Пермитин Павел Александрович

Факультет геотехнологий и управления производством

Кафедра: "Природоохранная деятельность"

Специальность: Экология и охрана окружающей среды в горном деле

Тема магистерской диссертации: "Выбор и обоснование технологических решений при экологически безопасном закрытии угольной шахты, разрабатывающей пласты крутого падения, для снижения разрушения и загрязнения окружающей природной среды подземными источниками"

Научный руководитель: профессор, к.т.н. Артамонов В.Н.

Донбасс является промышленно развитым регионом. Здесь сосредоточена большая часть угледобывающей промышленности, металлургической, коксохимической и т.п. Но основную проблему в экологической ситуации для Донбасса являются шахты, ведь уголь является невозобновимым источником энергии, а коли так, то любая шахта, даже самая процветающая в данное время, через определенный срок будет закрываться по причине отработки запасов. Необходимо отметить, что предшествующей ликвидации значительного количества шахт не предшествовала комплексная научно-прогнозная оценка возможных последствий ее влияния на окружающую среду. Вместе с тем, выводу шахт из эксплуатации сопутствуют как отрицательные, так и положительные изменения состояния компонентов окружающей среды.

В числе положительных изменений следует отметить: снижение нагрузки на воздушный бассейн, почвенный покров, поверхностные и подземные воды (за счет ликвидации водоотлива), на растительный и животный мир, освобождение промышленных площадок с рекультивацией и возвратом земель. В настоящее время во многих районах Донбасса проявились негативные последствия. Одним из них является г.Енакиево. В результате закрытия группы шахт здесь подтоплены значительные территории. Поэтому в сложившихся условиях, в связи с продолжающимся процессом реструктуризации, при разработке проектов защиты необходимо проанализировать сложившуюся ситуацию и реализованные защитные мероприятия с той целью, чтобы не повторить тех ошибок, которые были совершены.

    Изучение экологических проблем реструктуризации горно-промышленных предприятий имеет непродолжительную историю. Стоит отметить, что ликвидации значительного количества шахт не предшествовала комплексная научно-прогнозная оценка возможных последствий ее влияния на окружающую среду с принятием упреждающих мер. Минуглепромом Украины не была создана в полном и объеме и зачастую не работала режимная сеть гидронаблюдательных скважин, поэтому выполнить объективный гидрогеологический надзор весьма сложно. Национальная Академия наук Украины не проводила фундаментальные исследования возможных изменений экологической ситуации горно-добывающих регионов в связи с массовой одновременной ликвидацией шахт [11].
В настоящее время в исследованиях по данной теме сложилась следующая ситуация. В 2001 году, в Днепропетровском отделении УкрГГРИ были разработаны временные методические рекомендации "По методам предварительной оценки изменений гидродинамической обстановки и оптимизации наблюдательной сети в системе мониторинга подземных вод в Донбассе при закрытии шахт". В ходе создания рекомендаций были разработаны методические вопросы по оптимизации наблюдательной сети в системе мониторинга подземных вод и оценке возможных изменений шахтных водопритоков и гидродинамической обстановки в зонах влияния закрываемых и затапливаемых шахт. Кроме того, в 2004 году выпущена монография "Техногенные последствия закрытия угольных шахт Украины" под редакцией профессора, д.т.н. Гавриленко Ю.Н. и доцента, канд.техн.наук Ермакова В.Н. В ней обобщены результаты исследований, связанных с решением технических проблем при ликвидации угольных шахт, обеспечением охраны окружающей среды, безопасности соседних действующих шахт, нормального функционирования шахтерских городов и поселков после закрытия шахт. В монографии большое внимание уделено разделу мониторинг территорий закрываемых шахт. Приведен большой обьем фактических данных по вопросам нарушения земной поверхности, экогидробезопасности, выделению шахтных газов, проблеме ликвидации стволов шахт и влиянию породных отвалов угольных шахт на окружающую среду. Одним из важнейших нормативных документов является инструкция "Порядок проведения мониторинга геологической среды при ликвидации угольных шахт", разработанная в институте экологических проблем (УкрНИИЭП), г. Харьков. В данном документе изложен порядок проведения мониторинговых исследований геологической среды на территориях ликвидированных шахт, а также дано обоснование закладки сетей наблюдательных скважин. Первые научные публикации в специальных периодических изданиях относятся к 1997 году. Статьи, посвященные этой проблеме, публиковались и публикуются в журналах с экологической направленностью, а также в журналах, посвященных угольной промышленности, таких как "Уголь Украины", "Уголь" (Россия). Следует отметить, что по мере накопления информации, количество статей увеличивалось. Так, в журнале "Уголь Украины" первые статьи, посвященные экологическим проблемам, связанных с реструктуризацией угольной промышленности, появились в 1997 г. 2000 год следует считать новым этапом в изучении этого вопроса. Начиная с этого года, в данном издании появилось множество статей, посвященных данной тематике, в которых освещались различные проблемы. В их числе: статьи, посвященные разработке конкретных методик по определению сроков затопления породного массива, размеров зон подтопления, изменению химического состава шахтных вод, определению масштабов подвижек горного массива, обусловленных затоплением выработанного пространства, исследованиям проблем изменения сейсмичности территорий при закрытии шахт, разработке сети скважин за наблюдением изменения гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод, а также для контроля за динамикой процессов газовыделения. В настоящее время накоплено много ценной информации, позволяющей делать выводы по различным вопросам. Но, вместе с тем, в исследованиях по теме остается много нерешенных вопросов.

