Трещинные и карстовые воды

Трещинные воды

Скальные горные породы (изверженные, метаморфические и осадочные) разбиты системой трещин, чаще всего возникших в результате выветривания, процессов формирования пород (литогенетические трещины) и тектонических процессов.

Под действием выветривания в скальных породах образуются трещины выветривания различных размеров (до нескольких сантиметров в поперечнике). Глубина распространения этих трещин, содержащих воду, в изверженных и метаморфических породах, как правило, не превышает нескольких десятков метров.

Тектонические трещины служат путями циркуляции жильных подземных вод. Сбросы нередко сопровождаются образованием брекчии трения, заполняющей трещины, по которым циркулируют подземные воды. Жильные воды по пути своего движения могут пересекать горизонты порово-пластовых и пластово-трещинных вод. По тектоническим трещинам происходит перелив напорных подземных вод из одного водоносного горизонта в другой, из одного разобщенного блока в другой. Такие явления наблюдаются на угольных месторождениях Донбасса, где имеются многочисленные тектонические нарушения.

Карстовые воды

Под карстом понимают совокупность явлений, связанных с деятельностью подземных вод и выражающихся в выщелачивании горных пород (известняков, доломитов, гипса, соли и др.) и образовании в них пустот (каверн, каналов, пещер и т. п.), а также своеобразных форм рельефа.

В России имеется много районов, где карстовые явления хорошо выражены. В пределах Русской равнины карст известен в Калужской, Тульской и Нижегородской областях вдоль правобережья Оки, в Ленинградской и Новгородской областях, в районе Самарской Луки, на Уфимском плато, на водоразделе между реками Северной Двиной и Онегой, на Урале, в Крыму, на Кавказе, в Сибири по берегам Ангары и в других местах.

Рис. 1. Тектонические трещины, измененные карстовыми процессами:
1 — известняк; 2 — сланцы; 3 — песчано-глинистый материал в тектонических трещинах

Известняки, доломиты и гипсы в большинстве случаев водопроницаемы только по трещинам, с которыми и связано в основном развитие карста (рис. 1).

Районы распространения карста имеют своеобразный рельеф. На поверхности образуются воронки, слепые овраги, поноры, котловины, полья, а внутри закарстованного массива пород возникают пустоты различного размера и формы — подземные каналы, пещеры, галереи, русла, по которым циркулируют подземные воды.

В карстовых районах поглощение атмосферных осадков происходит очень быстро через трещины и воронки. Если карстовые воды заполняют все сечение подземного канала, то в нем создается гидростатическое давление, благодаря которому вода из канала по трещинам может подниматься вверх.

В закарствованных породах наблюдаются как бы два этажа карстовых вод: верхний в виде разрозненных потоков, приуроченных к наиболее разработанным путям, и нижний, где заполнены все пустоты и трещины пород и подземные воды образуют сплошной поток, движущийся в горизонтальном направлении, часто образуя на склонах постоянно действующие источники, режим которых зависит в основном от климатических факторов.

Создание выработок в закарстованных и трещиноватых породах связано с большими трудностями. На месторождениях бокситов, залегающих в закарстованных и тектонически нарушенных известняках, притоки воды в горные выработки некоторых шахт достигали 8000 м³/ч. Иногда гидрогеологические условия месторождения в карстовых районах не позволяют вести разработку полезных ископаемых ниже уровня подземных вод. Например, разработка флюсовых известняков и доломитов на Щелковских карьерах под Москвой до последнего времени велась только выше уровня подземных вод.

В практике строительства и эксплуатации карьеров известны случаи прорыва карстовых вод даже в тех случаях, когда выработками не вскрывались непосредственно закарстованные породы.

Поэтому при ведении горных работ как подземным, так и открытым способом в районах распространения трещиноватых, особенно закарстованных, пород необходим детальный анализ гидрогеологических условий месторождения в целях учета их при проектировании горных работ и разработке полезных ископаемых.