Курсовая работа (т): Методика поисково-разведочных работ

В формировании ресурсов глубинных вод участвуют воды различного происхождения. В соответствии с особенностями палеогидрогеологического развития различных регионов могут преобладать воды той или иной генетической категории, но чаще всего они являются полигенетическим образованием. Занимая самые нижние горизонты, глубинные воды, в соответствии с нормальной гидрогеохимической зональностью, обычно минерализованные, а состав их чаще всего хлоридный. Более того, они могут быть предельно насыщенными (минерализация свыше 500 г/л), как, например, межсолевые рассолы Ангаро-Ленского бассейна. Очень часто глубинные воды содержат в повышенных количествах ряд макро- и микрокомпонентов (редкие щелочи, бром, фтор, стронций, кальций, тяжелые металлы, кремнезем).

Время существования в замкнутых системах аномально высоких давлений глубинных вод относительно невелико. Наблюдаемые ныне и наиболее изученные аномалии в бассейнах пластовых вод появились, вероятно, недавно - не позднее неоген-четвертичного времени. Их выравнивание происходит, по расчетам В. Ф. Липецкого (1981), за несколько миллионов лет, а по данным других исследователей, они нивелируются за сотни и даже десятки тысяч лет. Благоприятные условия для возникновения и наиболее продолжительного сохранения аномалий существуют в относительно молодых бассейнах пластовых вод. Напротив, с увеличением возраста и степени литификации осадков возможности для этого уменьшаются. Однако под действием неотектонических подвижек они могут возникать периодически в том или ином месте геологического пространства. По существу, глубинные воды испытывают воздействие повышенных напряжений в целом беспрерывно.

Рис. 3 - Схема возможного формирования глубинных вод при участии магматических газово-жидких растворов [Уайт, 1965]. 1 - жидкая, 2 - газовая фаза; 3 - направление движения флюидов (в конвекции участвуют и метеогенные воды)

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

месторождение водозабор артезианский бассейн

Гидрогеологические работы по поискам и разведке месторождений подземных вод рассматривают как сложный научно-технический процесс, позволяющий с помощью методических и технических приемов выявить месторождения, изучить условия формирования подземных вод, оценить их эксплуатационные запасы и обосновать промышленное освоение.

Поиски и разведка охватывают два тесно связанных между собой понятия: а) методику поисков и разведки месторождений; б) методику проведения основных видов гидрогеологических работ.

Первое понятие включает такие важные методические приемы, как обоснование стадийности в изучении объекта, выбор под разведку продуктивного водоносного горизонта, обоснование глубины разведки месторождения, выбор способов расположения в плане поисковых и разведочных скважин, расстояний между разведочными поперечниками и между скважинами в каждом разведочном поперечнике, системы и технологии бурения гидрогеологических скважин, рациональной схемы водозаборного сооружения для данных конкретных условий и т. д.

Методика проведения основных видов гидрогеологических работ включает методику проведения съемочных работ и опытно-фильтрационных работ, стационарных наблюдений за режимом подземных и поверхностных вод, геофизических исследований, балансово-гидрологических работ, санитарно-гигиениче-, ских исследований и т. д. В теории и практике изучения различных типов месторождений подземных вод действуют общие принципы поисков и разведки, суть которых представлена ниже.

2.1 Основы методики поисков

Общие поиски. Поисковые работы могут проводиться для оценки:

) общих перспектив и эксплуатационной возможности отдельных регионов, когда отсутствуют данные по конкретным водопотребите-лям; 2) общей эксплуатационной возможности региона в целом в условиях конкретного водопотребителя проектируемых или действующих объектов. На основании выполненных работ подстадии общих поисков должны быть: а) представлены характеристики общих гидрогеологических условий района и общих условий формирования естественных и эксплуатационных запасов подземных вод; б) выделены перспективные площади и продуктивные водоносные горизонты; в) дана в предварительном виде количественная оценка прогнозных эксплуатационных запасов; г) обоснована постановка дальнейших исследований.

На стадии общих поисков должны быть собраны и систематизированы материалы предыдущих исследований по региону, характеризующие геологическое строение, гидрогеологические условия, режим поверхностного стока, прогнозная оценка запасов региона.

Литологический критерий имеет существенное значение для оценки возможности обнаружения на площади исследований месторождений трещинно-карстовых вод в карбонатных породах, поэтому распространение на площади поисковых работ карбонатных пород, которые могут быть отмечены на геологической карте, является надежным критерием, позволяющим предположить наличие месторождений трещинно-карстовых вод.

