Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Географическая характеристика провинции куангнинь
1.1 Рельеф 10
1.2 Климат 11
1.3 Гидрография 17
1.4 Почвенный покров 18
1.5 Растительность и животный мир 19
ГЛАВА 2 Геолого-гидрогеологическое строение угольного бассейна куангнинь 20
2.1 Геологическое строение угольного бассейна Куангнинь 20
2.1.1 Стратиграфия и литология 20
2.1.2 Тектоническое строение 25
2.2 Структура угольных пластов и условия разработки угольного бассейна Куангнинь 31
2.2.1 Угольные месторождения бассейна Куангнинь 33
2.2.2 Структура угольных пластов 33
2.2.3 Характеристики качества угля 35
2.3 Гидрогеологические условия угольного бассейна Куангнинь 35
ГЛАВА 3 Геологические и гидрогеологические условия месторождения маохе 40
3.1 Географическая характеристика месторождения Маохе 40
3.2 Геологическое строение месторождения Маохе
3.2.1 Стратиграфия и литология 41
3.2.2 Тектоническая характеристика месторождения 45
3.2.3 Особенности угленосных толщ месторождения Маохе 49
3.2.4 Характеристика угольных пластов 50
3.2.5 Характеристика пород кровли и подошвы пласта 50
3.3 Состояние добычи угля в месторождении Маохе 52
3.4 Гидрогеологические условия месторождения Маохе
3.4.1 Характеристика основных гидрогеологических горизонтов 52
3.4.2 Характеристика гидродинамических условий 60
ГЛАВА 4 Геохимия природных вод 67
4.1 Химический состав поверхностных и подземных вод месторождения Маохе 67
4.1.1 Химический состав поверхностных вод месторождения Маохе 67
4.1.2 Химический состав подземных вод 71
4.1.3 Химический состав шахтных вод 75
4.2 Гидрогеохимическая зональность месторождения Маохе 79
4.2.1 Горизонтальная зональность 80
4.2.2 Вертикальная зональность 81
4.3 Состав микрокомпонентов и растворенных в воде газов на территории
месторождения Маохе 86
4.3.1 Микрокомпоненты 86
4.3.2 Газы 88
ГЛАВА 5 Закономерности формирования состава подземных вод угольных месторождений северо-востока Вьетнама 93
5.1 Природные гидрогеохимические процессы при геофильтрации в угольных
пластах месторождений бассейна Куангнинь 93
5.1.1 Растворение солей и минералов 94
5.1.2 Окисление пирита 96
5.1.3 Ионный обмен 97
5.1.4 Сульфат-редукция 97
5.1.5 Гидролиз алюмосиликатов
5.2 Формирование состава подземных вод зоны активного водообмена месторождения Маохе 98
5.3 Формирование состава вод зоны замедленного водообмена месторождения Маохе 107
5.4 Влияние техногенного фактора (условий разработки месторождения) на химический состав природных вод месторождения 111
5.5 Природная газоносность и газообильность месторождения Маохе
5.5.1 Анализ метаноносности угольных пластов шахты Маохе 116
5.5.2 Роль подземных вод в образовании метана на угольном месторождении Маохе 119
5.5.3 Прогноз изменения газообильности угольных слоев и подземных вод с увеличением
глубины разработки 120
5.6 Формирование содовых вод в зоне замедленного водообмена месторождения Маохе в результате взаимодействия воды с горными породами 126
5.6.1 Геохимия содовых вод месторождения Маохе 126
5.6.2 Корреляционный и регрессионный анализ 128
5.6.3 Существующие представления о генезисе содовых вод применительно к условиям месторождения Маохе 132
5.7 Рекомендации по совершенствованию и организации газо-гидрогеохимического мониторинга и охране водных ресурсов 137
5.8 Оценка достоверности гидрохимической информации 141
Заключение 144
Список литературы 146
- Гидрография
- Структура угольных пластов и условия разработки угольного бассейна Куангнинь
- Тектоническая характеристика месторождения
- Гидрогеохимическая зональность месторождения Маохе
Введение к работе
Актуальность работы. Угольная промышленность Вьетнама обеспечивает топливную базу страны. Одним из главных месторождений бассейна Куангнинь на северо-востоке Вьетнама является шахта Маохе. Увеличение глубины разработки углей определяет значительное усложнение горно-геологических и эксплуатационных условий добычи, интенсификацию процессов взаимодействия в системе вода-порода и усиление антропогенного влияния на эволюцию состава природных вод в районе месторождения. До сих пор не изучены процессы природной эволюции химического состава подземных вод в условиях угольных месторождений Вьетнама. Без этого невозможно перейти к прогнозу техногенных преобразований состава подземных вод в условиях добычи на глубоких горизонтах, масштабов воздействия на окружающую среду, оценке влияния подземных вод на процессы метаногенеза и миграции метана. Таким образом, актуальность исследований связана в первую очередь с необходимостью изучения подземных вод как самого динамичного компонента системы вода-порода. Химический состав воды является индикатором техногенного загрязнения. Мигрирующие в водной среде минеральные и органические компоненты влияют на процессы ме-танообразования. Все это делает необходимым рассмотрение основных геохимических процессов при фильтрации воды в угленосной толще, приводящих к эволюции состава подземных вод.
