авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«Министерство образования и науки Российское Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский ...»

-- [ Страница 4 ] --

Обобщенные данные по основным остановленным и затопленным рудникам представлены в таблице 3.1.

Остановка и закрытие рудников, шахт, карьеров, копей происходило на тер ритории Урала на протяжении тысячелетий, по крайней мере, с эпохи раннего ме талла [50]. Согласно исторической справке, в 1918 г. на Урале было национализи ровано более 200 рудников, большая часть из которых вскоре в период граждан ской войны была заброшена (обычно затоплена). Полный список заброшенных рудников отсутствует. Только в границах Режевского природно минералогического заказника и сейчас сохранилось более полусотни заброшенных и нерекультивированных копей [27, 260].

Старые рудники, шахты и копи, составляющие первую историческую группу отработанных горных объектов Урала, отличались незначительной глубиной зало жения, редко более 20 - 40 метров, изолированностью и обособленностью.

Ко второй группе можно отнести современные шахты, построенные в 20-м веке. Шахты имеют глубину 350 - 500 и более метров, сбиты между собой и обра зуют обширные подработанные пространства площадью до нескольких квадрат ных километров и более.

Таблица 3.1 - Краткая характеристика некоторых остановленных (затопленных) рудников Среднего Урала Наименование Год и характер Период Современное Объекты, объекта остановки затопления состояние испытывающие горных работ воздействия 1 2 3 4 Пышминско- 1974 г., водоотлив В 1981 г. водоотлив пре- С 1983 г. по настоящее время во- Селитебная и промышленная Ключевское медно- сохранен (в сред- кращен. В 1982 г. уро- зобновлен водоотлив в объеме застройка г. Верхняя Пышма;

кобальтовое место- нем 175 л/с) вень подземных вод вос- 175 л/с, с частичным использова- питьевой водозабор «Зона рождение (Пышмин- становлен до опасных нием на производственно- техни- Поздняя»;

оз Ключи и р. Пыш ско-Ключевской отметок ческие нужды ма рудник) Дегтярское медно- 1995 г., водоотлив С 1995 г. по 1999 г. с Излив кислых шахтных вод через Селитебная и промышленная колчеданное место- (50-80 л/с) оста- выходом шахтных вод на карьер. Нейтрализация поверхно- застройка, очистные соору рождение (Дегтяр- новлен поверхность земли (30 - стного стока известкованием, от- жения г. Дегтярска;

Волчи ский рудник) 60 л/с) стаивание и сброс в р. Чусовая хинское водохранилище Гумешевское место- В 1994 г., водоот- С 1994 г. по 2001 г. с вы- С 2004 г. отработка окисленных Промышленная застройка г.

рождение медных лив (до 100 л/с) ос- ходом шахтных вод на руд подземным выщелачиванием. Полевской, Северский пруд окисленных и ко- тановлен поверхность земли на Излив кислых шахтных вод, со- рекреационного назначения в ренных (скарновых) южном фланге месторо- провождающийся выходом сво- водосборе Волчихинского во руд (Гумешевский ждения (до 11 л/с) бодного газа (предположительно, дохранилища рудник) углекислого) Продолжение таблицы 3.

1 2 3 4 Зюзельское меднокол- В 1977 г. с останов- С 1977 г. по 1979 г. с вы- Излив кислых шахтных вод Селитебная застройка пос. Зю чеданное месторожде- кой водоотлива (око- ходом шахтных вод на через шахтные стволы. Очист- зельский, Северский пруд рек ние (Зюзельский руд- ло 20 л/с) поверхность из шахтного ка шахтоизлива в шламоот- реационного назначения ник) ствола стойнике Пьянко- Ломовское В 1995 г. с остановкой С 1995 г. по 1996 г с вы- Самоизлив кислых шахтных Северо-Ежовский питьевой медно-колчеданное водоотлива ходом кислых шахтных вод через дренажные скважи- водозабор, р. Тагил месторождение (Ло- вод из зоны провалов (до ны. Нейтрализация шахтоиз мовский рудник) 5 л/с) лива известкованием и очист кой в шламоотстойнике с отво дом поверхностных вод в смежный речной бассейн р.

Крестьянки Карпушихинское мед- В 1954 г. закрыт. В С 1954 по 1956 гг. с из- Происходит излив кислых Селитебная застройка пос.

ноколчеданное место- период 1942-1954 гг. ливом кислых шахтных шахтных вод из 2-х шахтных Карпушиха, р. Тагил рождение (Карпуши- многократно затапли- вод (около 8 л/с) столов (северного и южного).

хинский рудник) вался и осушался Нейтрализация шахтоизлива и (подземное выщела- очистка в шламоотстойнике чивание) Ново-Ежовское мед- В 1991 гг. с останов- В 1997 г. затоплен Выхода шахтных вод на по- Горнолыжный комплекс, час ноколчеданное место- кой водоотлива в 1992 верхность земли не произошло тично занимающий террито рождение (Ново- г. рию рудника;

Северо Ежовский рудник) Ежовский питьевой водозабор;

р. Тагил Медноколчеданный В 1989 г. с остановкой В 1999 г. затоплен Сезонный (весенний) выход на Селитебная застройка г. Ниж рудник им. III Интер- водоотлива поверхность земли шахтных ний Тагил, р. Ольховка национала вод (через шахтные стволы) Продолжение таблицы 3. 1 2 3 4 Богомоловское золо- В 1955-1957 гг. Частичное сокращение Водоотлив поддерживается на Селитебная застройка пос. Ок торудное месторожде- в 1993 г. уровне 40 л/с и используется тябрьский (г. Красноуральск) ние (Богомоловский для технического водоснабже рудник) ния. Динамический уровень подземных вод на глубине м Крылатовское золото- В 2006 г. закрыт с со- С 2007 по 2009 гг. В В период 2009 - 2012 гг. про- Селитебная застройка пос.

рудное месторождение хранением водоотли- 2009 году уровень под- исходил выход рудничных Крылатовка (Крылатовский руд- ва (в среднем 60 л/с) земных вод восстано- вод родниковым стоком. В ник) вился до опасных отме- 2012 г. водоотлив частично ток самоизлива возобновлен с отводом шахт ных вод в р. Чесноковку Алапаевский желез- В 1970 г. с сохране- К 2000 г. завершено Выхода шахтных вод на по- Селитебная и промышленная ный рудник (шахты нием водоотлива в верхность земли не происхо- зоны г. Алапаевска "Поскотинская" и объеме 300-500 м3/сут дит. Фиксируются обрушения, "Центральная") оплывины, оползни, подтоп ление Красногвардейское В 1995 г. С 1995 г. к 2000 г. за- Уровень подземных вод в Селитебная и промышленная медноколчеданное ме- вершено стволе шахты "Капитальная", зоны г. Красноуральска. Пить сторождение (Красно- расположенной в центральной евой водозабор Красноураль гвардейский рудник) части города, на глубине 0,7 м. ской птицефабрики Выхода шахтных вод на по верхность земли не происхо дит. Подтопление городской застройки. Загрязнение под земных вод не подтверждено Депрессионные воронки дренажных систем охватывают ещё большие пло щади, вызывая перестройку общего водного баланса на территории гидрогеологи ческих структур IV порядка и мельче, специфическую водохозяйственную ситуа цию, истощение и загрязнение подземных вод [31, 55, 63, 66, 77, 268].

Третья группа остановленных рудников представляет собой современные промышленные горные разработки на территории древних рудников из первой ис торической группы. Последние даже рассматриваются геологами как поисковые признаки рудных месторождений: Кабанское (Колпаковское), Пьянко-Ломовское, Южно-Улукское колчеданные месторождения [186].

Это наиболее опасная группа объектов, в которой сочетается глубина и мас штабность современных воздействий на литогенетические системы с большим ко личеством мелких и нерекультивированных подземных выработок, угрожающих:

- прорывами воды при их вскрытии современными горными работами;

- строительству и эксплуатации инженерных объектов просадками на по верхности земли из-за неглубокого заложения выработок и отсутствия достовер ных планов их расположения.

Примером объектов третьей группы являются затопленные Гумешевский и Шиловский рудники, на которых современные выработки соседствуют со старо давними на окисленные медные руды, а также действующие золоторудные шахты Березовского рудника, территории которых входят в границы земель, соответст венно, Полевского, Екатеринбургского и Березовского городских округов Сверд ловской области, и отчасти сопряжены с селитебной застройкой.

Объем, протяженность и глубина подземных горных выработок может быть самая разнообразная, но на рубеже ХХ и ХХI веков ликвидируют путем затопления в основном шахтные поля с пустотностью сотни и даже тысячи м3 (Таблица 3.2).

Массовое закрытие и затопление шахт происходило и в других республиках СССР. В Казахстане затоплена шахта Миргалимская (полиметаллический рудник), создавая угрозу подтопления г. Кентау и прилегающих к нему населенных пунктов.

На Украине в 1998 г. специальным постановлением Кабинета Министров предусматривалось закрытие практически в аварийном порядке более 80 из действующих шахт (30 %), в том числе около половины объектов в Донецкой об ласти. В областном центре г. Донецке, территория которого буквально изрыта уг лепромыслами, в том числе, послевоенными мелкого заложения, в 2008 г. из угольных шахт пять было уже законсервировано. Вблизи города имеется забро шенная урановая шахта.

Таблица 3.2 - Горнотехнические параметры некоторых подземных рудников Урала Рудник Глубина, м Количество Объем подземных пустот, тыс. м горизонтов Крылатовский 490 8 Дегтярский 610 10 505, Гумешевский 500 5 Н.с.

Богомоловский 280 8 Пышминско- 450 6 Н.с.

Ключевской Левихинский 618 8 Н.с.

Никитинский 370 4 Н.с.

(Турьинские мед ные рудники) Березовский 712 7 1900* * в числителе – не погашенных, в знаменателя – всего образованных В то же время можно привести примеры восстановления затопленных шахт и их нелегального использования. Например, в золотодобывающей шахте Капитальная в При иртышье, глубиной 70 м, в 2002 г. проводились восстановительные работы и откачка грунтовых вод. В шахте закрытого в 1997 г. вольфрамового рудника в Бурятии в 2007 г.

