Бурение скважин на воду в Таштаголе: вода в горных породах Шории

Трещина шириной в ладонь на глубине двадцати метров — и в неё уверенно идёт вода. В трёх метрах в сторону, в той же самой породе, — монолит без единой водоносной жилы до самого конца проходки. Для равнинной части области, где вода лежит более или менее ровным пластом, такая разница на соседних точках выглядела бы аномалией. В Таштаголе и остальной Горной Шории это норма, потому что порода здесь работает иначе — и логика поиска воды должна работать иначе вместе с ней.

Фото: Vlakos+, CC BY-SA 3.0, Викисклад. Кадрировано.

Почему «дойти до пласта» здесь не работает

На большей части юга Кузбасса — в Кузнецкой котловине — подземная вода залегает в осадочных угленосных толщах: песчаниках, алевролитах, самих угольных пластах. Там вода заполняет поры и трещины относительно молодой, геологически говоря, породы, и задача бурения формулируется просто — определить глубину нужного водоносного горизонта и вскрыть его. Подробный послойный разрез этой части территории разобран в статье геология юга Кузбасса.

Таштагол стоит в другой структуре — Алтае-Томском гидрогеологическом массиве, сложенном каменноугольными и девонскими отложениями Горной Шории и Салаирского кряжа. Это более старые и жёсткие карбонатные и терригенные породы, и вода в них в принципе не образует единого пласта в привычном равнинном смысле: она движется по системе трещин, разломов и зон дробления породы. Иногда это трещинные воды — рассеянные по сети мелких трещин в толще, иногда трещинно-жильные — сосредоточенные в отдельных, более крупных зонах разлома, которые работают как локальные каналы повышенной водопроницаемости на фоне почти непроницаемого окружающего массива. Для заказчика разница между этими двумя видами не так важна, как её следствие: водообильность конкретной точки определяется не глубиной бурения самой по себе, а тем, насколько сильно раздроблена порода именно здесь.

Наклонное залегание: почему соседние участки дают разный результат

Горно-складчатые структуры вроде Горной Шории формировались в результате тектонического сжатия и складкообразования — тех же процессов, что подняли когда-то саму горную местность. Следствие этого для отдельно взятого участка — пласты и зоны трещиноватости в таких породах чаще залегают не горизонтально, а наклонно, а порой изогнуты и смещены разломами относительно соседних блоков породы. Здесь работает общий геологический принцип складчатых структур, а не измерение, сделанное специально для Таштагола, — но именно оно объясняет то, что на равнине выглядело бы странным: скважина в одном дворе может вскрыть водоносную зону на одной глубине, а скважина в соседнем дворе, формально в той же породе, — на совершенно другой, или не вскрыть вовсе, попав между зонами дробления.

Отсюда практический вывод, отличающий Таштагол от котловины: там инженер перед выездом опирается на данные соседних скважин и общее представление о глубине горизонта. Здесь показания соседней скважины — куда менее надёжный ориентир: наклонное залегание и локальность трещинных зон означают, что то, что сработало через дорогу, необязательно повторится на этом же участке. Точную картину даёт только сама проходка с фиксацией, на какой глубине и с каким притоком показалась трещиноватая зона именно здесь.

Зона выветривания: где вода активнее всего

Есть и общая закономерность, которая работает в пользу заказчика. Верхняя часть скального массива — так называемая зона выветривания — за миллионы лет подверглась более интенсивному физическому и химическому разрушению, чем глубокие интервалы: трещины здесь шире, порода более раздроблена, и именно этот интервал обычно наиболее водообилен во всей толще. По оценке зоны активного водообмена для юга Кузбасса, приведённой в отдельном научном исследовании 2007 года, мощность этой зоны варьируется от нескольких метров в речных долинах до 300–400 м на водоразделах — эти цифры уже приводились применительно ко всему массиву в статье про геологию юга Кузбасса, и здесь стоит воспринимать их так же: как исторический ориентир по региону в целом, а не измерение конкретно для Таштагола.

Практическое следствие простое: глубже определённой отметки, за пределами наиболее раздробленной приповерхностной зоны, монолитность породы обычно нарастает, трещиноватость и, соответственно, водообильность падают. Погоня за глубиной сама по себе не увеличивает шанс найти воду в скальном массиве — здесь, как и в остальной части того же массива, важнее попасть в раздробленную зону, чем пройти лишние десятки метров вглубь монолита.

Доставка установки и подготовка площадки

Горная местность сама по себе добавляет к обычной задаче логистический вопрос: доедет ли техника до конкретного участка и найдётся ли там площадка под установку. В Таштаголе, как и в целом в горной части региона, застройка часто более стеснённая, а подъезды — уже и круче, чем на равнинных участках Новокузнецка или Прокопьевска. Это не означает, что бурение здесь невозможно, — но состав техники и порядок подготовки площадки стоит обсуждать заранее, а не как формальность. Подробно логистика горной долины — подъезд, сезонная доступность, выбор площадки и отвод промывочной воды — разобрана на примере соседнего города со схожим рельефом: бурение в горной долине Междуреченска; там же — про малогабаритную технику для стеснённых участков. Здесь этот вопрос не пересказывается подробно, чтобы не дублировать материал.

Когда фильтр не нужен

Есть техническая деталь конструкции, где скальная порода Горной Шории работает в пользу заказчика, а не против него. Свод правил для водозаборных скважин требует устанавливать фильтр в рыхлых, неустойчивых скальных и полускальных породах (СП 31.13330.2021, п. 8.14) — то есть там, где стенки ствола способны обрушиться или вынести с водой частицы породы. В устойчивом, монолитном скальном массиве, где стенки скважины держат форму сами по себе без риска обрушения или пескования, требование к фильтру в этом смысле не применяется: конструкция может быть бесфильтровой именно в интервале устойчивой скальной породы.

Это не значит, что фильтр в скважине Таштагола не нужен никогда, — итоговое решение зависит от конкретного разреза: если проходка вскрыла зону дробления с рыхлым заполнителем или неустойчивый интервал, фильтр там всё равно понадобится. Но там, где ствол проходит по-настоящему монолитную, устойчивую скальную породу, экономия на фильтре в этом интервале — не недоделка, а инженерно обоснованное решение, соответствующее самой логике норматива.

Реалистичные ожидания

Сумма всего вышесказанного сводится к одному практическому выводу: в Таштаголе бесполезно ждать от подрядчика точную глубину и гарантированный дебит по телефону, до выезда на участок, — и это не признак недобросовестности, а честное отражение того, как устроена местная геология. Наклонное и неравномерное залегание трещинных зон означает, что даже опытный инженер называет диапазон, а не точную цифру, пока не увидел разрез своими глазами. Это не повод считать бурение в горной местности рискованным мероприятием — трещинные и трещинно-жильные воды успешно снабжают скважины по всей Горной Шории десятилетиями, — но повод настроиться на разговор о диапазоне глубин и о том, что окончательная картина появится по ходу проходки, а не заранее. Оценить конкретный участок в Таштаголе и обсудить состав техники под конкретный подъезд можно при заказе бурения скважины на воду.