Водопроницаемость горных пород
Характеристика водопроницаемости горной породы описывает ее способность к пропусканию воды через образованные в массиве лакуны – поры, трещиноватости.
Чем больше в породе подобных лакун, чем чаще сообщаются друг с другом отдельные поры, чем больше их диаметр и чем более раскрыты трещины, тем более водопроницаемой является порода. Также на показатель водопроницаемости влияет то, насколько извилисты поры, и то, из каких минеральных соединений состоит исследуемый образец. Для рыхлых пород основным показателем, определяющим водопроницаемость, является форма, степень уплотненности и упаковки частиц, а также их гранулометрический состав.
Движение жидкости по порам и трещинам в теле породы может происходить как под действием гравитации или за счет напора источника, так и вследствие так называемого капиллярного подсоса. Оценивается такая характеристика коэффициентом фильтрации, то есть показателем того, на какое расстояние принятый за единицу измерения объем воды проникнет за определенный период времени (например, метры в час или метры в сутки), и коэффициентом проницаемости, который демонстрирует, какой объем воды пройдет через принятую за единицу плотность поверхности за определенный период времени времени при градиенте напора равном 1.
Определение характеристик водопроницаемости породы может производиться как в рамках лаборатории, так и в полевых условиях. Однако, определение вышеописанных показателей в рамках лаборатории, как правило, не позволяет установить их реальные значения для конкретного объекта и могут быть занижены на несколько порядков по сравнению со значениями, полученными в полях. Для корректного определения свойств водопроницаемости породы непосредственно на объекте определяется коэффициент фильтрации методом откачивания воды из центральной скважины с одновременным мониторингом состояния пробуренных в непосредственной близости от нее наблюдательных стволов.
На основе показателя величины коэффициента фильтрации применяется следующая классификация пород:
- водоупорные (до 0,1 метра в сутки);
- слабопроницаемые (от 0,1 до 10 метров в сутки);
- среднепроницаемые (от 10 до 500 метров в сутки);
- легкопроницаемые (свыше 1 000 метров в сутки).
Примером для первой категории являются глины, для второй – суглинки, к третьей категории относятся песчаники, а наиболее легкопроницаемыми породами являются скальные массивы, пронизанные системами трещин, галька и крупнозернистый песок.
Исследование описываемого показателя горной породы необходимо, прежде всего, для выбора наиболее эффективного метода и технологических параметров бурения, а также методики проведения осушительных работ на месторождении. Кроме того, понимание того, насколько быстро жидкость распространяется внутри массива, позволяет эффективно выбрать метод нейтрализации внезапных выбросов и обеспечивает возможность корректного выбора насосного оборудования для целей водопонижения.