угарным газом отравилось 10 человек при попытке кустарным способом выплавлять вольфрам. При закрытии шахты входы в неё были завалены, но доступные для самоволь ного спуска людей под землю.

Таким образом, горное производство существует многие тысячи лет. Наибо лее активно его воздействие на литосферу, в силу объективных законов развития человеческого общества, ощущается последние 100 лет. Сначала происходил рост числа горных выработок, достаточно мелких. Затем увеличивается глубина горных выработок и площадь отдельного шахтного поля. В целом на планете площади, на рушенные горным производствам неуклонно растут, увеличивая масштабы горного техногенеза.

Ниже более подробно рассмотрим параметры техногенеза пассивной стадии некоторых рудников Урала, характеристика природных условий которых пред ставлена (п. 2.7).

Дегтярский медный рудник Дегтярское медноколчеданное месторождение, открытое в 1888 г., отрабаты валось в период 1914 - 1994 г. с перерывом в период 1918-1926 гг. (находилось на консервации). До этого периода в северной части горы Лабаз-Камень находились в эксплуатации два рудника Ревдинского железодетального завода (Дегтярский и Истокинский), разрабатывавшие карьерами бурые железняки «железной шляпы». С углублением работ в карьерах, оказалось, что под бурым железняком Истокинского рудника залегает серный колчедан в верхних горизонтах, частью выщелоченный и рассыпающийся в песок зёрен пирита и кварца, представляющие разрушенную «голову» колчеданной залежи. В 1911-1913 гг. начали закладываться первые разве дочные шахты, образуется контора Дегтярского рудника. В 1914 г. выполнен пер вый обоснованный подсчёт запасов руды, а в 1916 г. было добыто 17 тысяч тонн руды. Стволы шахт «Петербург» и «Москва» были пройдены лишь до глубины м, а рудные дворы рассечены на горизонте 26 м.

После революции в 1917 г. Дегтярский рудник был разрушен и законсерви рован, а шахты затоплены грунтовыми водами. Только в 1922 г. возобновилась от грузка из отвалов ранее добытой руды.

В ноябре 1925 г. Дегтярский рудник передаётся английскому акционерному обществу «Лена Голдфилс Лимитед». В 1926 г. концессия начала горные работы на Ревдинском карьере, а в 1927 г. работы были переключены на восстановление за топленных шахт, которые удалось осушить. В 1928 г. началось строительство двух новых шахт: «Нью-Йорк» и «Берлин». Обе шахты были наклонными с углом 62.

Все шахты были сбиты между собой по нескольким горизонтам.

В 1930 г. договор с АО «Лена Голдфилс Лимитед» расторгнут, всё её имуще ство перешло к советскому государству безвозмездно. В 1930-1933 гг. проведена коренная реконструкция рудника, запроектировано и начато строительство двух капитальных шахт, рассчитанных на вскрытие и полную отработку Дегтярского месторождения. Ревдинский карьер закрыли в связи с отработкой запасов.

В 1936 г. старые шахты получили новые названия, а затем начали выдавать руду новые шахты: в 1939 г. шх. «Капитальная- 2», в 1940 г. – шх. «Капитальная 1», что позволило значительно увеличить добычу руды. Строительство шахты так же было сопряжено с рядом трудностей. Первоначально заложенный ствол шх.

«Капитальная-2» на глубине 19 м оказался в зоне плывунов и обвалился. Новый ствол заложили на 230 м западнее на расстоянии 330 м от рудного тела, в далёком лежачем боку месторождения, что гарантировало защиту шахтного ствола и поро ды от разъедания кислыми водами. Затем и ствол шахты «Капитальная-1» заложи ли на расстоянии 260 м западнее рудного тела, но при его проходке столкнулись с водоносными известняками. Поэтому до 1952 г. все горные работы проводились в верхних горизонтах 70-190 м и развивались в основном по площади.

С 1952 г. интенсификация горных работ происходила их углублением. К 1994 г., перед закрытием рудника, сохранились четыре ствола: шахты «Капиталь ная-1», «Капитальная-2», «Средняя» и «Южная». В северной части месторождения расположен отработанный карьер шх. Колчеданной (Рисунок 3.2). Глубина ствола шх. «Капитальная-1» составляет 468,7 м, шх. «Капитальная-2» – 612 м, вентиляци онный ствол шх. «Южная» и шх. «Средняя»- 250 м. Между стволами шх. «Сред няя» и «Капитальная-1» с горизонта 430 м пройден ствол шх. «Слепая» глубиной 136,3 м. Через каждые 60 м по глубине рудное тело вскрывается квершлагами, пе реходящими в полевые штреки, из которых через каждые 150-200 м пройдены руд ные штреки (Рисунок 3.3).

Помимо добычи «сухой» руды в период 1970-1972 гг. Дегтярский рудник по договору с научно-исследовательским и проектным институтом «Унипромедь»

проводил опытные работы по бактериально-химическому выщелачиванию меди из «потерянной» при эксплуатации руды и из участков некондиционных руд.

В процессе горных работ высокие водопритоки в горные выработки Дегтяр ского рудника до 250 м3/ч отмечались в первоначальный период вскрытия извест няков квершлагами. При вскрытии тектонических трещиноватых зон на глубине до 250 м, имеющих гидравлическую связь с верхней трещиноватой зоной грунтового потока, наблюдались резкие увеличения водопритоков до 400-500 м3/ч (шх «Капи тальная-2»).

Рисунок 3.2 – Схема расположение выработок Дегтярского рудника Рисунок 3.3. Схема Дегтярского рудничного водоотлива Среднегодовая величина суммарного водопритока в шахты за период 1948 1988 гг. изменялась от 182 м3/ч до 424 м3/ч., при среднемноголетнем значении за последние 10 лет 220 м3/час. С 1952 года рудничный водоотлив производился с гор.

610 шахты «Капитальная - 2» (Рисунок 3.3). После подъёма на поверхность земли вода из шх. «Капитальная-2» поступала в пруд-накопитель и, далее, на цементаци онную установку для извлечения меди («Гидромедь») и сброса в канализированное русло р. Дегтярки. Рудничные воды из шх. «Капитальная-1» отводились в русло р.

Дегтярки без цементации, непосредственно перед впадением в нее руч. Сухарного, принимающего хозбытовые сточные воды г. Дегтярска. Затем сток р. Дегтярки об рабатывался известковым молоком и вместе со стоком в р. Исток направлялся в р.

Ельчевка и Ельчевский осветлительный пруд, сброс с которого поступает непо средственно в Волчихинское водохранилище (см. Рисунок 2.10).

В структуре водоотлива существенная роль принадлежала поглощению транзитного речного стока рек Исток, Дегтярка и Вязовка. Созданная многолетним водоотливом депрессионная воронка достигла максимальных размеров к 1975 году (Рисунок 3.4). Длина воронки достигала 6 км при ширине в центральной части 1, км, площадь - 5,0 км2.

Горнодобычные работы на Дегтярском руднике были прекращены в 1994 го ду в связи с полной отработкой утвержденных запасов. Отказ от дренажных меро приятий производился постепенно и полностью реализован 21.12.1995 г. В октябре 1998 г. сообразно уклону подземного потока по линии затопленных шахт произо шел выход шахтных вод в дно карьера шахты «Колчеданная» на северном фланге месторождения. При достижении уровня шахтных вод отметок поверхности земли в мае 1999 г. сформировался их излив из карьера в русло р. Исток.

Помимо этой точки фиксируются и другие менее значимые участки разгруз ки рудничных вод, например, через ствол затопленной шахты Северная [271], тех ногенные родники [66, 165, 261], расположенные в пределах водосбора рр. Ельчев ка-Исток. С момента прекращения шахтного водоотлива и заполнения воронки де прессии все открытые горные выработки были полностью затоплены. Также обра зовались подотвальные озёра терриконов шахт «Капитальная-1» и «Капитальная-2»

с переливом кислых вод в р. Дегтярку.

Линии капитальных горных выработок (вертикальных и горизонтальных) Контур депрессионной воронки Граница зоны сдвижения Рисунок 3.4 – Поперечный горно-геологический разрез Дегтярского рудника (остальные обозначения на рисунке 2.11) В условиях активизации процессов окисления остаточной сульфидной мине рализации, неотработанных целиков рудного тела, а также подпитывания загряз ненными атмосферными осадками, проходящими через слой отвальных пород, рудничные воды приобрели сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатный и хлоридно гидрокарбонатно-сульфатный состав с величиной сухого остатка от 5 до 12,6 г/л и более, и аномально высоким содержанием железа (36,6 мг/л в канализационном коллекторе, 1999 г.), меди (до 0,65 мг/л – на входе в очистные сооружения хозяй ственно-бытовых стоков, 1999г.) и др. элементов. В связи с активной горнодобы вающей деятельностью за весь период существования Дегтярского рудника наблю далось существенное влияние техногенных процессов на окружающую среду. Гор норудная промышленность в районе Дегтярска имела свои особенности технологи ческой системы добычи полезного ископаемого, глубину техногенного проникно вения в недра земли, геолого-гидрогеологические условия промышленной отработ ки и др. Всё это в совокупности определило особенности формирования природно техногенных процессов на пассивной стадии техногенеза, которую можно квали фицировать как «Дегтярский техногенез» (Рисунки 3.5 и 3.6).

Дегтярский техногенез, как и любой другой горнорудного профиля, характе ризуется специфической ландшафтной, геодинамической и гидродинамической, гидро - и гидрогеохимической, инженерно-геологической и геофизической обста новками.

