Прогноз качества шахтных вод шахты "Трудовская" и экологические последствия их сброса в поверхностные водотоки
Автор: Малютина М.А., Грива А., Черняева В.В.
Разработка месторождений полезных ископаемых негативно влияет на режим подземных вод, на действующие водозаборы, на поверхностные водные объекты, может вызывать осадки поверхности, заболачивание, затопление значительных площадей и т.д.
Шахтные воды оказывают крайне отрицательное воздействие на природную среду – они высокоминерализованы, содержат соли тяжелых металлов, зачастую токсичные элементы, бактерии, много взвешенных веществ, они агрессивны и т.д.
Шахтные воды разнообразны по химическому составу и свойствам, не пригодны для питья, а высокие минерализация и жесткость, агрессивность, содержание большого количества взвешенных веществ, загрязненность минеральными маслами, органическими веществами не позволяют использовать их в народном хозяйстве и для многих других целей без предварительной обработки и очистки.
Неочищенные шахтные воды, поступая в поверхностные водотоки и водоемы, вызывают в них нарушение солевого режима, обуславливающее нежелательные экологические сдвиги в гидросфере, ухудшают среду обитания животных и растений.
Кислые и агрессивные шахтные воды усложняют условия разработки угольных месторождений, требуют применения более дорогих механизмов, крепи, конструкций, ускоряют их износ и вызывают необходимость использования дорогостоящего оборудования для нейтрализации и др.
Объектом исследования является ГОАО шахта "Трудовская", расположенная в западной части г. Донецка на землях Донецкого горсовета и Марьинского района. Вид экономической деятельности – добыча энергетического угля.
Актуальность: шахтная вода негативно влияет на оборудование и аппаратуру, применяемую при добыче угля, что требует прогнозирования ее показателей для увеличения эффективности работы оборудования и снижения экономических затрат на его замену.
Работа проведена с целью составления модели прогноза химического состава и агрессивных свойств шахтных вод на определенный период эксплуатации и площадь выработанного пространства.
Задача исследований: составление прогнозной модели химического состава шахтных вод шахты "Трудовская" для определенного горизонта работ, исходя из данных химических анализов шахтных вод шахт Донецко-Макеевского района и нахождения шахты-аналога.
Прогнозирование химического состава шахтных вод проводится на отдельные периоды освоения и эксплуатации месторождения.
Методы прогнозирования: метод гидрогеохимических аналогий, вероятностный, графоаналитический и метод экспертных оценок.
В настоящее время прогнозированию подлежат: величина общей минерализации, содержание катионов калия и натрия, кальция, магния, анионов гидрокарбонатов, сульфатов, хлора, концентрации тяжелых металлов и токсичных элементов, содержание фенолов, сероводорода, взвешенных веществ, а также другие компоненты и свойства шахтных вод, способные оказать отрицательное воздействие на условия работы горняков, сохранность окружающей среды, оборудования и др.
В ходе исследования выбран вероятностный метод оценки в виду неоднородности данных по химическому составу шахт Донецко-Макеевского района.
Прогнозирование химического состава шахтных вод данным методом выполняется в несколько этапов: изучаются условия формирования химического состава и агрессивных свойств шахтных вод; производится количественная и качественная сравнительная оценка перечисленных выше факторов; исключаются аномальные значения, вызванные влиянием тектонических нарушений и т.д.; вычисляются значения обобщенных параметров и другие исходные данные; производится подсчет содержаний прогнозируемых компонентов в шахтных водах; оцениваются агрессивные свойства шахтной воды.
Вероятностный метод прогнозирования химического состава и свойств шахтных вод основан на нахождении корреляции между содержаниями химических компонентов шахтных вод, с одной стороны, и глубиной разработки, площадью выработок, длительностью работы предприятия и т.д. - с другой.
Данные исследования находятся на начальном этапе, который включает в себя расчет корреляционных отношений и выведение регрессионных уравнений химического состава шахтных вод относительно площади отработки на территории Донецко-Макеевского района.
Расчет корреляционных отношений проводился с помощью статистического пакета SPSS 15.0. Отбираются те характеристики, значения коэффициентов корреляции которых не менее 0,2 (в данном случае значимые связи имеют такие показатели как ионы NH4, K+Na и Fe2+).