Минералды сулар 3 страница

Екі бақылаушы ұңғыма болса сүзілу коэффициенті мына формуламен анықталады:

1. Грунт суларына: К=0,733Q(lgr₂-lgr₁)/(2H-S₁-S₂)(S₁-S₂)

2. Қысымды сулар:: К=0,66Q(lgr₂-lgr₁)/m(S₁-S₂)

Мұнда: r₁ - бірінші бақылау ұңғымасына дейінгі аралық

r₂ - екінші бақылау ұңғымасына дейінгі аралық

S₁—бірінші бақылау ұңғымаысының судың төмендеу деңгейі

S_{2 -} екінші бақылау ұңғымаысының судың төмендеу деңгейі

Рисунок 52

Тәжірибе ұңғымасынан су тарту кем дегенде судың деңгейі үш рет төмендеуге асады, соған сай үш К мәні болады. Егер су тарту дұрыс жүргізілсе, барлық коэффициенттің шамасы ұқсас болады да, келесі есептерге солардың ішіндегі орташа мән алынады.

Әр тереңдіктегі су тартудың ұзақтығы грунттың сипаттамасына тәуелді: грунт неғұрлым майда болған сайын су тарту ұзағырақ болуы тиіс. Егер төрт сағат ішінде тәжірибе ұңғымаларындағы өнімділік пен су деңгейі өзгермейтін болса, ол деңгейдегі су тартуды аяқталды деп санауға болады.

Тартылған су қайтадан сулы қабатқа түспеуі үшін арнайы су өткізбейтін құбырлар немесе құрылғылар арқылы тәжірибе ұңғымасынан екінші бақылаушы ұңғымамен арақашықтықтың екі еселенген деңгейіндей алысқа ағызып жіберу керек. Ал қысымды су қабаттан тартылған жағдайда 10 метр қашықтыққа дейін апарып тастау керек.

Тау жыныстарының суөтімділігін анықтау үшін су тартудан бөлек, ұңғымаларға тәжірибе қысымын жасау немесе шурфтарға су құю тәсілі де қолданылады. Мұндайда тәжірибе ұңғымасындағы ғана емес, оның айналасындағы біраз аумақта да жерасты сулары көтеріледі. Қысым жасаған уақыттағы судың шығымын Q білсек, сондай-ақ, тәжірибе және бақылаушы ұңғымалардағы су деңгейінің көлемі белгілі болса, сүзілу коэффициентінің формуласын тәжірибелік су тарту кезіндегі формуламен анықтауға да болады. Ол үшін су деңгейінің төмендеуін S шамасымен белгілесек жетіп жатыр (53-сурет).

53-сурет. Тәжірибелік ұңғымалардың шоғырлық су тарту кезіндегі депрессия

қисықтары (АБА): а – арынсыз сулар кезінде; б – арынды сулар кезінде

Жерасты сулары қозғалысының жылдамдығын анықтау

Жерасты суларының бағыты мен қабаттағы қозғалу жылдамдығын бірнеше тәсілмен анықтауға болады. Көп жағдайда оны анықтау индикаторлар деп аталатын түрлі заттардың көмегімен жүзеге асады.

Мысалы, көп тәсілдің бірі суға ас тұзын салу арқылы жүзеге асады. Тәжірибе шурфынан немесе ұңғымасынан біраз қашықтау жерге бақылаушы ұңғымалар орналастырылады. Егер ағынның бағыты белгісіз болса, оларды айналдыра, 1-1,5 метр қашықтықта (егер ірі түйіршікті құм болса) орналастырады немесе 0,5-1 метр қашықтыққа (ұсақ және орташа түйірлі құмдарда) орналастырады. Ал егер жер астындағы ағынның бағыты белгілі болса, бақылаушы ұңғымаларды ағынның бағыты бойынан қазады. Құдықтан немесе ұңғымадан төменде орналасатын олардың қашықтығы жоғарыдағылармен бірдей болады.

