Главная |
Таблица поиска |
Библиотека |
Ссылки
ТОБИАШ
Валентин Эммануилович
Специальность:
Экологическая геология
АВТОРЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая обстановка в Донецко-Макеевском угленосном районе является крайне
неблагоприятной в связи с интенсивным развитием промышленности.
Район характеризуется наличием крупных промышленно-городских и территориально
промышленных комплексов, где ведется интенсивная подземная отработка
углей в результате чего происходит загрязнение поверхностных компонентов
геологической среды токсичными продуктами производства. Интенсивное
динамическое воздействие подземных горных работ на гонрный массив
создает благоприятные условия для загрязнения, ято негативно сказывается
на состоянии окружающей среды. В результате деятельности горных предприятий
повышается концентрация различных токсичных соединений и органических веществ в гидросфере
и литосфере, что отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровьи населения.
Поэтому, изучение распределения токсичных элементов и органических соединений на поле
шахты имени М.Горького, а также выявление зон с аномально высокими содержаниеми вредных веществ
является актуальной задачей данной работы.
Объектами изучения являются: терриконы и почвогрунты на поле щахты имени
М. Горького.
Целью данной работы является исследования поля шахты имени М.Горького тектоническими методами с
целью прогноза экологической безопасности.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА
Общие сведения об объекте исследования
Шахта имени М.Горького входит в состав производственного объединения
"Донецкуголь". Соседними являеются дествующие шахты "Кировская", имени Скочинского,
и шахта имени Килинина, а также закрытые шахты - "Центрально-Заводская",
"Ливенка", N31.
На балансе шахты числятся запасы пластов i3, i2, h10, h8, h7, h5,
h4, h3, h2, h1.
Оцениваемыя площадь составляет 96,8 км.кв. (ширина 8,8км, длина 11км).
Всего на площади пробурено 272 скважины общим метражом 184780м, в том
числе за период доразведки и 9 скважин общим метражом 56683м. Повышеная степень
изученности угленосности, качества угольных пластов, произведена перемаркировка
углей согласно ГОСТ 25543-88, детализировано тектоническое строение оцениваемой
площади, уточнена структура и достоверность запасов каменных углей.
Геологическое строение
Геологическое строение характеризуется развитием отложений С2 и С3,
почти повсеместно перекрытых четвертичными отложениями. В крайней западной части
района на размытой поверхности карбона залегают породы юрского и мелового
возрастов.
Среднекаменноугольные отложения залегают согласно на породах нижнего карбона,
в их составе преобладают алевролиты и аргиллиты (64-79%), подчиненное значение
имеют песчаники (19-34%), известняки(0,6-0,3%) и угли (0,25-2,2%). Мощности
свит закономерно увеличиваются в направлении с юго-запада (1800-1900м)
на северо- восток (3400-3450м).
Для отложений верхнего карбона характерно появление в разрезе красноцветных
глин и резкое умкношение степени угленосности.
Мезозойские отложения залегают на размытой поверхности карбона с явным
угловым несогласием. Мощность мезозоя от 8 до 80м. Он повсеместно перекрыт
четвертичными суглинками и глинами (10-20м) с небольшими участками неогеновых
и палеогеновых супесей и песков мощностью 20-30м.
Донецко-Макеевский район расположен на южном крыле Кальмиус-Торецкой котловины,
охватывающей всю юго-западную часть Донбасса. Залегание пород осложнено
серией поперечных флексур и надвигами различного направления, а также мульдообразными
прогибами и куполовидными поднятиями, что обуславливает сложное тектоническое
строение района, особенно его северо-восточной и южной частей.
Оцениваемая площадь в административном отношении расположена на территории
Ворошиловского, Куйбышевского и Киевского районов города Донецка. Площадь
расположена в бассейне реки Кальмиус. Рельеф поверхности изрезан сетью мелких
и крупных балок, пересекающих с северо-запада на юго-восток центральную
и западную части шахтного поля. В центральной части расположены 1,2,3 городские
пруды. В восточной части рельеф поверхности равнинный, полого понижается
с северо-востока на юго-запад от отметки плюс 230м до плюс 180м; в западной
части повышается с плюс 240м до плюс 254м. Минимальная отметка в бассейне
реки Кальмиус плюс 170м.
