Условия сооружения геотехнологических скважин в Навоийском ГМК

УСЛОВИЯ СООРУЖЕНИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В НАВОИЙСКОМ ГМК

Полигоны  ПВ Навоийского ГМК (Северное РУ, Южное  РУ, РУ-5) характеризуются суровыми климатическими условиями, расположены в зоне резко континентального климата пустыни Кызылкум. Лето очень жаркое (максимальная температура в северной части достигает +44°С, а в южных до 50°С, при средней температуре воздуха от +26°С до 32°С). Зима умеренная, местами очень холодная (в северных районах температура опускается до -ЗО°С и ниже). Наблюдается преобладание количества зимних осадков над летними, они находятся на уровне 45-120 мм в год.

Район работ представлен  в основном двумя типами коллекторов.

Первый тип: рыхлые песчаные, песчано-гравийные, гравийно-щебенистые отложения.

Сюда относятся  следующие интервалы скважин (в усреднённых показателях):

0-20 м - суглинки, супеси дресва и щебень, галечно-щебенистые  образования с песчано-глинистым заполнителем;

90-150 м- мелкозернистые  пески с линзами глин, в нижней  части обводнены;

220-230 м - разнозернистые  пески с мелким гравием, обводнённые;

330-370 м - разнозернистые  пески с грубообломочные конгломераты  с прослоями алевролитов и глин, обводнённые;

В этих интервалах отмечается как частичное (до 1-5 м³/час), так и сильное поглощение (5-10 м³/час).

Второй тип: скальные карбонатные породы.

К ним относятся следующие  интервалы скважин:

30-70 м - ракушечно-известковистые  отложения интенсивно загипсованные, сильно разрушенные, трещиноватые и кавернозные; Этот интервал представляет наибольшую сложность.

260-270 м - трещиноватые доломиты, обводнённые.

Таким образом  скважинами вскрываются четыре обводнённых  интервала поглощений с различной водообильностью (дебитами) и разными пьезометрическими уровнями.

О характере  залегания полезного ископаемого  можно судить по характеристикам месторождений НГМК [12].

Месторождение Учкудук расположено на севере Центрально-Кызылкумской ураново-рудной провинции в краевой части Бешбулакского артезианского бассейна.

В районе месторождения  четко различаются нижний (палеозойский) и верхний (мезозой-кайнозойский) структурные этажи. Нижний этаж представлен метаморфизованными кремнистыми и углисто-кремнистыми сланцами. Глубина его залегания изменяется от нулевой отметки на севере до 400 м на юге провинции.

В основании верхнего этажа залегают сеноманские отложения, представленные пестро окрашенными каолиновыми глинами общей мощностью до 30 м. В вышележащих нижнетуронских отложениях выделяются (снизу вверх) учкудукский, джейрантуйский и кендыктюбинский горизонты.

Учкудукский горизонт представляет собой пачку сложно перемежающие в разрезе подводно-дельтовых мелкозернистых песчаников и мелководно-морских алевритистых и тонкодисперсных глин мощностью 10-35 м.

Джейрантуйский  горизонт сложен монотонной пачкой голубовато-серых алевритистых глин и глинистых алевролитов общей мощностью около 40 м.

Кендыктюбинский горизонт подразделяется на тайкаршинский (представлен  косослоистыми мелкозернистыми  песками, песчаниками на карбонатном  цементе и красноцветными алевролитами суммарной мощностью 90-105 м) и айтымский (отложения мелкозернистых сероцветных аллювиальных песков и карбонатных песчаников с частыми маломощными линзами серых алевритистых пойменных глин суммарной мощностью 20-60 м) горизонты. Айтымский горизонт со стратиграфическим несогласием перекрывается известковыми глинами (мощность 2-8 переходящими вверх по разрезу в мергели (мощность до 40 м), над которыми залегает толща глин (мощность до 200-250 м).

Четвертичные  отложения, состоящие из супесей, суглинков, песков, гравийных и галечниковых отложений разнообразного генезиса, имеют мощность до 15 м.

В учкудукском  горизонте обводненными являются маломощные (2-5 м) пласты песков, гидравлически связанные между собой. В разрезе кендыктюбинского горизонта выделяются два водоносных пласта — тайкаршинский и айтымский, разделенные пластом красноцветных алевролитов и перекрытые мощным водо-упором эоценовых глин и мергелей. Пластовые воды - напорные, имеют более или менее однообразный химический состав, но степень их минерализации различна: 5-20 г/л на глубине 25-30 м и 3,0-3,5 г/л на глубине более 50 м. Пластовые воды месторождения преимущественно хлоридно-сульфатно-натриевые, реже хлоридно-натриевые с содержанием карбонатных ионов 1-3%, а ионов кальция и магния - 20-30%. Коэффициенты фильтрации пород водоносных горизонтов варьируют в широких пределах: 0,01—2,0 м/сут (учкудукский горизонт); 0,004-0,5 м/сут (джейрантуйский горизонт) и 2,8-7,1 м/сут (тайкаршинский и айтымский горизонты).

