Важнейшим элементом комплексных мер по предупреждению неблагоприятных изменений состояния окружающей среды, а также по ускорению реабилитации отдельных ее компонентов, нарушенных за многолетний период функционирования шахт и сопутствующих хозяйственных объектов, является система мониторинга. Мониторинг обеспечивает получение информации для поддержки принятия решений по защите и восстановлению окружающей среды, планированию их состава и сроков реализации.
Возникновение и развитие негативных последствий в природной и техногенной средах обусловлено широким спектром факторов, результаты проявления которых должны находиться пол постоянным контролем для своевременного и целенаправленного управления их характером и степенью воздействия. К основным факторам, предопределяющим возникновение и развитие неблагоприятных последствий для природной среды регионов, могут быть отнесены: нарушение гидродинамического и гидрохимического режимов подземной гидросферы; активизация процессов деформации и подтопления земной поверхности в условиях обводнения породных массивов на подработанных территориях: интенсификация газовыделения на горных отводах ликвидируемых шахт в новых гидродинамических условиях.
Выводу шахт из эксплуатации сопутствуют и положительные изменения состояния компонентов природной среды. Прежде всего — это снижение техногенной нагрузки на воздушный бассейн, почвенный покров, поверхностные и подземные воды, на растительный и животный мир.
Исходя из состава факторов техногенного прессинга в условиях вывода шахт из эксплуатации, представляется целесообразным создание комплексной региональной специализированной системы мониторинга. Она должна охватывать все зоны предполагаемых трансформаций, которые формируются при прекращении хозяйственной деятельности шахт при развитии процессов и явлений, имеющих нестабильный режим. Основные целевые задачи системы мониторинга:
- выявление закономерностей формирования гидродинамической и гидрохимической обстановок в подземной гидросфере, закономерностей развития неблагоприятных процессов и явлений на поверхности (подтопления, заболачивания, засоления);
- контроль за процессами газовыделения на горных отводах закрываемых шахт;
- контроль за деформациями земной поверхности подработанных территорий и технического состояния компонентов техногенной среды;
- радиометрический контроль породных отвалов и подземных вод, а также зданий, находящихся в потенциально опасных зонах;
- наблюдения за динамикой загрязнения почвенного покрова и за качеством атмосферного воздуха в районах расположения отвалов в опасных и угрожаемых зонах газовыделения.
Задачи мониторинга природной и техногенной среды могут решаться только на базе научно обоснованной организации стационарных сетевых наблюдений. Общий принцип выбора показателей и расположения пунктов — репрезентативность по видам и масштабам предполагаемых изменений состояния компонентов окружающей среды, вызванных планируемой хозяйственной деятельностью. Для создания кондиционной мониторинговой системы необходима инвентаризация существующей государственной и ведомственной наблюдательной сетей, определение целесообразности совершенствования в плане расширения пунктов контроля, их характеристик, состава сред и показателей их состояния. При этом должны учитываться особенности степени изменения техногенных факторов, что обусловливает концентрацию контроля на локальных природно-техногенных участках — зонах расположения закрывающихся шахт.
Наиболее динамична и уязвима подземная гидросфера. Поэтому контроль за динамикой характеристик подземных вод в условиях вывода шахт из эксплуатации предполагает наблюдения за их уровенным режимом и формированием качественного состава в регионе и на локальных участках (зоны жилой застройки и подтопления, водозаборы и т.п.). Для проверки гидрохимического и уровенного режимов целесообразно сформировать специализированную сеть наблюдательных скважин, приуроченную к зонам расположения закрываемых шахт.
Скважины закладываются на наиболее представительных и неблагоприятных участках с точки зрения охраны геологической среды. Местоположение, количество и конструкцию определяют с таким расчетом, чтобы они максимально характеризовали типичные участки техногенной нагрузки и основные источники загрязнения. Скважины располагают по нескольким профилям, ориентированным по потоку (продольным) и вкрест него (поперечным).
Продольные профили проводят через населенные пункты, источники загрязнения (породные отвалы, шламонакопители) и водоснабжения, где существует угроза загрязнения подземных вод. Расстояние между профилями от 0,5—2 до 3—4 км в зависимости от размеров города (поселка).
Поперечные профили проходят по источнику загрязнения от водоразделов к долинам рек Лугань, Камышеваха, Лозовая. Расстояние между этими профилями может быть больше, чем между продольными, так как вниз по потоку загрязнения распространяются быстрее, чем в бока. Скважины следует закладывать на первые от поверхности водоносные горизонты коры выветривания.
Цели региональной наблюдательной сети по охране подземных вод: контроль положения уровня и качественного состава, своевременное обнаружение истощения и загрязнения; исследование динамики процессов во времени и по площади: изучение миграции загрязняющих веществ с учетом взаимодействия их с подземными водами и процессов самоочищения. Порядок проведения наблюдений определяется действующими нормативно-методическими документами, местными условиями и целевым назначением мониторинга. Уровень воды в скважинах следует замерять 3 раза в месяц, а отбирать пробы для изучения химического состава— не реже 1 раза в квартал.
Частью гидрогеологического мониторинга техногенном среды должен быть периодический контроль за техническим состоянием объектов, находящихся в зонах подтопления, в частности, за прочностными свойствами оснований и грунтов.
