Организация гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на месторождениях горючих сланцев

• Автор: Кутяйкина, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 25.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 239 с. : ил.

1. Обзор состояния проблемы организации и постановки
гидрогеоэкологического мониторинга при затоплении шахт
1.1.Гидрогеологические проблемы, возникающие при ликвидации
нерентабельных шахт
1.2.Изученность вопросов геоэкологии и организации гидрогеоэкологического мониторинга
1.3.0бзор и анализ проведенных на Ленинградском месторождении горючих сланцев исследований гидрогеоэкологической направленности
2. Формирование техногенного режима подземных вод в процессе длительной эксплуатации сланцевого месторождения
2.1.Особенности формирования гидродинамического режима подземных вод при эксплуатации месторождения
2.2.Принцип построения постоянно действующих моделей для исследования гидрогеологических условий
2.3.Разработка численной геофильтращюнной модели
3. Гидрохимическое опробование природных и шахтных вод месторождения и оценка возможности их загрязнения при затоплении шахты им. С.М. Кирова
3.1. Анализ особенностей формирования химического состава природных и
шахтных вод в процессе эксплуатации месторождения
3.2. Анализ источников загрязнения подземных и шахтных вод и
концептуальная модель фенольного загрязнения водоносных горизонтов
3.3. Экспериментальные исследования миграционных характеристик горных
пород и оценка возможности загрязнения шахтных вод летучими фенолами
и тяжелыми металлами
4. Прогнозные оценки изменения гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод при затоплении шахты
им. С.М. Кирова с применением численного моделирования
4.1. Прогноз изменений гидродинамического режима подземных вод при затоплении шахты им. С.М. Кирова
4.2. Разработка численной миграционной модели и ее использование для анализа и прогноза гидрохимического режима подземных вод
4.3. Прогноз изменений гидрохимического режима подземных вод при затоплении шахты им. С.М. Кирова
4.4. Обоснование необходимости ликвидации шахты им. С.М. Кирова
методом «сухой» консервации
5. Методические рекомендации по организации
гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев
5.1. Цели, задачи и структура мониторинга
5.2. Особенности конструкции наблюдательной сети, рекомендации по методике проведения режимных наблюдений и опытно-миграционных работ
Заключение
Библиографический список
Примечания
Актуальность работы. В последние годы в России согласно Государственной программе реструктуризации топливной промышленности проводится ликвидация многочисленных нерентабельных угольных, а также сланцевых шахт. Ликвидация шахт путем их затопления подземными водами сопровождается значительным изменением техногенного гидродинамического и гидрохимического режима, что существенно сказывается на экологической ситуации в горнопромышленных регионах. При неуправляемом затоплении шахт не исключаются внезапные прорывы шахтных вод и увеличение водопритоков в горные выработки соседних действующих шахт, подтопление городских и промышленных территорий, загрязнение поверхностных и подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
В ряде случаев ликвидация шахт должна осуществляться путем их консервации с сохранением шахтного водоотлива. Так, на Ленинградском месторождении горючих сланцев в связи с ограничением сбыта товарного сланца поставлен вопрос о ликвидации одной из двух шахт — шахты им. С.М. Кирова. Комплекс натурных исследований, гидрохимических опробований шахтных вод, лабораторных экспериментов и прогнозных оценок показал, что затопление шахты может привести к существенному загрязнению шахтных и подземных вод летучими фенолами и тяжелыми металлами, что и предопределило необходимость ликвидации шахты с сохранением системы водоотлива. Организация «сухой» консервации шахты потребует значительных и долговременных эксплуатационных затрат, поэтому принято решение об использовании откачиваемых шахтных вод после их обязательной очистки для водоснабжения г. Сланцы.
Для обеспечения экологической безопасности, связанной как с негативными последствиями затопления сланцевых шахт, так и с их ликвидацией способом «сухой» консервации с использованием шахтных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, необходимо проведение
вод. Эта сложность определяется как геологическим строением месторождения, так и последствиями ведения горных работ.
К основным факторам, осложняющим гидрогеологические условия месторождения необходимо отнести:
а) наличие трех основных взаимодействующих водоносных горизонтов: везенбергского, итферско-кукерского и таллиннского;
б) наклонное залегание пластов, с уклоном до 2,5-10'3;
в) наличие глубоких эрозионных врезов в ордовикских отложениях «везенбергского уступа» и древнего русла реки Плюссы, заполненных девонскими породами;
г) широкое развитие двух различных по генезису форм карста, усугубляющих фильтрационную неоднородность карбонатных пород;
д) инфильтрационное питание водоносного комплекса;
Пологое залегание слоев, эрозионные взрезы и сдвижение пород в кровле промпласта при камерной системе его отработки осложняют оценку и учет граничных условий фильтрации подземных вод в горные выработки шахт. Наличие двух форм карста, развивающегося соответственно вдоль и поперек слоистости, существенно осложняют условия фильтрации и интерпретацию результатов опытно-фильтрационных работ (ОФР) по определению параметров водоносных и относительно водоупорных пластов. Деформирование массива и повышение его проницаемости в результате сдвижения, а также нарезка сети глубоких дренажных канав и щелей в почве выработок осложняют оценку условий формирования водопротоков в шахты.
Как уже отмечалось, к основным водоносным горизонтам, режим которых определяется условиями эксплуатации шахт им. Кирова и «Ленинградская», можно отнести везенбергский, кукерский и таллиннский горизонты, приуроченные к карбонатным отложениям ордовика. Эти полого залегающие водоносные горизонты и разделяющие их относительно