авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Комплексный подход к изучению, оценке и использованию подземных вод яковлевского месторождения богатых железных руд (кма)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ТИМЧЕНКО Анна Андреевна

комплексный подход к изучению, оценке и использованию подземных вод Яковлевского месторождения богатых железных руд (кма)

Специальность 25.00.07 Гидрогеология

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Коротков Алексей Иванович

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Дашко Регина Эдуардовна

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Павлов Александр Николаевич

кандидат геолого-минералогических наук

Николаев Юрий Владимирович

Ведущее предприятие кафедра гидрогеологии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ)

Защита диссертации состоится 09 ноября 2007 г. в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21 я линия, д. 2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 09 октября 2007 года

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д. г.-м. н., профессор А.Г. МАРЧЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время Россия добывает 220 млн.т. сырой и производит 85 млн.т. товарной железной руды, уступая по этому показателю только Австралии, Бразилии и Китаю. Более 70% разведанных запасов и около 80% прогнозных ресурсов железных руд сосредоточены в европейской части страны в пределах КМА. При этом горнодобывающие предприятия Белгородской и Курской областей обеспечивают более 50% объема добываемой руды в стране. Металлургические предприятия Урала, Сибири и Дальнего Востока, имеющие более 65% всех производственных мощностей, испытывают острый дефицит в местных товарных железных рудах. Ввиду недостатка сырья в этих регионах и стремительным наращиванием темпов мировой торговли железорудной продукцией особое внимание уделяется разработке месторождений богатых железных руд (БЖР). Яковлевское месторождение КМА расположено в Белгородском железорудном районе и относится к одному из крупнейших по разведанным запасам высококачественных руд, содержание железа в которых превышает 60%. Однако, разработка месторождения сопряжена с трудностями, связанными с большой глубиной залегания рудного тела, сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.

Концепция рационального и комплексного использования природных ресурсов Яковлевского месторождения БЖР предопределяет необходимость изучения и оценки гидрогеологических условий этого объекта как для обеспечения безопасности ведения горных работ, так и возможности использования дренируемых подземных вод в бальнеологических целях.

Цель работы. Обеспечение комплексного подхода к анализу и оценке вод руднокристаллического водоносного горизонта для разработки мероприятий по предупреждению вторичного увлажнения БЖР и последующего использования дренируемых вод в бальнеологических целях.

Основные задачи исследований: 1) изучение особенностей формирования химического состава подземных вод руднокристаллического горизонта и анализ его изменения в процессе осушения рудного тела и развития горных работ; 2) исследование гидродинамического взаимодействия руднокристаллического и нижнекаменноугольного водоносных горизонтов, его влияния на безопасность ведения горных работ и преобразование химического состава дренируемых вод; 3) выделение типов дренируемых подземных вод руднокристаллического горизонта для их последующего использования в бальнеологических целях; 4) совершенствование системы гидрогеохимического и гидродинамического мониторинга подземных вод при разработке Яковлевского рудника для решения вопросов перетекания и вторичного увлажнения БЖР, а также контроля бальнеологического качества подземных вод.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертационной работы положены результаты научно-исследовательских работ, проводившихся на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии СПГГИ(ТУ) при участи автора по темам «Научное сопровождение строительства первой очереди Яковлевского рудника» 2004 г., «Научное сопровождение строительства и ввода в эксплуатацию первой очереди Яковлевского рудника» 2003-2007 гг. На протяжении 2006-2007 гг автором была выполнена специализированная гидрогеохимическая съемка подземных вод руднокристаллического водоносного горизонта непосредственно в подземных выработках Яковлевского рудника. Проведены исследования химического состава дренируемых вод в полевых и лабораторных условиях с использованием современных методов и аппаратуры. Автором было оценено влияние развития фронта горных работ на интенсификацию процессов перетекания вод из нижнекаменноугольного водоносного горизонта в рудный пласт и, как следствие, возможность формирования локальных прорывов подземных вод, а также перспективы использования в бальнеологии вод руднокристаллического горизонта, поступающих в подземные выработки из дренажных горизонтальных скважин. В 2005, 2006 и 2007 гг работа была поддержана персональными грантами американского фонда гражданских исследований и разработок (CRDF) для аспирантов.

