ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГОРНОМ ДЕЛЕ НА ПОСТЭКСПЛУАТАЦИОННОМ ЭТАПЕ

©2018г. Л.С.Рыбникова1,*, П.А.Рыбников1,**

1Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук, ул. Мамина-Сибиряка, 58, г. Екатеринбург, 620075 Россия
*E-mail: luserib@mail.ru
**E-mail: ribnikoff@yandex.ru
Поступила в редакцию 22.01.2018 г.

Гидрогеологические исследования в горном деле традиционно направлены на решение задач безопасной отработки месторождений полезных ископаемых. Завершение отработки большого числа месторождений в последние годы (как в мире, так и в России) привело к необходимости решения проблем управления территориями, нарушенными многолетними горными работами, на постэксплуатационном этапе. Управление территориями отработанных месторождений, особенно старых и бесхозных рудников, потребовало разработки специальных законов, на их реабилитацию тратятся значительные средства. Возможность эксплуатации новых месторождений, особенно крупных, определяется гарантией обеспечения экологической безопасности не только на период освоения месторождения, но после его завершения. После прекращения добычи и закрытия горнодобывающего предприятия негативное воздействие на прилегающую территорию может продолжаться в течение длительного времени. Основные виды такого влияния практически идентичны в разных странах и не зависят от типа полезного ископаемого: это изменение состояния подземных и поверхностных вод, нестабильность земной поверхности, выходы токсичных газов или опасных веществ в окружающую среду. Считается, что за счет загрязненных шахтных вод формируется самый крупный поток сточных вод на земле. Закрытые (затопленные) рудники являются аномальными в гидрогео-динамическом и гидрогеохимическом аспекте территориями. Особенности постэксплуатационного этапа – продолжительность (как правило, на порядок больше эксплуатационного), непредсказуемые гидрогеохимические процессы (взрывной характер изменения качества подземных вод, никак или слабо проявлявшийся при отработке месторождений полезных ископаемых), формирование новых очагов разгрузки подземных вод (обусловленных характером техногенных изменений рельефа), подтопление прилегающих территорий (вследствие подъема уровня подземных вод до отметок, превышающих его положение в естественных ненарушенных условиях). Гидрогеологический прогноз на постэксплуатационном этапе требует совместного учета геомеханических, гидродинамических и гидрохимических процессов.

Ключевые слова: затопленные рудники, техногенная трещиноватость, подтопление, кислые шахтные воды, вторичные минералы, зона аэрации, сульфиды, физико-химическое моделирование

DOI: 10.1134/S0869780318040105

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонинова Н.Ю., Шубина Л.А. Актуальные проблемы сохранения и восстановления земельных ресурсов Уральского федерального округа // Известия Самарского научного центра Российской Академии Наук. 2012. No 14 (1–8). С. 2032–2035.

2. Боревский Б.В., Хордикайнен М.А., Язвин Л.С. Разведка и оценка эксплуатационных запасов место- рождений подземных вод в трещинно-карстовых пластах. М.: Недра, 1976. 247 с.

3. Грязнов О.Н., Палкин С.В., Новиков В.П., Вострокнутов А.Г., Катаев А.М. Дренажные воды – источник техногенного гидроминерального сырья на Урале // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1997. No 11– 12. С. 56–66.

4. Дребенштедт К. Современная эколого-экономическая концепция горной промышленности // Экономика региона. 2013. No 1. С. 105–114.

5. Елохина С.Н. Техногенез затопленных рудников Урала: автореферат дис. ... докт. геол.-мин. наук. Екатеринбург, УГГУ, 2014. 43 с.

6. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. Свердловск: Изд-во УрГУ, 1991. 256 с.

7. Зотеев В.Г., Зотеев О.В., Корнилков С.В. Перспектива извлечения цветных металлов, выносимых на поверхность рудничными водами на отработанных месторождениях // Комбинированная геотехнология. Развитие физико-химических способов добычи: труды по материалам междунар. конф. Магнитогорск: МГТУ, 2009. С. 76–81.

8. Жукова И.А., Лобунец В.С. Экологические последствия реструктуризации угольной промышленности Ростовской области // Journal of Economic Regulation (Вопросы регулирования экономики). 2016. No 7 (4). С. 87–94.

9. Лангольф Э.Л., Лудзиш В.С., Лазаревич Т.И., Поляков А.Н. Актуальные проблемы освоения площадей горных отводов после затопления шахт Кузбасса // Маркшейдерский вестник. 2007. No 4. С. 45–48.

10. Лехов А.В. Физико-химическая гидрогеодинамика: учебник. М.: КДУ, 2010. 500 с.

11. Максимович Н.Г., Черемных Н.В., Хайрулина Е.А. Экологические последствия ликвидации Кизеловского угольного бассейна // Географический вестник. 2006. No 2. С. 128–134. 


12. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынин В.Г. Горнопромышленная гидрогеология. Учебник для вузов. М.: Недра, 1989. 287 с. 


13. Мироненко В.А., РумынинВ.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Монография в 3-х томах. Т. 3. Прикладные исследования. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 1999. Кн. 1. 311 с.; Кн. 2. 504 с. 


14. Мормиль С.И., Сальников В.И., Амосов Л.А., Хасанова Г.Г., Семячков А.И, Зобнин Б.Б., Бурмистренко А.В. Техногенные месторождения Урала и оценка их воздействия на окружающую среду / Под ред. Ю.А. Боровкова. Екатеринбург: НИА-Природа, ДПР по Уральскому региону, ВНИИЗАРУБЕЖ- ГЕОЛОГИЯ, 2002. 206 с. 