1. Природные ландшафты и почвы на территории Дегтярского рудника под влиянием техногенных мероприятий стадии освоения претерпели интенсивные ан тропогенные изменения. Маршрутное обследование 2012 года показало, что с г. ландшафты и процессы на территории изменились незначительно. На поверхно сти сохранились терриконы, заброшенные копры шахт, провалы, карьерные и по дотвальные озера и др. техногенные объекты (Рисунок 3.6). Почвенный покров распространён далеко не повсеместно, а там где он сохранился, характеризуется малой мощностью (не более 10-15 см). Это связано с расчлененностью рельефа, густой сетью автодорог и железнодорожных путей, отвалов, терриконов, старых горных выработок и провалов. Местность покрыта густой сетью провалов и канав, глубина которых достигает иногда нескольких десятков метров. Лесная раститель ность представлена в основном лиственным составом пород. Встречаются единич ные участки с произрастанием монокультур берёзы обыкновенной и осины на от косах отвалов и карьеров, а также на изрытой поверхности. На пассивной стадии техногенеза в результате процессов самозарастания на нарушенной поверхности земли происходит формирование вторичного леса. Однако значительную часть площади занимают техногенные грунты, относящиеся к 3 классу опасности, непри годные для самозарастания (растительность отсутствует).

1 – Террикон пустых пород шахты Капитальная- 2 – Затопленный карьер на участке бывшей шахты Колчеданная 3 – Северная зона обрушения (провалы засыпаются пустыми породами) 4 4 – Отвал пустых пород Рисунок 3.5 - Панорама территории Дегтярского техногенеза пассивной стадии на участке между шахтой Капитальная-1 и затопленным карьером шахты Колчеданной [261] Рисунок 3.6 - Схема расположения техногенных объектов на территории Дегтярского техногенеза [261] Преобладание техногенных процессов над природными определяет совре менную картину ландшафта: характерна смена растительности с доминированиием берёз и поросли сосны, формирование на большей части территории примитивного новообразованного профиля почв на перемещённых делювиальных и элювиаль ных глинах.

2. Интенсивная многолетняя горнодобывающая деятельность на территории рудника привела к активизации геомеханических и гидродинамических процессов, таких как сдвижение и обрушение горных пород, оползневые процессы на отвалах, затопление заброшенных открытых и подземных горных выработок, подтопление и заболачивание просевшей территории после заполнения воронки депрессии шахт ного водоотлива. В текущий период на поверхности отвалов фиксируется актив ность процессов струйной эрозии, в бортах карьера – оползни, над подземными выработками - обрушения (Рисунок 3.6). Селитебная застройка города страдает от подтопления (Рисунок 3.7).

Перемещенные почвы имеют молодой возраст и, согласно материалам [271], более лёгкий механический состав, следовательно, больше подвержены процессам эрозии и дефляции, так как растительный покров на них, как правило, имеет незна чительное покрытие.

3. В 2005 году на территории проводилось литохимическое опробование тер ритории для изучения экологического состояния почв и грунтов [271]. По значени ям суммарного показателя химического загрязнения (Zс) почво-грунты территории характеризуются чрезвычайно экологической ситуацией при опасном (Zc = 32-64) и, редко, весьма опасном (Zc 64) уровне загрязнения тяжелыми металлами. По следнее выявлено на восточном склоне горы Лабус. В ореоле загрязнения юго западной части высокие значения содержания Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Hg. В восточной части района с высокими значениями содержания Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Hg, Mn.

В результате деятельности горнодобывающей промышленности были сфор мированы техногенные грунты практически на всей территории с техногенной геохимической ассоциацией, в которой главное место принадлежит цинку (Ci/ ПДК до 25), в меньшей степени накапливается Cu, Pb, Cr, Hg, Ni, Mn.

Рисунок. 3.7 - Дамба для защиты жилых домов по ул. Трактовая от разлива шахтных вод из реки Исток в 2005 г. (слева) и борьба с подтоплением на объектах ЖКХ в г. Дегтярске в 2012 г. (на фото справа) 4. Основные проблемы создает кислый и агрессивный поверхностный и под земный сток, обогащенный железом и тяжелыми металлами. Проходя через шахт ное поле, река Дегтярка и ее русло было канализировано. На данный момент русло река представляет собой сточную канаву, принимающую шахтные и хозяйственно бытовые сточные воды. Русло р. Исток, пересекающее северный фланг месторож дения, также претерпело техногенную трансформацию при освоении северного фланга месторождения (Рисунок 3.6).

В поверхностных водах в пределах зоны Дегтярского техногенеза в 2005 го ду были зафиксированы значения рН до 2,5-3,0, минерализация до нескольких грамм на литр, аномально высокие содержания сульфат-иона, ионов металлов (Fe, Cu, Pd, Zn, Al, Mn, в том числе, Cd) [261].

Состав поверхностных вод отражает тесную связь с изливающимися кислы ми шахтными и подотвальными водами резко отличается от природного.

В 2012 году содержание большинства элементов в речной воде в пределах рудного поля также выше фоновые значения (SO42-, Mg, Fe, Mn и Zn) [165]. Низкие значения pH указывают на сильное влияние отработанного месторождения. Пробы воды взятой из карьера и после выхода из него имеют значение pH 2,56 и 2,52, со ответственно. Вода в приотвальных озёрах (терриконы шахт «Капитальная-1» и «Капитальная-2), имеет также низкие показатели pH, составляющие 2,87 и 2,81.

Вода р. Дегтярка после станции нейтрализации имеет значение pH 4,55. Фоновая кислотность воды в реках Дегтярка и Исток, до их попадания в пределы зоны Дег тярского техногенеза, составляют 6,72 и 7,01, соответственно.

По данным [261], среднегодовой вынос железа рудничным изливом на пас сивной стадии составляет 1575 т/год и примерно соответствует объему выноса рудничным водоотливом, который однако подвергался более полной химической обработке на цементационной установке (участок «Гидромедь»).

Вынос наиболее токсичного элемента кадмия, по данным того же источника, составляет 0,2 т/год при концентрации 0,10 - 0,26 мг/л.

5. На территории техногенеза активны процессы вторичного минералообра зования. При выходе шахтных вод на поверхность земли в бортах карьерного озе ра, в русле рек Дегтярка и Исток после взаимодействия с атмосферными агентами в донных отложениях накапливается специфический осадок (Рисунок 3.8), содер жащий большое количество железа (Таблица 3.3).

Таблица 3.3 - Валовые и водорастворимые формы железа в донном осадке карьера шахты «Колчеданная» и р. Дегтярка (2012 г.) Место отбора Валовое Водорастворимые содержание, г/кг формы, мг/л Карьер (излив рудничных вод) 500 р. Дегтярка – выше шахты Капитальная-1 126 р. Дегтярка перед станцией нейтрализа- 168 ции р. Дегтярка после станции нейтрализации 22 Максимальное содержание Ni, Cu, Zn, Al, Pb, Mn, Cr, Co, Cd, Fe, Mg, As в донных отложениях наблюдаются на участках бывшей плотины “Гидромедь” и в донных отложениях приотвального озера террикона шх. «Капитальной-1».

При реабилитации территории техногенеза донный осадок, как источник вторичного загрязнения поверхностных вод, должен быть нейтрализован.

6. Гидродинамическая ситуации пассивной стадии Дегтярского техногенеза отличается смещением природных поверхностных водоразделов, частично унасле дованных от активной стадии. Например, на базовом этапе мониторинга была за фиксирована самопроизвольная переброска части стока р. Вязовки, протекающей на южном фланге месторождения, через подземное выработанное пространство на север в бассейн р. Исток-Ельчевка. Переброска происходила фильтрацией речных вод (в объемах меньших, чем при рудничном водоотливе) по зоне техногенной трещиноватости с выходом в виде родниковой разгрузки на поверхность земли и далее через зону сдвижения поглощением в подземные горные выработки, служа щими путями транзита подземного стока на север [261].

В указанном источнике оценен суммарный объем излива рудничных вод на базовом этапе мониторинга в количестве 2-4 тыс. м3/сут в период межени с возрас танием до 15 тыс. м3/сут в паводок.

а) в карьере на изливе б) в р. Дегтярка ниже станции нейтрализации Рисунок 3.8 - Вторичное минералообразование в зоне Дегтярского техногенеза Объем дренажных вод не имел такой изменчивости и в среднем составлял около 5 тыс. м3/сут, причем гидрологическими работами было доказано [264], что около 50 % объема составляло поглощение поверхностного стока. Очевидно, что на пассивной стадии происходит увеличение доли подземного стока в общем вод ном балансе территории.

7. Указанные гидродинамические особенности пассивной стадии техногенеза не смогли бы реализоваться, если бы горными работами не был сформирован тех ногенный водоносный горизонт шахтного типа [77]. Его основные черты и осо бенности рассмотрены далее (гл. 4).

Таким образом, комплексный анализ компонентов геологической среды по казал, что территория Дегтярского техногенеза является зоной экологического бед ствия. В зонах провалов и карьерах продолжается развитие оползневых и проваль ных явлений, угрожающих близлежащим коммуникациям и строениям г. Дегтяр ска.

Техногенные грунты часто не поддаются самозаростанию и требуют прове дения специальных мероприятий по биологической рекультивации. При контакте данных пород с атмосферными осадками образуются кислые воды (рН 2-3). Вынос токсичных компонентов (Cd, Cu, Zn, Fe, As, Ca, Mg, Al, S и др.) из сульфидсодер жащих грунтов и подотвальных вод терриконов происходит как в подземные, так и в поверхностные воды с последующим поступлением в и питьевое водохранилище. Известкование поверхностных вод в существенной степени сни жает внешнюю гидрохимическую опасность зоны Дегтярского техногенеза, однако такие токсиканты как кадмий, не купируются в достаточном объеме [95, 261]. Ре культивация провалов в южной зоне сдвижения шлаковыми отходами требует до полнительного гидрохимического контроля на изливе шахтных вод.

