CC BY
57
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION. NATURAL SCIENCE. 2016. No. 4
УДК 502.51(1/9) DOI 10.18522/0321-3005-2016-4-110-119
МОНИТОРИНГ ДИНАМИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ВОСТОЧНОМ ДОНБАССЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СКВАЖИННОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ*
© 2016 г. Н.Е. Фоменко, В.Е. Закруткин, Г.Ю. Скляренко, Д.А. Гапонов
MONITORING OF THE GROUNWATER DYNAMICS IN THE EASTERN DONBASS BY RESULTS OF ELECTRIC PROSPECTING IN BOREHOLES
N.E. Fomenko, V.E. Zakrutkin, G. Yu. Sklyarenko, D.A. Gaponov
Фоменко Николай Евгеньевич - доктор геолого-минералогических наук, профессор, кафедра геоэкологии и прикладной геохимии, Институт наук о Земле Южного федерального университета, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, e-mail: FNEgeophyskohle@yandex. ru
Закруткин Владимир Евгеньевич - доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой геоэкологии и прикладной геохимии, Институт наук о Земле Южного федерального университета, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, e-mail: vezak@list.ru
Nikolay E. Fomenko - Doctor of Geology and Mineralogy, Professor, Department of Geoecology and Applied Geochemistry, Institute of the Earth Sciences, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: FNEgeophyskohle@yandex. ru
Vladimir E. Zakrutkin - Doctor of Geology and Mineralogy, Professor, Head of Department of Geoecology and Applied Geochemistry, Institute of Earth Sciences, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: vezak@list.ru
Скляренко Григорий Юрьевич - кандидат геолого-минералогических наук, доцент, кафедра геоэкологии и прикладной геохимии, геолого-географический факультет, Институт наук о Земле Южного федерального университета, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, e-mail: gysklyarenko@sfedu.ru
Гапонов Дмитрий Александрович - кандидат геолого-минералогических наук, инженер-геофизик, ОАО «Геострой-Ф», ул. Днепроградская, 54, г. Ростов н/Д, 344064; Институт наук о Земле Южного федерального университета, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, e-mail: geophysics@land.ru
Grigorii Y. Sklyarenko - Candidate of Geology and Mineralogy, Associate Professor, Department of Geoecology and Applied Geochemistry, Institute of Earth Sciences, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: gysklyarenko@sfedu.ru
Dmitry A. Gaponov - Candidate of Geologiy and Mineralogy, Engineer-Geophysicist, JSC «Geostroy-F», Dneprogradskaya St., 54, Rostov-on-Don, 344064, Russia; Institute of the Earth Sciences, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: geophysics@land.ru
Приводятся результаты электроразведочных работ методом заряженного тела в наблюдательных скважинах в Шахтинском углепромышленном районе Восточного Донбасса. Построены картограммы распределения потока подземных вод. Проведен мониторинг изменения гидрогеологической обстановки за полугодовой период в одной из скважин. Сделан вывод, что в высокопреобразованных, малопористых породах угленосной толщи интенсивность засолонения подземных вод опережает их движение и поэтому направление этого движения целесообразно определять по пространственно-временному изменению напряженности электрического поля солевого ореола.
Ключевые слова: наблюдательные скважины, электроразведочные методы, подземные воды, солевой ореол, направление движения, мониторинг, трещиноватость.
Presented are the results of electrical exploration performed by the method of a charged body in observational wells in the Shakhtinsky coal-mining district of the Eastern Donbas. Cartograms of groundwater flow distribution have been constructed. Monitoring of changes in the hydrogeological conditions in for the semi-annual period has been performed in one of the wells. Conclusion has been done that in the high transformed, little porous rocks of coal-bearing strata the intensity of salinization of groundwater movement occurs quicker and that's why the direction of this movement is recommended to perform by the space-time change of the electric field of the saline halo.
Keywords: observation wells, geoelectric methods, underground water, saline halo, direction, monitoring, fracture.
На угольных месторождениях Донецкого бассейна гидрогеологические задачи, решаемые геофизическими методами, можно разделить на две группы. Первая группа связана с поиском, изучением и мониторингом водоносных горизонтов ме-
тодами полевой (наземной) геофизики, а вторая - с выделением и изучением этих горизонтов в разрезах скважин методами каротажа (скважинной геофизики). Сведения о проведении в Восточном Донбассе перечисленных видов геофизических работ в
* Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 14-17-00376).
