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

6.1.5. Наблюдательные пункты и сети мониторинга

Количество и схема расположения наблюдательных пунктов, частота и методика наблюдений определяются многими геолого-технологическими и природными факторами и должны устанавливаться индивидуально в каждом конкретном случае. В то же время, могут быть сформулированы некоторые общие принципы, к основным из которых относятся:

а) Формирование наблюдательных сетей должно начинаться в процессе геологоразведочных работ. На разрабатываемых месторождениях сети должны расширяться и трансформироваться в соответствии с развитием горных работ и увеличением водоотбора. Дальнейшее преобразование сетей должно быть связано с обеспечением наблюдений при переходе с открытых на подземные горные работы, а также после консервации или ликвидации горных работ.

б) Наблюдательная сеть должна формироваться с учетом особенностей горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических, геокриологических условий мониторинга, принятой системы его вскрытия и разработки, системы размещения сооружений по хранению переработке и транспортировке полезных ископаемых и отходов горнодобывающего производства и обеспечивать получение информации для прогнозирования и принятия управленческих решений. В необходимых случаях получаемая информация должна обеспечить разработку геофильтрационных, геомиграционных и геомеханических моделей. При этом, в частности, целесообразно учитывать следующие рекомендации:

- при многослойном строении водовмещающей среды следует создавать ярусные узлы наблюдательных пунктов, оборудованные на различные водоносные горизонты или на различные интервалы залегания мощного водоносного горизонта, а в отдельных случаях – и на слабопроницаемые разделяющие отложения;

- при наличии на площади месторождения и в зоне существенного влияния его разработки водозаборов подземных вод, систем обратной закачки, наблюдательные скважины должны размещаться на всей площади гидродинамического возмущения, при этом часть наблюдательных пунктов должна находиться между системами отбора и закачки воды;

- при приуроченности месторождений к ограниченным (замкнутым) в гидродинамическом отношении пластам наблюдательные скважины следует располагать по обе стороны от границы пласта;

- пункты наблюдений в горных выработках (инженерно-геологические площадки, репера, скважины, датчики) должны располагаться в местах выявленной и потенциально возможной деформации выработок; проявления горных ударов, вызванных выбросов пород и повышенных напряжений; развития трещиноватости, протаивания многолетнемерзлых пород;

- при наличии на изучаемой территории шламо- и хвостохранилищ, прудов отстойников, накопителей сточных вод, и других сооружений, функционирование которых может приводить к изменению баланса и качества подземных вод, наблюдательные пункты, главным образом на первый от поверхности водоносный горизонт, должны оборудоваться в зоне активного воздействия этих объектов на окружающую среду.

в) Пункты наблюдений за гидрогеологическими, инженерно-геологическими и геокриологическими показателями и наблюдения на этих пунктах должны быть взаимоувязаны. Кроме того, при размещении наблюдательных скважин для изучения водоносных горизонтов нужно учитывать возможность и целесообразность сопряжения этих пунктов с наблюдательными пунктами, оборудованными на поверхностные водные объекты, растительность и т.д.

г) Все наблюдательные пункты должны быть защищены от несанкционированного доступа и иметь инструментальную привязку в плановом и высотном отношении. Марки, от которых проводятся замеры уровней воды, должны иметь инструментальную высотную привязку, отметка которой должна периодически проверяться.  

Все проводимые в системе мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых наблюдения за качественными и количественными показателями состояния геологической и других компонентов окружающей природной среды можно разделить на две группы: стандартные (обязательные), осуществляемые на всех или большинстве месторождений, и специальные (дополнительные) - проводимые на отдельных месторождениях и требующие специального, в ряде случаев, нестандартного, оборудования и организации специальных наблюдений.

К стандартным наблюдаемым показателям относятся:

- данные по приросту запасов полезных ископаемых;

- количество и качество извлекаемых из недр полезных ископаемых;

- объем извлекаемых из недр горных пород;

- ход развития горных работ и состояния горных выработок;

- величина отбора шахтных и дренажных вод из внешних и внутренних водоприемных систем;

- величина сброса откачиваемых и сточных вод в различные элементы системы водоотведения, в т.ч. объем (расход) закачиваемых вод в системах обратной закачки;

- утечки из прудов-отстойников, накопителей сточных вод и других аналогичных сооружений;

- уровни подземных вод всех водоносных горизонтов, участвующих в обводнении горных выработок и испытывающих воздействие хозяйственной деятельности;

- физические свойства, химический состав и температура подземных и шахтных вод;

- физические свойства, химический состав и температура всех видов сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты, а также качество поверхностных вод выше и ниже точек сброса.