Основные методы исследований: 1) теоретические исследования формирования химического и газового состава подземных вод руднокристаллического водоносного горизонта до и в процессе развития горных работ; 2) расчетные методы оценки времени перетекания и формирования локальных прорывов подземных вод в горные выработки; 3) применение современных аналитических методов для оценки химического состава подземных вод в процессе проведения гидрогеохимического мониторинга.

Научная новизна. Установлены закономерности формирования химического состава дренируемых вод Яковлевского рудника при развитии фронта горных работ. Выполнена прогнозная оценка влияния подземных вод руднокристаллического и нижнекаменноугольного водоносного горизонта на активность вторичного увлажнения БЖР и возможность формирования прорывов подземных вод. В зависимости от химического состава в подземных выработках Яковлевского рудника на горизонте -425 м выделены три типа минеральных вод. Предложено усовершенствование системы гидрогеохимического и гидродинамического мониторинга подземных вод, проводимого с целью выявления зон перетекания вод из нижнекаменноугольного водоносного горизонта, а также бальнеологического контроля химического состава вод руднокристаллического водоносного горизонта во времени.

Практическая значимость. Предлагаемая концепция комплексного подхода к анализу и оценке вод руднокристаллического горизонта для разработки мероприятий по предупреждению вторичного увлажнения БЖР в процессе перетекания вод из нижнекаменноугольного горизонта и бальнеологическому использованию подземных вод руднокристаллического горизонта при обязательном контроле их состава и состояния на основе совершенствования и развития системы гидрогеохимического и гидродинамического мониторинга рекомендована для использования в создании системы безопасности ведения горных работ на Яковлевском руднике.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается выполненными теоретическими обобщениями по специфике гидрогеологических условий Яковлевского месторождения, значительным объемом шахтных обследований, проведением экспериментальных исследований физических свойств БЖР и химического состава вод руднокристаллического горизонта, выполнением расчетов для определения времени перетекания и прогноза локальных прорывов подземных вод их нижнекаменноугольного водоносного горизонта. Проводимый гидрогеохимический и гидродинамический мониторинг подземных вод полностью подтверждает выполненные ранее прогнозы по расширению фронта перетекания подземных вод нижнекаменноугольного горизонта и влияния тектонических факторов в формировании химического состава дренируемых вод.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались на 7 научных конференциях: Международная научно-методическая конференция «XI Научные чтения имени профессора Н.И. Толстихина» (СПГГИ(ТУ), г. Санкт-Петербург, 2004 г.); Межвузовская молодежная научная конференция «Школа экологической геологии и рационального недропользования» (СПбГУ, г. Санкт-Петербург, 2005, 2006 гг.); 57-я горно-металлургическая научная конференция (Фрайбергская горная академия (технический университет), г. Фрайберг, 2006 г.); II Международная научная конференция «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных стран» (БелГУ, г. Белгород, 2006 г); Ежегодная научная конференция «Полезные ископаемые России и их освоение» (СПГГИ(ТУ), г. Санкт-Петербург., 2005, 2007 гг.)

Основные положения диссертации отражены в 10 опубликованных научных работах, 6 из которых приведены в списке основных публикаций, в том числе 2 работы в издании, входящем в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 201 странице, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 121 наименования, содержит 53 рисунка, 46 таблиц, 12 фотографий.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность за постоянную помощь и поддержку на всех этапах подготовки диссертационной работы научным руководителям д.г.-м.н. проф. Р.Э. Дашко и д.г.-м.н. проф. А.И. Короткову  ; заведующему кафедрой Г и ИГ д.г.-м.н. проф. В.В Антонову, д.г.-м.н. проф. В.А. Кирюхину, доц. Н.С. Петрову, доц. Д.Л. Устюгову, асс. М.Г. Стуккей за полезные советы, главному геологу А.И. Лябаху и сотрудникам геологического отдела Яковлевского рудника за помощь в проведении гидрогеохимического и гидродинамического мониторинга.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

1. Комплексный подход к изучению подземных вод Яковлевского рудника позволяет анализировать их влияние на безопасность ведения горных работ, а также предусмотреть возможность их использования в бальнеологических целях.

