WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«ТЕХНОГЕНЕЗ ЗАТОПЛЕННЫХ РУДНИКОВ УРАЛА ...»

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Елохина Светлана Николаевна

ТЕХНОГЕНЕЗ ЗАТОПЛЕННЫХ РУДНИКОВ УРАЛА

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология» (наук

и о Земле)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Екатеринбург - 2014

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный консультант - Грязнов Олег Николаевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Официальные оппоненты: Шварцев Степан Львович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН (Томский филиал), главный научный сотрудник Катаев Валерий Николаевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», проректор по научной работе и инновациям Хаустов Александр Петрович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», профессор кафедры прикладной экологии

Ведущая организация - Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Защита состоится «30» июня 2014 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 (3-й учебный корпус, конференц-зал, ауд. 3326).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке и на сайте (www.ursmu.ru) ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».

Автореферат разослан «30» апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Макаров Анатолий Борисович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Уральский складчатый пояс относится к старейшим горнодобывающим регионам не только России, но и мира, являясь одним из центров горно-металлургического производства с эпохи раннего металла (Горная энциклопедия…, 1989). Остановка и закрытие любого горного предприятия является неизбежным историческим фактом, после которого возникает необходимость рекультивации и реабилитации нарушенных земель, гидросферы и массива горных пород. За продолжительную историю освоения уральских рудных месторождений, по данным Л.Н. Овчинникова (1998), отработано более 200 объектов. В результате горными работами нарушены участки недр разной площади от первых до сотен квадратных километров часто с крайне низким уровнем рекультивации. Ведущим способом последнего, как показали работы Уральской комплексной геолого-съемочной экспедиции (П.А. Матвейчук, В.А. Вахрушев, 1976), реализована «мокрая» консервация или ликвидация (МЛ) рудников.





Для характеристики техногенных геохимических ландшафтов, возникших в результате горного производства, А.Е. Ферсманом предложен термин «техногенез», впоследствии получивший широкое применение и развитие.

Массовая остановка и закрытие рудников на Урале, как и в других горнодобывающих регионах России и СНГ, произошли в последней четверти XX и начале XXI в. В первую очередь закрывались старые горнодобывающие предприятия на территории Среднего Урала, с длительной историей горнодобычных работ. Отличительной особенностью остановленных горных объектов указанного периода является масштаб горного техногенеза: большие глубины и огромные подработанные площади, часто сопряженные с селитебными зонами. На Урале это города Верхняя Пышма, Дегтярск, Кировград, Краснотурьинск, Красноуральск, Копейск, Нижний Тагил, Полевской и др. В результате проявления негативных геологических процессов на указанных территориях, особенно при наличии старых неглубокозалегающих подземных горных выработок, спровоцирована крайне напряженная экологическая, а иногда и социальная ситуация, что определяет актуальность поставленной тематики работ.

В этот период геоэкологическими исследованиями на горных объектах Урала в связи с прогнозом их МЛ и после занимались И.В. Абатурова, Р.Ф. Абдрахманов, А.А. Арзамасцев, Л.И. Афанасиади, Г.Н. Беляев, С.М. Блинов, А.И. Вишняк, А.Я. Гаев, О.Н. Грязнов, О.М. Гуман, С.Г. Дубейковский, С.Н. Елохина, А.И.

Заболоцкий, О.В. Зотеев, К.К. Имайкин, А.К. Имайкин, В.Н. Катаев, А.И. Макаров, В.П. Новиков, С.В. Палкин, В.Г. Попов, С.С. Потапов, Ю.С. Рыбаков, Л.С.

Рыбникова, Н.В. Савеня, А.И. Семячков, Л.С. Табаксблат, И.А. Четверкин и др. В результате накоплен достаточный объем эмпирического материала, который мотивировал автора к его обобщению и анализу (2001, 2004, 2007 и др.).

Общенаучная значимость выполненных исследований обусловлена разработкой научно-методических основ оценки и прогнозирования опасных природно-техногенных геологических процессов при «мокрой» ликвидации (консервации) остановленных рудников в условиях Уральского складчатого пояса в зависимости от техногенного преобразования гидрогеологических структур и систем.

Установленные особенности техногенного преобразования подземной гидросферы позволяют решать ряд важных прикладных задач, таких как прогноз гидрогеоэкологических последствий остановки и МЛ подземных рудников на Урале, зонирование техноприродных геологических опасностей на подработанном пространстве; планирование рационального использования, рекультивации и мониторинга нарушенных земель и искусственных подземных пространств и т.д.





Основная идея работы – на пассивной стадии горнорудного техногенеза формируется комплекс опасных природно-техногенных геологических процессов, генетически связанных с природно-техногенными подземными водоносными системами затопленных рудников Урала, характеризующихся специфической гидродинамической и геохимической обстановкой, особенно при нестационарном режиме их функционирования.

Объектом исследований являются природно-техногенные гидрогеологические структуры и подземные водоносные системы горнорудного профиля в условиях Уральского складчатого пояса.

Предмет исследования: состояние изученности техногенеза на территории затопленных рудников; геологические процессы на территории затопленных рудников Урала; гидрогеологические и гидрогеохимические аспекты техногенеза горнорудного профиля; техноприродные геологические опасности на территории остановленных рудников Урала, их рекультивация и мониторинг.

Цель исследований – выявление закономерностей трансформации подземных водоносных систем, формирование природно-техногенных геологических процессов на постэксплуатационной стадии горнорудного техногенеза и разработка научно-методических основ их гидрогеоэкологической оценки и прогноза на Урале.

Основные задачи исследований:

- обоснование комплекса природно-техногенных геологических процессов пассивной стадии горнорудного техногенеза для условий Уральского складчатого пояса;

- разработка научно-методических основ выделения природно-техногенных гидрогеологических структур и подземных водоносных систем;

- теоретическое, экспериментальное и опытное исследования гидродинамических и гидрогеохимических условий на пассивной стадии горнорудного техногенеза на территории Урала;

- исследование связи техноприродных геологических опасностей от природно-техногенных подземных водоносных систем горнорудного профиля для условий Уральского складчатого пояса;

- систематизация направлений реабилитации и рекультивации подработанных территорий;

- разработка основных подходов к обоснованию системы мониторинга состояния недр на территории затопленных рудников Урала.

Фактическим материалом для диссертационной работы послужили результаты работ различной направленности, выполненные автором в Уральской гидрогеологической экспедиции за период с 1986 по 2013 гг., а также научноисследовательской деятельности в Уральском государственном горном университете в 1998 - 2013 гг. В течение этого времени автором обследованы территории большинства рудников Урала как на стадии их работы, так и после её завершения.

В результате подготовлены: экспертные заключения на МЛ Березовского, Дегтярского, Гумешевского и Крылатовского подземных рудников, выполнены циклы мониторинговых наблюдений на них; проекты мониторинга состояния подземных вод на территории Пышминско-Ключевского медно-кобальтового месторождения (г. Верхняя Пышма) и др.; отчет по результатам геоэкологического мониторинга Уральского полигона аэрокосмического мониторинга, включая г. Нижний Тагил (рудники Высокогорский, Естюнинский, Лебяжинский, III Интернационала и др.), г. Кушву (Гороблагодатский и Валуевский рудники) и др. объекты; отчеты по оценке запасов подземных вод ряда месторождений пресных подземных вод (МППВ), в том числе Ежовского, находящегося в зоне влияния Ломовского и Ново-Ежовского затопленных рудников, Богомоловского МППВ, приуроченного к шахтному полю одноименного затопленного рудника и др.; отчет по обобщению опыта ликвидации (консервации) горных выработок и их влияния на подтопление застроенных территорий Свердловской области; мелкомасштабные карты экзогенных геологических процессов и подверженности населенных пунктов Уральского региона опасным инженерно-геологическим процессам в составе всероссийского картографирования и целый ряд других работ.

Методы исследований. В процессе выполнения исследований применялись: гидрогеологические, инженерно-геологические, ландшафтно-геохимические съемки различных масштабов (от детальных до мелкомасштабных), комплекс стандартных полевых методов исследования (бурение, опытные откачки, каротажные исследования, геохимическое опробование дренажных, рудничных, подземных и поверхностных вод, донных отложений и др., гидрометрические работы, химико-аналитические исследования в аккредитованных лабораториях по аттестованным методикам, морфометрический метод реконструкции зеркала подземных вод и др.); теоретическое обобщение собственных материалов, а также опубликованных и фондовых данных; методы гидродинамического и термодинамического моделирования с использованием ГИС-технологий и др.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработаны научно-методические основы выделения пассивной стадии техногенеза горнорудного профиля на постэксплуатационном этапе освоения месторождения, описываемые эвристической моделью развития геосреды в условиях техногенеза.

2. Предложена понятийная база для характеристики постэксплуатационной стадии техногенеза: уточнено понятие «техногенного водоносного горизонта» и предложена типизация объектов; обосновано выделение «природно-техногенной гидрогеологической структуры» (ПТ ГГС); конкретизированы её отличия от «природно-техногенной подземной водоносной системы» (ПТ ПВС).

3. Обоснован комплекс природно-техногенных геологических процессов пассивной стадии техногенеза для условий Уральского складчатого пояса.

4. Доказана эволюция ГГС и ПВС на разных этапах горнорудного техногенеза.

5. Доказано, что ПТ ГГС затопленных рудников Урала своей гиперпроницаемостью нарушают природную вертикальную гидродинамическую зональность и создают в разрезе специфические по гидрогеохимическому и геотемпературному признакам зоны.

6. Описаны внутренние и внешние источники гидрохимической нестабильности ПТ ПВС на Урале.

7. Предложена геохимическая модель формирования рудничных вод при затоплении колчеданных рудников Урала.

8. Классифицированы и описаны техноприродные геологические опасности (ТПГО) в границах ПТ ПВС на Урале.

9. Разработана типизация затопленных рудников Урала по степени сложности гидрогеологических условий для обоснования их ТПГО и класса их мониторинга.

Практическая значимость работы 1. Разработаны основы комплексного прогноза техногенеза при мокрой ликвидации рудников Урала.

2. Предложены критерии оценки необратимости техногенного преобразования гидрогеологических условий.