Цель работы. Исследование гидрогеохимических процессов и определение закономерностей формирования состава подземных вод, гидрохимической и газовой зональности на основе всестороннего анализа геологических, гидродинамических и гидрогеохимических особенностей месторождения Маохе.
Задачи исследований:
-
Анализ данных гидрогеохимического мониторинга, проводившегося при разработке месторождения.
-
Выявление гидрогеохимических процессов, наиболее характерных для водоносных горизонтов угольных месторождений Вьетнама.
-
Построение моделей гидрохимической и газовой зональности месторождения Маохе.
-
Определение основных процессов формирования газогидрохимической зональности и схемы формирования состава вод месторождения Маохе.
-
Разработка рекомендаций по организации гидрогеохимического мониторинга и охране водных ресурсов.
Методика исследований. Экспериментальные гидрогеохимические исследования проводились в полевых и камеральных условиях с помощью современных компьютерных технологий. Методы исследований включали: анализ и обработку информации о гидрогеохимических и гидрогеологических условиях месторождения; обработку результатов химических анализов природных вод; интерпретацию данных гидрогеологического и гидрогеохимического мониторинга угольных месторождений; исследование гидрогеохимических процессов в водоносных горизонтах месторождения Маохе; построение корреляционных и регрессионных моделей формирования минерального и газового состава подземных вод месторождения Маохе. Для обработки данных задействованы программные комплексы CorelDRAW X5, для статистической обработки данных использовались программы Statistica 10.0, Microsoft Office Excel 2010.
Научная новизна:
-
Научная ценность работы заключается в увязке геолого-гидрогеологических условий со степенью и характером влияния угленосной толщи на природные воды.
-
Определены мощности и состав вод зон активного и замедленного водообмена.
-
Впервые разработаны модели гидрогеохимических преобразований в системе вода-порода при фильтрации подземных вод в продуктивных и вмещающих пластах угольных месторождений.
-
Показано, что в результате эволюция химического состава подземных вод в недрах изученной территории формируются содовые воды, что позволило с новых позиций подойти к выделению гидрогеохимической зональности в регионе.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Гидрогеологическое строение угольного месторождения Маохе характеризуется наличием неоднородного по водообильности водоносного комплекса с едиными областями питания и разгрузки и
нормальной гидродинамической, гидрохимической и газовой зональностями.
-
Ведущими процессами формирования химического состава подземных вод на угольном месторождении Маохе являются растворение и окисление сульфидов в зоне активного водообмена, ионный обмен и гидролиз алюмосиликатов в зоне замедленного водообмена.
-
Эволюция химического состава подземных вод месторождения Маохе в условиях замедленного водообмена связана с формированием содовых вод под влиянием процессов гидролиза алюмосиликатов и катионного обмена.
Фактические материалы и личный вклад автора. Выполнен анализ большого объема фондовых материалов. Автор принимал непосредственное участие в полевых и камеральных исследованиях, проводимых при исследовательских работах на угольном месторождении Маохе, а также при составлении производственного отчета. Автором проведена оценка процессов формирования природных вод различных химических типов на основе анализа данных гидрохимического мониторинга. Построена схема гидродинамической, гидрогеохимической и газовой зональности месторождения. Обоснование моделей формирования химического состава подземных вод в выделенных гидрогеохимических зонах проведено с помощью корреляционного и регрессионного анализов. Разработаны рекомендации по организации комплексного газо-гидрогеохимического мониторинга на шахте Маохе с учетом геохимических, геологических и инженерно-геологических показателей.