Угленосность
В почве и кровле оцениваемых угольных пластов залегают аргиллиты, алевролиты,
песчаники их переслаивают известняки, причем непосредственная кровля и почва
большинства пластов, представлена аргиллитами и алевролитами. Песчаник
в непосредственной кровле не имеет широкого распостранения, отмечен по пластам
h8 и i2, и лишь по пласту h1 распостранен на 50% площади.
В районе имеются угли всех марок: от длиннопламенных до тощих и антрацитов.
Угли в основном гумусовые и клареновые. Марочный состав углей заметно
изменяется с запада на восток. В большей части района угли представлены
марками Ж, КЖ, К в связи с чем район является основной базой коксующихся
углей Донбасса. Содержание золы в углях района изменяется от 3 до 30%, серы
от 0,6 до 9,5%, влажность рабочего топлива колеблется от 2 до 16%, выход
летучих веществ зависит от марочного состава углей (от 40-46% для Д, до 6-13%
для Т)
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ
Шахта имени М. Горького является угледобывающим предприятием, которое оказывает
значительное влияние на окружающую среду, так как извлекаемый на поверхность
уголь и вмещающие породы, а также продукты их переработки загрязняют атмосферу
пылью, сажей и газообразными токсичными выбросами. Попутно выделяющийся
метан и двуокись углерода способствует созданию негативных явлений.
Шахтная вода содержит юольшое количество различных твердых примесей, загрязняющих
поверхностные водоприемники. Размещение породы в отвалах и подработка поверхности
приводят к деградации земельных ресурсов. Эксплуатация шахты имени М. Горького
сопровождается проседанием земной поверхности над горными выработками, усиленной
деформацией, подтоплениями.
Таким образом, интенсивная запыленность и загазованность, склады угля, отстойники,
породные отвалы, выработанные подземные пространства, проседание земной
поверхности и многое другое, что непосредственно связано с эксплуатацией
являются источниками загрязнения и нарушения окружающей среды.
В процессе деятельности шахты имени М.Горького загрязняются почвы на участке
шахтного поля. Породные отвалы обеспечивают постоянное поступление в почву
вредных токсических веществ из извлеченных на поверхность углевмещающих пород.
Это приводит к тому, что на площади образуются различные по масштабам и интенсивности
очаги загрязнения почв вредными элементами, что ухудшает состояние почвогрунтов
и сказывается на здоровье населения.
На площадях, отведенных под свалки промышленных отходов почвы интенсивно
загрязняются нефтепродуктами, соединениями Mn, Ni. На поле шахты имени М.Горького
из ПХВ установлены: толуол, мета-параксилол, бутилацетат, хлорбензол,
ацетон, бензол, этилацетат. Также в почвах присутствуют кадмий и фосфор.
Из всего спектра химических элементов I класса опасности основными загрязняющими
элементами являются свинец и цинк, предельные содержания которых в почвогрунтах
сооветственно 150 г/т и 500 г/т при кларковых содержаниях 20 и 80 г/т,
породах терриконов предельное содержание свинца 50 г/т, цинка 150 г/т.
На половине площади исследуемого шахтного поля зафиксировано повышенное
содержание висмута до 2 г/т при кларковом содержании в осадочных породах 0,01 г/т.
По инструкции ГКЗ токсичными с позиции создания при сжигании твердого топлива
опасных концентрации в атмосфере, водах и почвах в настоящее время считается
сера, ртуть, мышьяк, бериллий, фтор при концентрациях выше ПДК, эти же элементы при
концентрации ниже ПДК, а также свинец, ванадий, никель, хром, марганец относят
к потенциально токсичным.
Предприятие горно-добывающей промышленности является одним из основных источников
загрязнения воздушного бассейна Донбасса. Содержающаяся в углях S является компонентом,
вредным с технических и токсических позиций санитарии.
СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
При проведении геологоразведочных работ на поле шахты им. М. Горького
на последнем этапе в соответствии с требованиями инструкции
утвержденным проектом выполнен комплекс гидрогеологических и
камеральных работ.