3. Выявленные особенности ПТ ГГС и ПВС горнорудного профиля могут быть использованы для комплексной их оценки, изучения и прогнозирования на Урале.

4. Установленные закономерности процесса затопления подземных рудников и формирования излива рудничных вод на территории Уральского складчатого пояса являются основой экспертных многоцелевых прогнозов к проектам ликвидации, консервации, рекультивации и реабилитации нарушенных территорий.

5. Предложена методика зонирования и сравнительной балльной оценки ТПГО территорий затопленных рудников.

6. Конкретизированы требования к системе мониторинга затопленных рудников в зависимости от сложности гидрогеологических условий и методика его реализации на конкретных объектах Урала.

Реализация результатов исследований 1. Выявленные закономерности развития техногенеза пассивной стадии использованы при подготовке официальных экспертных заключений прогноза гидрогеологических и геоэкологических последствий затопления Гумешевского, Дегтярского, Березовского и Крылатовского рудников. Последующие наблюдения подтвердили принципиальную правильность спрогнозированных гидрогеоэкологических сценариев затопления. На Крылатовском руднике в 2011 г. успешно реализована предложенная схема защиты жилого поселка от подтопления.

2. Автором разработаны проекты мониторинга подземных вод на ряде локальных горнорудных объектов (Гумешевском, Пышминско-Ключевском, Сибайском, Карагайском, Богомоловском рудниках, Призаводском карьере Режевского никелевого завода и др.), Режевском природно-минералогическом заказнике и др. участках ведения государственного мониторинга состояния недр, в большей своей части прошедшие геологическую экспертизу и реализованные на практике.

3. Разработанные методические подходы и научные положения использованы для оценки запасов МППВ в пределах затопленных рудников (Богомоловский), а также на других нарушенных, в том числе водоотбором, участках (Ежовское, Мазулинское, Верхне-Чусовское, Верхне-Бобровское и другие МППВ).

4. Предложения по выделению МППВ в границах затопленных шахтных полей использованы во «Всероссийском классификаторе месторождений для целей государственного мониторинга состояния недр» (ФГУГП «Гидроспецгеология», 2007).

5. Анализ состояния подземных вод на участках активного и пассивного горнорудного техногенеза использован при подготовке ежегодных Информационных бюллетеней о состоянии недр на территории Свердловской области и Уральского федерального округа за 2008-2012 гг.

Основные защищаемые положения:

1. На постэксплуатационном этапе освоения месторождения при «мокрой» ликвидации (консервации) подземных рудников Урала формируется особый тип техногенеза горнорудного профиля пассивной стадии со свойственным ему комплексом природно-техногенных геологических процессов, усложняющимся на каждом горнорудном цикле в зависимости от реализованных технических мероприятий.

2. Техногенное воздействие на гидрогеологические объекты по своему характеру может носить обратимый или необратимый характер, если после завершения активной стадии воздействия подземная водоносная система не возвращается в свое исходное (природное) состояние. В последнем случае основным гидрогеологическим результатом техногенного воздействия является природно-техногенная гидрогеологическая структура, генетически связанная с природно-техногенной подземной водоносной системой.

3. Формирование природно-техногенной подземной водоносной системы сопровождается периодами гидродинамической и гидрогеохимической нестабильности.

Продолжительность первого на Урале определяется условиями притока природных вод на границах системы затоплением двух гидродинамических зон: выше и ниже местного базиса дренирования; второго - обусловлена ведущими геохимическими процессами, изменяющимися в зависимости от внутренних и внешних источников взаимодействия «вода-порода». При этом ПТ ПВС нарушают природную гидродинамическую и гидрохимическую зональность, создавая в результате их гиперпроницаемости особый характер водообмена.

4. Горнорудный техногенез создает комплекс техноприродных геологических опасностей (ТПГО), зависящих от сложности природно-техногенных гидрогеологических условий. Оценка территорий по степени опасности включает выделение внутренней, внешней и замыкающей зон, проведение гидродинамического, воднобалансового и гидрохимического прогнозов на основе комплексного мониторинга, дифференцированного по зонам ТПГО, и разработку реабилитационных мероприятий.

Апробация работы. Основные результаты научных исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на 38 международных, всероссийских и региональных конференциях, совещаниях и симпозиумах. Основные из них:

Всероссийский съезд геологов и научно-практическая конференция «Геологическая служба и минерально-сырьевая база России на пороге XXI века (Санкт-Петербург, 2000 г.), международный симпозиум «Инженерногеологические проблемы урбанизированных территорий» (Екатеринбург, 2001 г.), международная научно-практическая конференция «Техногенная трансформация геологической среды» (Екатеринбург, 2002 г.), Всероссийские конференции «Риск-2003», «Риск-2006», «Риск-2009» (г. Москва), годичные сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения» (Москва, 2002, 2004, 2005, 2007, 2009, 2012, 2013 гг.), международный симпозиум «Карстоведение – XXI век: теоретическое и практическое значение» (Пермь, 2004 г.), конференция «Развитие научных идей А.М. Овчинникова в гидрогеологии» (Москва, 2005 г.), Internation symposium on «Latest natural disasters-new challenges for engineering geology, geotechnics and civic protection” (София, Болгария, 2005 г.), XVIII и XIX Совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2006 г., Тюмень, 2009 г.), международный симпозиум «Будущее гидрогеологии: Современные тенденции и перспективы» (Санкт-Петербург, 2007 г.), Российская научная конференция «Гидрохимия осадочных бассейнов» (Томск, 2007 г.), 1-й Уральский международный экологический конгресс «Экологическая безопасность горнопромышленных регионов» (Екатеринбург, 2007 г.), Международная научнопрактическая конференция «Подземные воды – стратегический ресурс устойчивого развития Казахстана» (Алматы, 2008 г.), Всероссийская конференция с участием международных ученых «Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами» (Томск, 2012 г.), Международный конгресс «Water Rock Interaction [WRI 14]» (Авиньон, Франция, 2013 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 53 работы, основные из них следующие: 2 монографии, 17 статей (из них 15 – в рецензируемых научных журналах), 17 – докладов в материалах конференций.

Личный вклад автора. Диссертант лично разрабатывала общую методику работ, участвовала в полевых работах, обработке полученных материалов комплексом методов для оценки техногенеза пассивной стадии на горнорудных объектах Урала, формулировала научно-методические и защищаемые положения диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 286 наименований. Работа изложена на 352 страницах текста, содержит 79 рисунков и 31 таблицу.

Во введении показана актуальность исследований, цели и задачи работы, её научная новизна и практическая значимость. В первой главе «Состояние изученности техногенеза затопленных рудников Урала» продемонстрировано, что содержание понятия «техногенез» активно развивалось, в том числе применительно к подземным водам, в первую очередь в работах Н.И. Плотникова (1989). Последним как один из видов выделен техногенез горнорудной промышленности. Применительно к условиям Урала техногенез колчеданных месторождений активно изучался Э.Ф. Емлиным, выделившим две стадии: прогрессивную и регрессивную (1991). Первая соответствует условиям отработки месторождения, вторая – постэксплуатационной стадии. При этом геологические процессы регрессивной стадии техногенеза практически остались за рамками научного обобщения как убывающие. На мировом, общероссийском и уральском опыте описано массовое закрытие угольных шахт и рудников в Польше, Донбассе, Кузбассе, на Урале, Дальнем Востоке, что предоставило на рубеже XX и XXI в. большой объем эмпирических данных по гидрогеоэкологическим последствиям затопления подземных пространств на шахтных полях. Кратко изложены результаты их изучения, показывающие специфику техногенеза постэксплуатационного периода. Рассмотрен техногенез подземной гидросферы, включая взаимосвязанные понятия «подземная водоносная система» и «гидрогеологическая структура» (природная, техногенная и природно-техногенная), виды техногенного воздействия на подземные воды. Во второй главе «Природные условия Уральского складчатого пояса и объектов горнорудного техногенеза» приведены материалы по физикогеографическим, геоморфологическим, гидрогеологическим и инженерногеологическим условиям, геологическому строению и металлогении Урала, а также наиболее значимых для последующего рассмотрения горнорудных объектов.

Обзору эмпирических данных по проявлениям горнорудного техногенеза на постэксплуатационной стадии, систематизации и обоснованию комплекса природнотехногенных геологических процессов на затопленных рудниках Урала, понятию «горнорудный цикл», включающему стадии активного и пассивного техногенеза, посвящена третья глава «Горнорудный техногенез постэксплуатационной стадии на территории Урала». В четвертой главе «Подземные водоносные системы в условиях техногенеза горнорудного профиля» рассматриваются структурные и гидродинамические предпосылки формирования природно-техногенных гидрогеологических структур и подземных водоносных систем как комплексного проявления техногенеза пассивной стадии, в том числе типизация техногенных водоносных горизонтов - элементарных структурных элементов подземной водоносной системы, являющихся объективным признаком необратимости техногенных воздействий; самозатопление подземных рудников Урала с формированием самопроизвольного и искусственного излива рудничных вод на поверхность земли;

обосновываются различия между природно-техногенными, природными и техногенными подземными водоносными системами на примере Дегтярского объекта.

В пятой главе «Гидрохимические аспекты пассивной стадии горнорудного техногенеза на Урале» приводятся эмпирические данные по химическому составу рудничных вод, обосновывающие гидрохимическую модель их формирования для колчеданных рудников Урала с чередованием ведущих геохимических процессов, имеющую прогнозный потенциал. Описывается влияние внешних факторов на химический облик рудничных вод, таких как коммунальное загрязнение от селитебной застройки, растворение и выщелачивание токсичных элементов из складированных в техногенные полости твердых токсичных отходов химического производства. Гидродинамические свойства ПТ ГГС, связанные с их гиперпроницаемостью, нарушают природную вертикальную гидрохимическую зональность разреза и геотемпературное поле, проявившиеся в разрезе Крылатовского затопленного рудника, а также на изливе рудничных вод на разных отметках их дренирования в пределах Карпушихинского медно-цинкового рудного поля. Глава шестая «Техноприродные геологические опасности на территории затопленных рудников Урала, их прогнозирование и мониторинг» создает представление о ТПГО затопленных рудников Урала, проявляющихся как посредством опасных геологических процессов пассивной стадии горнорудного техногенеза, так и совокупно через природно-техногенное состояние подземной гидросферы. Учитывая синергетичность протекания опасных процессов, вызванных, в первую очередь, предельным положением восстановленного уровня подземных вод на затопленных рудниках, ТПГО объединены в четыре группы. Оценку и прогнозирование ТПГО предлагается выполнять зонированием территории в зависимости от вероятности проявления различных видов опасностей и характера природно-техногенных гидрогеологических условий. Разработаны принципы оценки сложности последних с учетом их отличия от природных по условиям питания, разгрузки и гидрохимической обстановки. Рассмотрены методики предварительных гидродинамического, воднобалансового и гидрохимического прогнозов. Согласно «Требованиям к мониторингу…» (ГИДЭК, 2000), обоснован выбор класса мониторинга в различных зонах ТПГО и при различных по сложности гидрогеологических условиях.