Тәжірибені бастамас бұрын тәжірибе ұңғымасы мен бақылаушы ұңғымадағы су құрамындағы хлоридтер анықталады. Осыдан кейін тәжірибе ұңғымасына ас тұзының ерітіндісі енгізіледі. Ал ондағы хлордың көлемі жерасты суымен салыстырғанда, 2000 есе көп. Ерітіндіні салған уақытты белгілеп алады да, содан кейін әр 10 минут сайын бақылаушы ұңғымалардан су сынамасы алынып отырады. Сосын азотқышқылды күмістің көмегімен оның құрамындағы ас тұзының мөлшері анықталады. Хлоридтер мен азотқышқылды күмістің арасындағы реакцияның нәтижесінде көзге қара сұр түсті хлоридті күмістер байқалады. Егер бақылаушы ұңғымалар айнала орналастырылған болса, онда ас тұзы бәрінен бұрын байқалған ұңғыма жерасты суының ағын қозғалысының бағытында болады деген сөз.

Ағынның бағытын анықтап алғаннан кейін жерасты суының шын мәніндегі қозғалу жылдамдығын анықтайды. Ол үшін төмендегі формула пайдаланылады: Мұнда, L-бақылау ұңғымасына дейінгі аралық

Т-ұңғымадағы белгіленген бақылау уақыты

Жерасты суы ағынының шынайы жылдамдығын анықтауда ас тұзын пайдалану кей жағдайда тиімсіз. Мысалы, грунттар аса тұзды болса (500-600 мг/л жоғары) немесе сулы қабаттағы сутірек біркелкі болмаса, бұл тәсіл тиімсіз. Егер сулы қабаттағы сутірек тегіс болмаса, грунтты суға қарағанда тығыздығы жоғары ас тұзының ерітіндісі сутіректің төменгі жағына жиналып, өзінің қозғалысын баяулатады. Мұндай жағдайда ас тұзының орнына органикалық бояулар пайдаланылады. Сондай-ақ, электролиттік тәсілді пайдалану арқылы да жерасты суларының қозғалыс жылдамдығын анықтауға болады. Ол үшін тәжірибе ұңғымасына немесе құдыққа қандай да бір электролит енгізіп, сосын бақылаушы ұңғымалардағы оның пайда болуы зерттеледі. Бұл мақсатта пайдаланылатын арнайы құрал да бар. Ол ток көзінен, сымнан және миллиамперметрден тұрады.

Физика мен химиядағы заманауи жетістіктер гидрогеологиялық зерттеулер кезінде арнайы белгіленген атомдарды – изотопты индикаторларды пайдалануға мүмкіндік береді. Изотопты индикатор ретінде табиғи радиоактивті элементтермен қатар, жасанды элементтер де пайдаланылады. Олар аса сезімтал және пайдалануға қарапайым болып келеді. Мұндай радиоактивті өлшеулер жерасты суларындағы изотоптардың аз ғана көлемін анықтауға мүмкіндік береді. Белгіленген атомдар гидрогеологияда өзге де мақсаттар үшін қолданылады.

Бақылау сұрақтары

1. Жерасты суларының пайда болуы жайлы қандай теориялар бар?

2. Тау жыныстарындағы су қандай түрде кездеседі?

3. Жерасты суларының физикалық қасиеттеріне не жатады?

4. Жерасты суларының химиялық құрамы қандай?

5. Судың сапасына қойылатын талаптар.

6. Судың бактериалды құрамы қалай анықталады?

7. Жерасты сулары қозғалысы нешеге бөлінеді?

8. Су шығыны қалай есептеледі?

9. Жерасты суларының жіктелімі.

10. Қалқымасу жайлы сипаттама беріңіз?

11. Грунтты су дегеніміз не?

12. Артезиан суы жайлы анықтама беріңіз.

13. Карсты сулар қалай пайда болады?

14. Минералды сулар дегеніміз не?

15. Гидрогеологиялық зерттеулер жайлы айтыңыз.