Апробация работы. По теме диссертационной работе опубликовано 4 работы, в том числе 2 статьи в изданиях из списка рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на кафедральных научных семинарах, ежегодных конференциях Горного университета, XII Международной научно-практической конференции «Новые идеи в науках о Земле», Москва, МГРИ-РГГРУ, (2015 г.).
Практическая значимость:
1. Сделан прогноз изменения метанообильности и метанообра-
зования с участием подземных вод в ходе увеличения глубины разработки угольных месторождений на основе анализа регрессионных моделей.
2. Разработаны принципы организации газо-гидрогеохимического мониторинга и охраны окружающей среды, включающие рекомендации по оценке достоверности гидрохимической информации.
Структура работы. Текст диссертационной работы состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 154 страницах машинописного текста и содержит: 59 рисунков, 45 таблиц и список литературы из 98 наименований.
Гидрография
В дождливом сезоне средняя температура воздуха днем 27C, средняя температура воздуха ночью 18C, а в сухом сезоне средняя температура воздуха днем 20C, ночью температура воздуха 11C (Таблица 5; Рисунок 6) [86]. Температура на поверхности земли выше температуры воздуха на 2С в дождливый сезон и на 10С – в сухой сезон [87].
В исследуемом районе направление ветра различно по сезонам. В сухом сезоне преобладающее направление ветра – с севера и северо-востока, средняя скорость изменяется от 1,3 до 3,3 м/с, а максимальная достигает 12 м/с. В дождливом сезоне ветра имеют направление с востока и юго-востока, средняя скорость от 1,3 до 3 м/с, максимальная – 32 м/с (Таблица 6; Рисунок 7) [87].
Провинция Куангнинь находится на севере Вьетнама, где сильные грозы и ливни часто связаны с тайфунами. Тайфун – самое страшное бедствие северного Вьетнама в дождливый сезон. Это тропический океанический циклон, зарождение которого связано с тропическим фронтом. Каждый год на территории северного Вьетнама в среднем происходит 4-5 тайфунов, влияющих на климатические условия Рисунок 7 – График средней скорости ветра по месяцам страны. Тайфуны вызывают ураганные ветры и сильные дожди, скорость ветра составляет 20-30 м/с, но может достигать до 45 м/c. Во время тайфунов обрушиваются очень сильные ливни, идущие непрерывно в течение нескольких дней. Во многих местах тайфунами разрушались приморские дамбы, при этом многие тысячи гектаров рисовых полей были затоплены морскими водами [85].
Гидрографическая сеть в исследуемом районе средней густоты, что объясняется средним количеством осадков и пологим рельефом, обусловливающим средний поверхностный сток. Все реки территории относятся к одному морскому бассейну.
По классификации Львовича М.И. реки Вьетнама относятся к рекам с «меконгским» режимом, характеризующимся преимущественно дождевым питанием и летними паводками и чередованием сухого и дождливого периодов [38]. Расход воды в реках различен в течение года и зависит от сезона [69, 84]. На изучаемой территории много рек, наиболее крупные из которых Калонг, Кам, Тьенэн, Дабак. Можно отметить следующие характерные черты, свойственные рекам этой территории: 1) реки короткие и извилистые, исток рек расположен в горах; 2) в верхнем течении рек дно долин, как правило, сложено мощным слоем галечно-валунных аллювиальных отложений и только лишь местами русла водотоков проходят в коренных породах; 3) режим потока сильно зависит от режима осадков в бассейне. Питание дождевое, реки многоводны во время летнего муссона. Расход реки распределен неравномерно, во время сухого сезона расход снижается до 1,45 м/с, а в дождливом сезоне может повышаться до 1500 м/с. Химический тип поверхностных вод на территории является преимущественно гидрокарбонатным натриево-кальциевым.
По формуле Курлова [841: М0187 HC0367S0421 , Ca58(Na + K)27Mg15 Кроме того, под влиянием морских приливов и нагонных движений вода часто приобретает гидрокарбонатно-хлоридный магниево-кальциево-натриевый состав (в нескольких местах около моря). По формуле Курлова [84]:М0 cl62HCO329SO419 Я71 ,2 (Na + K)43Ca31Mg26 Общая минерализация изменяется по сезонам, повышается в дождливом сезоне и уменьшается в сухом сезоне.
Красно-желтые латеритные почвы распространены на низких холмистых местностях. Содержат 24% гумуса, 2% белка, 0,08% фосфата, рН = 44,1.