15. Поздняков С.П. Стохастическое моделирование гидрогеодинамических процессов: автореф. дис. ... д-ра геол.-мин. наук. М.: МГУ, 1996. 44 с. 


16. Румынин В.Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии. СПб.: Наука, 2011. 1158 с. 


17. Рыбникова Л.С., Фельдман А.Л., Рыбников П.А. Последствия затопления медноколчеданных рудников Среднего Урала: формирование гидрогеологических условий // Проблемы недропользования: Сб. статей. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-тех- нического журнала). М.: Горная книга, 2011. No ОВ11. С. 459–470. 


18. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Геофильтрационная модель массива горных пород в области влияния отрабатываемых и ликвидируемых рудников горноскладчатого Урала // Литосфера. 2013. No 3. С. 130–136. 


19. Рыбникова Л.С., Фельдман А.Л., Рыбников П.А. Инженерная защита гидросферы при отработке и ликвидации рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Горная книга, 2012. No 10. С. 301–306. 


20. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Эколого-экономическая оценка шахтных вод на примере затопленных медноколчеданных рудников Урала // Водное хозяйство России. 2016. No 1. С. 52–65. 


21. Смирнов С.С. Зона окисления сульфидных место- рождений. М.: АН СССР, 1951. 334 с. 


22. Тарасенко И.А. Геохимические особенности состава и закономерности формирования подземных вод в природно-техногенных гидрогеологических структурах районов ликвидированных угольных шахт: автореферат дис. ... докт. геол.-мин. наук. Владивосток, 2014. 45 с. 


23. Тюленев М.А., Мельхерс К., Кречман Ю., Герке-Ма- летт П., Кляйнеберг К. Элементы и аспекты пост- эксплуатационного периода горных предприятий // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2015. No 6 (112). С. 3–13. 


24. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М.: Изд-во МГУ, 1995. 368 с. 


25. Шестаков В.М. Принципы геофизико-экологического мониторинга // Геоэкология. 1999. N4. С. 362–365. 


26. Яхонтова Л.К., Зверева В.П. Минералы зоны ги- пергенеза. Владивосток: Дальнаука, 2007. 164 с.

27. Appelo C.A.J., Postma D. Geochemistry, groundwater and pollution. 2-nd edition. Rotterdam, Balkema, 2005. 635 p.

28. Chiang W.H. and Kinzelbach W. 3D-Groundwater Modeling with PMWIN. First edition. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2001. 346 p.

29. Fifth Five-Year Review for Iron Mountain Mine Superfund Site Redding, California. US EPA. San Fran- cisco. 2013. 252 p.

30. Mining for the Future. Appendix C: Abandoned Mines. Working Paper. Mining, Minerals and Sustain- able Development. The International Institute for Environment and Development. London, 2002. 20 p.

31. Mining, mining waste and related environmental is- sues: problems and solutions in Central and Eastern European Candidate Countries / Jordan G., D’Alessandro M., Hamor T., Liedekerke M.V., Panagos P., Puura E., Sommer S., Vijdea A.-M. Ispra (Joint Re- search Centre of the European Commission). 2004. 207 p.

32. Hammarstrom J.M., Seal R.R. II, Meier A.L., Kornfeld J.M. Secondary sulfate minerals associated with acid drainage in the eastern US: recycling of metals and acidity in surficial environments// Chemical Geology. 2005. V. 215. P. 407–431.

33. Nordstrom D.K., Alpers C.N. Negative pH, efflorescent mineralogy, and consequences for environmental res- toration at the Iron Mountain Superfund site, California // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96. 1999. P. 3455– 3462.

34. Nordstrom D.K. Hydrogeochemical processes govern- ing the origin, transport and fate of major and trace elements from mine wastes and mineralized rock to surface waters // Applied Geochemistry. 2011. No 26. P. 1777–1791.

35. Plumlee G.S., Smith K.S., Montour M.R., Ficklin W.H., Mosier E.L. Geologic controls on the composition of natural waters and mine waters draining diverse mineral-deposit types // The environmental geochemistry of mineral deposits, Reviews in Economic Geology. 1999. No 6. P. 373–432.

36. Technical Evaluation of the Gold King Mine Incident San Juan County, Colorado. Peer reviewed by: U.S. Geological Survey, U.S. Army Corps of Engineers U.S. Department of the Interior. Bureau of Reclamation. Technical Service Center. Denver, Colorado. October 2015. 132 p.

37. Rybnikova L.S., Rybnikov P.A. Water quality of the abandoned sulfide mines of the Middle Urals (Russia). 13th International Mine Water Association Congress. Mine Water & Circular Economy. 25–30 june 2017. Lappeenranta – Finland. Editors: Christian Wolkers- dorfer, Lotta Sartz, Mika Sillanpää, Antti Häkkinen. Proceedings. 63. V. 1. P. 753–760.

38. Wolkersdorfer C. Water management at abandoned flooded underground mines. Fundamentals. Tracer tests. Modelling. Water treatment. Springer, 2008. 465 p.

39. Younger P.L. The longevity of mine water pollution: a basis for decision-making // Science of the Total Environment. 1997. No194/195. P. 457–466.ф