ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Влияние разработки месторождений твердых полезных ископаемых

Освоение и эксплуатация месторождений твердых полезных ископаемых в большинстве случаев сопровождаются осушитель­ными и водопонизительными мероприятиями, связанными с интенсивным отбором подземных вод. Это приводит к послед­ствиям, аналогичным отбору подземных вод водозаборными сооружениями (изменение условий питания и разгрузки подзем­ных вод, формирование крупных депрессионных воронок, осу­шение водоносных горизонтов, изменение химического соста­ва подземных вод). Однако, в отличие от эксплуатации подзем­ных вод водозаборами для водоснабжения, при разработке месторождений твердых полезных ископаемых водоотбор осу­ществляется из всех водоносных пластов, образующих гидроге­ологический разрез. В настоящее время глубины залегания раз­рабатываемых пластов достигают 600 м, что приводит к боль­шим, чем при эксплуатации водозаборов, понижениям уровней.

Когда разработка месторождений осуществляется с обруше­нием кровли, улучшаются фильтрационные свойства вышеле­жащих отложений и формируются зоны проводящих трещин. Это часто приводит к усилению инфильтрационного питания подземных вод. Важным фактором, вызывающим изменение ресурсов подземных вод при разработке месторождений твер­дых полезных ископаемых, является создание хвостохранилищ и гидроотвалов. Эти сооружения, с одной стороны, вызывают увеличение водопритоков к шахтам и карьерам, а с другой - при­водят к загрязнению подземных вод.

При разработке месторождений твердых полезных ископае­мых во многих случаях происходит формирование подземных вод специфического химического состава в результате смеше­ния подземных вод различных водоносных горизонтов и их вза­имодействия с вмещающими породами, а также непосредствен­ного загрязнения этих вод в горных выработках. В России наи­большее влияние на гидрогеологические условия и ресурсы подземных вод оказывает разработка угольных месторождений в Кузнецком, Подмосковным, Козловском, Печорском бассей­нах, железнорудных месторождений КМА, месторождений Се- веро-Уральского бокситового района и др.

Разработка месторождений твердых полезных ископаемых приводит к истощению эксплуатационных запасов подземных вод, которое в этих случаях связано не только со сбором откачи­ваемых вод на разрабатываемом месторождении, но и с выхо­дом из строя действующих водозаборов подземных вод, пони­жением уровня подземных вод на перспективных участках, а также с загрязнением этих вод. Как показал анализ имеющихся материалов, наиболее крупные воронки депрессии формируют­ся в тех случаях, когда в обводнении горных выработок участву­ют водоносные горизонты, имеющие региональное распрост­ранение.

Загрязнение подземных вод на месторождениях твердых по­лезных ископаемых во многом зависит от способов защиты ме­сторождения от обводнения. Обычно химический состав под­земных вод и их общая минерализация вне горных выработок и в их пределах существенно различаются. Это связано с окисле­нием подземных вод в горных выработках, с активизацией вы­щелачивания горных пород, с изменением газового и бактери­ального состава, а также с непосредственным попаданием в под­земные воды нефтепродуктов, масел, взвешенных частиц. На угольных месторождениях очень часто формируются кислые воды, на рудных и угольных отмечается высокое содержание микрокомпонентов (Cd, Zn, Cr, Sr, Ni и др.). Часто наблюдается повышенное содержание сульфатов, хлоридов, а также общей жесткости.

Таким образом, при разработке месторождений твердых по­лезных ископаемых важной задачей является охрана от загряз­нения и истощения эксплуатационных запасов подземных вод. Решение этой задачи требует нового комплексного подхода к созданию дренажных систем (Язвин, 1992). В настоящее время выбор той или иной системы защитных мероприятий от дре­нажных вод определяется главным образом требованиями до­стижения необходимого дренажного эффекта при заданной технико-экономической эффективности этих систем. Однако це­лесообразность параллельного решения задач осушения место­рождения и использования подземных вод для водоснабжения отдельных объектов на окружающей его территории предъявля­ет новые требования к способу осушения и к размещению раз­личного рода каптажных устройств. Должно быть предусмотре­но максимально возможное сохранение качества подземных вод при одновременном достижении заданного дренажного эффек­та. Поэтому предпочтительны внешние водопонизительные си­стемы, расположенные на оптимальном с точки зрения реше­ния отдельных задач (осушение-водоснабжение) расстоянии от технических границ шахтного или карьерного поля. Обоснова­ние возможности использования дренажных вод для производ­ственного или хозяйственно-питьевого водоснабжения требует проведения специальных гидрогеологических исследований при разведке или разработке месторождений полезных ископаемых. Цель этих исследований - оценка эксплуатационных запасов дренажных вод, которые в соответствии с существующими тре - бованиями рассматриваются как попутные полезные ископаемые. Методика оценки эксплуатационных запасов подземных вод и особенности гидрогеологического изучения разведуемых и раз­рабатываемых месторождений твердых полезных ископаемых подробно рассмотрены в специальной литературе (Методиче­ские рекомендации..., 1992).

Влияние разработки нефтяных и газовых месторождений на ресурсы и качество подземных вод связано главным образом с нагнетанием воды в продуктивный пласт с целью поддержания пластового давления. Оно может привести к загрязнению пре­сных и слабосолоноватых вод неглубоких водоносных горизон­тов при фильтрации нефти и высокоминерализованных вод по зонам тектонической трещиноватости. Так, фильтрация нефти по зоне трещиноватости была достоверно установлена при изу­чении природы нефтепроявлений, загрязняющих Камское водо­хранилище в России. Закачка больших объемов пресных повер­хностных вод при законтурном и внутриконтурном обводнении может привести к разбавлению ценных минеральных вод и рас­солов. Следует отметить, что процессы изменения ресурсов и качества подземных вод при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений изучены в настоящее время явно недостаточно.