5-БӨЛІМ. ИНЖЕНЕРЛІК-ГЕОЛОГИЯЛЫҚ ЗЕРТТЕУЛЕР

5.1. Бұрғылау жұмыстары

Бұрғылау ұңғымаларының көмегімен гидрогеологиялық және инженерлік-геологиялық зерттеу жүргізу қазбаларға қарағанда әлдеқайда қолайлы. Барлау жұмыстарында бұрғылау ұңғымалары геологиялық қиманы зерттеу, зертханалық грунт үлгілерін алу, әр түрлі тәжірибелік жұмыстарды жүргізу үшін қолданылады.Бұрғылау көмегімен шығарылатын есептеулер бұрғылау ұңғымаларына инженерлік ізденістер арқылы алынатын, бір қатар арнайы тапсырмаларды анықтайды.Бұл міндеттемелер пайдалы қазбаларды іздеу және барлау міндеттерінен жерасты суларын зерттеу және игеру,т.с.с.зерттеулерінен елеулі түрде ажыратылады.

Бұл міндеттемелердің негізгілері:

1) зерттелетін ауданның геологиялық құрылымы туралы мәліметтер алу;

2) тау жыныстарындағы суөтімділігін анықтау (ұңғымалаврдан тәжірбиелік су тарту)

3) грунттардың физика-механикалық қасиеттері туралы нақты және жеткілікті мәліметтер алу;

4) тәжірибелік жұмыстардың бұрғылау кезінде де, соңында да өнімділігін қамтамасыз ету;

5) инженерлік-геологиялық ұңғымалардың маңызды өлшемдеріне келесі жағдайлар жатады:

а) құрылыс түрі мен геологиялық жағдайлары арқылы анықталатын тереңдік;

б) ұңғымалар диаметрлері негізінен сынамалаудың түрі мен сипаты бойынша анықталып,ажыратылады.

В) бүкіл ұңғыма бойымен үздіксіз керн алу;

г) грунттың табиғи (монолитті) түріне жақын үлгілерін ұңғымалардан алу;

д) бұрғылау процесіне қарағанда жиі жүргізілетін әр түрлі тәжірибелік жұмыстарды жүргізу;

е) жұмыс соңында жасанды каналдар мен грунт суларының циркуляциясы үшін кеңістіктерді жою мақсатымен ұңғымаларды бекітеді;

ж) жұмыс өңдірісі жағдайларының түрлі қауіптілігі, іздеу обьектілерінің шашыраңқылығы және т.б.

Бұл қасиеттер арнайы техникалық жабдықтармен бұрғылаудың (технологиялық) өндірістік әдістерін өңдеу кезіндегі қажетті бастапқы мағлұматтар болып табылады.

Инженерлік-геологиялық ұңғымалардың түрлері және конструкциялары

Инженерлік-геологиялық ұңғымалардың типтік конструкцияларын (құрылыстарын) жасау негізінен келесі принциптер бойынша жүзеге асады:

1) ұңғымалар конструкциясы іздеу өңдірісінің қазіргі жағдайы мен олардың мүмкін болатын техникалық прогресіне жауап беру керек.Оның ішінде,іздеудің далалық әдістеріндегі кең қолданылатындарын, монолиттерді алу техникасы мен технологиясының барынша дамуын, мысалы,грунттардың дұрыс қатары, геофизикалық әдістер, тәжірибелік-фильтрациялық жаңа қондырғылар, т.б. кең қолданылуын ескеру керек.

2) ұңғыма конструкциялары нормативтік-әдістемелік құжаттарды ескеріп жасалуы керек (стандарттар, құрлыс нормалары мен ережелері /ҚНжЕ/ және нұсқаулықтар). МемСТ 12071-72 бойынша монолиттері алу үшін ішкі диаметрі 90 мм болатын грунттар қолданылады.Сондықтан,монолиттері алу үшін қолданылатын ұңғымалардың диаметрі 127 мм -ден кем болмауы керек. МемСТ 12374-66 бойынша грунтты статикалық күшпен сынау үшін арналған штамп ауданы 600 см ² болу керек.Сондықтан мұндай зерттеулерді жүргізуге арналған ұңғымалардың минималды диаметрі 325 мм -ден кем болмауы керек,т.б.