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
литературных источниках единичны [1-4]. Причины следующие: 1) подземные воды угленосных отложений преимущественно солёные, поэтому их использование пригодно только в технических целях; 2) водоносные горизонты покровных отложений (верховодка), как правило, распространены локально и промышленного значения не имеют; 3) близ границ бассейна протекают крупные реки Дон и Северский Донец, которые служат мощными источниками питьевой воды; 4) геоэлектрические и сейсмические условия, в силу тонкослоистости угленосных разрезов и их повсеместной тектонической нарушенности, весьма неблагоприятны для использования глубинных наземных геофизических методов; 5) геофизические методы не позволяют определять химический состав вод, исключая степень их минерализации.
Востребованность использования наземных геофизических методов для решения гидрогеологических задач в Восточном Донбассе возникла в период реструктуризации угольной промышленности в конце 90-х гг. ХХ в. и начале XXI в. В этот период происходило массовое закрытие угольных шахт, ликвидируемых посредством их затопления (мокрый способ). В работах [2, 3] определены роль и место геофизических методов в гидрогеологическом мониторинге Восточного Донбасса. Ведущая роль принадлежит электроразведочным технологиям, с помощью которых граница уровня подъема подземных вод в методах электрического зондирования (ЭЗ) выражается последовательным сдвигом границы пониженного на 30 % удельного электрического сопротивления (УЭС), а приповерхностное (10-20 м) смещение контура водоподтопления уверенно картируется электропрофилированием по градиентному перепаду кажущегося удельного электрического сопротивления (КС) в 15-30 %. Поэтому электропрофилирование методами КС и естественного постоянного электрического поля (ЕП) позволяет определить контур зоны подтопления, выполнить прогноз развития процесса по площади и во времени.
На рис. 1 приведен пример изучения гидродинамики подземных вод на поле шахты «Степная» ОАО «Гуковуголь». Здесь методом ЕП при шаге измерений 10 м засняты 4 профиля на склонах балки Бургуста. Один из профилей (№ 4) проходит вблизи дренажной скважины. Возрастание естественных потенциалов вниз
NATURAL SCIENCE. 2016. No. 4
по склону балки отражает направление потока грунтовых вод. Кроме того, локальными положительными аномалиями фиксируются участки разгрузки подземных вод (в том числе на профиле 4 в районе скважины), а по локальным отрицательным аномалиям на профилях 1, 2 в тальвеге балки установлена область дренажа.
Вопросы изучения водоносных горизонтов методами каротажа в углеразведочных скважинах были поставлены и наиболее полно освещены в конце 50-х гг. ХХ в. в работах В.Ю. Зайченко [1]. Определен перечень гидрогеологических задач, к которым относятся:
1) выделение в разрезах скважин водоносных горизонтов с определением глубины их залегания и мощности;
2) изучение скорости естественной фильтрации подземных вод;
3) выявление слоя, фактически питающего скважину во время опытных откачек или тартания;
4) определение мест поглощения промывочной жидкости и интенсивности самоизливов и переливов;
5) установление минерализации и температуры пластовых вод;
6) определение направления потока подземных вод в одиночных скважинах.
На рис. 2 приведен пример выделения пласта-коллектора по комплексу методов каротажа в угленосных отложениях, содержащих угли марки Д. В этих отложениях, относящихся к начальным стадиям эпигенетического преобразования, пористость песчаников составляет 16-18 %, и они, следовательно, являются потенциальными коллекторами для водонасыщения.
Um,
•ф' на ПР2 наПР1
Дренаж наПР1
Рис. 1. Изучение методом постоянного естественного электрического поля гидродинамики подземных вод на поле закрытой шахты «Степная» ОАО «Гуковуголь» / Fig. 1. The study by the method of permanent natural electric field of the hydrodynamics of groundwater on the closed mine "Stepnaya" of the JSC "Gukovugol"
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
способом шахты «Соколовская» в работающую шахту «Несветайская» (ОАО «Ростовуголь») в Шах-тинском углепромышленном районе Восточного Донбасса. Угленосные отложения в этом районе соответствуют углям марки А, т.е. находятся на высокой стадии эпигенетического преобразования и поэтому характеризуются низкой пористостью (<5 %).