В процессе маршрутных обследований исследуемой площади изучены пути
движения сбрасываемых шахтных вод в гидрографическую сеть. В населенных
пунктах описаны колодцы, родники, а в балках - пруды.
При обследовании отобраны пробы, поверхностных, подземных и шахтных
вод на химический анализ, а также на определение вредных органических
веществ и микрокомпонентов. Результаты обследования использованы для
общей оценки гидрогеологических условий шахтного поля, характеристики
химического состава поверхностных и подземных вод, степени их
загрязнения сбрасываемыми шахтными водами. Все водопункты указаны с
литологией и стратиграфией каменноугольных пород и нанесены на
геологическую карту.
В период проведения геологоразведочных работ на исследуемой площади
в разведочных и контрольно-разведочных скважинах производились
систематические наблюдения за уровнем промывочной жидкости после
подъема и перед спуском бурового инструмента, за ее выходом и потерей.
В самоизливающихся скважинах фиксировался дебит и пьезометрический
уровень воды над устьем, производился отбор проб воды на химический
анализ. В скважинах, проходимых через погашенные или вблизи
действующих горных выработок, в соответствии с намеченными
мероприятиями по базисному ведению работ, а также в скважинах
пересекших поглощающие горизонты, выполнялись расходометрические
исследования по существующей методике с помощью расходометров типа
ДАУ-3М. В процессе их уточнялись интервалы поглощающих и изливающих
горизонтов, их мощность, определялась количественная характеристика
поглощения или излива, что позволяло более эффективно вести борьбу с
поглощением промывочной жидкости при бурении и своевременно принимать
меры по тампонированию или изоляции опасных по угрозе прорыва воды в
горные выработки водоносных горизонтов.
Изучение
водообильности и фильтрационных параметров каменноугольных
пород, залегающих в кровле и почве угольных пластов, проводилось по
соответствующей методике с помощью испытателя пластового давления типа
МИГ-65. При его постановках вышележащие водоносные горизонты
изолировались в скважине с помощью пакера. В контрольно-разведочных
скважинах этим видом исследований опробовались практически все
горизонты, залегающие на глубинах свыше 200м. Вышележащие горизонты в
покровных и каменноугольных отложениях зоны активного водообмена и
интенсивного выветривания в контрольно-разведочных скважинах
исследовались с помощью пробных и опытных откачек. Последние
выполнялись эрлифтом. В процессе этих исследований замерялись дебиты,
фиксировалось положение динамического уровня и производились
наблюдения за его восстановлением до статического.
На оцениваемой площади спорадически распространённый водоносный
горизонт маломощного чехла покровных отложений образует единый
водоносный комплекс с обводненными породами карбона зоны выветривания.
В связи с этим в данном разделе приводится общая характеристика
качества подземных вод.
Следует иметь в виду, что название гидрохимических зон здесь дано в
соответствии с ОСТ-41-05-263-86 в порядке возрастания концентрации
компонентов от меньшего значения к большему. Согласно полученным
данным на рассматриваемой площади вертикальный гидрохимический разрез
начинается с гидрокарбонатно-сульфатных реже сульфатных вод смешанного
катионного состава с преобладанием магния и натрия. Минерализация
подземных вод составляет 1,1-2,0 г/дм3. Зона интенсивной циркуляции
развита на участке до глубины 100-110 м и охватывает породы зоны
выветривания.
За этой зоной расположена гидрохимическая зона
гидрокарбонатно-сульфатных и кальциево-магниево-натриевых и сульфатных
вод смешанного катионного состава с минерализацией от 0,8 до 2,8 г/дм3,
развитая до глубины 400-450 м.
В интервале 450-850м формируются хлоридно-сульфатные и
сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые воды с величиной минерализации
1,4-2,0 г/дм3.
Хлоридные натриевые воды развиты ниже 850 м. Минерализация их
варьирует от 2,6 до 4,8 г/дм3. Эти воды характеризуют зону весьма
замедленного водообмена.
В техническом отношении подземные воды преимущественно очень жесткие,
слабощелочные, вспенивающиеся, при кипячении дают очень большое
количество твердого котельного камня.