Представлены основные, реализованные на Урале направления рекультивации территории затопленных рудников. В заключении сформулированы основные результаты выполненных исследований.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному консультанту заслуженному деятелю науки РФ, доктору геологоминералогических наук, профессору О.Н. Грязнову за консультации и помощь;

искренне благодарит заведующего лабораторией Института геохимии и аналитической химии РАН профессора Б.Н. Рыженко за тесное сотрудничество при выполнении термодинамических исследований, ведущего специалиста ФГУ «ТФИ по Свердловской области» кандидата геолого-минералогических наук В.П. Новикова за обсуждение результатов работ и ценные советы, директора ООО «ММПИ» И.А. Четверкина и главного гидрогеолога этой же организации кандидата геолого-минералогических наук А.И. Вишняка за предоставленные фактические данные и критические замечания, генерального директора ОАО «Уральская гидрогеологическая экспедиция» А.А. Арзамасцева за всестороннюю помощь при подготовке диссертации. Автор выражает глубокую благодарность всем своим коллегам в Уральской гидрогеологической экспедиции, преподавателям и сотрудникам кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии Уральского государственного горного университета за помощь и обсуждение содержания и результатов работы. Особую признательность за постоянную поддержку и помощь автор выражает доктору геолого-минералогических наук В.А. Елохину.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. На постэксплуатационном этапе освоения месторождения при «мокрой» ликвидации (консервации) подземных рудников Урала формируется особый тип техногенеза горнорудного профиля пассивной стадии со свойственным ему комплексом природно-техногенных геологических процессов, усложняющимся на каждом горнорудном цикле в зависимости от реализованных технических мероприятий (главы 1, 2, 3).

Содержание техногенеза горнорудного профиля разработано и наполнено Н.И. Плотниковым (1989) как комплекс техногенных геологических процессов, возникших в результате реализации технических мероприятий по вскрытию и освоению рудных месторождений. Завершение эксплуатации (следовательно, прекращение специальных технических мероприятий) остановкой рудника и затоплением горных выработок принималось как прекращение горнорудного техногенеза с постепенным восстановлением природной геологической (в первую очередь, гидрогеологической) обстановки.

В исторической ретроспективе затопление и ликвидация рудников происходило многократно на всех континентах. По данным Горной энциклопедии (1984гг.), в Европе, Азии, Африке и Америке имеются десятки примеров отработанных, остановленных и затопленных рудников. Глубина их воздействия достигает 1-3 км, а суммарная площадь нарушенных горнотехнической деятельностью земель - более 15-20 млн. га, из которых 59 % - это различные горные выработки, 38 % - отвалы, 3 % – места оседания, провалы и другие нарушенные земли.

На территории Урала затоплены горные выработки на десятках остановленных рудников (рисунок 1). Уральский складчатый пояс является четко выраженной региональной линейной системой глубинного заложения. Интрузивные образования всех типов и их ассоциации сильно осложняют строение Урала во всех его зонах и, в особенности, в эвгеосинкланальных зонах уралид. В строении открытой части Урала выделяют (Соболев И. Д. и др., 1986): Западно-Уральскую зону внешней складчатости, Центрально-Уральское поднятие, ТагильскоМагнитогорский прогиб, Восточно-Уральский пояс поднятий и сопряженных прогибов. Геологическое районирование в основном соответствует геоморфологическому. Урал характеризуется сложным блоковым строением, которое подчеркивается наличием многочисленных разломов диагональных и ортогональных систем, различающихся порядком, возрастом заложения и подновления. Между Главным Уральским глубинным и Челябинским разломами выделяется Центральная область с характерным развитием ранне- и среднепалеозойских вулканических образований, с которой территориально связаны основные рудные месторождения Урала (Золоев К.К. и др., 1990, 1996). Типичными для Урала являются медноцинковые месторождения колчеданного семейства. Многие уральские города, такие как Верхняя Пышма, Красноуральск, Кировград, Дегтярск, Карабаш, Учалы, Сибай, Гай, возникли в связи с освоением этих месторождений, многие из которых на сегодняшний день отработаны.

Например, на территории Свердловской области из 40 месторождений, которые разрабатывались в 70-х годах XX века, сейчас более 60 % находятся либо на временной консервации, либо на стадии полной ликвидации. Среди «защитных» мероприятий на территории Урала преобладает экономически обоснованный «уход» антропогенной активности с нарушенной горными работами территории, обычно малопригодной или непригодной для постоянного проживания без проведения дорогостоящих мероприятий по рекультивации. Такой подход оправдывал себя до тех пор, пока в зонах подработки в результате урбанизации не оказались города, поселки и другие объекты (питьевые водозаборы, водохранилища и др.), тысячи человек в Кузбассе, Донбассе, на Урале, Дальнем Востоке и т.д., переселить которые затруднительно или не представляется возможным. Поэтому при закрытии рудника (шахты) приходилось срочно бороться с последствиями затопления, иногда недостаточно учтенными в Проектах ликвидации горных объектов (Кочетков М.В., Кашковский Г.Н. и др., 2001).

Рисунок 1 - Схематическая карта размещения месторождений полезных ископаемых на Урале (по Прокину, с добавлениями автора) (Прокин, 2002; Елохина, 1 – 4 - границы: 1 Российской Федерации, геологических мегазон: I – Русская платформа, II Предуральская, III Центрально-Уральская, IV – Тагило-Магнитогорская, V – Восточно-Уральская;

3 - Уральской равнинногорной страны, 4 областей и республик; 5 – 21 – месторождения и их номера (согласно списку*): – железорудные, 6 – хромитовые, 7 – марганцевые, 8 – медные и медноцинковые, 9 свинцовоцинковые, 10 – никелевые, 11 алюминиевые (бокситовые), 12 – золоторудные, 13 – редкометалльные, 14 – баритовые, 15 - хризотил-асбестовые, 16 – титано- магнетитовые и магнетитовые, 17 – фосфоритовые, 18 – солей, 19 цветных камней, 20 ископаемых углей, – нефти; 22 – месторождения с подземными горными выработками, 23 – месторождения с затопленными (полностью или частично) подземными горными выработками, – поверхность воды 1 – Нижнеталотинское, 2 – Саурейское, 3 – Тай-Кеу, 4 – Хальмер-Ю, 5 – Воркутинская группа, 6 – Верхнеелецкое, 7 – Райизское, 8 – Хойлинское, 9 – Интинское, 10 – Парнокское, 11 – Дальнее, 12 – Кожимское, 13 – Устьманьинское, 14 – Второе Северное, 15 – Верхнепечорское, 16 – Первое Северное, 17 – Третье Северное, 18 – Полуночное, 19 – Ново-Шемурское, 20 – СУБР (Красная Шапочка, Кальинское, Черемуховское), 21 – Покровское, 22 – Соликамское, 23 – Кизеловская группа, 24 – Турьинская группа, 25 – Песчанское (Северо-Песчанское), 26 – Волчанское, 27 – Богословское, 28 – Веселовское, 29 – Ауэрбаховское, 30 – Воронцовское золоторудное, 31 – Воронцовское железорудное, 32 – Серовское меднорудное, 33 – Серовское железорудное, 34 – Гусевогорское, 35 – Сарановское, 36 – Гороблагодатское, 37 – Валуевское, 38 – Осокино-Александровское, 39 – Кабанское, 40 – Красногвардейское, 41 – Ново-Левинское, 42 – Чернушенское, 43 – Богомоловское, 44 – Волковское, 45 – Высокогорское и Естюнинское, 46 – Лебяжинское, 47 – Им. III Интернационала, 48 – Левихинское, 49 – Карпушихинское, 50 – Ломовское, 51 – Ежовское (Ново-Ежовское), 52 – Липовское, 53 – Сафьяновское, 54 – Малышевское, 55 – Мурзинская группа, 56 – Буланашское, 57 – Алапаевское, 58 – Баженовское, 59 – Березовское, 60 – Шульгинское, 61 – Пышминско-Ключевское, 62 – Дегтярское, 63 – Гумешевское, 64 – Зюзельское, 65 – Крылатовское, 66 – Первоуральское, 67 – Уфалейское, 68 – Юго-Коневское, 69 - Золотая гора, 70 – Вишневогорское, 71 – Карабашское, 72 – Кусинское, 73 – Медведевское, 74 – Южно-Уральский бокситовый район (Блиново-Каменское и др.), 75 – Ильменогорское, 76 – Челябинский угольный бассейн, 77 – Бакальское, 78 – Саткинское, 79 – Тунгатаровское, 80 – Муртыкты, 81 – Верхне-Аршинское, 82 – Учалинское 83 – Кочкарское, 84 – Астафьевское, 85 – Магнитогорское, 86 – Ярбишкадакское, 87 – Селеукское, 88 – Кужинское, 89 – Сибайское, 90 – Файзуллинское, 91 – Подольское, 92 – Калиновское, 93 – Гайское, 94 – Блявинское, 95 – Ново-Киевское, 96 – Бурибайское, 97 – Молодежное, 98 – Орское (гора Полковник), 99 – Донская группа, 100 – Восток, 101 – Киембаевское, 102 - Южно-Уральский угольный бассейн, 103 – Алешинское, 104 – Качарское, 105 – Соколовское, 106 – Лисаковское, – Джетыгаринское Из общего обзора изученности следует, что при таком масштабе и длительности постэксплуатационной стадии геоэкологические последствия, в сравнении с периодом эксплуатации, изучены явно недостаточно.