Красно-коричневые латеритные почвы распространены на горных известняках. Главные компоненты - СаСОз и почвенные глины.
Жёлтые латеритные почвы распространены на горах и содержат гумус. Кислые почвы распространены в низинах. Содержат железо, кальций, магний 56 мг/100 г почвы, pН = 44,5 в почвах бедных фосфором и калием. Солено-кислые почвы распространены в низинах недалеко от пляжа, pН = 4,0. Соленые почвы распространены вдоль морских дамб и речных дамб. Компоненты почвы содержат глины, мелкий песок, pН = 7,38,0, раствор соли от 0,251,0%.
Растительность. Значительная часть изучаемой территории, главным образом в горах, покрыта лесами. Зональные типы растительности района – это, в основном, вторичные влажные вечнозеленые тропические леса. Сохранились также участки первичных влажных тропических лесов. В районе произрастает много ценных древесных пород: железное, черное, розовое, камфорное, эбеновое, сандаловое дерево и др. Сырьем для разных отраслей промышленности служат красный шеллак, корица, анис, сосновый экстракт. В приморской зоне распространены мангровые заросли.
Животный мир. Животный мир насчитывает около 70 видов млекопитающих, примерно 100 видов птиц, 60 видов пресмыкающихся, более 500 видов морских и пресноводных рыб. В прибрежных водах водятся крабы, креветки, моллюски. В зоне тропических лесов распространены пантеры, леопарды, тигры, обезьяны (макаки и гиббоны), медведи, древесные виверры, летяги, крупные вараны, белый и зеленый попугаи, фазаны, павлины. Много змей (удавы, кобры и т.д.), черепах, ящериц. В дельтах рек и на болотах селятся розовые фламинго, аисты, пеликаны, цапли, дикие утки, гуси. Залитые водой поля изобилуют рыбой и мелкими крабами. В реках и озерах много пресноводной рыбы. Морские ресурсы многообразны и благоприятствуют развитию не только рыболовства, но и туризма и рекреации.
Структура угольных пластов и условия разработки угольного бассейна Куангнинь
Ниже дается характеристика этих водоносных горизонтов. Четвертичный водоносный горизонт поровых вод (Q) распространен в юго-западной и западной части бассейна Куангнинь и имеет мощность 5-50 м, представлен гравием, галькой, песками (в юго-западной части с включением линз глинистых песков с мощностю 20-30 м). Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков, от речного питания и перетока из нижележащего водоносного горизонта (в сухой сезон). По данным гидрогеологических исследований дебиты колодцев на этот горизонт варьируют в пределах 0,001-1,5 л/с. Удельный дебит скважин колеблется в пределах 0,01-0,5 л/см, а коэффициент фильтрации 1,98-7,33 м/сут. В пределах исследуемого района воды горизонта имеет общую минерализацию 0,1-0,25 г/л и рН=5-6,4.
Плиоценовый водоносный комплекс порово-трещинных вод (N2) распространен в Кыалус, Тйеузао и имеет мощность 570 м. Водоносные породы состоят преимущественно из гальки и гравия, мелкозернистых песков с глинами, глинистых песков. Глубина залегания кровли водоносного комплекса возрастает в северо-восточном направлении. Дебит скважин колеблется в пределах 0,008-11,26 л/с, коэффициент фильтрации 0,18-17,82 м/сут, воды имеют минерализацию 0,02-0,06 г/л и рН=5,5-6. Водоносный комплекс перекрыт водоупорными породами. Пьезометрический уровень этих вод устанавливается ниже земной поверхности на 0-0,27 м в дождливый сезон, 2,88-10,18 м в сухой сезон.
Нижне-среднеюрский водоносный горизонт порово-трещинных вод (J ) распространен в северной части острова Кебао, северной Монгзыонг, Байчау и имеет мощность 1600 м. Водоносные породы состоят преимущественно из кварца, гравия, алевролита. Дебит скважин колеблется в пределах 0,13-0,2 л/с. Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков. Верхнетриасовый водоносный комплекс порово-трещинных вод (T3) распространен почти на всей территории исследуемого района. Водоносные породы состоят преимущественно из песчаников, гальки, гравия, алевролитов. Глубина залегания кровли водоносного косплекса колеблется от 2,74 до 74,48 м. Водовмещающие породы сильнотрещиноваты, системы разломов создают сеть путей фильтрации подземных вод, поэтому воды безнапорные. На глубине 100-150 м трещиноватость породы уменьшается.