Промышленные  запасы урана (99%) сосредоточены в  залежах, расположенных на глубине более 10 м. Наличие восьми рудовмещающих водоносных горизонтов определило многоярусное строение месторождения, а инфильтрационные процессы определили своеобразную морфологию рудных тел, основу которой составляет так называемый ролл различных модификаций (рис. 1.1) с двумя основными морфологическими элементами: мешковой частью и крылом. Различные комбинации этих двух элементов обусловливают морфологическое разнообразие рудных тел, встречаемых на месторождении Учкудук (как и на всех других месторождениях этого генетического типа).

На месторождении Учкудук  разведаны 93 рудные залежи общей площадью 24 км², протяженностью от 100 м до 6 км при ширине 25-2000 м. В плане рудные тела имеют удлиненную подковообразную форму.

Глубина залегания  руд на Учкудукском месторождении  колеблется от 8-10 до 110 м на севере и до 280 м на юге. Руды бедные или рядовые (0,03%), редко с содержанием урана до 0,2-0,4%. Текстура их тонковкрапленная и тонкодисперсная.

В рудах, залегающих на глубине, установлены следующие урановые минералы и носители урана: настуран, оксиды урана, коффинит, урансодержащие фосфатные костные остатки, углистые вещества; в окисленных рудах - уранофан, бетауранотил, отенит, тюямунит.

Из сопутствующих элементов  на месторождении отмечены селен  и молибден, содержание которых обычно не превышает тысячных долей процента. Месторождение Сугралы приурочено к северо-западному крылу массива Тамдытау, в осадочном чехле которого выделяются два гидравлически связанных водоносных горизонта - сугралинский и маастрихтский, являющийся основным. Вода этих горизонтов относится к сульфатно-хлоридно-натриево-кальциевому типу с общей минерализацией от 0,8 до 2,8 г/л. В зоне пластово-окисленных пород подземные воды содержат, как правило, свободный кислород (до 2 мг/л), повышенные концентрации урана (до 10"⁴ г/л), селена (~10~⁵ г/л) и молибдена (до 7,5x10"⁵ г/л). В пластовых водах рудной полосы и зоны безрудных неокисленных пород эти концентрации снижаются до п • 1(Г⁶ и п • 10~⁷ г/л, местами здесь появляется сероводород (3-10 мг/л).

Рудовмещающие маастрихтский и сугралинский горизонты представлены песками и песчаниками ка глинистом, местами глинисто-карбонатном и карбонатном, цементе (до 30%). Содержание валового железа колеблется от 0,7 до 1,5%; основная его часть (до 60-70%) находится в дисульфидной форме. Содержание органического углерода С_орг в них составляет в среднем 0,065%. Карбо-натность пород изменяется в широких пределах, увеличиваясь к подошве горизонтов до 20—22%.

Руда месторождения  Сугралы представлена главным образом  песками и известковыми песчаниками. Типичный состав руды (в %): кварцевые частицы -50-60, полевошпатовые породы - 5-15, обломки пород - 10, сульфиды железа - до 2,5, глауконит - до 2, гетит-гидрогетит - до 2-5, оксид урана - до 10, уранофан -до 10, самородный селен - до 1, иордизит - до 1; настуран - одиночные зерна.

В маастрихтских  отложениях сосредоточена основная часть запасов урана. Глубина залегания рудных тел изменяется от 260 до 675 м. В плане рудные залежи представляют собой извилистые полосы и ленты, реже имеют серпообразную форму. Протяженность их изменяется от нескольких сотен метров до 17-20 км, ширина - от 100 до 500 м. В разрезе рудные залежи и рудные тела, в общем случае имеющие форму ролла с мешковой частью и крыльями, не всегда выдержаны. Их мощность изменяется от 0,2 до 4-6 м.

Руды месторождения  комплексные. Содержание урана изменяется от 0,034 до 0,267%, селена - от 0,05 до 0,112%, молибдена - от 0,004 до 0,26%, рения - достигает 10-15 г/т. Главные рудные минералы - оксиды урана и иордизит - концентрируются в виде тонкой пропитки в глинистом и глинисто-карбонатном материале песчаных пород или в виде тонких пленок на поверхности обломочных зерен. Основная масса молибденового оруденения пространственно оторвана от урановой руды на несколько десятков метров. Селеновое оруденение в виде прерывистых пятен распространено во внутренней части урановых рудных тел и копирует в пространстве их форму.

Месторождение Букинай расположено вблизи юго-западного окончания Нуратинского хребта.

Урановое  оруденение приурочено к песчаным отложениям верхнего мела, выходы которого обрамляют северо-западные отроги Нуратинского хребта, сложенные палеозойскими породами.