По содержанию сульфатов к бетонам на портландцементе (ГОСТ 10178-76)
марки по водопроницаемости W4 подземные воды в основном неагрессивные,
реже обладают слабой агрессивностью, по отношению к металлам
слабоагрессивные.
Для целей орошения в зависимости от величины минерализации и
соотношения катионов натрия, кальция и магния пригодность вод различная - от пригодных
до ограниченно пригодных и непригодных.
На оцениваемой площади с целью изучения существующего загрязнения
водных объектов и водоносных горизонтов гидрогеологической службой
ДГРЭ и экологической группой партии СГДК с помощью шахтной
геологической службы было проведено экологическое обследование
поверхностных водоемов, колодцев, разведочных и контрольно-разведочных
скважин, перебуривших водоносные горизонты карбона, горных выработок
и водосборников шахт им. М.Горького, "Центрально-Заводская" и №11 с
отбором проб на полный химический анализ, спектральный анализ сухого
остатка и хроматографический анализ.
В соответствии с требованиями в поверхностных, подземных и шахтных
водах определены вредные органические вещества и вредные
микрокомпоненты.
По данным определения вредных органических веществ хроматографическим
методом содержание их в поверхностных, подземных и шахтных водах лишь
в отдельных случаях превышает ПДК. В поверхностных водах из 19
компонентов содержание таких компонентов как фенолы (0,002-0,008 мг/дм3), формальдегид (0,06-0,47 мг/дм3), нефтепродукты (0,4-2,4 мг/дм3), дифенилпропан (0,02-0,24 мг/дм3) и моноэтаноламин (0,5-1,72 мг/дм3) превышает предельно допустимую концентрацию.
Из 26 проб подземных вод среди вредных органических веществ выше ПДК
содержаться (в мг/дм3) также фенолы (0,003-0,005), формальдегид
(0,06-0,18), нефтепродукты (0,4-5,4) и дефенилпропан (0,02-0,51).
Относительно высокая степень загрязнения вредными органическими
веществами поверхностных и подземных вод объясняется, очевидно,
локальными частичными утечками горюче-смазочных материалов от
предприятий расположенных в пределах горного отвода шахты
им. М. Горького, "Центрально-Заводская" и №11 (автодром, автозаправка
и завод химреактивов).
Загрязненность вредными органическими веществами отмечена также в
пробах шахтных вод. Здесь выше ПДК содержится (в мг/дм3)
формальдегид (0,07-0,14), нефтепродукты (0,4-2,6), дифенилпропан
(0,06-0,16), моноэтаноламин (0,68-3,54) и ортоксилол (0,056-0,0588).
Как видно из результатов определения вредных микрокомпонентов по
данным спектрального анализа сухого остатка в поверхностных, подземных
и шахтных водах содержание их, в основном, не превышает ПДК, за
исключением бария, лития, марганца, молибдена, никеля, стронция, свинца и бериллия.
В поверхностных водах выше предельно допустимых значений содержаться
(в мг/дм3) барий (0,176-1,12), литий (0,042-0,126), марганец
(0,129-1,24), молибден (0,331-0,5052), никель (0,1179-0,1556), титан
(0,12-0,93) и свинец (0,1556), а в подземных - барий (0,32-0,954),
марганец (0,206-2,8), титан (0,12-0,737), свинец (0,0336), литий
(0,034) и бериллий (0,002-0,0037).
В шахтных водах из вредных микрокомпонентов в более высоких
концентрациях по сравнению с поверхностными и подземными водами
содержится стронций (2,63 мг/дм3), титан (0,121-133), молибден
(0,2516-0,56) и литий (0,03-0,097), а барий (0,595-0,8), марганец
(0,2-0,98) и свинец (0,047) присутствуют в более низких количествах.
Т. к. изучение вредных органических веществ и вредных микрокомпонентов
на оцениваемой площади проведено поверхностно, поэтому в процессе
дальнейшей эксплуатации шахты оно должно быть продолжено с целью
уточнения источников загрязнения, площади и глубины загрязнения массива пород.