Хорошая обнаженность, высокие кавернозность и пористость, а также значительная трещиноватость карбонатных пород верхнего триаса создают благоприятные условия для накопления в этих породах значительных запасов пресных подземных вод. Уровень подземных вод колеблется от 1,19 до 5,18 м. Между сезонами уровень подземных вод колеблется в пределах 1-2 м. Характеристика этого водоносного горизонта приведена в таблице 11.
В пределах исследуемого района воды горизонта имеют обшую минерализацию менее 1,0 г/л и значение рН от 6 до 9. Химический состав этих вод преимущественно гидрокарбонатный магниево-кальциевый, хлоридно-гидрокарбонатный натриевый и может быть представлен в виде формулы Курлова:
М яш367С/32 2 (Скважина 117, шахта Вангжань, 11.1999) 0,45 (Na + K)77 , M 0,8 HCO3 76 pH8 (Скважина 183, шахта Хату, 10.2003) Ca57Mg43 Среднетриасовый водоносный горизонт порово-трещинных вод (T2) распространен в северной части Хонгай. Он сложен отложениями среднего отдела триаса, представленными сильно трещиноватыми и закарстованными известняками серого и темно-серого цветов. Мощность отложений достигает 400-2000 м. Минерализация этих вод достигает 0,35 г/л. Водоносные породы состоят преимущественно из песчаников, алевролитов, известняков. Дебит скважин колеблется в пределах 0,02-0,204 л/с.
Каменноугольно-пермский водоносный горизонт порово-трещинных вод (C-P) распространен в заливе Халонг, острове Катба, западном Камфа. Мощность достигает 500-700 м. Водоносные породы состоят преимущественно из известняков. Глубина залегания кровли водоносного горизонта 30 м. Дебит скважин колеблется в пределах от 2,5 до 5,6-10 л/с. Минерализация этих вод изменяется в пределах от 0,267 до 0,33 г/л и рН= 6,5-7,2. В прибрежной зоне под влиянием интрузии морских вод в водоносный горизонт, воды представлены хлоридным типом с минерализацией более 1 г/л и рН = 6,8-8. Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков.
Девонский водоносный горизонт порово-трещинных вод (D) распространен в Донгчйеу, Кангйен, Дыонгдонг и в нескольких местах разгружается на земной поверхности с дебитом 0,4 л/с. Водоносные породы состоят преимущественно из глинистых известняков, конгломератов, песчаников. Дебит скважин колеблется в пределах 0,8-18,8 л/с, и коэффициент фильтрации колеблется пределах 0,0055-0,45 л/сут. Минерализация этих вод изменяется от 0,2 до 0,35 г/л и рН= 5,5-6,9.
Верхнеордовикско-нижнесиллурийский водоносный горизонт порово трещинных вод (O3-S1) распространен вдоль разлома Йенты-Донгмо-Танмай и имеет мощность 1500-2000 м. Водоносные породы состоят преимущественно из конгломератов и песчаников. Дебит скважин колеблется в пределах 0,0015-0,83 л/с. Минерализация этих вод – 0,35 г/л и рН=5,5-6,9.
Тектоническая характеристика месторождения
Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков, от речного питания и перетока из нижележащего водоносного горизонта (в сухой сезон), так как водоупор между ними местами отсутствует [27, 31, 80, 81]. Положение уровня подземных вод подвержено значительным сезонным колебаниям. Наблюдения за динамикой уровня вод показали, что годовой цикл изменения уровня можно разбить на 2 периода [80]: - с мая по октябрь уровень подземных вод повышается, идет накопление грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, а также поглощения воды из многочисленных поверхностных водотоков; - с ноября по апрель следующего года уровень грунтовых вод стремительно падает благодаря большой величине испарения. Водоносный горизонт в четвертичных отложениях отличается малой мощностью, запасы воды незначительны.
Плиоценовый водоносный комплекс трещинных вод (N2) распространен в юго-западной части исследуемого района. Отложения комплекса состоят из чередующихся водоносных водоупорных слоев. Из-за распространия глинистых пород комплекс является относительно водоупорным в верхней части. В нижней части горизонта (на глубине от поверхности земли 48 м) преобладают аргиллиты, галька, гравий. Мощность комплекса возрастает в западном направлении и изменяется в пределах от 30 до 300 м. Коэффициент фильтрации 0,02 м/сут. Воды горизонта являются безнапорными или слабо напорными. Статический уровень воды в скважине 1,5-6,5 м. Минерализация этих вод не больше 1 г/л, рН колеблется в пределах 6,5-7,5, температура вод от 24C до 25C, жесткость колеблется в пределах 0,89-3,69.