Яковлевское месторождение БЖР – одно из крупнейших и наиболее изученных месторождений Белгородского железорудного района, приуроченное к юго-западному склону Воронежского кристаллического массива, в пределах которого размещается северо-восточное крыло Днепровско-Донецкого артезианского бассейна. Весомый вклад в изучение гидрогеологических условий этого артезианского бассейна внесли А.Н. Семихатов, Н.К. Игнатович, К.И. Маков, П.Т. Савицкий, А.А. Дубянский, Г.М. Захарченко и др. С началом изучения Яковлевского месторождения (1953 г.) комплексные исследования выполнялись Лабораторией гидрогеологических проблем, институтом Центргипроруда, (И.В. Попов, В.И. Фандеева и др.), Белгородской железорудной экспедицией (А.А. Саар, С.И. Чайкин и др.), ВИОГЕМ (А.Я. Гуркин и др.), ВСЕГИНГЕО (С.П. Прохоров, Ф.И. Лосев и др.), КМА ГУЦР (Ф.В. Кулибаба и др.), ВГУ, БелГУ, геологическим отделом Яковлевского рудника (А.И. Лябах, А.М. Божков и др.), СПГГИ(ТУ) (В.А. Мироненко, В.Г. Румынин, В.В. Антонов, И.П. Иванов, А.И.Коротков, Р.Э. Дашко и др.), НТЦ«НОВОТЭК» (Г.Н. Гензель и др.), проектным институтом «СУБР-проект» и др.

В геологическом разрезе Яковлевского месторождения подземные воды развиты как в отложениях осадочного чехла, так и в зоне химической коры выветривания пород докембрия. Общая мощность обводненной зоны превышает 700 м.
Рисунок 1 – Сводный гидрогеологический разрез Яковлевского месторождения.

В зависимости от приуроченности вод к различным отложениям и наличия водоупорных пород выделяют семь водоносных горизонтов: маастрихт-туронский, сеноман-альбский, апт-неокомский, волжский, келловей-батский, нижнекаменноугольный, а также руднокристаллический водоносный горизонт, приуроченный к докембрийским образованиям – богатым железным рудам и вмещающим их породам (рисунок 1).

Для гидродинамически связанных маастрихт-туронского, альб-сеноманского и волжского водоносных горизонтов характерны гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией 300-600 мг/дм3. От нижележащих водоносных горизонтов они изолированы мощным (33-56 м) слоем глин киммеридж-оксфордского возраста. Воды маастрихт-туронского и альб-сеноманского водоносных горизонтов широко применяются для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов Белгородской области. Гидрокарбонатные натриевые воды келловей-батского водоносного горизонта имеют минерализацию 300-800 мг/дм3 и с 2000 г используются как лечебно-столовые («Жемчужина Белогорья», «Григорьевская серебряная», «Майская хрустальная»).

Нижнекаменноугольный водоносный горизонт от вышележащей толщи отделен мощным (до 50 м) слоем глин бат-байоса; водовмещающими породами его являются трещиноватые и закарстованные известняки. Воды этого горизонта имеют хлоридно-гидрокарбонатный натриевый состав с минерализацией 400-800 мг/дм3, в нем отмечаются повышенные содержания сероводорода (3-5 мг/дм3) и фторидов (до 8-11 мг/дм3). По химическому составу воды руднокристаллического водоносного горизонта зоны слабого водообмена хлоридные натриевые, слабощелочные, со значительным варьированием сухого остатка (таблица 1).

Таблица 1. Химический состав вод руднокристаллического горизонта, дренируемых скважинами в подземных выработках Яковлевского рудника.

Компоненты Содержание, мг/дм3 Компоненты Содержание, мг/дм3 Компоненты Содержание, мг/дм3
Na+ + K+ 950-1200 Cl- 1500-2000 F- 8-12
Mg2+ 5-30 SO42- 8-35 Сух.ост. 1200-3000
Ca2+ 6-35 HCO3- 230-280 рН, ед. 7,6-8,5


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.