Известна позиция, в которой постэксплуатационный период после остановки горнодобывающего предприятия соотносится с особым видом техногенеза (Емлин Э.Ф., 1991). При этом выделяется три основные стадии освоения месторождений: предтехногенная, на которой любые техногенные нарушения носят обратимый характер; эксплуатационная, квалифицируется как прогрессивная стадия техногенеза, когда при вскрытии и освоении месторождения комбинированным, подземным или открытым способом дренажные мероприятия создают техногенную зону аэрации и нарушаются гидродинамическое, гео- и гидрохимическое равновесия, а перемещение массы горных пород изменяет геодинамическое состояние массива и геофизические поля (гравитационные, тепловые и пр.); постэксплуатационная с регрессивной стадией техногенеза, когда происходит восстановление нарушенных условий с расходованием накопленной человеком при отработке месторождения энергии (выравнивание рельефа гравитационными процессами, восстановление центробежного режима геофильтрации и прочее).

В принципе автор солидарен с подобной оценкой роли техногенеза на постэксплуатационной стадии, но с достаточно веским уточнением: полная регрессия геосистемы в исходное состояние в обозримом будущем невозможна в силу её необратимой нарушенности. Как показал обзор данных из открытых и фондовых источников, а также личные эмпирические материалы автора, на таких участках формируются уже другие гидрогеологические и инженерно-геологические условия и, конечно, другие ландшафты. Технические мероприятия постэксплуатационной стадии направлены на рекультивацию земель и обеспечение безопасности оставленных технических объектов, часто реализованы не в полном объеме и очевидно не возвращают затронутую прогрессивным техногенезом природную систему в начальное состояние.

В результате усиления водообмена в затопленной техногенной зоне аэрации, соединенной с обводненными техногенными полостями, происходит более активное проникновение атмогенных факторов и агентов в массив горных пород и связанное с этим реформирование природных условий в природно-техногенные (Норватов Ю.А., Петрова И.Б. и др. 2002; Людвиг В.М., 2003; Елохина С.Н., и др.). Известно, что в значительной степени эволюция геосистемы, вытекающая из её самоорганизации (Николис Г., Пригожин И., 1979; Емлин Э.Ф., 1991), определяется отношением «вода-порода» (Шварцев С.Л., 2005, 2008, 2012). При его изменении во вновь сформированных природно-техногенных гидрогеологических условиях нарушается вектор эволюции измененного горнодобычными работами участка геологической среды (рисунок 2).

Учитывая вышеизложенное, техногенез (комплекс геологических процессов техногенного генезиса, по Н.И. Плотникову) по характеру воздействия для практических целей целесообразно разделять не только с термодинамических (как предложено Э.Ф. Емлиным), но и с генетических позиций на активный (эксплуатационная стадия горного производства) и пассивный (постэксплуатационная стадия в отсутствие активных технических мероприятий). При этом комплекс геологических процессов на пассивной стадии горнорудного техногенеза носит унаследованный характер от техногенных мероприятий и процессов активной стадии. Детальное исследование проявлений горнорудного техногенеза пассивной стадии на Урале выполнено для условий Дегтярского медноколчеданного, Гумешевского медноскарного и Крылатовского золоторудного месторождений. В большей своей части выявленные и описанные геологические процессы (таблица 1) аналогичны данным по затопленным шахтам Кизеловского угольного бассейна, Донбасса, Кузбасса, Приморья, медных рудников Польши и Сихотэ-Алиня и др.

(В.С. Аржанова, С.М. Блинов, П.В. Елпатьевский, А.М. Ефимов, К.К. Имайкин, В.М. Людвиг, Г.Н. Кашковский, J. Fiszer, J. Czmiel и др.).

Следует обратить внимание, что один природно-техногенный процесс может проявляться изменением целого ряда свойств окружающей среды (Елохина С.Н., 2013). Например, подъем уровня подземных вод при самозатоплении шахтных полей вызывает формирование специфической структуры общего водного баланса территории; изменение границ местных подземных бассейнов стока («техногенная» переброска подземного стока); вытеснение рудничных газов в цокольные этажи зданий и заглубления; подтопление и заболачивание территории;

загрязнение подземных вод, в том числе на водозаборах и др.

Рисунок 2 - Концептуальная (эвристическая) модель горнорудного техногенеза Таблица 1 - Техногенные и природно-техногенные процессы горнорудного техногенеза Техногенные процессы активной Природно-техногенные процессы стадии (Э.Ф. Емлин, 1991) пассивной стадии (С.Н. Елохина, 2013) Осушение водоносных пород надруд- Подъем уровня подземных вод после осной и рудовмещающей толщ дренаж- тановки водоотлива в границах депрессионной воронки, самозатопление шахтных ными мероприятиями Вторичная консолидация рыхлых по- Разжижение и снижение прочностных род при снижении пластового давле- свойств горных пород при их вторичном Депрессионное уплотнение песчаноглинистых пород при снижении пластового давления Продолжение таблицы Сдвижение в массиве горных пород в Гравитационные процессы на подрабозоне влияния горных выработок танной территории, в том числе в зоне карстовые процессы, формирующиеся процессы, формирующиеся в зоне сезонпри осушении водоносных карбонат- ного колебания уровня подземных вод, в ных пород Внезапный прорыв рудничных вод, Внезапный прорыв рудничных вод из стаформирующийся под влиянием оста- рых затопленных выработок в новые и работающие выработки точного гидростатического напора Оползневые процессы при открытой Оползневые и осыпные процессы при отразработке месторождений, форми- крытой разработке месторождений, форрующиеся при слабоосушенных песча- мирующиеся при «мокрой» консервации но-глинистых породах Окисление рудной минерализации и Химическое выветривание техногенных органических веществ в осушенных литоминеральных образований (отвалов, породах техногенной зоны аэрации Взаимодействие осушительных уст- Включение в область питания водозаборройств и водозаборных сооружений ных сооружений затопленных шахтных предприятия Пучение глинистых пород в подзем- Водная эрозия стенок подземных горных Горные удары при освоении месторо- Нарушение прочностных свойств и усгеолого- тойчивости подработанных массивов горждений в сложных структурных условиях Техногенные землетрясения Техногенные землетрясения Подземные пожары Изменение температурного градиента в Формирование техногенных ландшаф- Нерекультивированные техногенные тов ландшафты или их элементы, составляющие природно-техногенные геологические опасности Согласно балансовым оценкам, выполненным по затопленному Дегтярскому руднику (Вишняк А.И., Силина О.А., 2005), объем выноса минеральных веществ рудничным стоком на пассивной стадии сопоставим с периодом активного техногенеза, как и унаследованность гидрохимической обстановки.

Восстановление природной гидродинамической обстановки также происходит частично: структура фильтрационного потока возвращает центробежный характер при иных условиях питания, разгрузки и транзита подземных вод (формирование техногенных родников, подтопление и т.п.). В итоге вектор горнорудного техногенеза в той или степени всегда отличается от природного.

Исторические события на Урале показывают, что горнодобывающая деятельность на месторождениях или их отдельных участках часто возобновляется с длительными (сотни лет) или короткими (менее 10 лет) перерывами, составляя горнорудные циклы. Каждый включает активную и пассивную стадии техногенеза, что выражается на концептуальной модели техногенеза (см. рисунок 2). Цикличность горнорудного производства доказывает вскрытие старых затопленных выработок при разведке и освоении Гумешевского, Березовского, Турьинского и др. рудников. Например, на Гумешевском руднике автором выделено четыре исторических периода горных работ (горнорудных цикла). На пассивной стадии техногенеза каждого цикла отмечены особые горнотехнические и гидрохимические условия, усложняющиеся от цикла к циклу. Увеличивается разнообразие природно-техногенных процессов: вначале горные работы велись выше уровня грунтовых вод, проявления техногенеза были минимальными; на втором этапе глубина многочисленных одиночных горных выработок достигала уже десятки метров (20-60 м) и их последующее вскрытие обнаружило не только обогащенные минеральными соединениями рудничные воды, но и полости, заполненные промышленными отходами (фенолами и др.); третий этап довел глубину совмещенной техногенной нарушенности массива горных пород до сотен метров, формирование самопроизвольного выхода рудничных вод на поверхность земли при самозатоплении, что существенно затруднило реализацию подземного выщелачивания меди на четвертом горнорудном цикле.

Унаследованность природно-техногенных процессов от активной стадии каждого горнорудного цикла приводит к их последовательному наложению и усугублению техногенеза на последующих горнорудных циклах.

2. Техногенное воздействие на гидрогеологические объекты по своему характеру может носить обратимый или необратимый характер, если после завершения активной стадии воздействия подземная водоносная система не возвращается в свое исходное (природное) состояние. В последнем случае основным гидрогеологическим результатом техногенного воздействия является природно-техногенная гидрогеологическая структура, генетически связанная с природно-техногенной подземной водоносной системой (главы 1, 2, 4).

Для характеристики нахождения (и движения) воды в литосфере используются два понятия - подземная водоносная (гидрогеологическая) система и гидрогеологическая структура (В.А. Кирюхин, Е.В. Пиннекер, Н.И. Плотников и др.).

Гидрогеологическая структура (ГГС) – это «объект гидрогеологического районирования и гидрогеологической стратификации, под которой понимается соответствующая ей геологическая структура, обладающая общностью условий формирования и распространения подземных вод, что определяет гидрогеологическую индивидуальность этой структуры, и представляющая собой целостную балансовую» гидрогеологическую единицу (ВСЕГИНГЕО, 2002). Любая структура, как из кирпичиков, состоит из гидрогеологических тел (ГТ), основным признаком выделения которых служит проницаемости горных пород (характер и степень). Минимальное количество ГТ выделяется в гидрогеологических массивах, вмещающих безнапорные подземные воды (Кирюхин В.А., 2005), получивших широкое распространение в Западной и Центральной зонах Уральской сложной гидрогеологической складчатой области (ГСО). В их пределах выделяется от двух до четырех стратонов. Верхнюю позицию занимает водоносная зона экзогенной трещиноватости, нижнюю - водоупорная зона на глубинах от 20-60 до 200-2000 м.