3) ұңғымалар конструкциясы қазіргі заманғы зерттеулерге лайықты бұрғылау қондырғыларымен жабдықталуы керек. Барлық бұрғылау қондырғыларын жаңа модельдерімен өзгерту мүмкін еместігін ескеру керек;

4) бұрғылаудың прогрессивті әдістері,оның ішінде соққылама-дірілді, пневмосоққылама, дірілді-айналмалы,т.б.әдістерін қолдану мүмкіндігін ескеру керек;

5) сонымен,ұңғымалар конструкциясы қолайлы болу керек, яғни бұрғылау технологиясының дамуына әсерін тигізіп, ұңғымаларды бұрғылау бағасының төмендеуі мен еңбек өнімділігінің жоғарылауына септігін тигізуі керек. Басқаша айтқанда, конструкциялар бұрғылау жұмыстарының экономикалық пайдасы мен инженерлік-геологиялық іздеу көлемінің артуына әсер ету керек. Айтылған принциптер негізінде құралған инженерлік-геологиялық ұңғымалардың типтік конструкциялары көрсетілген. Бұл конструкцияларды жеке қарастырайық.Барлығы ұңғымалардың үш типі бөлінген, әрбір тип терең емес (7-10 м)ұңғымаларды біріктіреді,оларды бұрғылау тасымалдаушы қондырғылар арқылы жүзеге асады.

Екінші типті ұңғымалар құрылыстағы қазіргі инженерлік-геологиялық іздеу шараларының негізгілері болып табылады.Олар өндірістік және азаматтық құрылыстарда, газ,орман және ағаш өндірісінің объектілерінде, ауылшаруашылық және гидромеланоративтік құрылыстардағы энергетикалық объектілерде қолданылады. Бұлардың қатарына (екінші типті ұңғымаларға) диаметрі 108 мм -ден аспайтын және монолиттен алынатын барлық ұңғымаларды (тереңдігі 4-5 м аспаса да) жатқызу керек.

Үшінші типке терең ұңғымалар (20-25 м) жатады.Бұл типті ұңғымалардың негізгі ерекшкліктері:

1) ұңғыманың тереңдігі мен диаметрінің үлкендігі;

2) олар күрделі геологиялық жағдайларда жүргізіледі;

3) оларға тәжірибелік жұмыстарды жүргізу бөлігінде аса жоғары міндеттемелер жүктеледі.

Бұл ұңғымаларды бұрғылау үшін өздігінен жүретін және стационарлы қондырғылар қолданылады.Ұңғымалар гидроэнергетикалық іздеу шараларында, күрделі өндірістік және азаматтық құрылыстарға, жерасты құрылыстарына,т.б. қолданылады.Оларға тәжірибелік жұмыстарды жүргізу және штамптық тәжірибелерді жүргізу үшін (штамп ауданы 600см²) керекті ұңғымалар қолданылады.Бұл типтегі ұңғымалардың ерекшеліктері – бастапқы диаметрінің үлкен болуы.

Ұңғыма конструкциясын, бұрғылау әдісін, бұрғылау қондырғысының типін, ұңғымалардың қабырғасының аспабы мен режимін таңдауда шешуші әсерді келесі негізгі факторлар арқылы анықтайды:

1) бұрғылау ұңғымаларын таңдау;

2) бұрғылаудың жобалық тереңдігі;

3) жыныстардың қаттылығы,олардың қабырғадан құлауына қарсы беріктілігі және т.б.

4) бұрғылау жұмыстарын жүргізу жағдайлары.

Келтірілген факторлардың әрбіреуі бұрғылаудың техникасы мен технологиясының элементтері қатарын анықтайды және жіктелім құрастыру кезінде негізгі белгі ретінде қолданылуы мүмкін.

Бұрғылау ұңғымаларын тағайындау ұңғыма диаметрін, сынама алудың түрін, саны мен ережесін,сынамалық жұмыстардың құрамы мен мазмұнын,бұрғылау әдісін анықтайды.

Ұңғыма тереңдігі. Бұрғылаудың жобалық тереңдігі ұңғыма тағайындаумен бірге таңдалынған бұрғылау қондырғысының типі мен қабат қалыңдығын,бұрғылау жабдықтары мен аспабын,кейде ұңғыманың бастапқы диаметрі және т.б. анықтайды.

Ұңғыманы бұрғылау тереңдігі бойынша келесідей түрге бөлінеді:

10 м -ге дейін (терең емес);

10-30 м (орта тереңдікте);

30-100 м (терең);

100 м жоғары(өте терең).