Рис. 2. Комплекс геофизических методов, применяемых для выделения водоносных пластов-коллекторов (по [1]): 1 - уголь; 2 - аргиллит; 3 - алевролит; 4 - песчаник; 5 - известняк; 6 - водоносный горизонт / Fig. 2. The complex of geophysical methods used for the allocation of water-bearing reservoirs [1]: 1 - coal; 2 - argillite;
3 - aleurolite; 4 - sandstone; 5 - limestone; 6 - aquifer
В приведенном примере пласт песчаника характеризуется повышенными значениями КС на диаграммах потенциал-зонда (КСПЗ) и градиент-зонда (КСГЗ), пониженными значениями потенциалов естественного электрического поля (ПС), естественной радиоактивности (ГК) и кавернометрии и средними значениями интенсивности поглощения нейтронов (НГК). Основным диагностическим признаком коллекторских свойств песчаника является кривая кавернометрии, на которой фиксируется наличие глинистой корки (фактический диаметр скважины становится меньше диаметра бурового долота). Это означает, что фильтрат бурового раствора под действием статического давления проникает в пласт и вытесняет в прискважинном пространстве пластовую воду. При этом глинистая фракция бурового раствора налипает на стенки скважины, образуя глинистую корку. Дополнительным диагностическим признаком наличия водоносного горизонта являются средние значения интенсивности нейтронного излучения ввиду того, что пласт песчаника является пористым и содержит слабосоленую воду. В альтернативных условиях, т.е. в малопористых высокоомных породах с малым содержанием водорода, интенсивность нейтронного излучения высокая.
На рис. 3 приведен пример выделения скважин-ными геофизическими методами зоны водоперетока через охранный целик из затапливаемой мокрым
а /а
б / b
Рис. 3. Выявление в углеразведочной скважине наличия водоперетоков в высокопреобразованных и тектонически нарушенных породах (а, б - кривые МПЭФ-С и резистиви-метрии): 1 - уголь; 2 - алевролит; 3 - песчаник; 4 - интервал тектонически нарушенных водопроницаемых пород; 5 - интервал несовпадения формы кривых AU; 6 - кривые рк / Fig. 3. Identification of water flows in the highly transformed and tectonically disturbed rocks in the exploratory coal well (a, b - curves of MPEF-C and of the resistivity): 1 - coal; 2 - silt-stone; 3 - sandstone; 4 - slot tectonically disturbed permeable rocks; 5 - interval mismatch form of curves AU; 6 - curves pk
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
Каналами водоперетоков здесь являются области проявления тектонических разрывных нарушений, причем сбросового типа, поскольку они приурочены к зонам растяжения. Надвиговые же структуры, имеющие в большинстве случаев чешуйчатое строение и образовавшиеся в условиях сжатия, по наблюдениям в горных выработках (шахтах) находятся в основном в сухом состоянии. Диагностическим признаком тектонически нарушенной зоны, пересеченной скважиной, является несовпадение (рассогласование) формы кривых градиента потенциала ДЦ, зарегистрированных при разнонаправленном возбуждении электрического поля (метод пространственной электрической фильтрации в скважинном варианте - МПЭФ-С [5]). Наличие водоперетока в тектонически нарушенной зоне обнаруживается методом резистиви-метрии, по признаку увеличения значений КС (рк), которые регистрировались с интервалом 1,5 ч после засолонения скважины.
На рис. 4-12 показано решение одной из приоритетных в настоящее время на Восточном Донбассе геоэкологических проблем загрязнения подземных вод водами ликвидированных мокрым способом шахт (шахтными водами). В число задач входит мониторинг динамики подземных вод с помощью электроразведочной технологии метода заряженного тела (МЗТ) [6]. Технология реализована в наблюдательных скважинах, созданных на территории Шах-тинского углепромышленного района Центром мониторинга геоэкологических исследований Восточного Донбасса с расположением скважин на возможных направлениях подземных водотоков к местным дренирующим системам (средние и малые реки). В комплексе с МЗТ применялась электроразведочная технология вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) в модификации крестовых ВЭЗ (измерения в одной точке при разнонаправленных питающих линиях). По результатам этих работ, во-первых, оценивались УЭС пород; во-вторых, условия горизонтального или же наклонного залегания пластов угленосной толщи.
