Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов
Геоэкологический мониторинг
Учебное пособие для вузов.- Томск, 2003.- 336 с.
Глава 6. Особенности организации мониторинга при различных видах хозяйственного освоения территорий
6.1. Мониторинг в районах развития горнодобывающей промышленности
6.1.3. Функции и территории ведения мониторинга
С учетом вышеизложенного, мониторинг включает следующие
функции:
- регулярные наблюдения за элементами геологической
среды, горными выработками и другими сооружениями, а также за отдельными
компонентами окружающей природной среды в границах зоны воздействия на
экосистемы как собственно отработки запасов полезного ископаемого, так и другой
хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия; регистрацию
наблюдаемых показателей и обработку полученной информации;
- создание и ведение информационных фактографических и
картографических баз данных, включающих в себя весь набор ретроспективной и
текущей геологической и технологической информации (а при необходимости и
постоянно действующую модель месторождения), позволяющей осуществлять:
- оценку пространственно-временных изменений состояния
геологической среды и связанных с ней компонентов окружающей природной среды на
основе полученных в процессе мониторинга данных;
- учет движения запасов полезных ископаемых и потерь
при их добыче и переработке;
- учет извлеченных (перемещенных) горных пород;
- прогнозирование изменения состояния объектов горных
работ и связанных с ними компонентов окружающей среды под влиянием добычи
полезного ископаемого, дренажных мероприятий и других антропогенных факторов;
- предупреждения о вероятных негативных изменениях
состояния геологической среды и необходимой корректировке технологии добычи
запасов полезных ископаемых;
- разработку рекомендаций по ликвидации последствий
аварийных ситуаций, связанных с изменениями состояния геологической среды.
Мониторинг проводится на площади как собственно
месторождения полезного ископаемого и техногенных объектов горного
производства, так и в зоне существенного влияния недропользования на состояние
недр и другие компоненты окружающей природной среды, изменения которых связаны
с изменением геологической среды под влиянием вскрытия и разработки
месторождения полезного ископаемого и иной хозяйственной деятельности
горнодобывающего предприятия.
Мониторинг должен охватывать как непосредственно площадь
ведения горных работ, так и зону существенного влияния разработки месторождения
и сопутствующих ей процессов на состояние недр и других компонентов окружающей
природной среды. Поэтому на площади проведения мониторинга предлагается
выделять 3 зоны:
Зона I – зона непосредственного
ведения горных работ и размещения других технологических объектов, влияющих на
изменение состояния недр в пределах границ горного отвода;
Зона II – зона существенного влияния
разработки месторождения на различные компоненты геологической среды;
Зона III – периферийная зона,
примыкающая к зоне существенного влияния разработки месторождения (зона
фонового мониторинга).
Границы площади ведения горных работ (зона I)
определяются природными геологическими и технико-экономическими факторами. Во
всех случаях верхней границей месторождения принимается поверхность земли, а
нижней – подошва балансовых запасов полезного ископаемого. Обычно границы зоны I – это границы зоны горного отвода. Размеры зоны
существенного влияния разработки месторождения твердых полезных ископаемых
(зона II) устанавливаются по распространению участков
(площадей) активизации опасных геологических процессов под влиянием добычи
полезного ископаемого и существенного нарушения гидродинамического режима и
структуры потоков подземных вод в пределах депрессионной воронки. По имеющимся
представлениям за зону существенного техногенного влияния
инженерно-геологического характера следует принимать площадь на порядок больше
площади, на которой осуществляется производственная деятельность при разработке
месторождения. Наибольшие размеры территорий, подверженных влиянию разработки
месторождения, связаны с развитием депрессионных воронок подземных вод при
проведении водопонизительных и дренажных мероприятий. Они определяются
гидрогеологическими условиями и особенностями системы отбора подземных вод, а
также наличием или отсутствием системы обратной закачки дренажных вод.
Депрессионная воронка расширяется во времени и может достичь весьма
существенных размеров, особенно в напорных пластах, имеющих широкое площадное
распространение. В то же время радиусы зоны существенного влияния, где
понижение уровня составляет около 10-20% от понижения в центре депрессии,
обычно не превышают 10-20 км в напорных пластах и первых километров в
безнапорных. Этими цифрами следует руководствоваться при определении размеров
зоны существенного влияния разработки. При разработке небольших месторождений с
неглубоко залегающими полезными ископаемыми, в замкнутых гидрогеологических
структурах, а также при отработке месторождений выше уровня подземных вод зона
существенного воздействия может быть ограничена горным и земельным отводом.
Границы III зоны и ее площадь
принимаются таким образом, чтобы в процессе мониторинга можно было проследить
фоновые изменения состояния геологической среды, сравнить их с ее изменениями
в зоне II и выделить те из них, которые связаны с
разработкой месторождения и те, которые определяются другими факторами. Поэтому
площадь зоны III должна охватывать участки с
геолого-гидрогеологическими условиями и ландшафтами, развитыми в зоне II. В тех случаях, когда при разработке месторождения,
сопровождаемой водоотливом, происходит гидродинамическое взаимовлияние
рассматриваемого месторождения на другие месторождениями твердых полезных
ископаемых и эксплуатируемые месторождения подземных вод, формируется общая
зона влияния группы месторождений и водозаборов. В этих случаях границы зоны
существенного влияния каждого месторождения принимаются в радиусе 10-15 км от
участка горных работ и (или) водоотбора, а на остальной площади влияния всей
группы месторождений осуществляется мониторинг уровня подземных вод.