Появление в результате техногенеза новых (техногенных) водоносных горизонтов, в том числе при изменении проницаемости природных гидрогеологических тел, закономерно приводит к изменению (полному или частичному) всей гидрогеологической структуры.

Подземная водоносная (гидрогеологическая) система (ПВС) - это «обособленное и содержащее воду геологическое тело, характеризующееся общностью пространственного распределения, перемещения и формирования подземных вод». То есть ПВС может быть принята как гидрогеологическое тело и его внешние связи: водообмен с окружающей средой, с поверхностными водами и между водоносными горизонтами, режим и баланс фильтрационного потока, его питание, транзит и разгрузка и т.п. Следовательно, ПВС является более масштабным понятием, чем ГГС. Сравнивая указанные понятия, их можно представить в виде «матрешки»: ГГС есть совокупность гидрогеологических тел, при этом является неотъемлемым элементом ПВС – её «ядром» (рисунок 3).

Рисунок 3 - Логическая схема взаимосвязи ГГС и ПВС К техногенным гидрогеологическим системам некоторые авторы относят «блоки подземной гидросферы, в которых интенсивно осуществляется хозяйственная деятельность человека» (Писарский Б.И., 1994). С учетом все возрастающей роли техногенеза тем же автором предложено понятие «природнотехногенных гидрогеологических систем…, во внутреннем и внешнем энергообмене которых участвуют жидкие и твердые продукты жизнедеятельности человеческого общества, резко изменяющие динамику и физико-химическое взаимодействие … внутри системы.» В развитии природно-техногенных систем выделено четыре этапа, в том числе третий и четвертый этапы, формирующиеся при необратимых техногенных изменениях. При этом признаки необратимости техногенных изменений в природно-техногенной гидрогеологической системе не обозначены.

Традиционно принято, что техногенное преобразование подземной гидросферы укладываются в два направления (В.М. Гольдберг, В.П. Зверев, Е.В. Пиннекер, А.П. Хаустов и др.). Во-первых, это изменение гидрохимических условий и качества подземных вод, то есть их загрязнение. Во-вторых, изменение гидродинамических условий водоносных горизонтов, сработка уровня подземных вод и истощение их запасов. Первый тип воздействия часто сопоставляется с проникновением (закачкой) техногенных вод в недра Земли, второй – с извлечением (откачкой) подземных вод. Загрязнение и истощение подземных вод, как отмечается в литературных источниках, есть два взаимосвязанных процесса, отражающие наиболее отчетливо глобальные техногенные изменения гидрогеологических условий. Однако в большинстве случаев, при регрессии техногенного воздействия, происходит восстановление природных и потребительских свойств воды, в том числе за счет процессов самоочищения (Тютюнова Ф.И. и др., 1978).

Обеспечить необратимость техногенеза может только техногенное преобразование ГГС появлением новых техногенных геологических тел и связанных с ними техногенных водоносных горизонтов в результате структурного преобразования подземной гидросферы (Елохина С.Н., 2007).

Именно для такой оценки принципиально важно разделять понятия ГГС и ПВС, поскольку трансформация ГГС при появлении новых гидрогеологических тел внутри неё может рассматриваться как признак необратимого изменения всей ПВС и её переход на уровень природно-техногенной ПВС. Изменение только внешних связей ПВС позволяет рассчитывать на обратимость техногенеза.

Техногенные водоносные горизонты (ТВГ), связанные с техногенными или техногенно-измененными литологическими слоями (техногенными геологическими телами), как раз и рассматриваются в качестве нового ГТ, приводящего к необратимому (структурному) изменению ПВС. Применяя генетический принцип, автор выделяет пять типов ТВГ (таблица 2).

Особое место в их числе занимает шахтный тип ТВГ, обусловленный техногенной нарушенностью водовмещающих пород (подземные техногенные полости, зоны сдвижения горных пород и техногенной трещиноватости). Шахтный тип ТВГ непосредственно связан с пассивной стадией техногенеза горнорудного профиля, хотя и другие типы встречаются практически на территории большинства остановленных и затопленных рудников Урала: нерекультивированные (или частично рекультивированные самозарастанием) отвалы горных пород, шламохранилища и шламоотстойники (отвальный тип ТВГ), промплощадки Левихинского и Пышминско-Ключевского и др. рудников (промышленный тип), а также территории городов Березовский, Верхняя Пышма и др. (коммунальный тип ТВГ).

Гиперпроницаемостью обладают искусственные подземные каналы в ТВГ шахтного типа. Характер проводимости последних подобен трещинно-жильной или трещинно-карстовой проницаемости, отличаясь от них только пространственной упорядоченностью. Индикаторными исследованиями установлены скорости подземного потока в одной из затопленных штолен на месторождении флогопита на юго-западном побережье озера Байкал. Они составили 25 м/ч при скорости в зоне тектонического нарушения в массиве карбонатных пород в том же районе 28 м/ч (Пиннекер Е.В., Писарский Б.И., Блохин Ю.И., 1979), что указывает на сходный режим фильтрации. Вероятно, в обоих случаях существуют участки как турбулентного (сифонного), так и ламинарного режима геофильтрации.

Таблица 2 - Типизация техногенных водоносных горизонтов нальный ленных пунктов барражирующий эффильтрационные II Промыш Площадки просооружений, утечки из свойства (проницаеленный мышленных техниче- технических сози с поверхностными ТВГ шахтного типа включаются в состав техногенных ГГС. После остановки рудников в совокупности с природными ГГС они формируют природнотехногенные гидрогеологические структуры и подземные водоносные системы.

При остановке рудников техногенные режимообразующие факторы воздействия на подземные воды полностью или частично (при сохранении водоотлива в санитарном объеме) ликвидируются на фоне практически полного сохранения техногенных режимообразующих условий - техногенных водоносных горизонтов, что служит основой природно-техногенных ГГС, вписывающихся в природнотехногенные ПВС. Сообразно типу техногенеза природно-техногенные ГГС и ПВС затопленных рудников целесообразно относить к горнорудному профилю.

Эмпирическими доказательствами массового функционирования на территории Урала ПТ ПВС являются: специфические участки разгрузки (техногенные родники); аномальность химического состава подземных вод в ТВГ; участки со специфическим питанием подземных вод за счет создания новых техногенных водоразделов и большей интенсивности атмосферного питания вплоть до полного поглощения атмосферных осадков (Крылатовский, Богомоловский и др. рудники).

Межбассейновое перераспределение водных ресурсов также способствует увеличению приходной части баланса подземных вод (Пышминский, Березовский и др.

рудники).

В целом техногенное преобразование ПВС горнорудной деятельностью составляет цепочку их трех звеньев: исходное состояние – природные ПВС с доминированием природных режимообразующих факторов; стадия активного техногенеза при доминировании техногенных режимообразующих факторов соответствует техногенной ПВС; пассивная стадия техногенеза - формируются природнотехногенные ПВС, в которых могут доминировать или сосуществовать как природные, так и техногенные режимообразующие факторы. На примере Дегтярского рудника продемонстрированы техногенная эволюция ПВС и принципы выделения природно-техногенных ПВС (рисунок 4).

Пространственные границы ПТ ПВС соответствуют области питания и разгрузки ПТ ГГС, включая территорию ТВГ шахтного типа. При размерах местных бассейнов подземного стока от 1-3 до 10 км2 крупные шахтные поля и связанные с ними ТВГ шахтного типа могут изменить параметры всего бассейна местного стока (ГГС IV порядка и выше).

3. Формирование природно-техногенной подземной водоносной системы (ПТ ПВС) сопровождается периодами гидродинамической и гидрогеохимической нестабильности. Продолжительность первого на Урале определяется условиями притока природных вод на границах системы затоплением двух гидродинамических зон: выше и ниже местного базиса дренирования;

второго - обусловлена ведущими геохимическими процессами, изменяющимися в зависимости от внутренних и внешних источников взаимодействия «вода-порода». При этом ПТ ПВС нарушают природную гидродинамическую и гидрохимическую зональность, создавая в результате их гиперпроницаемости особый характер водообмена (главы 2, 4, 5).

Затоплению (самозатоплению) подвергаются не только отработанные, но и поставленные на консервацию шахтные поля, предполагаемые к отработке в некоторой перспективе, поэтому подземные воды, прошедшие через затопленные горные выработки, есть не что иное, как воды шахтные или рудничные. Дополнительным аргументом в пользу признания подземных вод в затопленных выработках водами рудничными служит изменение их химического состава, отмеченное многими исследователями (Людвиг В.М., 2003; Елохина С.Н., 2004 и др.).

Процесс заполнения водой подземных горных выработок проходит два хронологических этапа, соответствующих в разрезе последовательному затоплению гидродинамических зон А и Б соответственно ниже и выше местного базиса дренирования.

По аналогии с разделением МППВ выделяются ПТ ПВС с приводораздельным и придолинным расположением горных выработок. В первом случае в их обводнении участвуют в основном динамические ресурсы, во втором - существенную роль играет привлечение транзитного поверхностного стока.

Рисунок 4 - Основные элементы природной, техногенной и природнотехногенной ПВС в зоне Дегтярского горнорудного техногенеза:

1 – ствол шахты; 2 - 4 - контуры: 2 - области питания шахтного водоотлив, 3 - зоны сдвижения горных пород, 4 - депрессионной воронки от шахтного водоотлива; 5 - область питания карьера шахты “Колчеданная”: а) в природных условиях, б) в нарушенных условиях (ПТ ПВС); 6 - линия поверхностного водораздела; 7 – направление движения подземных вод: а) в природных условиях, б) при шахтном водоотливе, в) в ПТ ПВС; 8 – горизонталь рельефа земной поверхности и её значение, м Отсюда отличаются темпы их самозатопления. На приводораздельных объектах заполнение зон А и Б определяется гидродинамическими условиями геофильтрации: убывающий напорный градиент при подъеме восстановленного уровня подземных вод, характер проницаемости массива горных пород, горнотехнические характеристики (Людвиг В.М., 2003; Норватов Ю.А., Петрова И.Б. и др., 1998; Черникова С.А., 2004 и др.). Изменение темпов самозатопления, в первую очередь, определяется уменьшающимися градиентами напора (Валуевский рудник). При придолинном расположении различие в заполнении зон А и Б дополнительно определяется изменением балансовых составляющих водопритока.