При работах МЗТ исследовалось электрическое поле солевого ореола на дневной поверхности путём измерений потенциала по системе радиальных лучей, расходящихся от устья скважины под углом 45° (рис. 4а). По каждому лучу проводилось от 3 до 4 измерений в точках, расположенных на расстоянии от устья скважин в пределах от 1 до 2 глубин погружения в скважину питающего электрода А.
После разбивки профильных точек выполнялась первая серия наблюдений по всем направлениям. При этом сначала подвижный измерительный электрод М размещался рядом со вторым измеритель-
NATURAL SCIENCE. 2016. No. 4
ным и неподвижным электродом N, устанавливаемым, как и питающий электрод В, с противоположной стороны от предполагаемого направления потока подземных вод. Результатом первого цикла наблюдений являлась запись в журнал значений потенциала поля электрода А, погруженного в скважину до её засолонения.
с
А ) ) )
б / b
Рис. 4. Схема работ технологией МЗТ (а) и положение солевого электрода в водоносном горизонте (б) / Fig. 4. The scheme works of the CBM technology (a) and the location of the saline electrode in the aquifer (b)
Второй и последующие циклы наблюдений состояли в том, что в скважину погружался электролит, в качестве которого выступала поваренная соль NaCl (рис. 4б). Выдерживался первый час, в течение которого электролит должен был смешиваться с пластовой водой и выноситься подземным потоком за пределы ствола скважины. Последующая съёмка производилась в течение суток с периодичностью в один час при непрерывном (через 0,5 ч) добавлении соли в скважину. Для контроля качества засолонения до начала и по окончании геофизических работ из скважин отбирались пробы воды на резистивиметрию (определение УЭС жидкостей специальным прибором); в случае если наблюдения длились два дня, то также и в начале второго дня до первого добавления соли и по окончании всех работ.
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
ЭЗ технологией крестовых ВЭЗ выполнялись в створе каждой скважины по азимутам С—Ю и З-В. Максимальный разнос питающей линии АВ составлял 200 м, а размер измерительной линии МЫ не изменялся и был равен 1 м. Центр установки располагался на удалении 5-10 м от скважины, что позволяло сопоставлять полученные результаты с данными бурения.
Как было отмечено выше, особенностью ситуационной характеристики района геофизических наблюдений являлся выбор скважин, размещённых в непосредственной близости от малых рек. С этой целью проводилось предварительное изучение детализационных карт и схем. Пример составления такой схемы для территории размещения наблюдательных скважин 5 и 6 вдоль русла р. Аюты приведён на рис. 5.
Геотехнические условия применения МЗТ в скважинах 5 и 6 поясняет рис. 6. В геологических разрезах этих скважин верхняя часть представлена отложениями четвертичной системы, залегающими несогласно на породах каменноугольной системы. Слои четвертичной системы состоят из песков, суглинков и глин.
Эти осадки находятся на стадии диагенеза и априори имеют высокую пористость порядка 20-25 %, следовательно, обладают повышенной способностью к водо- и влагонасыщению. Коренные породы каменноугольных отложений характеризуются низкой пористостью (менее 3-5 %), и у них восприимчивость к водопроницаемости низкая. Водонасыщение определяется в основном степенью трещиноватости.
Таким образом, покровные (четвертичные) и коренные (каменноугольные) отложения представляют собой две контрастные между собой по поро-вым, прочностным и электрическим свойствам толщи пород, из которых верхняя обсажена стальными трубами, и это предопределяет исследования технологией МЗТ только в интервале угленосной толщи.
Рис. 5. Детализация схемы размещения наблюдательных скважин вдоль русла р. Аюты по отношению к геологическим структурам: 1 - угольный пласт и его индекс;
2 - известняк и его индекс; 3 - песчаник; 4 - тектоническое разрывное нарушение; 5 - наблюдательная скважина, ее номер и глубина; 6 - разведочная скважина / Fig. 5. Drill scheme placement of monitoring wells along the Ayuta riverbed in relation to geological structures: 1 - coal seam and its index; 2 - limestone and its index; 3 - sandstone; 4 - tectonic fault; 5 - observation well, its number and depth; 6 - exploration well
Рис. 6. Геологические разрезы наблюдательных скважин 5 и 6 / Fig. 6. Geological sections of observation wells 5 and 6
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
На рис. 7 сопоставлены кривые крестовых ВЭЗ, которые отображают строение геоэлектрических разрезов в местах размещения наблюдательных скважин 5 и 6 на глубину более 25-30 м. Рассмотрение кривых показывает, что при зондировании по различным направлениям (в данном случае по направлениям С-Ю и З-В) кривые практически совпадают. Следовательно, на участках расположения скважин 5 и 6 геологическим разрезам присуща горизонтальная выдержанность покровных отложений.