К наблюдаемым специальным показателям могут относиться:

- расходы родников;

- уровни подземных вод в горизонтах смежных с участвующими в обводнении горных выработок и в первом от поверхности горизонте грунтовых вод (в случаях, когда он не участвует непосредственно в обводнении горных выработок);

- расходы и уровни поверхностных вод; пересыхание и перемерзание, наледный сток;

- состояние горных выработок и их крепление;

- состояние устьев, фильтров и обсадных труб водозаборных и наблюдательных скважин, состояние насосного оборудования;

- физико-механические свойства и трещиноватость пород;

- количество и величина карстовых воронок, изменение их размеров;

- планово-вертикальные деформации дневной поверхности для оценки оседания подрабатываемых территорий;

- данные геодезических и маркшейдерских наблюдений за деформациями склонов и бортов карьеров для оценки развития оползне-обвальных процессов;

- изменение состояния болот, видового состава и габитуса растительности;

- загрязнение атмосферного воздуха;

- техногенные землетрясения и горные удары;

- температура многолетнемерзлых пород, а также их физико-механические и теплофизические свойства.

В конкретных условиях перечень наблюдаемых специальных показателей может уточняться.

В тех случаях, когда на месторождении организован автоматизированный сбор всей или части получаемой при мониторинге информации и ведется компьютерная база данных, может быть предусмотрен непосредственный ввод данных из памяти измерительных приборов в компьютер.

Обязательным элементом подсистемы обработки информации и прогнозирования является база данных, содержащая данные как по постоянным (условно-постоянным), так и по переменным (наблюдаемым) показателям. База данных может вестись как в автоматизированном, так и в ручном режиме, в зависимости от количества наблюдаемых пунктов и количества получаемой информации. Она используется для информационного обслуживания недропользователей и органов управления государственным фондом недр. Для месторождений, находящихся в сложных горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условиях может быть создана специальная автоматизированная информационно-прогностическая система (АИПС), включающая в себя автоматизированный банк (базу) данных и постоянно действующую математическую модель месторождения.

Обработка данных мониторинга заключается в подготовке материалов для анализа наблюдений за изучаемыми показателями состояния недр и других компонентов окружающей природной среды. Она заключается в построении необходимых карт и разрезов, графиков и таблиц, статистической обработке данных наблюдений, включая использование статистических методов анализа временных рядов, а также корреляционный анализ.

Прогнозирование состояния недр и других компонентов окружающей природной среды может выполняться различными методами – гидродинамическими, включающими математическое моделирование на ЭВМ; гидравлическими, вероятностно-статистическими, формально-логическими, методами аналогии, методами экспертных оценок. Выбор метода определяется сложностью горнотехнических, гидрогеоэкологических условий, задачами прогнозирования, изученностью месторождения и физических механизмов протекающих процессов, удельным весом режимообразующих факторов.

Осуществляемое в системе мониторинга месторождения прогнозирование можно подразделить на три вида: текущее, оперативное и долгосрочное. Текущее прогнозирование проводится на весьма короткий последующий период эксплуатации (до нескольких месяцев) в связи с развитием хода горных работ и изменениями их технологии, а также изменениями водохозяйственной и климатической обстановки.

Оперативное прогнозирование проводится систематически по результатам ежегодной эксплуатации на кратковременный (1-3 года) период.

Долгосрочное прогнозирование осуществляется при выявленных неблагоприятных тенденциях изменения состояния геологической среды и других компонентов окружающей среды, а также в связи с долгосрочными планами развития горных работ.

В зависимости от сложности горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий, принятой системы вскрытия и разработки месторождения, состава наблюдаемых показателей содержание и структура мониторинга могут существенно изменяться. В этом плане может быть выделено несколько классов мониторинга.