В основном подземные воды комплекса представлены хлоридным-гидрокарбонатно-натриевым (Сl-НСO3-Na) и хлоридным-натриевым (Cl-Na) типами. Верхнетриасовый водоносный комплекс трещинных вод (T3) распространен на всей территории исследуемого района и имеет мощность около 2400 м, содержит 39 угольных пластов, из которых 19 имеют промышленную ценность.
Верхнетриасовый водоносный комплекс может быть разделен на следующие водоносные и водоупорные горизонта (Рисунок 19): верхнехонгайский водоносный горизонт (T3hg3); среднехонгайский водоносный горизонт (T3hg2); нижнехонгайский относительно-водоупорный горизонт (T3hgi). Верхнехонгайский водоносный горизонт (T3hg3) распространен в северной части исследуемого района. Водовмещающие породы горизонта представлены конгломератами, песчаниками, аргиллитами, алевролитами (без угольных пластов). По данным скважин наблюдается неравномерная водоносность по площади и глубине. Кроме того водоносность зависит от трещиноватости породы. В скважине 422 на глубине 38 м дебит скважины 1 л/с, удельный дебит 0,06 л/см; на глубине 117 м дебит скважины 0,563 л/с и удельный дебит 0,04 л/см. Дебиты скважин варьируют в пределах 0,075-16,148 л/с, удельный дебит колеблется в пределах 0,01-1,03 л/см.
Ниже залегают породы среднехонгайского водоносного горизонта. Глубина залегания возрастает в северо-восточном направлении к центру месторождения до 500 м. Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков, от речного питания и перетока из нижележащего водоносного горизонта (в сухой сезон), так как водоупор между ними местами отсутствует. Колебание уровня подземных вод между сухим сезоном и дождливым сезоном до 4,87 м (скважина 429) и колебание дебита между сухим сезоном и дождливым сезоном составляет 0,37-3,4 л/с (скважина 434а). Глубина уровня подземных вод колеблется от 20 до 23 м от земной поверхности в зависимости от рельефа местности. Величина минерализации подземных вод колеблется от 0,024 до 0,27 г/л. Значение рН в пределах от 5,6-7,1 (основное значение рН менее 7). Степень минерализации подземных вод увеличивается с глубиной. Воды верхнехонгайского горизонта относятся к зоне интенсивного водообмена, поэтому химический состав и минерализация грунтовых вод изменяются по сезонам. В основном подземные воды горизонта представлены Cl-HCO3-Na, HCO3-Na и НCO3-Cl-Na типами. В прибрежной зоне исследуемого района под влиянием интрузии речных вод в водоносный горизонт, воды представлены хлоридным типом с минерализацией большей в сухой сезон.
Среднехонгайский водоносный горизонт (T3hg2) распространен почти на всей площади шахты Маохе. Водовмещающие породы состоят из конгломератов, песчаников, аргиллитов, алевролитов. В кровле и подошве угольных пластов породы часто представлены углистой глиной, алевролитом или аргиллитом. Конгломераты и песчаники наблюдаются только в верхних слоях угольной толщи. Обводненные породы и водоупорные породы чередуются. Обводненные породы состоят из конгломератов, гравия, песчаников, а водоупорные породы состоят из алевролитов, аргиллитов. Водообильность находится в прямой зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков. Дебиты скважин варьируют в пределах 0,021-5,88 л/с и удельный дебит колеблется в пределах 0,001-0,185 л/см. Глубина уровня подземных вод колеблется от 0,1-1,8 м. Между сезонами уровень подземных вод колеблется в пределах 1-2 м. Коэффициент фильтрации водоносных пород 0,02-0,274 м/сут.
По величине минерализации вода в основном пресная (менее 0,1 г/л). Значение рН подземных вод – в пределах 5-7. Химический тип подземных вод – гидрокарбонатный кальциевый (HCO3-Са). Нижнехонгайский относительно водоупорный горизонт (T3hg1) распространен в южной части территории шахты Маохе. Глубина залегания подошвы горизонта изменяется в пределах от 700 до 800 м. По литологическому составу отложения представлены преимущественно конгломератами, песчаниками, аргиллитами, алевролитами. Породы слабо трещиноваты, поэтому наблюдается низкая водообильность этого горизонта. Исходя из этого, горизонт – относительно водоупорный. Коэффициент фильтрации колеблется в пределах от 0,0048 до 0,068 м/сут.