На рис. 8 приведены в форме диаграмм изолиний потенциалов электрического поля результаты МЗТ в скважинах 5 и 6. Форма этих диаграмм близка к круговой, что свидетельствует, с одной стороны, о том, что скважины пробурены в относительно однородных и горизонтально-слоистых породах, а с другой - о весьма малых скоростях движения подземных вод. Значения этих скоростей (V) в скважине 5 составляет К=1,32 м/сут, а в скважине 6 - Г=0,57 м/сут.
Рис. 7. Кривые крестовых ВЭЗ на участках наблюдательных скважин 5 и 6 / Fig. 7. Curves of cross VES in the areas of monitoring wells 5 and 6
Рис. 8. Модели динамики подземных вод в скважинах 5 и 6 / Fig. 8. Models of dynamics of groundwater in wells 5 and 6
Прослеживается известная тенденция, которая в общем виде сводится к тому, что чем меньше уровень подъёма, тем выше скорость движения. Это следует и из рассмотрения рис. 5, где в геологических разрезах показан установившийся в скважинах уровень воды: в скважине 5 пластовая вода не доходит до подошвы покровных отложений и скорость потока здесь больше, чем в скважине 6. Направление движения подземных вод в скважинах 5 и 6 имеет юго-восточное направление. Обращает внимание и тот факт, что чем ближе к местной реке
расположена скважина, тем меньше в ней скорость потока (табл. 1). По всей видимости, подземные воды в скважинах 5 и 6 разгружаются в местную речную сеть (реку Аюту).
Точку на этом, однако, ставить преждевременно. Приведенные на рис. 7 модели динамики подземных вод были подвергнуты дополнительному анализу с позиций рассмотрения геотехнической обстановки, методических приёмов измерений и мониторинговых наблюдений.
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
Таблица 1
Соотношение скоростей подземных вод и расстояний от скважин до рек / Ratio of groundwater velocities and distances from wells to rivers
Показатель № скважины
5 6
Скорость потока, м/ч 1,32 0,57
Расстояние до реки, м 460 130
Было учтено, что осложняющим фактором, который влияет на снижение эффективности МЗТ, является наличие обсадки. Ее глубина (см. рис. 5) в скважинах 5 и 6 соответствует мощности покровных отложений. В таких случаях для повышения разрешающей способности длину наблюдательных лучей по сравнению с необсаженными скважинами увеличивают в 1,5 раза, и она должна быть равна 2-3-кратной глубине залегания водоносного горизонта [6]. Это условие при проведении полевых работ в основном соблюдалось. Другим методическим приёмом повышения результативности технологии МЗТ, применяемой в обсаженных скважинах, является увеличение в 2,5 раза базисного расстояния между центром скважины и неподвижным измерительным электродом по сравнению с глубиной залегания изучаемого водоносного горизонта. Это условие по техническим и геоморфологическим условиям соблюдалось частично. Кроме этого, при анализе моделей, представленных на рис. 7, учитывалось отсутствие в разрезах скважин 5 и 6 признаков тектонических нарушений и то, что верхняя часть толщи каменноугольных отложений
характеризуется более высокими удельными электрическими сопротивлениями (рп) на территории размещения скважины 5 (рп=90 Ом*м) и более низкими в районе скважины 6 (рп=20 Ом*м), что связано с неодинаковой степенью обводненности этих отложений.
Продолжительность циклов наблюдений в обеих скважинах составляла 5 ч. Условия засолонения были практически одинаковыми (рис. 9).
Рис. 9. Данные УЭС проб подземных вод, отобранных в наблюдательных скважинах 5 и 6 до и после засолонения / Fig. 9. The resistivity of groundwater samples taken in observation wells 5 and 6 before- and after-salinization
На рис. 10 приведены круговые диаграммы распределения напряженности электрического поля, создаваемого скважинным питающим электродом А до и в процессе засолонения в скважине 5 как наиболее разгружаемой по скорости (см. рис. 7).