Ниже поверхности дренирования (зона А) самозатопление происходит за счет всех источников, которые были вовлечены в результате длительных дренажных мероприятий: естественные динамические и привлекаемые ресурсы, в том числе, транзитного поверхностного стока (Дегтярский рудник). Согласно эмпирическим данным скорость самозатопления на начальном этапе составляет 1 и более м/сут.

Скорость самозатопления зоны А ориентировочно может быть рассчитана по модулю дренажного водоотлива и объема извлеченной горной массы. Предельно низкая скорость подъема в верхней части зоны Б может быть определена из величины модуля подземного стока ПТ ПВС и не превышает 0,1 м/сут (рисунки 5 и 6).

Формирование шахтоизлива (выход рудничных вод на поверхность земли) происходит после полного восстановления уровня подземных вод в природнотехногенной ПВС. Взаимосвязанная система подземных горных выработок обладает, как уже было отмечено, существенно более высокой, относительно пород естественного сложения, водопроводимостью - гиперпроводимостью. Подземные горные выработки действуют как саморегулирующийся подземный дренажный узел массива горных пород как в процессе их затопления, так и по достижении максимального заполнения водой всего шахтного поля. Механизм выхода шахтных вод аналогичен формированию родниковой разгрузки. При превышении избыточного напора над отметками поверхности земли, наличии водопроводящих каналов на линии напора происходит выход шахтных вод через вертикальные каналы: шахтный ствол, карьерную выемку, провал, горную скважину (например, лесоспускную) или просто техногенные зоны высокой трещиноватости. На излив будет «работать» вся подземная ёмкость затопленных горных выработок.

Превышения восстановленного уровня над статическим на выходе из зон с техногенной гиперпроницаемостью обеспечивают дополнительные ресурсы подземных вод, которые привлекаются к участку их излива. Это дополнительное питание, поступающее в результате увеличения площади водосбора и более интенсивной инфильтрации атмосферных осадков, иногда, антропогенные ресурсы, попадающие в область питания ПТ ПВС (см. рисунок 4).

Выход рудничных вод может происходить самопроизвольно или организован искусственно. В последнем случае – это специальные дренажные скважины, широко внедренные в Кузбассе, на Урале известны на Ломовском руднике.

Абсолютная отметка УПВ, м Рисунок 5 - Динамика восстановления уровня подземных вод при самозатоплении Дегтярского и Валуевского рудников Рисунок 6 - Эмпирические графики скорости подъема уровня при самозатоплении Дегтярского и Валуевского рудников и аппроксимация их степенными При обводнении, занимающих гипсометрически более высокое положение техногенных провалов (Гумешевский рудник) или карьеров (Крылатовский рудник) взаимосвязанных с горными выработками, питание участков излива обеспечивается прямым гидродинамическим напором и, как следствие, сифонными условиями излива рудничных вод.

Геохимическая нестабильность рудничного стока формируется в пределах природно-техногенной ГГС и определяется двумя источниками: внешними и внутренними. Как показали исследования Э.Ф. Емлина (1991), приоритетное место по геохимическому воздействию на лито- и гидросферу Урала занимают медно-цинковые колчеданные месторождения. При их вскрытии и отработке с изменением окислительно-восстановительной обстановки происходит активная мобилизация рудного материала поверхностными и подземными гидрохимическими потоками. В результате появляются агрессивные кислые сульфатные воды как на поверхности, так и в подземных горизонтах, формирующие гидрохимические опасности и геологические риски.

Параллельно в зоне недостаточного насыщения (зона аэрации и отвальные комплексы) протекают процессы формирования и накопления твердой фазы сульфатов рудных элементов (железа, меди, цинка и др.) в пространствах, примыкающих к зонам окисления и выщелачивания (Белогуб Е.В., Щербакова Е.П., Никандрова Н.К., 2007). Выделяется около 120 минеральных видов сульфатов (Яхонова Л.К., Зверева В.П., 2007). Как показали результаты термодинамического моделирования (Елохина С.Н., Рыженко Б.Н., 2012, 2013, 2014), а также анализ кинетики сернокислотного выщелачивания в различных природно-техногенных условиях, накопление гидросульфатов в техногенной зоне аэрации колчеданных месторождений соответствует условиям эксплуатационной стадии Дегтярского рудника. Вторичное минералообразование, в первую очередь гидроморфных гидроксидных комплексов, происходит при смене окислительно-восстановительных условий, например, при выходе рудничных вод на поверхность земли.

В работах Э.Ф. Емлина, Г.А. Вострокнутова, Л.С. Табаксблата, О.Н. Грязнова и др. рассмотрены вопросы формирования кислых рудничных вод, их геохимический спектр, особенности техногенного массопереноса на Урале и другие геохимические аспекты горнорудного техногенеза. В условиях пассивной стадии техногенеза гидрогеохимические процессы и их специализация на Урале практически не исследованы или исследованы явно недостаточно. Самозатопление подработанных территорий принципиально изменяет условия сернокислотного выщелачивания и вторичного минералообразования при переходе от техногенных к природно-техногенным гидрогеологическим условиям. При этом на поверхности земли при ограниченном объеме рекультивационных мероприятий, сохранении отвальных комплексов и техногенных литохимических ореолов, условия сернокислотного выщелачивания и после остановки рудников изменяются незначительно.

Представления о химическом составе рудничных вод затопленных подземных рудников в основном получены по результатам опробования их излива, которое выполнялось в разные периоды их функционирования. Геохимическая обстановка в пределах природно-техногенных ПВС в значительной степени определяется рудной специализацией объекта. На отдельных колчеданных объектах длительность наблюдения позволяет сделать выводы об изменчивости химического состава рудничных вод в многолетней перспективе (до 20 лет).

Период нестабильности химического состава рудничных вод в пределах природно-техногенной ПВС наиболее полно зафиксирован геологической службой Дегтярского рудника. Остановка водоотлива была произведена в конце г., а выход рудничных вод на поверхность земли произошел весной 1999 г. Временные графики показателей химического состава рудничных вод имеют сложную форму с опреснением воды в ёмкости природно-техногенной ГГС на начальном этапе самозатопления (в зоне А) до излива рудничных вод на поверхность. В последующем, при полном затоплении ёмкости природно-техногенной ГГС, достигаются пиковые концентрации сульфатов, магния, кальция, марганца, тяжелых металлов и др., превышающие период эксплуатации (рисунок 7).

В этой связи необходимо отметить данные польских коллег о мощном вторжении поверхностных (атмогенных) вод при затоплении Гродзенских медных рудников, которое проявилось в длительном нарушении вертикальной изотопной зональности подземных вод (Fiszer J., Kijewski P. и др., 2001, 2005). Разубоживание рудничного стока в Дегтярской природно-техногенной ПВС, по данным А.И.

Вишняка (2005), происходит ежегодно при обильном атмосферном питании в весенний паводок. Такое же многократное разбавление рудничных вод природными водами происходит после остановки дренажных мероприятий. Одновременно при затоплении горных выработок начинается активное растворение и вынос рудничным стоком накопленного объема гидросульфатов в техногенной зоне аэрации, обусловливающие последующее превышение концентрации сульфатов, железа, марганца и др. в рудничных водах над эксплуатационной стадией. Последующая стабилизация химического состава рудничных вод контролируется процессами сернокислотного выщелачивания остаточной сульфидной минерализации, смешением с объемом естественного питания, изменяющегося по сезонам года.

В подтверждение вышесказанному, через 14 лет после полного заполнения Дегтярской природно-техногенной ПВС установлено снижение общего солесодержания, концентрации сульфатов, железа, меди, цинка в рудничном стоке: при сульфатном составе сухой остаток составляет около 3,5 г/л, содержание железа мг/л, меди - до 0,14 мг/л и др. (см. рисунок 7).

Следует подчеркнуть, что некоторые из установленных в зоне Дегтярского техногенеза гидрохимических закономерностей соответствуют данным по затопленным шахтам Кизеловского угольного бассейна, отличающегося высоким содержанием в угольных залежах серного колчедана (Имайкин А.К., 2005).

Резюмируя эмпирический материал, предложим гидрогеохимическую модель формирования ПТ ПВС для Дегтярского рудника (рисунок 8), находящую подтверждение эмпирическими данными по шахтам Кизеловского угольного бассейна (рисунок 9). При всем различии между объектами налицо схожесть геохимической обстановки и её развития, определяемая наличием природной сульфидной минерализации на обоих объектах. Объем сернокислотного выщелачивания пассивной стадии техногенеза примерно в три раза ниже, чем на активной стадии в Дегтярской ПТ ГГС, и в 5 раз - в Кизеловской ПТ ГГС.

Рисунок 7 - Водородный показатель (рН), концентрация сульфатов, железа и марганца в рудничном стоке Дегтярского рудника до и после его затопления Рисунок 8 - Эмпирическая геохимическая модель формирования рудничных вод Дегтярского рудника на пассивной стадии техногенеза (Дегтярская ПТ ГГС) Рисунок 9 - Эмпирическая геохимическая модель формирования шахтных вод на объектах Кизеловского угольного бассейна на пассивной стадии техногенеза Рассмотрены показатели химического состава рудничных вод и на других объектах. На Пышминско-Ключевском медно-кобальтовом руднике поддерживается водоотлив на отметке около 100 м. Химический состав рудничных вод имеет сухой остаток в диапазоне 0,7-0,9 г/л, концентрацию сульфатов 160-280 мг/л, содержание меди 0,3-0,9 мг/л при нейтральных значениях рН.

В границах природно-техногенной ГГС действует водозабор «Зона Поздняя», состоящий из трех сосредоточенных эксплуатационных скважин, вскрывающих горные выработки зоны «Поздняя» на горизонтах 89, 150 и 210 м. Водозабор является основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения города Верхняя Пышма с производительностью 2,0-2,5 тыс. м3/сут. Химический состав воды в водозаборных скважин при околонейтральном значении рН (от 6,2 до 7,6) имеет концентрации нитратов, превышающие в отдельные периоды питьевые ПДК, максимально в маловодный 2010 год – до 60-68 мг/л, что определяется влиянием селитебной застройки (коммунальное загрязнение).