Гидрогеохимическая зональность месторождения Маохе
Процессы катионного обмена приводят к поступлению в подземные воды натрия из глинистых пород вмещающей толщи при взаимодействии с кальциевыми водами и выносу кальция, который переходит в поглощенное состояние: 2Name + Са2\.р - Сатв + 2Na+p.p. Высокий значимый отрицательный коэффициент корреляции Са2+/Nа+ говорит о наличии ионно-обменных процессов в системе вода-порода месторождения Маохе (Таблица 32).
Анаэробные условия глубоких частей разреза приводят к восстановлению сульфатов. Этот процесс уменьшает концентрацию сульфатов и увеличивает содержание гидрокарбонат-иона. Источником органического углерода можно представить суббитуминозные разности угля в виде СН20: при рН 7: 2СН20 (уголь) + S042 +2H20 - H2S + 2НСОІ; при рН 7: 2СН20 (уголь) + S042 H20 + С02 + 2НСОІ + Ж. В присутствии железа: 15СН20 (уголь) + 2Fe203 + 8 SOf + Н2С03 -4FeS2 + ІбНСОі + 8Н20.
Однако, в изученной, относительно неглубокой части разреза (до 800 м) трудно предположить наличие мощных зон с восстановительной обстановкой, необходимой для жизнедеятельности сульфат-редуцирующих бактерий. Кроме того, по результатам корреляционного анализа можно говорить об отсутствии выраженной отрицательной связи между НСO3" и S042" (Таблица 32), что свидетельствует о весьма слабой роли сульфат-редукции в формировании химического состава подземных вод. 5.1.5 Гидролиз алюмосиликатов
Модель, представленная на рисунке 40, не включает процесса гидролиза силикатов, поскольку для месторождений бассейна Куангнинь не характерны мощные толщи, представленные этими минералами. Однако, рассмотрение результатов корреляцтонного анализа указало на наличие достаточно тесной связи между НСO3- и Nа+ (Таблица 32), что может свидетельствовать, в том числе, и о процессах гидролиза алюмосиликатов. Это заставило внимательнее рассмотреть состав вмещающих пород месторождения Маохе и проанализировать возможность протекания этих процессов раздельно для зон активного и затрудненного водообмена. Результаты этого анализа будут представлены в следующих разделах диссертации.
Описанные выше процессы, характерные для угольных месторождений Северо-Востока Вьетнама играют свою роль и при формировании состава подземных вод месторождения Маохе. Однако в разных частях разреза преобладают те или иные процессы в зависимости от физико-химических условий и состава пород.
Как было показано в предыдущих главах, зона активного водообмена распространяется до глубины 300 м. В этой зоне, наблюдается интенсивная трещиноватость пород (углей, аргиллитов, известняков, песчаников). По данным бурения, наиболее интенсивная трещиноватость отмечается до глубин 100 м, глубже породы становятся слаботрещиноватыми. В зонах тектонических разломов глубина распространения интенсивной трещиноватости увеличивается. Направление движения подземных вод – вдоль слоя водоносных пород или трещин. Уменьшение трещиноватости приводит к изменению фильтрационных параметров (Таблицы 18, 19; Рисунки 21, 22).
Как выше было сказано, основной источник питания для подземных вод в зоне активного водообмена это поверхностные воды и атмосферные осадки. Это определяет не только свойства, но и направленность процессов формирования подземных вод.
Месторождение Маохе находится в тропическом климате. По данным наблюдений за 10 лет (с 2002 по 2012 год) метеорологической станции Маохе, общие средние количества осадков 1476 мм, максимум 1760,5 мм (2010 г.), минимум 1021 мм (в 2007).
В месторождении Маохе, отработанное пространство при добыче открытым способом, заполнено отработаными породами с большой пористостью. Кроме того, под влиянием подземной добычи, поверхностный рельеф оседает, создавая трещины. Вследствие этого, атмосферные осадки легко инфильтруются и питают подземные воды (Рисунок 41). Каждый год около 30% атмосферных осадков проникают в землю через трещины. Максимальное общее количество осадков, инфильтрующихся около 583-582 м3/сут.