Одной из важнейших задач мониторинга является оценка
изменений состояния геологической среды под влиянием изменений
гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий,
связанных со вскрытием и разработкой месторождения, а также с проведением
сопутствующей им иной хозяйственной деятельности.
Изменения гидрогеологических условий при вскрытии и
разработке месторождений происходят в следующих основных направлениях:
а) Изменения структуры потока подземных вод, условий их
питания и разгрузки вследствие их отбора водопонизительными и дренажными
системами и снижения уровня подземных вод под влиянием водоотбора.
Изменение условий питания и разгрузки подземных вод вызывает
изменение соотношения приходных и расходных элементов баланса, что находит
отражение в режиме подземных вод, в т.ч. положение их уровенных поверхностей. В
процессе вскрытия и разработки месторождения происходит:
- снижение уровней (напоров) подземных вод, которое
может отмечаться как в эксплуатируемых пластах, так и, при определенных
системах отработки, и в смежных водоносных горизонтах;
- сокращение или полное прекращение разгрузки подземных
вод в реки и путем испарения с уровня грунтовых вод;
- снижение расхода или полное исчезновение родников;
- снижение расходов действующих водозаборов;
- уменьшение эксплуатационных запасов подземных вод.
б) Изменение качества подземных вод.
Изменение качества подземных вод связано с подтягиванием к
водопонизительным и дренажным системам высокоминерализованных или
некондиционных вод из глубоких водоносных горизонтов, загрязнением подземных
вод в процессе ведения горных работ, поступлением в водоносные горизонты
загрязненных поверхностных вод и загрязняющих веществ из антропогенных
источников загрязнения на поверхности. При взаимодействии подземных вод с
породами в зоне горных выработок (формирование кислых вод с повышенным
содержанием токсичных компонентов) происходит формирование особого химического
состава шахтных (дренажных) вод.
Изменение инженерно-геологических и геотектонических
условий, в т.ч. протекание опасных геологических процессов, происходит в
следующих основных направлениях:
а) Развитие деформаций в массиве горных пород и на земной
поверхности вследствие изменения напряженного состояния, трещиноватости и
физико-механических свойств пород, а также в результате сдвижения пород над
отработанным пространством и образования мульд оседания.
б) Деформация массивов горных пород и грунтов в прибортовых
и прибровочных частях карьеров, склонах терриконов и откосах отвалов,
активизация природных и возникновение техногенных экзогенных геологических
процессов на прилегающих территориях в связи с нарушением статического
положения горных пород.
в) Оседание земной поверхности в результате уплотнения пород
при их вторичной консолидации в процессе водопонижения и осушения.
г) Возникновение или активизация карстово-суффозионных
процессов в связи с увеличением градиента фильтрации потока, интенсификацией
растворения карбонатных пород и выноса рыхлого заполнителя открытых полостей.
д) выпор (деформация) почвы или днища горных выработок в
результате разгрузки напряжений при сработке массива вышележащих горных пород и
в результате набухания при увлажнении.
е) Активизация эндогенных процессов (техногенные
землетрясения, горные удары).
Вскрытие и разработка месторождений твердых полезных
ископаемых, а также сопутствующая им другая хозяйственная деятельность, кроме
изменений гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических
условий может приводить также к изменениям других компонентов природной
окружающей среды, вызванных указанными изменениями геологической среды.
Основные возможные изменения других компонентов окружающей природной среды
сводятся к следующему:
а) Уменьшение или даже периодическое прекращение стока
рек на отдельных участках за счет сокращения естественной разгрузки подземных
вод в реки и привлечения речных вод в горные выработки.
б) Увеличение стока рек на других участках в связи со
сбросом шахтных и карьерных вод.
в) Изменения природных ландшафтов, связанные с изменением
уровня грунтовых вод в первом от поверхности водоносном горизонте, оседанием
поверхности земли, изменением гидрографической сети. Указанные процессы могут
привести к угнетению или гибели растительности, переосушению сельскохозяйственных
земель, осушению болот или, наоборот, к заболачиванию территории.
г) Загрязнение атмосферного воздуха, почв и грунтов
химическими и минеральными веществами при пылевых и газовых выбросах, а также
влияние этого загрязнения на животный и растительный мир.
д) Загрязнение поверхностных вод в результате сброса шахтных
или карьерных вод, сточных вод сопутствующих производств, фильтрации через
плотины хвосто- и шламохранилищ, разгрузки в реки загрязненных подземных вод и
т.д.
В связи с различным характером проявления процессов
изменения состояния геологической среды на разрабатываемых месторождениях
твердых полезных ископаемых, и связанных с ними процессов изменения других
компонентов окружающей природной среды, структура и содержание мониторинга на каждом
конкретном объекте в значительной степени будет определяться сложностью
геолого-гидрогеологических, инженерно-геологических, геокриологических условий
месторождения и условий его освоения (системой отработки месторождений и
системой защиты горных выработок от подземных вод).
|