Нередко на площади развития карбонатных пород могут формироваться аналоги «слепых рудных тел» - трещинно-карстовые воды, не имеющие естественных выходов на поверхность в виде родников. В таких условиях подземные воды имеют скрытый подземный сток в сторону погружения водовмещающих карбонатных пород, поэтому при гидрогеологической оценке площади распространения карбонатных пород не всегда следует ориентироваться только на поисковый гидрогеологический признак -выход родников.

Для выявления на площади поисково-съемочных работ закрытых артезианских бассейнов горно-складчатого типа большое значение имеют геолого-структурный и стратиграфический поисковые критерии. Геолого-структурный критерий определяет условия образования складчатых форм, благоприятных для формирования в пластах-коллекторах водоносных горизонтов.

К таким благоприятным складчатым формам следует отнести синклинальные складки и моноклинальные структуры, в разрезе которых принимают участие рыхло-обломочные или карбонатные породы с высокими коллекторскими свойствами.

Использование этих критериев при геологическом картировании позволило установить площадь распространения При-ташкентского артезианского бассейна. Буровая разведка впоследствии полностью подтвердила этот прогноз.

В процессе поисково-съемочных работ могут быть использованы тектонические поисковые критерии, выражающие оценку гидрогеологических условий зон крупных тектонических нарушений, с которыми часто связано формирование месторождений трещинно-жильных вод.

Для выявления месторождений трещинно-жильных вод геолого-структурный критерий целесообразно применять в совокупности с литологическим критерием и гидрогеологическими поисковыми признаками. Очень часто выход на поверхность трещинно-жильных вод в виде родников фиксирует наличие линейно-вытянутых по простиранию зон тектонических нарушений. Такие зоны в некоторых случаях могут быть обнаружены с помощью чисто гидрогеологических признаков.

Поскольку поисковые критерии представляют собой такие природные факторы, которые прямо или косвенно указывают на возможность обнаружения в данных условиях месторождений подземных вод, к поисковым критериям можно отнести и некоторые геофизические аномалии. Например, при поисковых исследованиях на месторождениях трещинно-карстовых вод такие аномалии могут локализоваться в зонах усиленной закарстованности карбонатных пород, с которыми обычно связана более высокая степень водообильности.

При поисковых исследованиях не всегда можно провести строгие границы между поисковыми критериями и признаками, поэтому в процессе поисково-разведочных работ целесообразно применять их совместно.

Не менее важным для прогнозной оценки является искусственный гидрогеологический поисковый признак - данные буровых скважин, пройденных ранее на площади поисков, или гидрогеологические данные по обводненности действующих шахт, карьеров, водозаборов. Большую роль при этом играют дебиты фонтанирующих скважин, которые могут явиться надежными индикаторами для выявления напорных горизонтов. Устойчивый режим и большие дебиты фонтанирующих скважин могут указывать на обеспеченность напорных вод естественными ресурсами.

Исключительно ценные данные для оценки поисковой площади можно получить на действующих водозаборах или родниках, поэтому в процессе поисковых работ следует тщательно собирать гидрогеологические материалы по всем ранее пробуренным скважинам и концентрированным водозаборам с тем, чтобы использовать гидрогеологические данные по опыту эксплуатации для прогнозной оценки всей площади поисков.

Существенное значение в прогнозной оценке месторождений подземных вод имеет гидрологичский поисковый признак.

Наличие на площади поисков, особенно на площади возможного обнаружения месторождения, речной сети с постоянно действующими водотоками и активной формы гидравлической связи подземных вод с поверхностными позволяет предположить, что на площади поисков могут быть выявлены участки, в контурах которых возможно строительство водозаборов инфильтрационного типа - водозаборов, расположенных непосредственно в области питания подземных вод. Таким образом, изучение поверхностных вод может иметь исключительно большое значение в промышленной оценке месторождений подземных вод.

Наличие гидрографической сети на площади поисков, позволяющей выяснить режим поверхностного стока (постоянно или временно действует поверхностный поток), как изменяется поверхностный сток рек по сезонам года и в многолетнем разрезе.

Отсутствие на площади поисков гидрографической сети может резко снизить ценность оконтуренных месторождений подземных вод.

К поисковым гидрогеологическим признакам можно также отнести так называемый признак природных аналогов. Перед проведением поисковых исследований собираются все гидрогеологические данные по опыту разведки и эксплуатации подземных вод в аналогичных геолого-гидрогеологических условиях. Пользуясь данными опытной эксплуатации, методом природной аналогии можно правильно выполнить прогнозную оценку вновь выявленных месторождений подземных вод на поисковой площади.