На данной территории, с тяжелой экологической обстановкой, необходимо проводить регулярные исследования в назначенных точках контроля, для установ ления состояния техногенеза, его активизации или спада, в целом изменения геоло гической и окружающей сред, что имеет особую актуальность в области питания основного питьевого источника водоснабжения г. Екатеринбурга. Кроме того, с 2006 по 2012 гг. в зоне Дегтярского техногенеза был реализован ещё один горно рудный цикл карьерной отработкой золотоносных глин, сопровождавшийся незна чительным объемом дренажных мероприятий. Последствия активной стадии по следнего горнорудного цикла ещё не изучены.

Крылатовский золотодобывающий рудник Крылатовский рудник отрабатывал северную часть Крылатовско Чесноковского месторождения кварцевых флюсов. Всего на месторождении прой № 1бис;

Южно- и Северо дено семь шахтных стволов: Центральная;

№ 10;

Чесноковские;

Южная и Северная Вентиляционные (Рисунок 3.9). Южный уча сток месторождения, вскрытый шахтами Южно-Чесноковская (глубиной 102,5 м) и Северно-Чесноковская (глубиной 71 м), на момент начала деятельности Крылатов ского рудника был уже отработан (1947-1953 гг.), а шахты затоплены. Выработки шахт Южно- и Северо-Чесноковских не сбиты Разведка северного фланга месторождения выполнена в 1961-1962 гг. на трех участках: Крылатовском, Промежуточном и Северо-Чесноковском (шахта № 1). Эксплуатационные работы в этот период проводились в шахте № 10 на Крыла товском участке. Рабочими горизонтами являлись 41 (протяженностью 1600 м) и 71 м (протяженностью 1970 м). Последний соединял шахту № 10 с горизонтами за топленной шх. Северо-Чесноковская, поэтому ввода из затопленных выработок частично дренировалась действующей шахтой № 10. В этот период водопритоки к шахте составляли 130-225 м3/час с коэффициентом сезонной изменчивости 1,7.

Через 10 лет (1974-1975 гг.) на руднике, помимо шахты № 10, имелись уже стволы шахт Северная-Вентиляционная, Центральная и Южная-Вентиляционная (см. Рисунок 2.20). Протяженность выработок по гор. 71 м составила уже 2580 м, в том числе, в южном направлении 1800 м. Шахтный водоотлив изменялся в преде лах 193,8-353,9 м, удельные водопритоки в северной части рудника на гор. 71, со ставляли 0,076-0,138 м3/ч на 1 пог. м выработки, в том числе, инфильтрацией воды из шламоотстойника, в который поступали все шахтные воды. Инфильтрационные потери из шламоотстойника оценивались в объеме 20-30 % от величины всего шахтного водоотлива и являлись его наиболее постоянной составляющей. За счет поступления паводочных вод через зону обрушения коэффициент сезонной нерав номерности водопритока оценивался величиной 1,6.

Выработки на гор. 130 м протяженностью 500 м были практически безвод ны, а его обводнение происходило за счет перетока воды сверху по рудоспускам и трещинам. Ниже 300-400 м водопритоки не зафиксированы.

Рисунок 3.9 – Ситуационная схема Крылатовского рудника Депрессионная воронка полностью стабилизировалась. В засушливый пери од, определяющий максимальные размеры депрессионной воронки, ширина её оценивалась около 600 м, протяженность к северу от ствола № 10 более 1,5 км, на юг – 2 км, не достигая речных русел рек Кунгурка и Раскуишка. Депрессионная во ронка шахты Южная Вентиляционная захватывала верховья р. Чесноковка, сток которой поглощался полностью, за исключением паводковых пиков.

Подземные воды шахтного поля относительно однообразны по химическому составу, соответствующему естественному природному облику. Только в канавах и зумпфах повышается минерализация до 0,3-0,43 г/л, увеличивается содержание сульфатов и хлора. Незначительные признаки бытового загрязнения от жилой за стройки пос. Крылатовский зафиксированы на северном фланге по появлению нит ратов (до 24 мг/л) и надфоновыми концентрациям иона хлора.

Микрокомпонентный состав шахтных вод беден. Содержание меди и цинка находится на пределе обнаружения. Исключение составляет молибден, содержание достигает 0,95 мг/л на водоотливе шахты № 10 и на сбросе после рудомойки мо либдена при ПДК для вод хозпитьевого назначения 0,25 мг/л. После смешение с водоотливом из шахты Северная-Вентиляционная концентрация молибдена снижа лась до 0,02 мг/л (Ковальчук, 1975).

На момент затопления, по данным Дегтярского рудоуправления, Крылатов ско-Чесноковское месторождение вскрыто тремя шахтными стволами: шх. «Цен тральная» пройден до гор.490 м;

шх. «Северная-Вентиляционная» -до гор. 370 м и сбит рудным штреком со стволом шахты «Центральная»;

шх. Южная Вентиляционная» - до гор. 190 м. Севернее ствола шх. Северная Вентиляционная на поверхность земли имели выход ликвидированные выработки: лесоспускная скважина и восстающие № 39, 65 и 73, которыми отработан массив в интервале ( 20) - (-100) м. Среднее значение шахтного водоотлива составляет 5,4 тыс. м3/сут.

При площади частного водосбора р. Кунгурки, в пределах которой формируется водоприток к горным выработкам, 22 км3 эксплуатационный модуль водоотлива составляет 2,8 л/с * км2. Площадь депрессионной воронки составляла 2,1 км2.

Шахтная вода по дренажной канаве поступала в шламоотстойник и далее че рез руч. Грязнушка сбрасывалась в русло р. Кунгурка (Рисунок 3.9).

На территории рудника, помимо шламоотстойника имеется только отвал ру ды I класса, состоящей из кварца, сланцев и плагиогранита. Руда будет в дальней шем вывезена и использована по назначению. Отвалов пустых пород, согласно справке Дегтярского рудоуправления нет, так как из них производилась отсыпка внутренних дорог.

В границах существующей зоны сдвижения имеется два провала. Один про вал – у ствола шахты Северная Вентиляционная, глубиной 15 м, второй – между шахтами Центральная и № 10.

Отработка рудника завершилась в период 2004-2005 гг., а остановка и де монтаж дренажных насосов – в 2006 г. Выход рудничных вод на поверхность земли произошел в полном соответствии с авторским прогнозом в 2009 г. и спровоциро вал значительное подтопление одноименного горняцкого поселка (Рисунок 3.10).

При визуальном обследовании были установлены участки сосредоточенного выхода рудничных вод, в том числе, в точке ликвидированной лесоспускной сква жины с расходом на момент летней межени 1,8 л/с. (Рисунок 3.10 а). Кроме того, просачивание подземных вод и родниковая разгрузка обнаружены ниже по потоку подземных вод в трех точках с расходом от 0,5 до 1,0 л/с. Учитывая характер вы хода рудничных вод в виде восходящей струи, фильтрационный поток имеет гид родинамический напор, обусловленный прямой гидравлической связью с затоп ленным провалом в зоне сдвижения шахты «Северная Вентиляционная» (Рисунок 3.11 а).

Реализация мероприятий по борьбе с подтоплением поселка была выполне на в 2011 г. В соответствие с рекомендациями автора, предложенными к Проекту ликвидации рудника (2004 г.), был частично возобновлен водоотлив из ствола шх.

«Южная-Вентиляционная» со сбросом дренажных вод в ранее осушенное дрена жем русло р. Чесноковка. В результате затопленный провал в северной части руд ника был осушен (Рисунок 3.11 б), что остановило развитие подтопления.

Гумешевский медный рудник Гумешевское меднорудное месторождение отрабатывалось (и отрабатывает ся) различными способами: подземным, открытым, гидрометаллургическим - с не которыми перерывами с 1735 г. и по настоящее время. В границах современной площади Гумешевского месторождения известны следы древнего (до нашей эры) медеплавильного производства. [47]. Долгое время объектом эксплуатации на Гу мешевском месторождении были окисленные руды, а также поделочный минерал малахит (1702 по 1870 гг.). За это время в центральной части месторождения на площади 640200 м2 было пройдено около 200 шурфов и шахт глубиной от 20 до 150 м.

а) выход шахтных вод б) подтопление пос. Крылатовский Рисунок 3.10 – Техногенные родники и подтопление жилых домов и улиц при ликвидации Крылатовского рудника (июнь 2009 г.) а) б) Рисунок 3.11 – Провал в северной зоне сдвижения Крылатовского рудника:

а) при полном прекращении водоотлива (2009 г.), б) после частичного возобновления водоотлива (ноябрь 2011 г.) После истощения запасов окисленных руд на руднике осуществлялась пере работка отвалов. В конце XIX века рудник пришел в упадок. В начале 20-го века достаточно непродолжительное время осуществлялось извлечение меди из глин (кора выветривания) методом кучного выщелачивания. Для этого рядом с место рождением был построен химический завод (сейчас – Полевской криолитовый за вод).

Промышленная эксплуатация коренных руд в скарнах палеозойского фунда мента была начата в 1958 г. подземным способом и на конец отработки в 1993 году достигла глубины 500 м. Работы проводились на горизонтах 54, 100, 145, 190, 250, 310 (дренажный горизонт) и т.д. до глубины 500 м (см. Рисунок 2.12). Для умень шения водопритоков шахты Южная и Капитальная пройдены по кварцевым диори там. При разведке месторождения в 1945 г. были вскрыты старые горные выработ ки, заполненные кислыми рудничными водами или промышленными отходами криолитового завода (твердыми и жидкими).

Все шахты были сбиты между собой и имели общий водоотлив, который осуществлялся через ствол шахты Капитальной со среднегодовой производитель ностью от 216 до 338 м3/час. Величина водоотлива на руднике при отработке четы рех верхних горизонтов изменялась в зависимости от объёма горных выработок.

При этом отмечалось, что водопритоки в подземные горные выработки резко воз растали при вскрытии обводненных карстовых полостей с максимальным объёмом до 800 м3. Для предотвращения внезапных прорывов воды в приконтактовых зонах бурились опережающие скважины.

