7. Эколого – геологические проблемы развитых горно-промышленных регионов в условиях их реструктуризации (на примере Донбасса)
Авторы: Л. С. Галецкий, Е. Госк, Е. А. Яковлев, В. А. Сляднев, Н. А. Юркова, С. П. Азарова.
Перевод статьи Тарасенко А. С.
Источник : http://www.geologicacarpathica.sk/special/G/Galetskiy_etal.pdf
Украина занимает около 0,4% территории мировой суши. Для нее характерно наличие ряда геологических комплексов образований, различных по возрасту и литологическому составу (кристаллические, осадочные комплексы и т.д.). The natural evolution processes formed within the Природные процессы сформировали в Украине до 5% минеральных ресурсов мира.
Угольная промышленность занимает одно из ведущих мест в топливно-энергетическом комплексе страны. Ее развитие обусловлено наличием значительных запасов угля в трех бассейнах - (Donetsk, Dnipro and L'viv-Volynsk) and occupies one of leading places in a fueДонецком, Днепровском и Львово-Волынском.
Донбасс является одним из старейших и крупных угледобывающих районов не только в Украине и на территории бывшего СССР, но и в мире. История его развития в качестве промышленного региона превышает 200 лет. Донецкий бассейн занимает площадь до 15 000 км2, глубина горных работ достигает 900-1300м. Проведение горных работ привело к региональному нарушению равновесия в системе «минеральный скелет пород - подземные воды», как следствие началось повышение уровня подземных вод. Региональными эколого-гидрогеологическими последствиями нарушения режима подземных вод также являются:
• выравнивание гидрогеохимических особенностей за счет слияния поверхностных и подземных вод;
• увеличение их минерализации в связи с выщелачиванием горных пород и циркуляции вод по порам;
• рост подверженности грунтовых вод влиянию техногенных факторов из-за повышенной проницаемости массива горных пород и увеличения глубины инфильтрации техногенных загрязнений.
На сегодняшний день в Донбассе около 240 шахт, глубина которых составляет от 500 до 1300 м. В период с 1960 по настоящее время более, чем 100 шахт закрыты методом «мокрой консервации» в связи с полной отработкой угля. Около 150 шахт соединены с ними сбойками на разной глубине, что позволяет поддерживать их в состоянии неполного обводнения.
В течение всего периода развития Донбасса добыто более 21,0 млрд. т (до 12,0 куб км) пород, в том числе угля около 15,0 млрд т (10,0 куб. км). В результате выемки огромной массы вмещающих пород при добыче угля более чем 600 км3 горного массива полностью деформированы. Снижение (в среднем по 1,5-2,0 м) уровня дневной поверхности произошло с одновременным ростом проницаемости пород привело к росту уязвимости грунтовых вод, в связи с интенсификацией их взаимодействия с загрязненными поверхностными водами.
В современных условиях добыча угля сопровождается притоком воды в шахты общим объемом 25 м3/ сек. (777.6-106 м3 /год), что в 3 - 5 раз превышает массу природных водных ресурсов в регионе (результат многократных притоков речных зоны поглощения шахтных вод. Средняя минерализация шахтных вод составляет 3,0 кг / м3. Региональные депрессионные воронки (глубиной - 40-50 м) были сформировано под воздействием долгого дренажа в пределах зоны свободного потока фильтрации. На некоторых шахтных полях глубина локальных депрессионных воронок достигает в каменноугольных комплексах 800-1000 м. Размер площади дренированных пород составляет около 150-200 км 3.
Ранее максимальный приток шахтных вод при добыче угля составлял 3,0-3,5 м3/ т. В настоящее время при добыче угля приток воды составляет 8.0-10.0 м3 / т, что ухудшает состояние природных вод и экологической обстановки в регионе.
Для региона характерно наличие более чем 300 отстойников шахтных вод, 1185 терриконов, том числе более 300 горящих. Пространственные загрязнения подземной гидросферы произошли под влиянием этих техногенных объектов, выражены в повышении минерализации грунтовых вод, увеличение макро - и микрокомпонентов. Это обусловлено усилением инфильтрации техногенных загрязнений (твердых и жидких отходов) с поверхности.
По данным экологического мониторинга большое загрязнение грунтовых вод области состоялось из-за роста нагрузки и техногенной уязвимости. За последние 30 лет минерализации грунтовых вод увеличилась с 0,5-1,0 г / дм3 до 1.5-3.0 г / дм3.
Кроме того, большое количество прудов-накопителей шахтных вод, хвостохранилищ,
складов и других объектов питания грунтовых вод, в том числе утечки из водонесущих коммуникаций промышленно-городских агломераций, способствуют стабильному повышению уровня грунтовых вод и прогрессированию обводнения.
Важными факторами роста уязвимости и ускорения миграции являются загрязнения почв и давление вышележащих толщ.
Таким образом, значительное число закрывающихся шахт (около 100 из 246 во всех регионах Донбасса в 2000 году) формируют современные эколого-гидрогеологические условия добычи угля.
Эколого-гидрогеологическое воздействие шахтных вод в пределах Донбасса в данный момент очень разнонаправлено, осложняет и многофакторно затрагивает городские агломерации. Следует отметить региональное влияние принципа изменения природных систем гидрогеофильтрации, которые были ранее в равновесном положении в границах: «водораздел - понижение речных долин - поймы рек и зоны разгрузки».
Экологические основы влияния геологической среды на оценку потенциала Донбасса прогрессируют. Должна быть возможность для учета повышения уровня грунтовых вод и динамики их природы, исторического положения в системе водораздел - пойма - русла зоны.
Ниже приводится факторы формирования особенностей шахтных вод, которые усугубляют эколого-гидрогеологическую ситуацию в регионе:
• интенсификация взаимодействия поверхностных водных объектов (рек, прудов, родников и т.д.) с подземными водами из-за повышения проницаемости массивов горных пород (нарушенность горными выработками и наличие тектонических зон);
• увеличением скорости проникновения и активного дренажа подземных вод;
• рост водонасыщенности верхней зоны почв и грунтов, формирование депрессионных воронок, что способствует гидрогеомиграции и биогеомиграции техногенных загрязнения;
• увеличение риска химического загрязнения действующих водозаборов засчет геофильтрационных взаимодействий с закрытыми шахтами;
• активизация карстовых, оползневых процессов, образование объемных гидрогеомеханических) подвижек большого блока пород;
• возможность накопления напряжений в затопленных горных выработках с формированием гидрогеомеханических нагрузок и снижения устойчивости горного массива (крепи, тектонические зоны и пр.);
• изменение пути миграции газа в направлении действующих шахт, водозаборов, промышленно-городских агломераций (наблюдается устойчивая тенденция увеличения взрыва газа в шахтах Донецка за последние годы).