Водоносные горизонты юрского возраста образуют два комплекса — нижне-и среднеюрский.

В области питания воды имеют свободную поверхность, а в зоне транзита, приуроченной к центральным частям впадин, они являются Еысоконапорными. Во время разведки пьезометрический уровень их устанавливался на 5—18 м выше поверхности земли. Вследствие большой мощности водовмещающих пород и затрудненного водообмена (частью в связи с наличием прослоев аргиллитов и плотных конгломератов) водоносные горизонты обладают в основном статическими запасами; динамические запасы относительно малы. Водоотдача пород и дебиты скважин резко возрастают от периферии впадин к центру, а минерализация, наоборот, — от средней их части к краевым зонам. Характеристика водоносных горизонтов разных свит приведена в табл. 115. В Верхнесокурской впадине располагается Верхнесокурский водозабор, а в Карагандинской впадине — Михайловский, которые являются важными источниками водоснабжения Карагандинского промышленного района. В процессе их эксплуатации наблюдается значительное снижение уровня. Питание данных водоносных комплексов осуществляется преимущественно за счет инфильтрации атмосферных осадков и талых вод.

Водоносные комплексы в угленосных породах каменноугольного возраста


С породами продуктивных отложений связано развитие трещиннопластовых вод, которые приурочены к горизонтам песчаников и к угольным пластам. Верхняя зона интенсивно выветрелых пород мощностью 8—10 м обводнена очень слабо; трещины в песчаниках заполнены глинистым материалом, угли превращены в сажу, поэтому фильтрация вод здесь затруднительна. Ниже, в зоне пород интенсивной трещиноватости, мощность которой составляет 80—100 м, развиты открытые слабо заглинизированные трещины в каменных углях и песчаниках. Вместе с тем здесь возможна и межпластовая циркуляция, так как аргиллиты и алевролиты тоже слабо трещиноваты. Монолитные породы характеризуются резким уменьшением обводненности. Воды напорные; в Тентекском районе величина напора колеблется в пределах 20—150 м, в Шерубайнуринском она изменяется от нуля до 80 м, в северной части Карагандинского района в связи с дренажом данного комплекса горными выработками воды карагандинской свиты имеют свободное зеркало. Сравнительная гидрогеологическая характеристика отдельных свит приведена в табл. 116, из которой видно, что водоносность продуктивных отложений в целом низкая. Относительно несколько выше она для тентекской и долинской свит, что связано с наличием в их составе мощных пластов песчаников. Водообильность пород существенно увеличивается в зонах тектонического дробления. Так, например, удельные дебиты скважин, вскрывающих тентекскую свиту на участках спокойного залегания пород, составляют 0,001—0,002 л/с, а в зонах дробления той же свиты они возрастают до 0,05—0,15 л/с. Возрастают удельные дебиты (до 0,1 л/с) также на участках перекрытия угленосных отложений обводненным аллювием.

В связи с описанными особенностями данных комплексов резко изменяются в различных районах бассейна притоки в горные выработки. Наименьшей обводненностью характеризуются шахты Карагандинского промышленного района, что связано с неблагоприятными условиями питания здесь подземных вод. Так, на площади Промышленного участка притоки в стволы составляют всего 3—12 м3/ч, а в горизонтальные выработки 16—30 м3/ч. Большинство шахт, разрабатывающих угольные пласты на глубине 200—400 м, практически сухие. Возрастают притоки до 20—30 м3/ч при разработке самого мощного пласта кц. На Саранском участке притоки уже выше —до 100 м3/ч в стволы и 60 м3/ч в горизонтальные выработки, что связано с раздробленностью пород и наличием обводненных осадков мезо-кайнозоя. Здесь применяются специальные методы проходки шахтных стволов, в частности битуминизация закрепного пространства. Еще больших водопритоков можно ожидать на Майкудукском (в стволы шахт до 100—120 м3/ч) и на ДубовCKOM (до 250 м3/ч) участках, в пределах которых палеозойские образования перекрыты 400—500-метровой толщей обводненных юрских осадков. В этих условиях при проходке стволов придется производить замораживание водообильных пород.

Гидрогеологические условия Тентекского района несколько сложнее, чем Карагандинского, и водопритоки здесь выше, чем на Промышленном участке — 15—30 м3/ч в стволы шахт и 30—60 м3/ч в горизонтальные выработки. Однако в процессе эксплуатации они быстро снижаются в связи с небольшой величиной радиуса влияния, что зависит от слабой водопроницаемости пород.