Большая часть водопритока формировалась на гор. 100 м, имевшего в этот период наибольшую площадь горных работ и выходившем вблизи Железянского и Северского прудов (Рисунок 3.12). Во второй половине 1959 г. суммарный водоприток по руднику резко увеличился примерно на 100 м3/час, что предполагалось за счет привлечения тран зитного стока р. Железянки.

Однако отвод реки в новое русло на величине притока не отразился, следо вательно, основным источником формирования водоотлива служили Железянский пруд и отстойники ПКЗ, распложенные западнее (см. Рисунок 2.12). В последую щие три года по мере увеличения объёма работ на горизонтах 145 и 190 м – средне годовые притоки непрерывно увеличивались, приближаясь к 300 м3/час. Проходка горных выработок на гор. 250 м в сторону западного контакта вскрыла сильно об водненные и разрушенные породы и вызвало увеличение притока до 400 м3/сут.

Перед закрытием рудника в 1993 г. суммарный водоприток изменялся от 320 м3/час (январь) до 380,2 м3/час (апрель) при среднегодовом значении 350,5 м3/час. Де прессионная воронка вытягивалась в субмеридиональном направлении вдоль за падного контакта дайки кварцевых диоритов на 3,35 км, выходя на севере и юго востоке – к Северскому пруду, на юго-западе – к Железянскому пруду, на юге – к р. Железянка. Ширина воронки депрессии составляла 1000 м. Площадь депресси онной воронки составляла 3,58 км2 при протяженности шахтного поля в мери диональном направлении около 900 м. Следовательно, удельный водоприток к шахтному полю на 1 м их протяженности составлял 0,39 м3/час.

Рисунок 3.12 Схематическая геологическая карта района Гумешевского месторож дения меди. Масштаб 1:20000:

1 – мраморизованные известняки и мрамора;

2 – туфопесчаники и туфоалевролиты сме шанного состава;

3 – сланцы кварц-карбонат-хлоритовые;

4 – порфириты основного со става;

5 – габбро;

6 – диорит-порфириты, кварцевые порфириты;

7 – альбитофиры;

8 – скарны эпидот-хлорит-актинолит-гранатовые;

9 – контур полигона подземного выщела чивания по состоянию на декабрь 2006 г.;

10 – гидроизогипса и её значение м Б.С.;

11 наблюдательная скважина и её номер, цифра рядом - уровень подземных вод по состоя нию на март 2007 г. (м Б.С.);

12 – подземные горные выработки горизонта 100 м;

13 – под земные горные выработки горизонта 145 м.

В 1994 г. рудник был остановлен. Мероприятий по рекультивации горных выработок, зон сдвижения и провалов не проводились. Примерно в 1998 г. в доли не р. Железянка из ствола шахты с минимальными гипсометрическими отметками, и расположенного рядом провала «Южный» произошел излив шахтных вод на по верхность земли. В 2004 г. шахтоизлив «работал» как техногенный родник, подчи няясь климатическим факторам со среднемноголетней производительностью 11 л/с [Елохина, Арзамасцев, 2007]. Основным источником его питания служили обвод ненные провалы зоны сдвижения (Рисунок 3.13). В настоящее время природные ландшафты и почвы претерпели интенсивные антропогенные изменения и относят ся к очень сильно измененным природным комплексам.

Основными элементами антропогенного ландшафта являются отвалы фторо гипса, отвалы небольших карьеров (положительные формы), а также заросшие ста рые карьеры, пруды-отстойники криолитового завода и Гумешевского рудника.

Наиболее типичны для антропогенного ландшафта затопленные старые горные подземные выработки, особенно в зоне обрушения Гумешевского месторождения, заполненные водой (Рисунок 3.14).

Современный этап гидрометаллургической отработки месторождения под земным выщелачиванием меди (ПВМ) с 2004 года производится сернокислыми растворами из приповерхностного слоя «медистых глин» [163]. В обязанность Не дропользователя входит доказательство безопасности метода ПВМ и оценка вели чины разгрузки закисленных технологических растворов в акваторию Северского пруда. Для этого на месторождении реализована локальная система мониторинга подземных и поверхностных вод, в разработке которой автором принимал непо средственное участие (Рисунок 3.14).

При приближении системы подземного выщелачивания к зоне провалов шахтоизлив получил вид грифона (см. Рисунок 3.13). Напорный характер выхода был обеспечен потерями в системе ПВ, которые резко увеличили приходную часть баланса подземного стока.

Дополнительным осложняющим фактором происходящих в подземной гидросфере района Гумешевского месторождения процессов рассматривается производственная дея тельность расположенного к востоку от полигона ПВМ Полевского криолитового завода (ПКЗ).

а) 2005 – 2006 гг.

2009 год б) Рисунок 3.13 – Зона Гумешевского техногенеза: а) шахтоизлив до внедрения сис темы ПВ (2005-2006 гг.) и после (2007 г.);

б) провал засыпаемый отходами (фтор гипсами) Полевского криолитового завода (2000 г.) [278] Рисунок 3.14 – Схема и результаты гидрохимического опробования зоны Гумешевского техногенеза:

1- полигон ПВ;

2 – подземные горных выработки (горизонты 95 и 145 м);

3 – наблюда тельная скважина: цифры рядом – её номер и отметка уровня подземных вод 9м Б.С.);

в сноске – кратность первышения ПДК;

4- гидроизогипса и её значение, м Б.С.;

точки опро бования поверхностных вод;

в сноске – кратность превышения ПДК;

6- граница подзем ных вод с рН Промышленные отходы ПКЗ длительное время складировались на террито рии Гумешевского месторождения, в том числе, в подземные и поверхностные горные выработки. Например, фенольные стоки с содержанием фенола до мг/л первоначально сбрасывались в заброшенные шахты - Георгиевскую и Англий скую. Первая позднее была восстановлена при отработке коренных руд и горные выработки горизонта 25 - 30 м оказались заполненными фенольными смолами.

Вторая – находится в зоне провала «Северный» на территории опытного полигона ПВ. Непосредственно «Северный» провал при работе подземного рудника засы пался фторгипсами. Воздействие промышленных отходов ПКЗ проявлялось в по вышенном содержании фтора, алюминия, фенолов и других элементов в дренаж ных водах Гумешевского рудника.

Суммарное воздействие двух техногенных систем – объекты горнорудного производства на Гумешевском месторождении и ПКЗ, объединяются понятием «Гумешевский техногенез».

Как показывают результаты гидрохимического мониторинга за 2007 г., ак тивное техногенное воздействие горнодобывающего производства на территории Гумешевского месторождения сформировало полиэлементный ореол химического загрязнения подземных вод [125, 163]. Подземные воды приобрели принципиально новый сульфатный гидрохимический облик и обогащены элементами – гидролиза торами (Be, Cd, Cu и др.).

Для нейтрализации рудничных вод А.Н. Поповым предложено использова ние ботанических площадок [179]. Обеспокоенность вызывало место их располо жение – один из заливов примыкающего Северского пруда, входящего в водосбор р. Чусовой и Волчихинского водохранилища, что послужило основанием воздер жаться от проведения эксперимента.

Липовский никелевый рудник отрабатывался с 1960 г. только карьерным способом в восточном экзоконтакте Мурзинксо-Адуйского гранитоидного массива и приурочено к сложной в тектоническом отношении брахисинклинальной струк туре [42]. Было создано два мощных дренажных узла (Западный и Восточный) их 3-5 скважин, каждая глубиной 200 м. Их рабочие части находились в закарстован ных известняках (Рисунок 3.15) [164].

Рисунок 3.15 – Схематический гидрогеологический разрез Липовского ме сторождения силикатного никеля [164] Промышленные никельсодержащие залежи связаны с линейной корой вы ветривания на контакте серпентинитовых тел с мраморами. В 1978 году были ут верждены запасы подземных вод Западного водозаборного узла по промышленным категориям в количестве 13,82 тыс. м3/сут для водоснабжения среднего по величи не уральского города Реж, что являлось одним из первых опытов использования дренажных вод для питьевых целей.

В 1991 г. балансовые запасы Липовское месторождения силикатного никеля были отработаны и рудник был закрыт. На Западном дренажном узле водотбор был уменьшен до потребности города в питьевой воде с 20-22 до 7-9 тыс. м3/сут и карьер начал затапливаться.

Последующая эксплуатация Липовского водозабора проводилась в условиях наличия карьерного озера со сложными физико-механическими процессами фор мирования химического состава поверхностных и подземных вод [210]. Террито рия затопленных карьеров вошла в границы Режевского природно минералогического заказника.

Практически все описанные выше месторождения относятся к среднегорной части Урала, горнопромышленное освоение которой началось с XVII века.

Южный Урал, на котором известно более 500 месторождений и рудопрояв лений черных цветных и благородных металлов (медь, цинк, железо, марганец, зо лото и др.), бурное развитие горно-металлургического производства началось чуть позднее в XVIII в, представлен целым рядом затопленных рудников. Например, вышеупомянутые Южно-Уральские бокситовые шахты. Однако наиболее крупные предприятия (Сибайский, Бурибайский, Учалинский и др. рудники) в настоящее время функционируют. В ХХ в. преимущественно использовался открытый способ отработки. С 1976 г. эксплуатируется Октябрьский подземных рудник на одно именном медноколчеданном месторождении. На подземную отработку перешли Узельгинский и Учалинский рудники Большинство золоторудные месторождения обычно отрабатывались неглубокими шахтами. На некоторых из них сейчас реали зуется система подземного выщелачивания и другие геотехнологические способы извлечения металлов.

По данным Р.Ф. Абдрахманова и В.Г. Попова [2], горно-металлургическое производство оказывает сложное техногенные геохимическое воздействие на все компоненты окружающей среды.

В целом следует отметить, что процессы, формирующие техногенез на пас сивной (постэксплуатационной) стадии на территории рудных месторождений Урала, при некоторой их специфичности, аналогичны описанным выше на уголь ных и других месторождениях (см. п. 1.2). Уральской спецификой, как старейшего горнорудного региона, можно считать проблему вскрытия старых затопленных горных выработок при эксплуатации месторождения, которое приводит к внезап ным и даже катастрофическим водопритокам (прорывам).