Нестандартная гидрохимическая ситуация складывается на Гумешевском медном руднике, на котором современное состояние техногенеза определяется, во-первых, изливом на поверхность земли кислых рудничных вод, дополнительно загрязненных в результате складирования в техногенные полости промышленных отходов криолитового (бывшего химического) завода, расположенного по соседству; во-вторых, функционированием на территории затопленного рудника с 2004 года опытно-промышленного участка подземного выщелачивания (ПВ) меди из медистых глин с использованием концентрированной серной кислоты; втретьих, местонахождением месторождения в акватории Северского пруда, являющегося частью водосборной площади Волчихинского водохранилища – источника питьевой воды г. Екатеринбурга. Все три источника (внутренние и внешние) имеют сходные геохимические маркеры, в первую очередь сульфат-ион.

Особую опасность при ПВ представляет угроза растворения кислых отходов Полевского криолитового завода потерями технологических растворов. Результаты гидрохимического мониторинга показали, что происходит быстрая нейтрализация агрессивных технологических растворов на природных геохимических барьерах, а наличие выхода на поверхность земли рудничных вод, позволяет объективно контролировать процесс загрязнения подземных вод (Елохина С.Н. и др., 2007).

Гидрохимические характеристики частично затопленного Богомоловского золотого рудника могут быть представлены по результатам наблюдений на действующем водозаборе, отбирающем рудничные воды с глубины около 60-70 м для производственно-технического водоснабжения крупного промышленного предприятия. Рудничные воды имеют минерализацию менее 1,0 г/л и типичный для природных вод района гидрокарбонатный магниево-кальциевый состав. Выше нормативных значений для вод питьевого назначения фиксируются показатели общей жесткости (до 10-15 ммоль/л), содержания нитратов (до 60-100 мг/л), свинца (40-60 мкг/л), кадмия (2-4 мкг/л) и некоторых других (марганец, железо и показатель цветности). Причина появления повышенных концентраций токсичных элементов кроется в горнопромышленном прошлом области питания водозабора, в пределах которой в провалы над подземными горными выработками длительное время складировались промышленные отходы соседнего химического завода.

Как показывают результаты мониторинга, именно в весенний период (апрель) при максимальном атмосферном питании наблюдается рост загрязнения.

На Ломовском и Карпушихинском рудниках, принадлежащим к единому Карпушихинскому медно-цинковому рудному полю, химический состав рудничных вод резко отличается. На Ломовском руднике самоизлив рудничных вод, организованный дренажной скважиной, вскрывающей первую от поверхности горизонтальную горную выработку, имеет слабокислую среду (рН около 5), сухой остаток 0,5 г/л, концентрацию сульфатов – 330 мг/л, содержание меди - 0,18 мг/л, кадмия – 0,013 мг/л. Изливающиеся воды из провалов над северным и южным шахтными стволами Карпушихинского рудника, закрытого более 40 лет назад, более агрессивны: при рН - 2,8 имеют сухой остаток - до 0,75 г/л, концентрацию сульфатов - до 0,5 г/л, содержание меди – 0,7 мг/л, кадмия – до 0,14 мг/л. Причина отличия химического состава рудничных вод Карпушихинского объекта может быть объяснена более низким гипсометрическим положением точек излива и, соответственно, большей глубиной зоны дренирования природно-техногенной ГГС.

Работами Г.А. Вострокнутова (1964), А.С. Веретенниковой (1972) доказано наличие в уральских геологических структурах гидродинамической и гидрохимической зональности, в частности, наличие зон свободного и затрудненного водообмена. Современные данные по результатам опробования Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 (Шиляев Ю.А., 2001) проанализированные Ю.В. Михайловым (2007) с выделением в разрезе гидрофизической зональности по критериям, предложенным В.А. Кирюхиным (2005). В результате выделены четыре зоны: ГI – весьма активного водообмена с периодом одного цикла около 35 лет (рыхлые отложения), мощностью 30 м; Г-II – активного водообмена с периодом около лет (зона региональной трещиноватости), в интервале от 30 до 162 м; Г-III – замедленного водообмена с периодом 460 лет (промежуточная зона локальных трещин) на глубинах от 162 до 2040 м; Г-IV – весьма замедленного водообмена с периодом около 3500 лет (зона локальных трещин), выделяемая до глубины 6000 м.

При этом инфильтрационный генезис воды устанавливается до глубины 3000 м.

Данные того же автора по Естюнинскому рудному полю демонстрируют присутствие исключительно пресных вод во всех зонах, кроме Г-IV.

Природную гидродинамическую и гидрохимическую зональность нарушает гиперпроницаемость затопленных рудников, что и продемонстрировали материалы по опробованию вертикального разреза природно-техногенной ГГС на Крылатовском руднике (Елохина С.Н. и др., 2009). Здесь были отобраны поинтервальные пробы воды в доступной части ствола шахты «Центральная», что позволило построить эпюру минерализации рудничных вод. Уверенное отличие в химическом составе рудничных вод установлено между отметками 185 и 220 м (рисунок 10).

Измерение температуры воды на том же участке ствола шахты «Центральная» выполнено одновременно с гидрохимическим опробованием В.А. Щаповым (Институт геофизики УрО РАН) кварцевым термометром (погрешность измерения ± 0,01 0 С).

Рисунок 10 - Термограмма (а) и продольная схема расположения горных выработок Крылатовского рудника (б):

1– 3 – вертикальные горные выработки: 1- ликвидированная на момент консервации рудника; 2 -законсервированная; 3 – ликвидированная без бетонирования устья; 4 – место выхода шахтных вод (техногенный родник); 5 – предполагаемое На полученную термограмму Крылатовской ПТ ГГС наложены данные по ближайшей фоновой скважине № 2000 Дегтярского рудоуправления, глубина которой сопоставима с исследуемым шахтным стволом и составляет около 500 м. В целом температура воды в шахтном стволе изменяется от 5,83 до 7,55 0С сообразно техногенной структуре по «полочкам», отражающим температурные скачки, соответствующие боковому притоку по горизонтальным горным выработкам 71, 130, 190 и 250 м. Максимальные температурные скачки (до 0,7 0С) установлены на горизонте 120-130 м, имеющем максимальную площадь питания и связь с наибольшим количеством вертикальных каналов и инфильтрогенных вод, отражая специфические водообменные процессы ПТ ПВС. Сравнение термограмм в естественных и природно-техногенных ПВС позволяет констатировать наличие активного вертикального восходящего движения воды в стволе шахты: на глубине 110-120 м в ПТ ГГС температура воды соответствует естественному температурному полю на глубине 240 м и т.д.

Согласно Ф.А. Макаренко и др. (1972), Урал относится к области глубокоохлажденной верхними инфильтрогенными водами с пониженными геотемпературными градиентами 1,5-2,0 0С на 100 м. По результатам измерения температур на Уральской сверхглубокой скважине СГ-4, по данным Ю.А. Шиляева, геотемпературный градиент составляет 1,5 0С. Материалы по Естюнинскому и Лебяжинскому рудному полю фиксируют геотермический градиент до глубины 500 м в интервале 0,9-1,0 0С с последующим его увеличением до 1,6 0С/100 м на глубине 1,5 км (Михайлов Ю. В., 2007). На природной термограмме по скв. 2000 геотермический градиент в интервале глубин от 100 до 500 м составляет 0,56 0С, а в шахтном стволе Крылатовской ПТ ГГС температурный градиент выше: 0,8-1,0 0С.

4. Горнорудный техногенез создает комплекс техноприродных геологических опасностей (ТПГО), зависящих от сложности природно-техногенных гидрогеологических условий. Оценка территорий по степени опасности включает выделение внутренней, внешней и замыкающей зон, проведение гидродинамического, воднобалансового и гидрохимического прогнозов на основе комплексного мониторинга, дифференцированного по зонам ТПГО, и разработку реабилитационных мероприятий (глава 6).

Горнорудный техногенез пассивной стадии проявляется комплексом природно-техногенных геологических процессов (см. таблицу 1), продуцирующих ТПГО и связанную с ними вероятность экологических, экономических, физических и прочих рисков. Согласно А.Л. Рогозону, риск есть вероятная мера природной опасности, поэтому его оценка предваряется оценкой природной опасности или их совокупности (Природные опасности России…, 2003). Опасность, в соответствии с тем же источником, представляет собой «процесс, свойство или состояние определенных частей литосферы, гидросферы…, представляющих угрозу для людей (социальный риск), объектов экономики (физический и экономический риски) и (или) окружающей среды (экологический риск)». В литосфере (геологической среде, по Е.М. Сергееву) возникают геологические опасности, проявляющиеся посредством опасных геологических процессов. На затопленных рудниках опасность создает объект, ликвидированный рудник, его затопленные горные выработки, отвалы и др. элементы. Он является источником воздействия на природные объекты – ландшафты, массивы горных пород, природные подземные и поверхностные воды и т.п. (Елохина С.Н., 2005).

С другой стороны, риск (его вероятность) пропорционален уязвимости рассматриваемого объекта. Последнее есть свойство материального объекта утрачивать способность к выполнению своих естественных функций в результате воздействия опасного процесса или их совокупности (Природные опасности России…, 2003). Применительно к территории пассивного техногенеза уязвимость может быть определена по степени нарушенности горнорудной деятельностью естественных природных (в том числе гидрогеологических) условий, например, формированием природно-техногенных ГГС и ПВС, рассмотренных выше. Если уязвимость природных гидрогеологических условий выражается посредством появления природно-техногенных ПВС, то показатели и характеристики последних (скорость водообмена, общая минерализация и др.) можно использовать для характеристики экологических рисков и геологической опасности.

С учетом синергетичности опасных геологических процессов и создаваемых ими ТПГО разработана группировка последних по генетическому принципу.

В результате 14 видов выявленных на Урале геологических процессов (и их проявлений) объединены в четыре группы ТПГО (таблица 3): гидродинамические (ГД), гидрохимические (ГХ), экзогеодинамические (ЭГД) и геомеханические (ГМ). Ведущим фактором их формирования является подъем уровня подземных вод и его предельное положение, поэтому степень ТПГО непосредственно зависит от сложности гидрогеологических условий затопленного горнорудного объекта.