Терең емес ұңғымалар орташа тереңдікте 3-7 м болады. Олардың конструкциясы негізінен I типке жатады. Оларға барлық зондылау ұңғымалары жатады. Орта тереңдікті ұңғымалар негізінен 8-15 м болып келеді. Максимальды тереңдігі 30 м құрайды. Бұл барлама ұңғымаларға тән. Терең ұңғымалардың орташа тереңдігі 30-40 м.

Бұрғылау қондырғысының түрлерін таңдау үшін ұсыныстар. Бұрғылау қондырғысын тағайындаудағы негізгі факторлар бұрғылау тереңдігі, ұңғымалардың соңғы диаметрі, өткізгіштік грунттардың сипаты мен қасиеттері, жергілікті жердің табиғи жағдайлары (жер бедері, өсімдігі, климаты) болып табылады.

Таңдалынатын бұрғылау қондырғысының техникалық және экономикалық тиімділігі сол, тасымалдануға қолайлы болуы керек. Терең емес (3-10 м -ге дейін) зондылау ұңғымаларын бұрғылау үшін негізінен тасымалданатын станоктар мен қондырғыларды қолдану керек. Жеңіл жағдайларда өздігінен жүретін станоктарды қолдану керек. Жерасты грунттары үшін УБК-12/25(тасымалданатын) және УБК-12/25 С (өздігінен жүретін) станоктары қолданылады. Сондай-ақ М-1(тасымалданатын), ПБУ-10(тасымалданатын), ПВБСМ-15(тасымалданатын),УПБ-25, Д-10м станоктарын қолдану керек. Бос грунттарды бұрғылау үшін УКБ-12/25, ПБУ-10,ПВБСМ-15 станоктары қолданылады.

Барлық жағдайларда жерасты грунттарын бұрғылау үшін УКБ -12/25 және жеке блоктарға бөлінетін БСК-2М1-100 станоктарын қолданады. Жеңіл жағдайларда УКБ-12/25 С, УГБ-50м(өздігінен жүретін) немесе СБУДМ-15 ЗИВ(өздігінен жүретін) қондырғыларын қолдану тиімді.

Жеңіл жағдайларда құмтасты-сазды грунттарда тасымалданатын қондырғылар УБП-15 м және БУКС-ЛГТ-3, УГБ-50 м, ЛБУ-50 қолданылады тасымалданатын Д-5-25 және өздігінен жүретін УРБ-2А қондырғылары жақсы нәтижелер береді. Орташа жағдайларда БУКС-ЛГТ, өздігімен жүретін УРБ 1В2 және МБУ-1 және стационарлы УБР-1 қондырғылары жақсы нәтиже береді. Ауыр жағдайларда тек БУКС-ЛГТ және кейде УБР-1 қондырғысын қолданады. Ірі кесекті грунттардағы барлау және техникалық ұңғымалар тереңдігі 5-30 м, оларды БУКС-ЛГ, УБР-2, АВБ-3 қондырғыларымен бұрғылайды.

Жерасты грунттарындағы тереңдігі 30-100 м болатын барлау ұңғымалары БСК-2М2-100, УГБ-50М, ЛБУ-50, АВБ-3, СБУДМ-150-ЗИВ, УРБ-2А25, УКБ-200/300, СБА-500 станоктар мен қондырғыларымен бұрғылау керек. Сонымен қатар БК-150 м, ЗИФ-300 М, СБУЭМ-150-ЗИФ қондырғылары ұсынылады. Әрі кесекті және байланыспаған құмтасты грунттарды бұрғылау үшін БУГ-100, БУГ-100 М, -75-2М (стационарлы) және АСУУБ-75(өздігінен жүретін) қондырғыларын қолдану тиімді. Орташа жағдайларда барлық грунттарды ұңғымаларды бұрғылау үшін өздігінен жүретін АВБТМ қондырғысы қолданылады. Ауыр жағдайларда ұңғымаларды бұрғылау тек екі қондырғы: БСК-2М1-100 и СБА-500 арқылы іске асады. Бірінші қондырғы тасымалтанатын жеке блоктарға бөлінеді.

