Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Блинов С.М., Катаев В.Н. Геохимические последствия сброса в карстовые полости кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна // IV объед. симпоз. по проблемам прикладной геохимии, посвященный памяти академика Л.В.Таусона: Тез. докл.- Иркутск, 1994.-Т.2.-С.67-68.
Геохимические последствия сброса в карстовые полости кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна
Максимович Н.Г., Блинов С.М., Катаев В.Н.
На Западном Урале шахтным способом разрабатывается угленосная формация визейского яруса нижнего карбона. Факторами, определяющими сложность горно-геологических условий разработки угля, являются интенсивная закарстованность вмещающих известняков и связанная с ней обводненность.
Из 18 угольных шахт, работающих в регионе, 8 характеризуются притоками карстовых вод в среднем свыше 1000 м3/час, а в случае внезапных прорывов локальные притоки могут достигать от 300 до 3200 м3/час. Гидродинамическая связь поверхностных и подземных вод определяется природно-техногенными факторами — высокой трещинно-карстовой проницаемостью углевмещающих массивов и спецификой разработки угля под карстовым водоносным горизонтом, предусматривающей откачку воды и обрушение кровли выработанного пространства.
Особенностью малых рек угледобывающего района является то, что некоторые из них использованы под сток шахтных вод.
Инымы словами, малые реки региона, использованные в технологической цепочке горнодобывающего производства, являютя источником загрязнения подземных и поверхностных вод. Данное явления усугубляется особенностями режима малых рек.
Химический состав шахтных вод зависит от содержания в угленосной формации серы, карбонатов и рассеянных элементов. При содержании серы в углях более 4% каpстовые воды пpиобpетают кислую pеакцию (pH=2-3) и сульфатный состав. Сульфатные железисто-алюминиевые, натриево-кальциевые воды приобретают минерализацию 2.5-19 г/л. Серосодержащие минералы и органические соединения в процессе биохимического окисления дают серную кислоту.
В ходе эксплуатации месторождения, в связи с увеличением водопритоков, воздухообмена и объемов пород, вовлеченных в геохимические процессы, минерализация может возрастать до 35 г/л. В шахтной воде по сравнению с природной на несколько порядков повышается содержание свинца, меди, цинка, серебра, никеля, кобальта.
Малые реки горнодобывающего района до впадения в них шахтных вод имеют HCO3-Ca-Na гидрохимическую фацию с минерализацией 90-150мг/л. Вода пресная и ультрапресная, слабокислая (рН=5.8). После впадения в них шахтного стока малые реки приобретают SO4-Fe-Al состав при минерализации от 640 до 5000-6000 мг/л. Содержание SO4 составляет от 1000 до 3700 мг/л, железа — от 70 до 900 мг/л, алюминия — от 11 до 160 мг/л при рН 2.5-2.9.
Сброс шахтных вод в малые реки за последние 55 лет сильно изменил их естественный режим. Заполнение карстовых полостей железосодержащими осадками, в составе которых до 46% гетита и гематита, частично или полностью исключило подземный сток и увеличило долю поверхностного стока. Загрязненные воды, очищавшиеся ранее при прохождении по трещинам и полостям, в настоящее время впадают в магистральные реки района. В зимнее время малые реки содержат только шахтные воды.
Воды магистральных рек района по химическому составу мало отличаются от малых рек. Помимо нитритного загрязнения, эти реки имеют кислую среду (рН 2.3-3.5). Воды имеют SO4-Ca-Mg гидрохимическую фацию (содержание SO4 до 270 мг/л) при минерализации 450-500 мг/л.
Интенсивному загрязнению подвержены и донные осадки. Водные вытяжки в результате загрязнения меняют состав с HCO3-Ca на SO4-Ca, содержание водорастворимых солей увеличивается от 300-350 мг/л до 9500-9700 мг/л. Среда со слабокислой (рН=5.5) меняется на сильнокислую (рН=2.5-4.0).
Донные осадки являются источником вторичного загрязнения. В горнодобывающем районе интенсивно загрязняются поверхностные водотоки, что связано с меняющейся гидродинамикой малый рек и снижением интенсивности естественной очистки на подземных участках.
Подземные воды в силу природно-техногенных причин изолированы от поверхностных водотоков и активного загрязнения. Тем не менее, фильтрационное загрязнение существует и не только в паводковый период. Атмосферные воды, фильтруясь через угольные отвалы, обусловливают сульфатное загрязнение вод на глубинах 30-50 м от поверхности. Гидрохимическая НСО3-Са фация меняется под источниками загрязнения на SO4-HCO3-Ca (содержание SO4 достигает 300-350 мг/л при минерализации 700-760 мг/л).
Процессы загрязнения поверхностных и подземных вод определили горнодобывающие районы как территории геоэкологических катастроф.
|
|
|