Кроме того, в старейших горнорудных районах Свердловской области (г.

Верхняя Пышма, Березовский, Краснотурьинск и др.) исторически сложилось так, что горными выработками подработаны территории с селитебной застройкой, и уг розе подтопления и развитию провалов подвергается весь город (Рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Места провалов и обрушений над старыми шахтами в городе Березовский Например, наличие множества мелких нерекультивированных подземных выработок в г. Березовском, застройка пойменных участков создает существенную угрозу для широкомасштабного подтопления и даже затопления города [81], как это произошло в 2009 г. в пос. Крылатовский. Хотя имеются и другие более благо приятные прогнозы, например, для г. Березовского и Березовского рудника [285].

Многочисленные открытые и подземные копи на территории Природно минералогического заказника «Режевской» в Свердловской области, расположен ные в лесной зоне и не огражденные, по данным государственного мониторинга состояния недр [260] служат ловушками даже для животных (Рисунок 3.17 и 3.18).

Если горнорудное предприятие работало во второй половине 20 - го в., когда уже существовал институт «горного» и «земельного» отвода, шахтные поля не за страивались. В этом случае процессы подтопления создают критические ситуации на периферии бывших депрессионных воронок за пределами шахтных полей.


Рисунок 3.17 - Нерекультивированные шахты на территории Режевского природно-минералогического заказника (Свердловская область) Глубина шахт около 10 - 15 м Уровень воды в шахте Рисунок 3.18. Заброшенная шахта Семинихинская на самоцветное сырье (Режевской природно-минералогический заказник) Горизонтальная этажность подземных рудников на Урале чаще имеет крат ность 50 м. Основными системами подземной разработки в России, начиная с г., являются системы слоевого и подэтажного обрушения (до 40-60 % добычи), приводящие к формированию обширных зон сдвижения и провалов над шахтным полем (Таблица 3.4).

Таблица 3.4 - Использование на Урале различных систем разработки рудных ме сторождений [50, с. 53] Система разработки Доля добычи, % С открытым очистным пространством 35, в том числе:

26, камерно-столбовая 6, подэтажными штреками С обрушением руды и вмещающих пород 33, в том числе:

14, этажное принудительное обрушение 12, подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды 6, подэтажное обрушение с выпуском руды через дучки С обрушением вмещающих пород 8, в том числе:

слоевое обрушение 3, столбовая система С закладкой очистного пространства 14, в том числе:

0, горизонтальные слои с закладкой 0, сплошная система с закладкой С магазинированием руды 2, Комбинированная в том числе:

1, с закладкой и последующей выемкой целиков 2, с магазинированием и последующей закладкой Одним из наиболее эффективных способов отработки для целого ряда руд ных месторождений Урала [201] является комбинированный, с переходом от от крытых работ к подземным, что обусловливает, обычно, их гидродинамическую взаимосвязь. По глубине заложения подземные горные выработки уральских руд ников относятся к мелким и средним: до 100-200 м и от 100-200 до 1000 м [177].

Поперечные сечения у вертикальных стволов достигает 40 м и выше, горизонталь ных, наклонных, восстающих, камер – до 15 м и более. По данным [206], ширина горизонтальных выработок варьирует в пределах от 2,00 до 4,95 м, высота – от 2, до 3,6 м.

Обводняющие факторы – современные русла рек устраняются путем их ка нализирования и (или) отвода. Система дренажа подземных рудников носит пере пускной характер со сбором на нижних горизонтах и поэтажным подъемом на по верхность земли по одному или двум шахтным стволам. Ввиду высокой естествен ной обводненности рудных тел, капитальные шахтные стволы чаще проходились в смежных комплексах пород и дополняются системой капитальных горизонтальных выработок (квершлагов) и слепых шахт.

Горные работы, по Э.Ф. Емлину [93], обусловливают геохимическую мигра цию минерального вещества, что неоднократно подтверждено специализирован ными работами на уральских объектах [83, 84, 191, 192, 194, 254, 265, 266, 278, 271]. Миграция происходит путем механического рассеяния тонкодисперсной фазы и гидрогеохимически. Геохимические потоки видоизменяются на геохимических барьерах, в том числе и на техногенных. Накапливаются водорастворимые сульфа ты, в основном в отвальных комплексах, в тонких трещинах, разрушая породы и способствуя вымыванию тонкодисперсных фракций и их накоплению (например, в основании отвалов). Кристаллизуясь, сульфаты образуют прочную в сухой среде корку, что последовательно проявляется в изменении процессов выветривания и водной эрозии [114, 116].

Горные работы формируют механический энергетический потенциал пере мещением горных масс, энергией упругой деформации, серноколчеданных пожа ров и т.п.

Эти и другие многочисленные проявления горнорудного техногенеза актив ной стадии неоднократно были описаны вышеупомянутыми авторами и другими [146, 279], как показали обследования на затопленных рудниках Урала, имеют свои проявления.

Таким образом, проявления горнорудного техногенеза на пассивной (по стэксплуатационной) стадии, во-первых, носят комплексный характер, во-вторых, унаследованы от эксплуатационной стадии, в-третьих, зависят от геолого гидрогеологических условий и природных факторов участка техногенеза, степени его урбанизации.

3.2. Природно-техногенные геологические процессы пассивной стадии техногенеза На пассивной стадии техногенеза активные технические мероприятия завер шены. Древние горные выработки просто оставлялись для естественного обруше ния природными процессами. Сейчас для обеспечения безопасности нарушенного горными работами пространства выполняются технические мероприятия по ре культивации и реабилитации территории.

Требования к техническим мероприятиям в составе Проектов ликвидации установлены [108]. Основные технологические схемы ликвидации выработок, имеющие выход на земную поверхность, заключаются в следующем. Вертикаль ные (шахтные стволы, шурфы, скважины) горные выработки и наклонные шахтные стволы с углом не менее 450, должны полностью засыпаться негорючими материа лами с последующим тампонажем цементно-песчаным раствором с устройством на сопряжениях в околоствольных дворах железобетонных полков или перемычек, используя негорючий материал крупных фракций (бутовый камень, строительный бой, кирпич от разборки зданий и др.). Устья ликвидированных наклонных (угол наклона менее 450) и горизонтальных выработок должны быть закрыты кирпичны ми, каменными или бетонными перемычками. Должно быть предусмотрено полное заполнение (забутовка) вентиляционных каналов, подземных переходов, тоннелей породных комплексов, сооружений, имеющих надежное крепление (железобетон ное, шлакоблочное, каменное, кирпичная кладка). При этом устья ликвидирован ных выработок, имеющих выход на поверхность, не реже одного раза в год, долж ны осматриваться специальными комиссиями с оформлением соответствующего акта.

В проектах на ликвидацию предприятия для предотвращения затопления в результате перетоков воды действующих шахт и выработок, выходов шахтной во ды и метана на поверхность может быть заложено строительство водоотливных комплексов, горизонтальных и вертикальных дренажных систем, бурение дегаза ционных скважин, а метан, выделяющийся на поверхность – утилизировать как то пливо.

При закрытии шахт должны решаться вопросы по обеспечению экологиче ской безопасности, в том числе, по отношению к породным отвалам, созданию но вых рабочих мест и строительству жилья. Горящие отвалы должны быть потуше ны, а не горящие необходимо понизить до 40 м или полностью разобрать и вывез ти. Безопасные отвалы подлежать озеленению.

Таким образом, выполнение предписанных мероприятий призвано макси мально минимизировать явления техногенеза на постэксплуатационной стадии, ко торые неизбежно проявляются в той или иной активностью после закрытия горно добывающего предприятия.

Реализуемый объем мероприятий, предусмотренный Проектом рекультива ции, чаще всего включает:

1. Надежное перекрытие стволов шахт двумя ставами на двух глубинах для изоляции их устьев.

2. Установку предупреждающих знаков.

3. Нейтрализацию кислых шахтных вод.

4. Искусственное вскрытие и отвод шахтных вод.

5. Сохранение рудничного водоотлива (полностью или частично) и его отвод или использование (полностью или частично).

6. Засыпку провалов и зон сдвижения (может быть по отдельному проекту), в том числе промышленными отходами.

7. Ликвидацию (полностью или частично) отвалов, отстойников и т.п.

8. Техническую рекультивацию карьерных выемок и отвалов.

9. Нейтрализацию шахтных и подотвальных вод.

10. Биологическую рекультивацию нарушенных земель (полностью или час тично).

Данные мероприятия обычно не провоцируют развитие неблагоприятных техногенных процессов, а предотвращают их. При этом задача рекультивации - не вернуть нарушенную литосферу в естественное природное состояние, предполагая это избыточным с технико-экономических позиций, а обеспечить безопасность ос тановленных (ликвидируемых или консервируемых) объектов. И с эти нельзя не согласиться.

Выше автор попытался продемонстрировать, что действие техногенных про цессов горнорудного производства продолжается или приобретать новые аспекты уже после остановки рудника. Но при этом ведущими агентами воздействия на «раненую и покореженную» литосферу, определяющими её эволюцию, являются уже не человек и горное производство, а природные факторы: жар, лед, газы атмо сферы, водные потоки и гравитация.

Воздействие природных физических и химических агентов на рассматривае мых объектах имеет техногенную специфику: присутствие техногенных геохими ческих ландшафтов и пустот и пр., оставшихся в «наследство» от эксплуатацион ной стадии освоения месторождения. Поэтому комплекс процессов на пассивной стадии горнорудного техногенеза носящий унаследованный характер от техно генных процессов активной стадии, эволюционирует под влиянием исключительно природных агентов и его следует квалифицировать как природно-техногенный.

Сводные эмпирические данные о природно-техногенных процессах и их проявле ниях, описанные выше, представлены в таблице 3.5.

Суммируя полученную информацию, как при авторском обследовании тер ритории остановленных рудников, так из опубликованных и фондовых источников (п. 1.2), определим перечень основных опасных геологических процессов и их про явлений, характерных для горнорудного техногенеза на постэксплуатационной ста дии [75].