Инженерлік-геологиялық ұңғымаларды бұрғылау үшін станок немесе қондырғыны таңдау кезінде ұңғыманың тереңдігіне байланысты, өткізгіш грунттар мен өндіріс жұмыстардың жағдайларын 22-кестеден алу керек.

22-кесте

Инженерлік-геологиялық ұңғымаларды бұрғылау үшін ұсынылатын станоктар мен қондырғылар

Ұңғымалардың тереңдігі мен түрі	Жұмыстарды жүргізу жағдайлары
жеіңл	орташа	ауыр
Жұмыс ауданында кездесетін грунттар
жартасты	жартасты емес	жартасты	жартасты емес	жартасты	жартасты емес
Зондты 1-5 дейін	УКБ-12/25, УКБ-12/25С	Д-10М, К-10, УКБ-12/25, УКБ-12 (ПБУ-10, ПВСМ-15)	УКБ-12/25	Д-10М, КМ-10, УКБ-12/25 (ПБУ-1, ПВБСМ-15)	УКБ-12/25,	Д-10М, КМ-10, УКБ-12/25(ПБУ-10)
Зондты және барлама, 5-30	УКБ-12/25, УКБ-12/25С, БСК-2М-100, УГБ-50М, СБУДМ-150-ЗИВ	УБП-15М, БУКС-ЛГ, БУЛИЗ-15, УБР-2, АВБ-2М, УГБ-50М	УКБ-12/25, БСК-2М1-100	БУКС-МТ, УРБ-1В2 (УРБ-1, МБУ-1)	УКБ -12/25, БСК-2М1-100	БУКС-МТ (УРБ-1)
Барлама 30-100	БСК-2М1-100, СБУДМ-150-ЗИВ, УГБ-200/300	УГБ-50М, ЛБУ-50, АВБ-3, АСУУБ-75, УРБ-2А2	БСК-2М1-100	АВБТМ	БСК-2М1-100	БСК-2М1-100
Барлама >100	УГБ-200/300, СБА-500 (ЗИВ-300М)	СБУДМ-150-ЗИВ, УРБ-2А2, УКБ-200/300, СБА-500	УКБ-300/200, СБА-500	УКБ-200/300, СБА-500	СБА-500	СБА-500

Ескерту: 1.Жақшада инженерлік геологиялық ұңғымалар бұрғылау кезінде қолданылатын станоктар мен қондырғылар көрсетілген, бірақ олар қазіргі кезде шығарылмайды немесе кіші сериялармен шығарылады. 2. Жұмыс орнына станоктарды апару транспорт немесе тікұшақ арқылы жеткізіледі.

5.2.Геофизикалық әдістер

Инженерлік-геологиялық зерттеулер кезінде көбінесе геофизикалық әдістер қолданылады және олар қысқа мерзім ішінде жоғарғы нақтылыққа көз жеткізеді әрі үнемді. Бірақ бұл әдістер тапсырманы бірқалыпты шешуге мүмкіндік бермейді, яғни алынған нәтижені түрліше түсіндіруге болады. Сонымен қатар, олардың қолдану аймағы шектелген. Кешендерде бұрғылаудың зертханалық және басқа да зерттеу әдістері қолданылады.

Бірқалыпты емес денені тануда бұл әдістер тұрақты нәтижелер беруі мүмкін, яғни қимада геологиялық белдеулерді оқып үйренуде бір-бірінен жақсы ажыратылатын көрсеткіштік қасиеттері болған жағдайда (мысал:электрлі кедергі кезінде). Жыныстар құрамын тез айырудың нақтылы нәтижелері (мысал:карсты жолдарды, ұнтақталу белдемін бітеу және т.б.)

Жыныстар құрамының ақырындап өзгеруі кезінде ұнтақталу белдемінің, жарықшақтылық және басқалардың нақтылы шекарасын анықтау қиындайды. Геофизикалық зерттеу әдістерінің қолданылуы арқылы оқып үйренетін объектінің өлшемі мен геологиялық қимадағы жыныстар құрамының күрделілігі анықталады. Геофизикалық зерттеулердің тиімді әдістерін таңдап алуда нақтылы инженерлік-геологиялық шарттарды басшылыққа алған жөн.

Дата добавления: 2015-08-31