Для оценки и прогнозирования ТПГО рассмотрены два приема: зонирование территории природно-техногенных ПВС и специальная многоцелевая оценка группы их сложности (Елохина С.Н., Арзамасцев А.А., 2007).

Зонирование территории техногенеза позволяет добиться определенной однородности ТПГО. По аналогии с «Требованиями к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых» (ГИДЭК, 2000), выделяются три зоны, представляющие собой площади с определенным набором потенциальных ТПГО. Максимальное количество возможных проявлений принимается по группам ТПГО, согласно таблице 3: ГД – 3 вида, ГХ – 4 вида; ЭГД – 6 видов и ГМ – 2 вида, в сумме максимально получаем 15 видов опасных процессов, что соответствует 15 баллам.

Для Дегтярской ПТ ПВС их 12 (рисунок 11). В иных условиях, отличных от Урала, для территории затопленных рудников может быть принято иное количество видов ТПГО.

Внутренняя зона (I) с максимальной и практически повсеместной пораженностью ТПГО всех типов выделяется в границах горного отвода, соответствующего границам природно-техногенной гидрогеологической структуры. Внешняя зона (II) выделяется от границы горного отвода до контура депрессионной воронки. В этой зоне отсутствуют подземные горные выработки, но встречаются природно-техногенные ландшафты, гидро-, сноу- и литохимические ореолы рассеяния (ТПГО типа ГД, ГХ и ЭГД). Замыкающая зона (III) в условиях горноскладчатого Урала охватывает бассейн местного речного стока (совмещенный с бассейном подземного стока) за пределами депрессионной воронки.

Таблица 3 - Группировка техноприродных геологических опасностей на территории затопленных рудников 1. Гидроди- Положение восстановленного Работающие и строящиеся 1.1. Прорыв подземных вод из затопленных 2. Гидрохи – Положение восстановлен - Водозаборы и другие за- 2.1. Загрязнение подземных вод мические ного уровня подземных вод. глубленные инженерные (ГХ) Колчеданные месторожде- объекты в границах при- 2.2. Формирование агрессивных для фундания с оставленными цели- родно-техногенной ПВС. ментов, кабелей и т.п. рудничных вод Продолжение таблицы тивации горных выработок Геоморфологическое полоПросадки и провалы в зоне сдвижения, Рисунок 11 - Зонирование территории Дегтярского техногенеза 1 – участки селитебной застройки; 2 – современная гидросеть Выделение замыкающей зоны связано с остаточными явлениями гидрохимической опасности на рудниках со сложными и очень сложными природнотехногенными гидрогеологическими условиями (техногенные гидрохимические ореолы). На объектах с простыми гидрогеологическими условиями выделение зоны III нецелесообразно.

Критерии выделения группы сложности объектов, применяемые при освоении и эксплуатации месторождений как твердых полезных ископаемых, так и подземных вод для цели оценки и прогноза ТПГО непригодны. Вероятность риска и уязвимость природной среды находятся в прямой зависимости от степени отличия параметров природно-техногенных ГГС и ПВС от природных условий, поэтому предлагается использовать критерии, отражающие степень техногенного изменения условий питания и разгрузки, а также геохимической обстановки (таблица 4).



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«ЗАБОРЦЕВА Татьяна Ивановна СРЕДОЗАЩИТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА В ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА Специальность 25.00.24 – Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Иркутск 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт географии им. В.Б. Сочавы Сибирского отделения РАН Научный консультант : доктор географических наук, профессор Михайлов Юрий...»

«ХУАН ЖАНЬ-ЖАНЬ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРОФИЧЕСКОГО СТАТУСА ПРЕСНОВОДНЫХ ОЗЕР КИТАЯ Специальность 25.00.36 – Геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Санкт-Петербург Работа выполнена в...»

«ШУРОВА МАЙЯ ВЛАДИМИРОВНА ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ В РАЙОНЕ РУДНИКА ВЕСЕЛЫЙ (Республика Алтай) 25.00.36 ГЕОЭКОЛОГИЯ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Томск 2006 Работа выполнена на кафедре минералогии и геохимии ГОУ ВПО Томский государственный университет Научный руководитель : кандидат геолого-минералогических наук, профессор Летувнинкас Арвидас Иосифович Официальные оппоненты : доктор...»

«Абдель Азиз Фавзи Махмуд Эль Шинави Эль Хайес ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НИЖНЕЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА РЕКИ ТОМИ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ) 25.00.07 Гидрогеология 25.00.08 Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Томск – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном...»

«ЛУКОВСКАЯ Ирина Александровна ЭКОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КУЗНЕЦКО-САЛАИРСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ Специальность 25.00.36 – Геоэкология (Науки о Земле) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск – 2010 Работа выполнена на кафедре метеорологии и климатологии ГОУ ВПО Томский государственный университет Научный руководитель : доктор географических наук, доцент Севастьянов Владимир Вениаминович Официальные оппоненты : доктор географических...»

«Аскаров Герман Робертович ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕСТАБИЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА НА КОРРОЗИОННОЕ СОСТОЯНИЕ ГАЗОПРОВОДОВ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА Специальность 25.00.19 Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Уфа 2014 2 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы Общая протяжённость эксплуатируемых в системе ОАО Газпром подземных магистральных газопроводов составляет около 164,7...»

«Лукьянова Светлана Юрьевна ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ КАРЬЕРНЫХ ВОД В МАССИВАХ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«Орлинский Андрей Сергеевич ЭКОЛОГО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ СБАЛАНСИРОВАННОСТЬ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ специальность 25.00.36 – Геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Ростов-на-Дону 2006 1 Работа выполнена на кафедре социально-экономической географии и природопользования геолого-географического факультета Ростовского государственного университета доктор географических наук Научный руководитель : профессор А.Д....»

«Качинский Владимир Леонидович ТЕХНОГЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ В ПОЧВАХ АРКТОТУНДРОВЫХ ЛАНДШАФТОВ ОСТРОВА БОЛЬШОЙ ЛЯХОВСКИЙ (НОВОСИБИРСКИЕ ОСТРОВА) 25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва-2014 Работа выполнена на кафедре геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова...»

«НОВЫХ Иван Евгеньевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАДАСТРОВОЙ ОЦЕНКИ ЗЕМЕЛЬ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ОСНОВЕ УЧЕТА ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА (на примере Белгородской области) 25.00.26. – землеустройство, кадастр и мониторинг земель АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Белгород – PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Работа выполнена на кафедре природопользования и земельного...»

«ХОРОШЕВ Олег Анатольевич ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ЗОНЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ООО КАВКАЗТРАНСГАЗ Специальность 25.00.36 – Геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Ростов-на-Дону 2007 Работа выполнена на кафедре социально-экономической географии и природопользования геолого-географического факультета Южного федерального университета доктор географических наук, Научный руководитель : профессор А.Д. Хованский доктор...»

«ЧЕРНЕЦКАЯ Юлия Владимировна КАДАСТРОВАЯ ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ ГОРОДСКИХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ С УЧЕТОМ ОБРЕМЕНЕНИЙ И ОГРАНИЧЕНИЙ Специальность 25.00.26 – Землеустройство, кадастр и мониторинг земель Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный...»

«Михаревич Марина Викторовна ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ЛАНДШАФТОВ ПРЕДАЛТАЙСКОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ РАВНИНЫ В ГОЛОЦЕНЕ Специальность 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск 2011 Работа выполнена на кафедре физической географии и ГИС Алтайского государственного университета Научный руководитель : кандидат географических наук, доцент Барышникова...»

«ОЗАРЯН Юлия Александровна ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЭЛЕМЕНТЫ БИОТЫ ЭКОСИСТЕМ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (на примере ОАО Корфовский каменный карьер) Специальность: 25.00.36 – Геоэкология (горно-перерабатывающая промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Пермь – 2012 Работа выполнена в ФГБУН Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук. Научный руководитель...»

«Маркова Юлия Николаевна ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ УСЛОВИЙ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ОЗЕРАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ В ПОЗДНЕМ ПЛЕЙСТОЦЕНЕ И ГОЛОЦЕНЕ Специальность 25.00.09. – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Иркутск - 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН Научный...»

«ВИВЧАР АНТОН НИКОЛАЕВИЧ ВЛИЯНИЕ СНЕЖНЫХ ЛАВИН НА РЕКРЕАЦИОННОЕ ОСВОЕНИЕ БАССЕЙНА РЕКИ МЗЫМТА (ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ) Специальность 25.00.31 гляциология и криология Земли Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук МОСКВА 2011 Работа выполнена на кафедре криолитологии и гляциологии Географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель : кандидат географических наук, доцент Наталья...»

«НИВИН Валентин Александрович ГАЗОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ В МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОДАХ: ГЕОХИМИЧЕСКИЕ, МИНЕРАГЕНИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И СЛЕДСТВИЯ (на примере интрузивных комплексов Кольской провинции) 25.00.09 – геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Москва 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геологическом институте Кольского...»

«Глазунов Андрей Васильевич ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩЕЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ 25.00.29 – Физика атмосферы и гидросферы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте вычислительной математики Российской академии наук Официальные оппоненты : Курганский Михаил Васильевич, доктор физико-математических наук, Федеральное...»

«ЗАНДАНОВА Баярма Андреевна КУЛЬТОВЫЕ МЕСТА КАК ЭЛЕМЕНТЫ КУЛЬТУРНЫХ ЛАНДШАФТОВ (на примере национального парка ТУНКИНСКИЙ) Специальность 25.00.24 – экономическая, социальная и политическая география Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Улан-Удэ – 2007 2 Работа выполнена в Байкальском институте природопользования СО РАН и национальном парке Тункинский Научный руководитель : доктор географических наук Гомбоев Баир Октябрьевич...»

«СладковСкая Марина Германовна ГаСТРоПодЫ СЕМЕЙСТва TROCHIDAE в СаРМаТСкоМ БаССЕЙНЕ ПаРаТЕТИСа 25.00.02 – палеонтология и стратиграфия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2014 оБЩая ХаРакТЕРИСТИка РаБоТЫ Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Палеонтологическом институте им. А.А. Борисяка РАН актуальность темы. В настоящее время проблемы, связанные с эволюцией бассейнов и населяющих их...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.