Таблица 3.5. Техногенез на территории остановленных рудников и шахт (по литературным источникам и собственным наблюдениям автора) Объект Процессы и проявления* (рудник, бассейн) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Пышминско-Ключевской + - + + + + + (+) + (+) Дегтярский - + + + + + + (+) + (+) (+) + + Гумешевский - + + + + + + (+) + + (+) + + Зюзельский - + - + + + (+) + (+) + + Ломовский - + - + + + + (+) + (+) + + Карпушихинский - + + + + + + (+) + (+) + + Ново-Ежовский - - - (+) (+) - (+) им. III Интернационала - + + + + (+) + (+) + + Красногвардейский - - - (-) + (+) + Турьинские - - (+) + (+) + + Алапаевский - - (+) + Богомоловский + - - + - + + (+) - + (+) + Крылатовский + + + - - + + + - + (+) + Смирновский (Сихотэ- - + + + + Алинь) Кизеловский угольный - + + + + + + (+) + + + бассейн Гродзенский медноруд- - - - + + + (+) + + ный бассейн в Польше Восточный Донбасс + + + + + + + (+) + + + + + Кузбасс + + + + + + + (+) + + + + + *Процессы и явления: 1- сохранение водоотлива (в том числе, частично) и техногенной зоны аэрации;


2 – излив шахтных вод;

3 – подтопление и заболачивание;

4 - загрязнение подземных вод;

5 - загрязнение поверхностных вод и образование вторичных образований (в донных отложениях, на поверхности земли);

6 - изменение общего водного баланса, увеличение подземной составляющей (в том числе, до 100 %);

7 - изменение структуры фильтрационного потока, перебалансировка источников питания со специфической изо топной зональностью;

8 – создание специфической геотермальной (геофизической) зо нальности;

9 -вытеснение водой подземных газов (радона, сероводорода, углекислого газа, «мертвого» воздуха и др.);

10 - провалы и активизация зон сдвижения;

11 - подземная водная эрозия;

12 - техногенный карстоподобный ландшафт (поверхностный и подзем ный);

13 – наличие старых горных выработок. Прорывы в действующие шахты ** знак «+» означает наблюденный процесс или явление;

знак в скобках – предполагае мые;

знак «-» - отсутствие процесса или явления;

пустая клетка – информация отсутству ет.

1.Техногенные водоносные горизонта, формирующиеся в теле отвалов, шла мо- (хвосто)накопителей, в горных выработках, формирующие техногенные род ники, посредством которых происходит излив рудничных вод (Гумешевский, Кар пушихинский и Дегтярский рудники и др.) с затоплением поверхности земли вбли зи их выхода, как в границах, так и за пределами горного отвода. По результатам анализа материалов обследования установлено, что для оценки вероятности излива шахтных (рудничных) вод на поверхность в качестве главного критерия выступает сопряженность горизонтальных горных выработок и зоны активного водообмена, а также абсолютных отметок устьев шахтных стволов и поверхностных дрен.

2. Подтопление селитебной застройки за пределами горного отвода (г. Ниж ний Тагил, В. Пышма, Красноуральск, Дегтярск, Алапаевск, пос. Карпушиха). На пример, на затопленном руднике им. III Интернационала (г. Нижний Тагил) уровни подземных вод на придолинных территориях располагаются близко к поверхности земли (на глубине около 1,0 м). Излив шахтных (рудничных) вод на поверхность земли не происходит, но участки городской застройки в пределах речных долин подтоплены. Аналогичная ситуация наблюдается в районе шахты «Капитальная», расположенной в центре города Красноуральска. Здесь уровень воды в июне г. располагался на глубине менее 1 м. На старейших горнорудных объектах (г.

Верхняя Пышма, Березовский, Краснотурьинск и другие) исторически сложилось так, что горными выработками подработаны территории с селитебной застройкой и угрозе подтопления подвергается весь город. Если горнорудное предприятие рабо тало во второй половине ХХ в., когда уже существовал институт «горного» и «зе мельного» отвода, шахтные поля не застраивались. В этом случае процессы подто пления создают критические ситуации на периферии бывших депрессионных во ронок за пределами шахтных полей.

При наличии мощных рыхлых отложений в кровле скальных пород, обла дающих плывунными свойствами, подтопление территории может сопровождаться катастрофическими провалами поверхности земли, в которые могут быть вовлече ны здания, сооружения и коммуникации. Такие факты были отмечены С.Д. Дубей ковским на территории Березовского золотодобывающего рудника.

3. Провалы, обрушения, проседания поверхности земли над горными выра ботками в границах горного отвода и, в первую очередь, зон сдвижения (рудники им. III Интернационала, Крылатовский и др.). Например, рудник им. III Интерна ционала, расположенный на северо-западной окраине города Нижний Тагил. Над шахтным полем образовалось большое количество провалов, которые при ликви дации рудника были засыпаны отвальными породами. При визуальном обследова нии летом 2001 г. на поверхности земли были обнаружены новые проседания и об рушения. В работе С.П. Горшкова [52] при добыче твердых полезных ископаемых приводятся виды деформации пород над подземными выработками. Это и плавные (мульдообразные) просадки карьонообразные обрушения. В работе Л.А. Молокова [148] описаны процессы разуплотнения при вскрытии скальных пород выветрива нием, необратимо снижающие их прочностные свойства. С.Г. Дубейковским, О.М.

Гуман, О.Н. Грязновым и некоторыми другими исследователями этот факт под твержден для массивов скальных пород на рудных месторождениях Урала [54, 57, 59].

4. Ухудшение качества подземных и поверхностных вод с угрозой питьевым источникам, например, г. Екатеринбурга (Дегтярский, Гумешевский, Зюзельский рудники и др.). Например, из ствола шахты «Южная-Вентиляционная» Гумешев ского рудника гидрокарбонатно-сульфатный магниево- кальциевый, что соответст вует химическому типу рудничных вод периода отработки рудника. На Дегтярском руднике изливающиеся рудничные воды частично нейтрализуются путем известко вания. На руднике им. III Интернационала провалы заполнены кислой водой, имеющей атмосферное происхождение, а её закисление связано с растворением от вальных пород, которые встречаются практически повсеместно, так как использо вались в дорожном строительстве и при рекультивации территории. Ф.И. Тютюно вой выделена техногенная метаторфизация подземных вод зоны интенсивного во дообмена, происходящая при активном взаимодействии пород и воды [223, 224].

5. Нарушенные земли (по ландшафтному районированию – это пустоши), не пригодные для строительства, земледелия, лесонасаждения и т.п., требующие обя зательной рекультивации встречаются практически на всех объектах.

6. Нерекультивированные горные выработки, опасные для людей и живот ных, требующие ограждения или рекультивации (Режевской природно минералогический заповедник и др.).

В любом случае, техногенная нарушенность недр создает специфические гидрогеологические, геоэкологические и инженерно-геологические условия на уча стках влияния горных работ, которые неразрывно взаимосвязаны между собой, а воздействие на инженерные сооружения и окружающую среду многообразно. Од нако решающее значение имеет гидродинамический фактор, т. е. территориальный подъем уровня подземных вод. Последнее наиболее опасно, поскольку длительное время хозяйственное освоение территории производилось в условиях сработки уровня подземных вод шахтным водоотливом. Оценить степень риска подтопления территории достаточно сложно из-за многофакторности этого процесса.

Представленный обзор эмпирических данных демонстрирует проявления техногенеза после остановки горнодобывающего предприятия и затопления (пол ного или частичного) горных выработок. Эмпирический материал послужил осно вой для разработки автором перечня природно-техногенных процессов горного техногенеза на постэксплуатационной стадии (Таблица 3.6). Для удобства и про слеживания связи между активной и пассивной стадиями, выполнено сопоставле ние техногенных (по Н.И. Плотникову) и природно-техногенных процессов.

Таблица 3.6 - Техногенные и природно-техногенные процессы техногенеза горнорудного профиля Техногенные на активной Природно-техногенные на стадии пассивной стадии 1 Осушение водоносных пород над- Подъем уровня подземных вод после остановки рудной и рудовмещающей толщ дре- водоотлива в границах депрессионной воронки, нажными мероприятиями самозатопление шахтных полей Излив шахтных вод на поверхность земли Изменение структуры фильтрационного потока и общего водного баланса Подтопление, заболачивание Сохранение водоотлива полностью или частично Вторичная консолидация рыхлых по- Разжижение и снижение прочностных свойств гор род при снижении пластового давле- ных пород при их вторичном замачивании ния Депрессионное уплотнение песчано- То же глинистых пород при снижении пла стового давления Сдвижение в массиве горных пород в Гравитационные процессы на подработанной тер зоне влияния горных выработок ритории, в том числе, в зоне сдвижения Суффозионные и суффозионно- Суффозионные и суффозионно-карстовые процес карстовые процессы, формирующие- сы, формирующиеся в зоне сезонного колебания ся при осушении водоносных карбо- уровня подземных вод, в первую очередь, над под натных пород земными горными выработками.

Внезапный прорыв рудничных вод, Внезапный прорыв рудничных вод из старых зато формирующийся под влиянием оста- пленных выработок в новые и работающие выра точного гидростатического напора ботки Оползневые процессы при открытой Оползневые и осыпные процессы при открытой разработке месторождений, форми- разработке месторождений, формирующиеся при рующиеся при слабо осушенных пес- «мокрой» консервации карьерных выемок чано-глинистых породах Продолжение таблицы 3. 1 Окисление рудной минерализации и Химическое выветривание техногенных литоми органических веществ в осушенных неральных образований (отвалов, аэрогенных оре породах техногенной зоны аэрации олов и др. объектов).

Окисление рудной минерализации и органических веществ в осушенных породах техногенной зоны аэрации при неполном восстановлении уровня подземных вод.

Растворение вторичных минералообразований в бывшей техногенной зоне аэрации Взаимодействие осушительных уст- Включение в область питания водозаборных со ройств и водозаборных сооружений оружений затопленых шахтных полей.