Рис. 10. Смещение во времени изолиний потенциала электрического поля в скважине 5 по результатам МЗТ / Fig. 10. Shift in time the contours of the electric field potential in the well 5 by the results of the CBM
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
Из рассмотрения рис. 10 следует, что смещение изолиний потенциалов электрического поля во времени носит синусоидальный характер, т.е., выражаясь терминами радиоэлектроники, в виде «биений». Это, соответственно, не позволяет делать выводы об однонаправленной фильтрации подземных вод, притом что явление «биений» имеет место и в скважине 6. Можно предположить как минимум две версии имеющих место процессов, первая из которых — турбулентность в затрубном пространстве, а вторая -периодичность засолонений.
В скважине 5 выполнены повторные исследования технологий МЗТ через шесть с половиной месяцев после первого цикла. Данные первого и второго периодов измерений сопоставлены на предмет идентичности по одноименно-совпадаю-щим временным циклам исследований (6-часовой интервал с момента засолонения). Разноранговое сопоставление данных первого и второго периодов измерений в скважине 5 (как в форме графиков, так и в форме диаграмм) приведено на рис. 11 и 12.
Рис. 11. Графики изменения напряженности электрического поля солевого ореола по азимутальным направлениям в скважине № 5 за 6-часовой период по результатам наблюдений в октябре 2014 г. и мае 2015 г. / Fig. 11. Charts of the electric field intensity change of the halo of salt on the azimuthal direction in the well for the 6-hour period, according to the results of observations in October 2014 and May 2015
Анализ приведенных на рис. 11 и 12 построений показывает, с одной стороны, повторяемость направлений распределения солевого ореола, причем более выраженного в первом исследовании, а с другой - значительное понижение напряженности электрического поля при повторных измерениях, т.е. через 6,5 мес. Отсюда следует вывод, что в вы-сокопреобразованных, малопористых породах угленосной толщи засолонение подземных вод опережает их движение, поэтому очевиден факт весьма замедленного движения этих вод в слоистых угленосных отложениях. Доказательством могут служить и измерения УЭС проб воды, отобранных до и после засолонения (табл. 2).
Таблица 2
Результаты измерений УЭС проб воды, отобранных из наблюдательной скважины 5 до и после засолонения на первом и втором этапах наблюдений за 6,5 месяца / Results of measurements of resistivity of water samples from observation wells before- and after-salinization at the first and second stages of the observation period of 6.5 months
Дата Время t, оС УЭС, Омм Измерение, до/после засолонения
30.10.2014 11:06:00 12,00 5,00 До
30.10.2014 12:50:00 12,00 0,5 После
16.05.2015 20:55:00 11,00 0,22 До
18.05.2015 17:02:00 14,00 0,06 После
19.05.2015 9:00:00 14,00 0,04 //-//-//-
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
Рис. 12. Графики и круговые диаграммы изменения напряженности электрического поля солевого ореола в скважине 5 за 6-часовой период в октябре 2014 г. и в мае 2015 г. / Fig. 12. Graphs and pie charts changes in the electric field of the saline halo in the well 5 for the 6-hour period in October 2014 and in May 2015
Из табл. 2 следует, что на первом этапе работ МТЗ за 6 ч УЭС воды в скважине уменьшилось в 10 раз, но растворимость NaCl, очевидно, была неполной, так как за последующий период сроком 6,5 мес. засолонение подземных вод возросло более чем в два раза, причем это состояние подземной воды в скважине явилось начальным при измерениях МЗТ в мае 2015 г. Последующее последовательное засолонение в течение 3 сут привело к уменьшению УЭС в 3,7^5,5 раза. Следовательно, интенсивность засолонения уменьшается по мере роста насыщения растворов и происходит
синхронно с весьма замедленным движением подземных вод.
Выводы
1. МТЗ в комплексе с круговым ВЭЗ является достаточно эффективной технологией для решения задач динамики подземных вод в Восточном Донбассе с целью последующего анализа на предмет их загрязнения шахтными водами.
2. Полученные с помощью электроразведочных методов материалы позволяют сделать вывод, что в высокопреобразованных, малопористых породах
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2016. No. 4
угленосной толщи интенсивность засолонения подземных вод опережает их движение и поэтому направление этого движения целесообразно определять по пространственно-временному изменению напряженности электрического поля солевого ореола.
3. Резистивиметрические наблюдения позволяют в режиме реального времени контролировать степень солёности подземных и поверхностных вод и тем самым служат эффективным средством первичной проверки аномалий, выявленных иными методами.