В гидрогеологическом отношении месторождение приурочено к Каракатинскому артезианскому  бассейну с несколькими горизонтами напорных подземных вод, питание которых в основном происходит за счет трещинных и трещинно-карстовых вод Нуратинского хребта. Уровень подземных вод 20-35 м, напор на кровлю водоносного горизонта 10-140 м. Удельный дебит скважин колеблется от 1,67 до 2,34 л/с, коэффициент фильтрации 5-8 м/сут. Воды горизонтов слабосолоноватые с плотным остатком 1,5-1,9 г/л, слабощелочные (рН = 7,1-7,7), сульфатно-хлоридно-натриево-кальциевые. Температура воды плюс 2О...23°С. В области питания и в зоне окисленных пород развиты кислородные (Ог = 0,2-1,5 мг/л) воды с положительным (от +22 до +117 мВ) электрохимическим потенциалом. Содержание урана в них колеблется от 10"⁶ до 10 г/л, а в водах, омывающих рудные тела, возрастает до (6...8) • 10'⁵ г/л. В неокисленной части пласта кислород отсутствует, электрохимический потенциал Eh становится отрицательным (от -68 до -93 мВ), а содержание урана снижается до п • 10'⁷ г/л.

На месторождении  Букинай рудовмещающим является нижний ритм карасагырского горизонта, в котором заключено около 87% его запасов. Промышленное оруденение отмечается в различных литологических типах пород (гравелитах, песках разной крупности, алевролитах и глинах), однако преобладают мелкозернистые пески, к которым приурочено около 90% разведанных запасов. В вещественном составе этих песков превалирует терригенная составляющая (70-98% массы пород). Основными минералами в составе песков являются кварц (50— 75%), полевые шпаты (15—40%), глинистые минералы (5-15%) и обломки пород (1-15%). По химическому составу рудовмещающие породы силикатные, с незначительным содержанием СОг (до 0,30%), Р2О5 (до 0,2%), серы общей (0,2-0,4%) и С_Орг (0,1-0,2%).

Все рудные залежи локализуются на глубине 150-200 м в  водопроницаемых песках на выклинивании зоны пластового окисления, сформированной напорными кислородными ураноносными водами карасагырского горизонта.

Наличие потока аэрированных урансодержащих вод способствует глубокому проникновению зоны пластового окисления и перемещению границ ее выклинивания на запад. С этих позиций показательна морфология рудных залежей, которые в плане представляют изменчивые по ширине (от 400 до 800 м) лентообразные тела, в разрезе - классические роллы с широкими (до нескольких сотен метров) мешковыми частями и прилегающими к ним крыльями также значительной (до 200-400 м) ширины. На участках сближенных ритмопачек горизонта образуются сдвоенные или даже строенные роллы с промежуточными общими крыльями, которые приурочены к разделяющим водоупорам. Всего на месторождении разведано пять рудных залежей.

По химическому составу  руды силикатные с содержанием СОг  до 0,5%. В кровле рудовмещающих песков иногда залегают карбонатизированные алевролиты и песчаники с содержанием СОг до 20%. Количество урана в рудах колеблется от 0,028 до 0,08% при средней мощности пластов 1,0-3,2 м. Из сопутствующих элементов отмечается самородный селен (не более 20% от содержания урана).

Месторождение Бешкак открыто в 1969 г. Оно расположено на восточном крыле Каракатинской впадины, локализуется в лявляканском водоносном горигайтс, который представлен двумя подгоризонтами, разделенными промежуточным водоупором мощностью 5-6 м. Фильтрационные свойства пород этих двух подгоризонтов изменяются в песках от 1,5 до 6,0 м/сут, в песчаниках - от 0,2 до 1,0м/сут.

Воды лявляканского  горизонта высоконапорные, часто  с самоизливом на поверхность с дебитом до 1м³/сут. Глубина залегания водоносного горизонта изменяется от 50 до 280 м, мощность - в пределах 20 м. Воды горизонта сульфатно-хлоридные натриевые с плотньм остатком 3,1-6,2 г/л. Температура их плюс 22-23°, с глубиной на южном фланге месторождения она повышается до плюс 32-33°С. Щелочность вод (рН) составляет 7,2-8,1.

В зоне пластово-окисленных пород горизонта электрохимический  потенциал вод (Eh) достигает +220 мВ, в рудной зоне снижается до +43 мВ, в месте развития сероцветных неизмененных пород уменьшается до -57 мВ. В области питания и транзита содержание урана в воде составляет п • 10^-5-10^-4 г/л, радия - п -10^-11 г/л, в рудной зоне оно заметно увеличивается: урана - до 6•10^-3 г/л; радия - до 4-10^-10 г/л; за пределами оруденения в воде, омывающей сероцветные породы, резко падает: урана-до п • (10^-6...10^-7) г/л, радия-до п (10^-12...10^-18) г/л.

В породах  продуктивного горизонта содержание валового железа не более 0,2%, сульфидного - до 0,03-0,1%. Количество органического вещества не превышает 0,1%, карбонатного - 0,04-0,08%. Песчаники имеют мешанинную текстуру, подчеркнутую неравномерным распределением глинистого цемента, составляющего 6-12%, в более плотных разностях - до 20-25%. Содержание С_орг достигает 0,3%, сульфидного железа - 0,43%.