 |
 |
 |
 |
Пористость пород оценивается отношением суммарного объема пор в образце к его объему, которое оценивается в процентах или в долях единицы. Значения пористости проницаемых пород, слагающих горизонты, пригодные для удаления в них растворов, характеризуются значениями 5 - 45%. На практике применяется понятие эффективной пористости, относящееся к той части пор, которые сообщаются между собой и могут заполняться при нагнетании растворов. Остальные поры являются тупиковыми или субкапиллярными.
Выделяется два типа пористости - блоковая и трещинная. Блоковая пористость характерна для рыхлых пород типа песков, слабосцементированных песчаников и некоторых видов известняков. Размеры пор характеризуются значениями: сверхкапиллярные-диаметром более 0,5 мм, в которых жидкость может свободно перемещаться, капиллярные-диаметром 0,0002 - 0,5 мм, в которых жидкость также перемещается, но при определенных условиях, и субкапиллярные -диаметром менее 0,0002 мм, в которых действие молекулярных сил настолько велико, что жидкость в них при наблюдающихся перепадах давления перемещаться не может. Максимальные размеры пор песчано-глинистых пород обычно не превышают 1 мм. В скальных и полускальньпс осадочных породах часто встречается трещинно-блоковая пористость. Пустотность пород представлена трещинами, делящими породу на пористые блоки. Размеры трещин обычно превыпшют размеры пор в блоках.
Пористые осадочные породы имеют значительную внутреннюю поверхность пор, достигающую значений нескольких десятков кв. метров для одного куб. метра породы, Это обстоятельство имеет большое значение для физико-химических процессов взаимодействия жидких РАО с породами, протекающими на их внутренней поверхности и приводящими к задержке распространения компонентов РАО в результате сор-бционных явлений.
Коллекторские свойства пород определяются также их фильтрационными свойствами или проницаемостью, поскольку для удаления отходов в пласт-коллектор необходимо обеспечить их распространение в поровом пространстве пласта-коллектора на достаточно большие расстояния от скважины при минимальных создаваемых градиентах давления.
Характеристикой фильтрационных свойств пород является коэффициент фильтрации, определяемый как расход потока
фильтрующейся в пористой среде жидкости через единицу поверхности проницаемого слоя при единичном градиенте давления. Коэффициент проницаемости или проницаемость учитывают также вязкость фильтрующейся жидкости. В связи с тем что жидкие РАО по вязкости мало отличаются от подземных вод, на практике вместо коэффициентов проницаемости обычно используются коэффициенты фильтрации.
Коэффициенты фильтрации проницаемых пород коллекторских горизонтов, используемых для захоронения жидких РАО, характеризуются значениями от 0,5 до 5 м/сут. Встречаются значения коэффициентов фильтрации до нескольких десятков и сотен метров в сутки, например для закарстованных пород или галечников. В связи с высокими скоростями движения вод в таких породах для глубинного захоронения жидких РАО и промстоков они непригодны. Низкие значения коэффициентов фильтрации менее 0,1 м сут характерны для глинистых пород. Нагнетание в них растворов затруднительно в связи с развитием высоких давлений при малых расходах нагнетания.
Коллекторские свойства зависят также от мощности или толщины пласта или слоя, определяемой между нижней и верхней границами пласта. Применяется понятие эффективной мощности пласта -сумма мощностей проницаемых прослоев, способных поглощать растворы при их нагнетании. Эффективные мощности коллекторских горизонтов, пригодных для захоронения отходов, оцениваются величинами от первых десятков до ста метров.
Произведение эффективной мощности пласта-коллектора на средний коэффициент фильтрации представляет собой водо-проводимость или гидропроводность, характеризующуюся значениями от нескольких десятков до сотен м/сут. Произведение эффективной мощности на среднюю эффективную пористость принимается как удельная емкость пласта-коллектора, характеризующая полезный объем порового пространства пласта-коллектора в куб. м на 1 кв. м площади пласта. Удельная емкость имеет размерность метр и обычно характеризуется значениями от долей единицы до 10.
Пласты-коллекторы являются природными образованиями и поэтому неоднородны в плане и в разрезе. Существующие методы их исследования позволяют установить характер и масштабы неоднородностей, оценить их влияние на рас-
пределение отходов и принять правильное решение о проведении захоронения.
Важным свойством коллекторских пород, характеризующих их способность удерживать растворенные в отходах вещества, и прежде всего радиоактивные нуклиды, является их сорбционная способность. В результате протекающих в поровом пространстве сорбционных.процессов радиоактивные нуклиды и некоторые химические соединения переходят в твердую фазу, задерживаются породами. Результаты исследований задерживающих свойств пород полигонов захоронения жидких РАО приведены в гл. 3. Характерной особенностью сорбционных процессов является их частично необратимый характер, т. е. десорбируется омывающим потоком подземных вод только часть нуклидов, остальные переходят в норовую жидкость в течение длительных периодов в результате выщелачивания и диффузионных процессов. Аналогичные явления наблюдаются и в природных условиях при образовании некоторых месторождений полезных ископаемых.
Жидкие РАО, находящиеся в поровом пространстве пласта-коллектора, должны быть изолированы от поверхности, неглубокозалегающих подземных вод и вышележащих водоносных горизонтов. Роль «покрышки» коллекторских горизонтов играют водоупорные комплексы и горизонты, широко развитые в мощных толщах осадочных пород и сложенные слоями различных глинистых пород (глины, глинистые сланцы, мергели, аргиллиты), реже солями, и подчиненными слоями проницаемых пород.
Изолирующие свойства водоупорных комплексов проявляются в природных условиях, они разделяют различные гидродинамические зоны и отдельные водоносные комплексы и горизонты, отличающиеся напорами и химизмом подземных вод.
Водоупорные комплексы и горизонты обязаны своими изолирующими свойствами главным образом пластам глин, входящим в их состав. Глины являются высокопористыми породами, их поры являются субкапиллярами, молекулярные силы в которьгх препятствуют фильтрации.
Главнейшие составляющие глинистых пород-глинистые минералы групп каолинита, гидрослюд, монтмо лил опита, хлорита и тонко дисперсный обломочный материал -пелит. Глинистые частицы имеют в основной массе размер менее 0,004 мм, размер пелитовых частиц менее 0,001 мм. В качестве
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84