Использование в совокупности поисковых критериев и признаков способствует более целеустремленному ведению поисковых работ, направленных на обнаружение месторождений подземных вод промышленного типа.

2.2 Основы методики разведки

Разведка подземных вод преследует главную цель - дать промышленную оценку месторождения (количественную и качественную оценку запасов) и получить все необходимые гидрогеологические данные для составления проектов и выбора режима эксплуатации.

Метод - это способ познания, способ обнаружения и изучения месторождений подземных вод. Поэтому этот термин целесообразно присваивать таким разведочным гидрогеологическим мероприятиям, которые позволили бы обосновать решение главной задачи разведки. Во-вторых, понятие «метод разведки» должно содержать нечто сопоставимое и приложимое к любому процессу разведки, независимо от сложности и разнообразия применяемых технических средств.

Методами разведки можно называть только такие способы изучения месторождения, которые позволяют делать некоторые выводы о точности исследований.

Методика разведки месторождений подземных вод - понятие вполне определенное, включающее в себя применение целого комплекса производственных и научно-технических средств, позволяющего прямо и непосредственно установить контуры месторождения (в плане и разрезе), количество и качество запасов и условия их эксплуатации.

В комплекс могут входить основные и вспомогательные производственные и научно-технические средства.

К основным следует отнести такие средства, которые непосредственно определяют промышленную ценность месторождения - бурение скважин, количественное и качественное опробование, наблюдения за режимом подземных вод и другие.

К вспомогательным - технические средства, применение которых способствует обнаружению месторождения, ускоряет проведение основных мероприятий: геофизические методы исследований, методы моделирования, балансово-гид-рометрические методы исследований и др.

Учитывая эти положения, главная задача разведки подземных вод может быть решена следующими основными методами.

. Метод размещения на площади месторождения системы гидрогеологических скважин, расположенных по линии разрезов (профилей).

Разведка методом гидрогеологических разрезов применима для подавляющего большинства ранее выделенных типов месторождений подземных вод.

Ориентировка разведочных гидрогеологических профилей на площади месторождения должна быть такой, чтобы по данным профилей можно было получить достаточно полную информацию и выделить достаточно отчетливо и достоверно условия и форму залегания продуктивного водоносного горизонта, площадь его распространения, т.е. разведочные профили должны выяснить и решить одну из основных задач - выявить граничные условия потока в плане и разрезе.

. Разведка месторождения с помощью бурения гидрогеологических скважин, размещенных на площади участка примерно по сетке, например в шахматном порядке (преимущественно в стадии предварительной разведки).

Основная идея размещения разведочных скважин на изучаемом месторождении по сетке заключается не только в выявлении в целом контура месторождения в плане и разрезе, но и в выявлении отдельных благоприятных участков-ячеек, на площади которых впоследствии можно организовать рассредоточенные водозаборные сооружения.

. Разведка месторождений подземных вод комбинированной системой размещения буровых скважин - по гидрогеологическим разрезам (профилям) и по сетке между разрезами.

. Метод проведения комплекса пробных и опытных откачек воды из гидрогеологических скважин с целью изучения количественной характеристики гидрогеологических параметров продуктивного горизонта, а также качества подземных вод.

Этот метод количественного и качественного опробования водоносного горизонта позволяет получить необходимые исходные гидрогеологические данные, на основании которых впоследствии производятся расчеты по оценке эксплуатационных заласов подземных вод.

. Метод проведения длительных групповых опытно-эксплуатационных откачек воды из разведочных скважин, по данным которых обычно производится непосредственная количественная оценка эксплуатационных запасов подземных вод..

. Метод изучения режима дебита родников или фонтанирующих скважин, позволяющий произвести непосредственно количественную и качественную оценку эксплуатационных запасов подземных вод.

2.3 Принципы и стадии разведочных работ

В основу разведки месторождений подземных вод положены общие принципы, поскольку, в конечном счете, разведка объектов сводится к выявлению промышленной их ценности.

Основная цель разведки месторождений преследует решение трех главных задач:

определение количества эксплуатационных запасов подземных вод, формирующихся на площади месторождения или его отдельных участках;

изучение качества подземных вод и его изменения в процессе будущей эксплуатации;

определение гидрогеологических и технических условий эксплуатации (в том числе создание зон санитарной охраны).