Литература
1. Гаркаленко И.А., Зайченко В.Ю, Михедько А.Ф., Развалов Н.П. Решение гидрогеологических задач с помощью геофизических исследований в скважинах // Методика геофизических исследований скважин Донбасса. Киев, 1971. С. 122-140.
2. Фоменко Н.Е., Порфилкин Э.Г., Гроссу А.Н. Электроразведочные методы контроля состояния гидросферы в угольных регионах (требования, технологии, результаты) // Научно-методическое обеспечение мониторинга угольных бассейнов и месторождений России : сб. тр. Всерос. науч.-техн. семинара 2527 сент. 2001 г., г. Ростов н/Д. Шахты, 2001. С. 17-20.
3. Фоменко Н.Е., Порфилкин Э.Г. Решение задач гидрогеологического мониторинга на горных отводах закрытых шахт Восточного Донбасса электроразведочными методами // Проблемы геоэкологии, геохимии и геофизики. Ростов н/Д., 2005. С. 342-351.
4. Фоменко Н.Е., Закруткин В.Е., Скляренко Г.Ю., Гапонов Д.А. Использование результатов экогеофизи-ческих исследований для построения модели загрязнения подземных вод в Восточном Донбассе // Инженерная, угольная и рудная геофизика - 2015. Современное состояние и перспективы развития : материалы междунар. науч.-практ. конф. и выставки ЕАГО. Сочи, 28 сентября - 2 октября 2015 г. Сочи, 2015. С. 99-103.
5. Огильви А.А Основы инженерной геофизики : учебник для вузов / под ред. В.А. Богословского. М., 1990. 501 с.
6. Фоменко Н.Е., Порфилкин Э.Г., Боровик Н.Ю. Электроразведочные методы пространственной
фильтрации при изучении сложнопостроенных структур // Геофизика. 2007. № 2. С. 56-63.
References
1. Garkalenko I.A., Zaichenko V.Yu., Mikhed'ko A.F., Razvalov N.P. [The solution of hydrogeological problems by means of geophysical explorations in holes]. Metodika geofizicheskikh issledovanii skvazhin Donbassa [Methods of geophysical investigations of Donbass wells]. Kiev, 1971, pp. 122-140.
2. Fomenko N.E., Porfilkin E.G., Grossu A.N. [Geoelectric methods of monitoring the hydrosphere state in the coal regions (requirements, technologies, results)]. Nauchno-metodicheskoe obespechenie monitoringa ugol'-nykh basseinov i mestorozhdenii Rossii [Scientific and methodological support for monitoring coal basins and deposits of Russia]. Proceedings scientific and engineering workshop. September 25-27, 2001, Rostov-on-Don. Shakhty, 2001, pp. 17-20.
3. Fomenko N.E., Porfilkin E.G. [Hydrogeological monitoring tasks solution on mountain taps closed mines of East Donbass by geoelectric methods]. Problemy geoekologii, geokhimii i geofiziki [Problems of geo-ecology, geochemistry and geophysics]. Rostov-on-Don, 2005, pp. 342-351.
4. Fomenko N.E. Zakrutkin V.E., Sklyarenko G.Yu., Gaponov D.A. Ispol'zovanie rezul'tatov ekogeofizi-cheskikh issledovanii dlya postroeniya modeli zagryaz-neniya podzemnykh vod v Vostochnom Donbasse [Using the ecogeophysical studies results for the construction of models of groundwater contamination in the Eastern Donbass]. Inzhenernaya, ugol'naya i rudnaya geofizika -2015. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya [Engineering, coal and mining geophysics - 2015. Current state and prospects of development]. Proceedings of the internat. scientific-practical. conf. EAGO. Sochi, September 28 - Ocober 2, 2015. Sochi, 2015, pp. 99-103.
5. Ogil'vi A.A. Osnovy inzhenernoi geofiziki [Fundamentals of engineering geophysics]. Textbook. Ed. V.A. Bogoslovskii. Moscow, 1990, 501 p.
6. Fomenko N.E., Porfilkin E.G., Borovik N.Yu. Elektrorazvedochnye metody prostranstvennoi fil'tratsii pri izuchenii slozhnopostroennykh struktur [Electro spatial filtering methods in the study of complex structures]. Geofizika. 2007, no. 2, pp. 56-63.
Поступила в редакцию /Received
1 августа 2016 г. /August 1, 2016
