Зміна хімічного складу підземніх вод при затоплені гірських виробок

Величко Е.Ю.,Фоменко В.С.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Збірник статей Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів і молодих учених «Географічна освіта і національна самосвідомість: актуальні проблеми їх формування», с.63-64.

Підземні води під час затоплення гірських виробок умовно можна віднести до шахтних, тому що при їх затопленні вони стикаються з вільним киснем, який знаходиться в копальневій атмосфері і мають інший від підземних вод склад у непорушених умовах. Тому при затопленні шахт води часто набувають нехарактерну для підземних вод Донбасу кислу реакцію, і крім того, відбувається збільшення мінералізації.

Вода, протікаючи по виробках, зазнає більш серйозні змінення. Зіставлення аналізів парних проб, відібраних в місці надходження води в горизонтальну виробку і на деякій відстані від нього, показує, що її склад і властивості дуже сильнозмінюються. Збільшується кількість зважених речовин за рахунок забруднення її пилом, частинками породи і оксидами заліза, іноді дуже значно змінюється рН, частіше у бік зменшення в результаті окислення піриту і збагачення води сульфатами.

ШАХТНИЙ РЕГІОН, ГІРНИЧИЙ МАСИВ, ГЕОДИНАМІКА, МОНІТОРІНГ, ПІДТОПЛЕННЯ, ХІМІЧНИЙ СКЛАД, ЗАТОПЛЕННЯ, ПІДЗЕМНІ ВОДИ.

Проблеми реструктуризації вугільної промисловості в наш час мають значну актуальність для всіх вугледобувних районів України. З роботою вугільних шахт пов’язані такі негативні, з екологічної точки зору, явища як: деформація земної поверхні, забруднення поверхневих водотоків і підземної гідросфери шахтними водами, а також забруднення атмосфери та ґрунтів.

Розглянемо процеси формування хімічного складу підземних вод після припинення водовідливу на прикладі трансформації складу шахтних вод. Основним чинником, що визначає умови і закономірності формування хімічного складу, є штучно створена різка окислювальна обстановка, в яку потрапляють підземні води. За короткий час сполучення з копальневим повітрям, у воді відбуваються помітні змінення. У першу чергу вода забруднюється пилом, у зв'язку з чим збільшується кількість зважених речовин, і одночасно насичується киснем. Основні ж зміни у складі води пов'язані з поглинанням або втратою вуглекислоти в залежності від парціального тиску останньою в копальневої атмосфері та утримання її в підземній воді. Поглинання водою вуглекислоти викликає часткове переведення карбонатів у гідрокарбонати і призводить до зменшення рН води. Втрата водою СО2 викликає підвищення лужності води.

Таким чином, основними факторами, що визначають можливість утворення в шахтах кислих вод, є: окислювальна обстановка в гірських виробках; надходження в шахту підземних вод, здатних легко придбати кислотні властивості; великий вміст у вугіллі і бічних породах сульфідів і вільної сірки; великий шлях протікання і застою води в гірських виробках; наявність у виробках підвищеної кількості вуглекислоти. До перелічених основних факторів можна було б додати підвищені температури в шахтах, що прискорюють реакції, малі кути падіння пластів, засміченість виробок, надходження невеликої кількості підземних вод на великій площі, що обумовлює повільну течію води і тривале вилуговування сульфідів на більшій площі.

Підвищення мінералізації пояснюється рядом факторів. Одним з них є те, що кислі води є добрими розчинниками, і по мірі протікання по виробкам мінералізація їх підвищується. У воді значно збільшується вміст Са2+, Мg2+ і SО42-, а також підвищуються її жорсткість (у деяких випадках у багато разів) і мінералізація (іноді в 1,5 рази на відстані в кілька сотень метрів від місця розвантаження в гірничі виробки). Збільшення мінералізації відбувається в основному за рахунок сульфатів. У меншій мірі зростає вміст Na, С1, А12О3, SiO2, Fе2О3.

Висновки:

1. Збільшення мінералізації і пов'язане з цим зміна складу води, наприклад, у зв'язку з випаданням з розчину малорозчинних солей (СаСОз, СаSО4), може відбуватися також внаслідок випарювання води на великій площі омиваних виробок, особливо при пологом падіння пластів .

2. Тривале порушення природних умов, пов'язане зі створюванням в шахтах штучної окислювальної обстановки, що призводить до глибокого вивітрювання бічних порід.

3. Внаслідок наявності великої площі розробки, збільшення шляхів і часу протікання води у старих виробках формуються все більш мінералізовані і жорсткі води.

Література

  1. Кроик А.А. Техногенная метаморфизация подземных вод Западного Донбасса под влиянием шахтного водоотлива. «Уголь Украины».// А.А.Кроик – 2003. - №7.
  2. Юркова Н.А.Региональный прогноз влияния закрытия шахт на изменение качества подземных вод. «Уголь Украины».//Н.А.Юркова, В.А.Сляднев, Е.А.Яковлев. – 2001. - №12.