Наибольшей обводненностью отличаются шахты Шерубайнуринского района. Водоприток в стволы здесь колеблется от 7 до 36 м3/ч и повышается до 40—60 м3/ч при вскрытии таких горизонтов разреза, в которых имеется много прослоев песчаников, например нижней подсвиты долинской свиты или верхней половины карагандинской свиты. Еще больше он возрастает при пересечении тектонических зон, раздробленных пород и мощных пластов угля. В связи с этим при проходке стволов приходится прибегать к замораживанию обводненных пород, к цементации и тампонажу заствольного пространства. При отработке тонких пластов в тектонически спокойных условиях приток в горизонтальные выработки составляет всего 2—5 м3/ч, а при разработке мощных пластов увеличивается до 25—60 м3/ч. На участках непосредственного перекрытия продуктивных отложений водоносным аллювием он возрастает на 30—40%, а в зонах дробления достигает 150—250 м3/ч.

Коэффициент водообильности шахт Карагандинского района в среднем 0,03, но иногда повышается до 0,2; для Тентекского района он составляет 0,12—0,3, а в Шерубайнуринском повышается до 0,28—1,8, иногда в начальные периоды эксплуатации даже до 6,4.

Воды продуктивных отложений бассейна высокоминерализованные, причем наибольших значений (от 6 до 25 г/л) сухой остаток достигает в Тентекском районе в связи с максимальным погружением угленосных осадков. Меньше он в Карагандинском (от 5 до 18 г/л) и Верхнесокурском (10 г/л) районах. Благодаря более благоприятным условиям питания и циркуляции подземных вод в Шерубайнуринском районе сухой остаток их здесь несколько ниже: для карагандинской, свиты вблизи поверхности он составляет 4—5 г/л, на глубине 80—100 м — 10—12 г/л, а для долинской свиты вблизи поверхности всего 0,8—1,2 г/л. Для организованного водоснабжения воды не используются.

Основными источниками питания описанных водоносных комплексов являются воды скального обрамления бассейна и аллювиальных отложений.

Водоносный комплекс в известняках фаменского яруса девона и турнейского яруса карбона


Водоносные породы этого возраста образуют узкую полосу по периферии бассейна и представлены известняками, в меньшей степени окремненными мергелями и сланцами. Известняки закарстованы на глубину 40—60 м, реже 80—90 м. Карстовые полости мелкие и развиваются преимущественно по трещинам. Мощность зоны активной трещиноватости 20—50 м. Воды трещинно-карстовые; во впадинах рельефа — напорные. Характеристика комплекса приведена в табл. 117. Воды используются для водоснабжения мелких потребителей, но в связи с неблагоприятными условиями питания уровень в эксплуатационных скважинах систематически снижается.

Водоносные комплексы скальных пород обрамления


В скальных породах, слагающих обрамление бассейна, выделяются пять водоносных комплексов: в вулканогенно-осадочных породах девона, силура, ордовика, кембрия и в гранитоидах различного возраста. Воды трещинные. Мощность зоны активной трещиноватости 20—50 м; в целом повышенная трещиноватость распространена до 80 м, а в зонах тектонических нарушений — до 150 м и глубже. Параметры, характеризующие гидрогеологические условия комплексов, приведены в табл. 117, из которой видно, что водообильность пород незначительная; на площадях распространения слаботрещиноватых пород выделяются даже практически безводные участки. Наоборот, в тектонических зонах она повышается и в этих случаях воды используются для водоснабжения небольших потребителей. Так, суммарная производительность четырех эксплуатационных скважин в пос. Майкудук составляет 20—25 л/с. Питание данные водоносные комплексы получают за счет атмосферных осадков и сами служат источниками пополнения водоносных горизонтов в породах фаменского и турнейского ярусов, а также в продуктивной толще.

Воды спорадического распространения приурочены к пролювиально-делювиальным осадкам четвертичного возраста, а также к нижнеплейстоценовому аллювию, которые широко развиты. Мощность водоносных песчаных прослоев в делювиальных шлейфах колеблется от 0,1 до 3,0 м, а расходы вскрывающих их скважин изменяются от 0,014 до 0,53 л/с. Нижнечетвертичный аллювий слагает третью надпойменную террасу и перекрывает низкие водоразделы. Мощность обводненных песков 0,5—1,5 м, дебит приуроченных к ним колодцев 0,01—0,3 л/с. Воды преимущественно пресные, но практического; значения не имеют.

В делом разведанными запасами подземных вод потребность Карагандинского бассейна в источниках водоснабжения обеспечивается на перспективу развития до 1980 г. В дальнейшем имеется в виду привлечь для покрытия намечающегося дефицита воды канала Иртыш — Караганда.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна