Гидрогеологические и инженерно-геологические условия участка изучались для выяснения возможности добычи урана способом ПСВ, определения всех необходимых для ведения эксплуатационных работ гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и инженерно- геологических свойств пород разреза и поверхности, получения исходных данных к составлению проекта промышленной разработки. В связи с этим полевые работы проводились в строгом соответствии с требованиями, предъявляемыми к изученности урановых месторождений, отрабатываемых способом ПСВ.
В ходе гидрогеологических исследований определялись:
- возможность и условия фильтрации выщелачивающих растворов по рудовмещающим породам;
- основные гидрогеологические параметры водоносных горизонтов;
- изучалось внутреннее строение рудовмещающего горизонта;
- составлялся прогноз изменения гидрогеологических условий в процессе эксплуатации;
- оценивалась возможность взаимного влияния отработки участка и эксплуатации водозаборов подземных вод.
При инженерно-геологических исследованиях устанавливались:
- инженерно-геологические типы пород в разрезе, в первую очередь, рудовмещающего горизонта;
- определялись условия бурения и оборудования технологических скважин, строительства поверхностных сооружений.
Цели, состав и объемы гидрогеологических исследований на разных стадиях изучения участка были различны.
На стадии предварительной разведки в задачи гидрогеологических исследований входило получение предварительных сведений о гидрогеологических условиях участка. При этом решались следующие вопросы: количественная оценка гидрогеологических параметров (дебит, понижение, удельный дебит, фильтрационные свойства, глубины залегания пьезометрического уровня, определение состава и качества подземных вод, получение предварительных данных по водно-физическим свойствам рудовмещающих отложений). Эти вопросы решались путем проведения опытно-фильтрационных работ (ОФР) на одиночных скважинах, проходившихся с отбором керна из рудовмещающих пород. Расстояние между скважинами по простиранию рудоносной полосы на данной стадии работ составило 3,5-8 км.
На стадии детальной разведки круг решаемых вопросов существенно расширился и включал детализацию полученных и определение остальных вышеперечисленных параметров, получение следующих сведений:
- граничные условия рудовмещающего и других водоносных горизонтов в плане и разрезе;
- гидродинамические условия подземного потока (скорость фильтрации и истинная скорость, гидравлический уклон потока);
- условия и степень гидравлической взаимосвязи между продуктивным и смежными с ним водоносными горизонтами;
- расчленение рудовмещающего горизонта по проницаемости с выделением литолого- фильтрационных типов пород (ЛФТ);
- уточнение фильтрационных значений каждого ЛФТ пород по данным откачек, дебитометрии, ГИС;
- более полное (макро- и микрокомпонентное) изучение химического, радиохимического состава подземных вод;
- наблюдения за изменениями уровня подземных вод.
Для решения поставленных задач были выполнены следующие виды и комплексы работ: бурение скважин с проведением геофизических исследований (основной комплекс, дебитометрия), опытные откачки, наливы, изучение режима подземных вод, отбор проб и монолитов из керна скважин, отбор проб воды из скважин, лабораторные исследования, сбор фондовых материалов. В процессе изучения гидрогеологических условий участка широко
использовались результаты бурения разведочных геологических скважин, а также данные комплексных геофизических исследований в скважинах. По целевому назначению пробуренные на месторождении скважины разделяются на опытные одиночные, центральные, наблюдательные, параметрические. Бурение скважин производилось роторным способом с ведущим квадратом диаметром 50 мм установкой БПУ-1200М на пневмоходу. В качестве бурильного вала применялись бурильные трубы диаметром 50 мм замкового соединения.
В качестве породоразрушающего инструмента применялся гидромониторный ступенчатый пикобур ГБК-132 МГ с промывкой водой в интервале глин или глинистым раствором в интервале песков. Подъем керна осуществлялся колонковой трубой диаметром 89 мм с коронкой М-1 диаметром 112 мм. Расширение стволов скважин проводилось шарошечными долотами типа Т диаметрами 151, 190 мм.
В скважинах выполнялся комплекс геофизических исследований (электрокаротаж, гамма- каротаж, инклинометрия, термометрия).
Глубина скважин различная, в зависимости от изучаемого горизонта и колеблется от 80 (для первого от поверхности водоносного горизонта четвертичных отложений) до 394 м – для нижнего канжуганского водоносного горизонта. Конструкция скважин, в основном, одинаковая, одноколонная, с установкой фильтра на обсадной колонне труб.
Диаметр обсадных колонн скважин, в основном, 127 мм, иногда 108 мм. В опытных и центральных скважинах гидрогеологических кустов устанавливались фильтры из трубчатого каркаса диаметром 108 или 89 мм с круглыми отверстиями и водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, в остальных скважинах – диаметром 89 мм. Все скважины на рудовмещающий водоносный комплекс по степени вскрытия являются совершенными или близкими к совершенным.
Для изоляции изучаемого водоносного горизонта от вышележащих затрубное пространство скважин выше фильтра цементировалось. Проверка качества цементации проводилась термометрией. Промывка фильтров скважин от глинистого раствора начиналась сразу после проведения термометрии и производилась чистой водой с помощью бурового насоса через колонну бурильных труб до начала самоизлива (при пьезометрическом уровне выше поверхности земли) или до осветления промывочной воды (при уровне ниже поверхности земли). Продолжительность промывки – до 24 ч.
Опытные работы заключались в проведении пробных, опытных одиночных и кустовых откачек из скважин, дебитометрии.
После окончания сооружения скважин они прокачивались эрлифтом или выпуском в течение суток для разглинизации и формирования прифильтровой зоны. Пробные откачки или выпуски проводились для определения гидрогеологических параметров нерудных водоносных горизонтов, опытные – рудовмещающего водоносного комплекса.
Откачки проводились при одном максимально возможном для эрлифта понижении с применением компрессоров НВ-10 и ПР-10. При дебите самоизливающих скважин не менее 3-5 дм3/с производились выпуски воды, при меньшем дебите – откачки эрлифтом. Продолжительность пробных выпусков и откачек – сутки, опытных – от 3 до 6 сут.
В гидрогеологических кустах наблюдательные скважины располагались в один луч, состоящий из двух скважин. Расстояние между скважинами куста определялось по формуле
rn = r1αn-1 ,
где r1>m (m – мощность водоносного горизонта), а α = 2,5 (для напорных вод).
Обычно r1 принималось равным 60м, а r2 = 150 м.
Откачки и выпуски проводились по общепринятой методике. Откачки эрлифтом проводились с постоянным дебитом, выпуски – с обратным логарифмическим изменением дебита. Все откачки и выпуски проведены при неустановившемся движении в квазистационарном режиме. Для расчетов гидрогеологических параметров применялся графоаналитический метод прослеживания понижения и восстановления уровня, прослеживания дебита (при выпусках) при неустановившемся движении (метод Джейкоба) и формула Дюпюи для установившегося движения. Для учета переменности дебита при выпусках строились графики временного прослеживания дебита для возмущающих скважин и прослеживания приведенного понижения уровня для наблюдательных скважин.
По одиночным скважинам при обработке стадий возмущения и восстановления (при выпусках) принимались среднеарифметические значения полученных параметров. По гидрогеологическим кустам параметры для каждой скважины принимались как среднеарифметические из величин, определенных при понижении и восстановлении уровня. Средние параметры для всего куста определялись как среднеарифметические из значений, определенных по временному, площадному и комбинированному способам прослеживаний уровней, а также по формуле Дюпюи.
В скважинах на рудовмещающий водоносный комплекс проводилась дебитометрия для послойного определения коэффициента фильтрации. Использовался расходомер ТСР-34 на базе каротажной станции АЭКС-1500. Исследования проводились при самоизливе с существующим дебитом или наливе в скважины с дебитом около 1 дм3/с. Методика проведения и обработки дебитометрии была принята согласно рекомендаций И.И. Гринбаума.
Инженерно-геологические условия месторождения изучались по монолитам и пробам пород из керна скважин.
Изучение свойств пород производилось как по всему разрезу участка до подстилающего рудовмещающий водоносный комплекс горизонта, так и в интервале только рудовмещающего комплекса. Монолиты отбирались из всех литологических разностей с интервалов 10-20 м по надрудным отложениям от поверхности до рудовмещающего водоносного комплекса и с интервалом 3-5 м по песчаным отложениям рудовмещающего водоносного комплекса. Отбор монолитов производился согласно требованиям ГОСТа. Средняя длина монолитов составляла 20 см.
Комплекс лабораторных работ включал определение физико-механических свойств грунтов по монолитам и пробам, химических анализов проб воды. В полевой лаборатории экспедиции выполнялись определения гранулометрического состава, влажности и объемного веса по общепринятой методике. Все остальные анализы по монолитам и пробам воды (на полный химический анализ, микрокомпонентный состав) выполнялись в лаборатории «Экогидрохимгео» объединения «Казгидрогеология» в соответствии с существующими ГОСТами и общепринятыми методиками. Радионуклидный состав подземных вод определялся в ЦНИЛ ПГО «Волковгеология» по существующей методике.