Особенности техногенного воздействия при ликвидации шахт путем их затопления на подработанный породный массив в условиях обводнения значительно изменятся. Вследствие этого активизируются процессы деформации земной поверхности и газовыделения, представляющие угрозу жизнедеятельности населения и состоянию объектов, что требует контроля за динамикой их развития.
Характер деформации земной поверхности от активизации сдвижений при затоплении горных выработок изучен недостаточно, поэтому фактические деформации могут отличаться от прогнозных. Для обеспечения безопасной эксплуатации зданий и сооружений на полях закрываемых шахт следует заложить наблюдательные станции и систематически контролировать развитие процесса, т. е. определять параметры сдвижения и их динамику во времени.
В случае получения данных об увеличении ожидаемых деформаций земной поверхности прогнозные величины корректируют. Дальнейшее развитие этих процессов определяют по результатам наблюдений и соответственно им выделяют новые зоны предполагаемых проявлений, неблагоприятных для техногенной среды явлений (образование провалов, трещин и т. п.). Для зданий и сооружений нужно периодически контролировать техническое состояние и разрабатывать защитные мероприятия. Кроме того, результаты натурных наблюдений за сдвижением пород на подработанных территориях можно использовать при прогнозе деформаций земной поверхности в аналогичных горно-геологических условиях. Период наблюдения должен соответствовать времени развития процесса активизации сдвижения при затоплении выработок и быть не менее 5 лет.
Для предупреждения возникновения взрывоопасных и аварийных ситуаций в угрожаемых и опасных по газовыделению на земную поверхность участках необходима организация и осуществление мониторинга за динамикой процессов газовыделения. МакНИИ предложена и частично реализована система контроля интенсивности газовыделения и загазованности зданий и сооружений по всем ранее установленным и прогнозируемым участкам выхода шахтных газов на земную поверхность. Предполагается, что после бурения первоочередных дегазационных скважин, их периодического подключения к передвижным вакуум-насосным установкам, а также после проведения исследований по установлению зависимости метановыделения на поверхность от уровня затопления шахт станет возможным перевод части угрожаемых зон в неопасные с уменьшением трудоемкости периодического контроля.
Параллельно надо систематически осуществлять и радиационный контроль (содержание радона и мощности дозы γ - излучения). Основанием для этого являются результаты радиоэкологических исследований Украинского научно-исследовательского института экологических проблем (УкрНИИЭП) на территории полей шахт "Пролетарская", "Максимовская"', "Луганская" и им. Чеснокова. Кроме того, в результате рекогносцировочного обследования водопунктов Стахановского региона выявлены воды с повышенным содержанием радона, что делает необходимым включение этого вида радиометрических исследований в состав радиоэкологической части комплексного мониторинга окружающей среды.
На период резкого повышения минерализации шахтных вод требуется их мониторинг с включением прогноза динамики химического состава. Лабораторный контроль загрязняющих веществ в сбрасываемых шахтных и дренажных водах должен осуществляться ежемесячно на основании проекта ПДС для группы ликвидируемых шахт региона с разработанными в нем планами-графиками где указаны средства измерения.
В целях получения информации об уровнях загрязнения и о динамике реабилитации воздушной среды, определения тенденции изменения концентраций вредных веществ в связи с закрытием угольных шахт следует сформировать сеть постов для систематического контроля качества атмосферного воздуха и наблюдений за физическим состоянием атмосферы. Целесообразен трехгодичный цикл наблюдений на семи стационарных постах, охватывающих города Стаханов, Кировск. Первомайск. Теплогорск и пос. Донецкий. Их месторасположение выбирается исходя из необходимости: получения информации об интенсивности загрязнения атмосферы: определения состава атмосферного воздуха в динамике и фоновых концентраций загрязняющих веществ в основных населенных пунктах.
Периодичность отбора проб целесообразно установить 1 раз в месяц, чтобы получить представительную выборку (24—30 определений) для статистических расчетов и выявления главных закономерностей в изменении состава атмосферы за трехлетний период наблюдений. Учитывая, что основным источником загрязнения атмосферы через три—пять лет после ликвидации шахт являются терриконы, такой режим отбора проб оптимален.
Необходимо также предусмотреть контроль содержания в атмосферном воздухе наиболее распространенных токсических веществ (оксид углерода, диоксид серы, сероводород, диоксид и оксид азота, углеводороды), количества и макрокомпонентного состава пыли. Для территории г. Стаханова дополнительно требуется контроль концентраций фенола, аммиака и бензопирена как наиболее распространенных примесей воздуха крупных промышленных городов. Неотъемлемой частью комплексного мониторинга должна стать система сбора результатов наблюдений, их обработки и представления информации, пригодной для оценки и принятия управляющих решений.
Организацию комплексной системы мониторинга за состоянием природной и техногенной среды Стахановского региона и выполнение координирующих функций представляется целесообразным поручить ПО "Укруглегеология", во-первых, как организации с развитой региональной структурой, во-вторых, поскольку объект ее наблюдения (гидрогеологическая среда) оказывает непосредственное влияние на прочие объекты мониторинга. При этом другие составляющие задачи должны быть возложены на специализированные организации (УкрНИМИ, МакНИИ, Восток ГРГП, УкрНИИЭП. региональные подразделения Минэкобезопасности).