    Как указывалось выше, исследования по проблемам последствий массовой ликвидации шахт начались не так давно. И потому при обосновании сроков затопления и прогнозировании возможных зон подтопления, единственным имеющимся материалом являлся опыт по откачке затопленных в период Великой Отечественной Войны шахт. В настоящее время существует ряд нерешенных вопросов. К числу важнейших относится отсутствие методических рекомендаций по обоснованию мероприятий управления гидродинамическим режимом подземных вод и по обеспечению экологической безопасности при ликвидации шахт. Следствием этого вопроса является нерешенность проблемы обеспечения эколого-гидрогеологической безопасности проживания людей на территориях закрываемых шахт. Кроме того, слабо изучена проблема выделения шахтных газов (в основом метана) из затопленных горных выработок на поверхность, в т.ч. здания и сооружения. Следует также отметить отсутствие методики прогноза изменения прочностных свойств породных массивов с учетом затопления части выработок, зон обрушения; отсутствие системы контроля за эколого-гидрогеологическими параметрами для безопасного ведения ликвидационных работ, влияние нарушенности горного массива на восстановление уровней подземных вод, а также влияние на перераспределение подземных водных потоков. Объект исследования - территория, в пределах горных отводов шахт «Полтавская» и «Енакиевская». В административном отношении территория относится к городу Енакиево Донецкой области. Целью исследований является оценка воздействия ликвидации шахт на экологическую обстановку прилегающих территорий. В задачи исследований входили: исследование и прогнозирование подземной и поверхностной гидросферы, почв, атмосферы на предмет изменений, вызванных будущей ликвидацией указанных шахт, определение степени влияния нарушенности массива горных пород на сроки восстановления уровней подземных вод и перераспределение подземных водных потоков.

    Результаты выполненной работы позволяют оценить закономерности влияния ликвидации шахт, связанных с реструктуризацией горно-добывающих предприятий, на состояние геоэкологической среды. В их числе:
• закономерности изменения гидрогеологического режима во времени с учетом геодинамической нарушенности территорий в районе ликвидируемых шахт;
• закономерности изменения химизма поверхностных и подземных вод;
• изменение физико-механических свойств горных пород в результате подтопления территорий подземными водами и их влияние на устойчивость эксплуатируемых инженерных ссоружений.

    Это может послужить теоретической базой управления геоэкологической средой.

Выводы, изложенные в данной работе, позволяют принимать наиболее эффективные защитные решения по охране окружающей природной и техногенной среды от негативного воздействия массовой ликвидации шахт применительно к другим районам Донбасса.

    В качестве основных материалов, положенных в основу исследований, послужили научные статьи, опубликованные в журналах "Уголь Украины", "Геоэкология", "Экология и ресурсосбережение". На основе анализа и обобщения информации, данной в них, были решены поставленные задачи. Чрезвычайно полезными являются выводы и обобщения, изложенные в статьях. Благодаря им, можно получить общее представление об интересующем вопросе, а также о состоянии исследований по теме.

    Данная работа раскрывает проблемы, связанные с реструктуризацией угольной промышленности для отдельно взятого региона. Вместе с тем ее результаты могут быть успешно использованы применительно и к другим районам. При этом необходимо учитывать геологические особенности и отличия конкретного района от рассматриваемого. В этом, на наш взгляд, заключатся научно-практическая ценность данной работы.

    Главнейшей перспективой исследований являются дальнейшие мониторинговые наблюдения за состоянием Это объясняется длительными сроками затопления массива горных пород (для отдельных шахт до 20 лет), а также медленным восстановлением природной средой своих свойств на первое место в исследованиях по проблеме влияния ликвидации шахт на изменение геоэкологической обстановки выходят мониторинговые наблюдения. При этом, наиболее целесообразным является создание региональной специализированной системы мониторинга, основными целевыми задачами которой являются:
• 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 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 местах;
• наблюдения за динамикой загрязнения почвенного покрова и за качеством атмосферного воздуха в районах расположения отвалов в опасных и угрожаемых зонах газовыделения [14].

    Накопленные в ходе исследований данные позволят принимать наиболее эффективные защитные решения по охране окружающей природной и техногенной среды от негативного воздействия массовой ликвидации шахт применительно к другим районам Донбасса.

Самопроизвольный процесс обрушения кровли после прекращения горных работ