предприятия Пучение глинистых пород в подзем- Водная эрозия стенок подземных горных вырабо ных горных выработках ток, разрушенных физическим и химическим вы ветриванием Горные удары при освоении место- Нарушение напряженного состояния и устойчиво рождений в сложных геолого- сти подработанных массивов горных пород при их структурных условиях вторичном замачивании Техногенные землетрясения Техногенные землетрясения Подземные пожары Изменение температурного градиента в массиве горных пород Формирование техногенных горно- Нерекультивированные техногенные горнорудные рудных ландшафтов ландшафты или их элементы Перечень природно-техногенных процессов не уступает по разнообразию техногенным процессам активной стадии и включает следующие генетические группы процессов: геохимические, гидрогеологические (гидродинамические и гид рогеохимические), инженерно-геологические.

На фотодокументах, полученных внутри частично затопленной шахты за крытого рудника можно наблюдать некоторые из них (mishainik.livejournal.com):

водную эрозию, окисление сульфидной минерализации и органического материала, накопление твердой фазы гидроокислов и сульфатов и др. (Рисунок 3.19).

а) б) Рисунок 3.19. Водная эрозия, окисление сульфидной минерализации и органического материала (а), накопление осадка и вторичное минералообразование в подземных горных полостях на стенках горных выработок (б) Один природно-техногенный процесс может сопровождаться рядом прояв лений в состоянии геологической среды (Таблица 3.7). Например, подъем уровня подземных вод при самозатоплении шахтных полей связан с такими формами из менения свойств литогенетических комплексов и смежных с ними систем как:

- формирование специфической структуры общего водного баланса терри тории с увеличение доли подземного стока;

- изменение областей питания и разгрузки подземных вод;

- изменение границ местных подземных бассейнов стока (техногенная пере броска подземного стока);

- вытеснение рудничных газов в цокольные этажи зданий, погреба и заглуб ления;

-подтопление зданий и сооружений;

-заболачивание территории;

- загрязнение подземных вод, в том числе, на водозаборах;

- изменение геотемпературного градиента.

В результате 13 выделенных автором природно-техногенных процессов обу словливают 32 формы проявлений изменения свойств литосферы и окружающей среды.

При возникновении новых фактов и проявлений влияния на окружающую среду горнорудного техногенеза на пассивной стадии разработанный список может быть дополнен.

Таким образом, ликвидация подземных горных выработок, так же как и их разработка, сопровождается комплексом неблагоприятных процессов, которые по своему генезису относятся к природно-техногенным. Действие большинства из них не может быть охарактеризовано как регрессивное, возвращающее систему в ис ходное состояние. Поэтому автору представляется целесообразным стадии горного техногенеза разделять по степени активности техногенного воздействия: на актив ную (стадия эксплуатации) и пассивную (постэксплуатационная стадия). Первая соответствует прогрессивной стадии горного техногенеза, вторая – регрессивной по [94].

Таблица 3.7 - Формы проявления природно-техногенных процессов [75] Группы природно-техногенных Формы техногенного изменения свойств окружающей процессов среды 1 Гидрогеологические Подъем уровня подземных вод Специфическая структура общего водного баланса тер после остановки водоотлива в ритории с увеличением доли подземного стока границах депрессионной ворон- Специфическая структура подземного потока (специ ки (самозатопление шахтных фические области транзита, питания и разгрузки) полей) Изменение границ местных бассейнов стока.

Вытеснение рудничных газов в цокольные этажи зда ний, погреба и заглубления.

Подтопление инженерных зданий и сооружений в гра ницах бывшей депрессионной воронки рудника Заболачивание территории и изменение общих ланд шафтных условий Загрязнение подземных вод за счет влияния шахтных вод, в том числе при их подтягивании к водозаборам Изменение геотемпературного градиента Излив шахтных вод на поверх- Формирование техногенных родников на участках из ность земли лива шахтных вод и восстановление осушенной ранее родниковой разгрузки. Формирование поверхностных водотоков Загрязнение поверхностных вод в результате излива шахтных вод Внезапный прорыв рудничных Деформация и затопление горных выработок, наруше вод из старых затопленных вы- ние общего ритма добычных работ работок в новые или эксплуати руемые Включение в область питания Ухудшение качества воды на водозаборе при остановке водозаборных сооружений зато- рудника и затоплении выработок пленых шахтных полей Продолжение таблицы 3.7.

1 Инженерно-геологические Разжижение (изменение конси- Продолжение деформации поверхности и, как следст стенции) и снижение прочност- вие, деформация подземных коммуникаций и нередко ных свойств горных пород при поверхностных сооружений, деформация шахтных ство их вторичном замачивании лов и околошахтных горных выработок Водная эрозия стенок подзем- Деформация и обрушение горных выработок.

ных горных выработок Провалы и зоны обрушения на поверхности земли Суффозионные процессы, фор- Значительная деформация поверхности, подземных мирующиеся в зоне сезонного коммуникаций и нередко поверхностных сооружений, колебания уровня подземных дорог вод над подземными горными Образование на поверхности провальных воронок выработками Деформация поверхностных и подземных сооружений в зоне влияния провальных воронок Нарушение прочностных и де- Деформация и обрушение горных выработок формационных свойств подра ботанных массивов горных по род Гравитационные процессы на Деформация поверхности, шахтных стволов и около подработанной территории шахтных горных выработок Провалы в зоне сдвижения Развитие зоны техногенной трещиноватости Оползневые и осыпные процес- Деформация уступов и бортов карьеров сы при открытой разработке ме- Угроза зданиям и сооружениям, находящимся в зоне сторождений, формирующиеся влияния гравитационных процессов при «мокрой» консервации карьерных выемок Продолжение таблицы 3. 1 Геохимические Химического выветривания тех- Загрязнение поверхностных и подземных вод.

Специфические природно-техногенные геохимические ногенных литоминеральных об ландшафты разований (отвалов, аэрогенных ореолов и др. объектов) Окисление рудной минерализа- Загрязнение подземных вод за счет различных факторов ции и органических веществ в (вторичное минералообразование, подотвальные воды, осушенных породах техноген- захороненные отходы производства и потребления и ной зоны аэрации при неполном т.п.) восстановлении уровня подзем- Ухудшение качества рудничных вод, их химическое за ных вод. грязнение, возможно формирование агрессивных кис лых вод Вторичное минералообразование на поверхности земли при шахтоизливе Растворение вторичных минера- Ухудшение качества рудничных вод, их химическое за лообразований в бывшей техно- грязнение генной зоне аэрации Формирование агрессивных кислых вод Вторичное минералообразование на поверхности земли при шахтоизливе Представленный материал может быть использован методом аналогии, что обеспечит возможность предварительного достоверного прогноза рисков на ликви дируемых объектах даже в условиях ограниченной гидрогеологической информа ции и повышенной сложности объектов. Применимость метода аналогии зависит от надежности выделения параметров сравнения изучаемого объекта и объекта аналога.

3.3. Горнорудный цикл техногенеза Разработка месторождений полезных ископаемых, в том числе, подземным способом, неизбежно имеет заключительный этап ликвидации (или консервации) отработанных или нерентабельных горных выработок. Следовательно, любая ак тивная стадия горнорудного (горнопромышленного) техногенеза заменяется пас сивной. В совокупности образуется «горнорудный цикл», который включает ак тивную и пассивную стадии техногенеза следующим образом:

Горнорудный цикл (I): активная стадия (1) + пассивная стадия (1);

горно рудный цикл (II): активная стадия (2) + пассивная стадия (2) и т.д.

Каждая последующая активная стадия, которая формируется после перерыва в горных работах, развивается на базе пассивной стадии техногенеза предшест вующего горнорудного цикла.

Цикличность и эволюция горнорудного техногенеза продемонстрирована ав тором на примере Гумешевского рудника [78], а на территории которого в истори ческом разрезе выделяется 4 горнорудных цикла (Таблица 3.8). Химический состав подземных вод является отражением эволюционного воздействия техногенных факторов на природную гидрогеологическую обстановку. На каждом периоде от работки Гумешевского месторождения, были сформированы особые условия пита ния подземных вод, как по количеству, так и качеству источников восполнения, и особые свойства горных пород.

С затоплением рудника в 1998 г. уровень подземных вод восстановился до отметок стародавних горных выработок, заполненных отходами ПКЗ. Закономерно на шахтоизливе возросла концентрация сульфатов, снизилась величина рН. В про цессе принимают участие накопленные в техногенной зоне аэрации растворимые сульфатные минералы купоросного типа, являющиеся производными первичной рудной минерализации.

Примененный в 2004 году метод подземного выщелачивания меди ещё ус ложнил природно-техногенные процессы на территории затопленного Гумешев ского рудника.

Таблица 3.8 - Этапы освоения Гумешевского месторождения меди Этап Продолжи- Глубина Характер горных работ Краткая характеристика химического состава Наличие тельность отработ- подземных вод на месторождении шахтоиз ки, м лива 1 2 3 4 5 1 1702 -1870 гг. 20-150 Одиночные и многочисленные шахты В старых затопленных горных выработок: рН = Нет 168 лет и шурфы для отработки медистых 1,8-3,0;

сухой остаток - 3,0-5,0 г/л;

SO42- - 2,0-4, глин г/л;

Ca2+ - 200-300 мг/л.

2 1870 -1937 гг. до 50 Отработка медистых глин карьерами, На неосвоенной территории: рН = 6-7;

сухой оста 2 67 лет переработка отвалов, кучное выщела- ток - 0,2-0,3 г/л;

SO4 - 70-80 мг/л;

Ca2+ - 40- мг/л чивание 3 1938 -1957 гг. - Разведка коренных руд В результате складирования промышленных отхо 19 лет дов химзавода в подземных водах зафиксировано рН = 2,0;

сухой остаток вырос до 14,4 г/л;

SO42- до 11,4 г/л;

высокие концентрации F и фенолов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.