Особенности формирования качества воды малых рек Восточного Забайкалья

УДК 556.34

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ МАЛЫХ РЕК ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

© 2007 г. В. И. КОННОВ

Забайкальский институт железнодорожного транспорта, г. Чита

В большинстве случаев нарушение земель в бассейнах малых рек и загрязнение водных объектов Читинской области (Восточное Забайкалье) вызвано вскрышными работами при добыче золота открытым способом, перевалкой торфов на борта речных долин. Отработка месторождений открытым способом в поймах и руслах малых рек приводит к деградации водотоков. В последние годы в Восточном Забайкалье, и в частности Читинской области, резко увеличилось количество различных организаций (акционерные общества, товарищества, артели и др.), занимающихся отработкой месторождений россыпного золота, других редких металлов, угля.

Большая часть разведанных россыпных месторождений располагается в прирусловых поймах и непосредственно в руслах рек. Это вызывает необходимость отводить русла рек от границ россыпей. В зависимости от типа горных машин, используемых для выемки и транспортирования песков, различают дражный, гидромеханизированный, скреперно-бульдозерный и экскаваторный способы открытой разработки россыпей. Драги обычно работают в пойме рек. Дражный разрез заполнен водой, и через него протекает водный поток, осветляющий воду, используемую для промывки.

Технология ведения работ определяется в основном способами выемки пород и системами дражных разработок. Изменением технологии добычных работ можно влиять на производительность драги, на потери песков и разубоживание, а следовательно, и на загрязнение воды в дражном разрезе. На рисунке представлена рекомендуемая водооборотная схема отработки драгой открытых россыпных месторождений золота.

На гидравлических разработках вода используется в больших объемах — в среднем 10...50 м3 воды на 1 м3 пород. Напорной струей размывают и перемещают как торфа, так и пески. Дополнительное количество воды расходуется для подъема размытых пород землесосами и струйными насосами (гидроэлеваторами).

Технология гидравлических работ может оказывать влияние на водные объекты изменением разубоживания песков, что определяет количество глинистых частиц, поступающих на гидравлический отвал; удельного расхода напорной воды, используемой для размыва песков, который зависит от принятого напора подводимой к гидромонитору воды; способа размыва и системы разработки: типа применяемого оборудования — землесоса, струйного насоса и др.

Все это влияет на количество воды, находящейся в обороте, размеры водоотстойников и степень осветления воды при отстое [1, 3, 4]. Добыча золота ведется обычно снизу вверх против течения реки. Все месторождение разбивается на блоки, из которых пустые породы (тор-

В статье рассмотрены техногенные факторы формирования качества воды малых рек Восточного Забайкалья (на примере Читинской области). В результате анализа работ, выполняемых при добыче золота открытым способом в поймах и руслах рек, установлены периоды их производства, во время которых происходит загрязнение и изменение гидрологического и гидрохимического режимов водотоков. Разработанная классификация этапов и видов работ при отработке россыпных месторождений золота позволит правильно назначать расчетные периоды для оценки экологического состояния водотоков.

Ключевые слова: качество воды рек, горные работы, периоды (этапы) производства работ.

фа) выкучиваются на борта, а золотоносные пески — в верхний торец блока. Образовавшийся котлован (отстойник) заполняется водой, подаваемой из реки в количестве, необходимом для промывки (необходимый объем воды может составлять 8,0.20,0 тыс. м3). После отработки первого блока промприбор переставляется в верхний соседний блок и т. д. При отработке открытых россыпных месторождений золота рекомендуется использовать схему оборотного водоснабжения с очисткой воды отстаиванием.

Схема оборотного водоснабжения промприбора: 1 — пром-прибор; 2 — отрабатываемый блок; 3 — водоподводящий канал; 4 — насосная станция; 5 — эфелеотбойная дамба; 6 — илоотстой-ник; 7 — отстойник; 8 — трубопровод подачи воды на промприбор; 9 — руслоотводной канал; 10 — водорегулирующее гидротехническое сооружение (водослив с широким порогом); 11 — струенаправляющая дамба

При использовании такой технологии отработки месторождений образуется каскад отстойников или прудов. Их площадь обычно не превышает 1 км2, а средняя глубина изменяется от 5 до 10 м. В зависимости от гидрогеологических условий на месторождении каскад прудов будет оказывать регулирующее действие на сток малой реки независимо от того, что для промывки песков используется оборотное водоснабжение.

Если уровни подземных вод располагаются у поверхности земли, то пруды будут выполнять аккумулирующую роль, и наоборот, при расположении уровней подземных вод ниже дна прудов будет происходить фильтрационная отдача воды из них через дно и стенки.

Такое регулирование подземного стока может резко отражаться на водности и качестве воды малых рек.

Основные факторы, влияющие на экологическое состояние рек

Значительное изменение гидрологического режима малых рек будет происходить при сопоставимости водообмена в системе «месторождение — река», их геометрических размеров и техногенного изменения поверхности водосбора при отработке. Анализ расположения отработанных, отрабатываемых и проектируемых в настоящее время месторождений в Забайкалье показал, что на водосборе одной реки может вестись

или планируется отработка ряда россыпей (на р. Тура

— 7 месторождений). Некоторые месторождения имеют длину, изменяющуюся в пределах 5.35 км, а в редких случаях и больше, и располагаются они на малых реках (притоки средних и больших рек), длина которых лежит в пределах 15.100 км. Таким образом, большая часть длины такой реки нарушается отработкой месторождений.

Для примера приводится гидрологическая характеристика малой р. Средняя Борзя и месторождений россыпного золота, расположенных в ее бассейне. Общая длина реки составляет 94 км, площадь водосбора 1360 км2. На всем протяжении водного объекта, начиная от устья (кроме участка реки длиной 15—20 км от истока), располагаются следующие объекты: хвостохранилище Кадаинского рудника; месторождение россыпного золота «Средняя Борзя», которое будет отрабатываться дражным способом на протяжении 35 км старательской артелью «Даурия» (россыпь располагается непосредственно в русле реки и части прирусловой поймы); месторождение россыпного золота «Средняя Борзя», которое отрабатывалось гидромеханизированным способом старательской артелью «Слюдянка»; месторождение россыпного золота «Богомоловка», которое отрабатывалось гидромеханизированным способом старательской артелью «Прогресс»; месторождение россыпного золота «Солкокон», которое отрабатывалось гидромеханизированным способом старательской артелью «Прогресс» и расположено на левом притоке (р. Солкокон); месторождение россыпного золота «Чашинский Ильдикан», которое отрабатывалось гидромеханизированным способом старательской артелью «Прогресс» и расположено на левом притоке (р. Ильдикан) р. Средняя Борзя.

Только двумя драгами на протяжении 35 км р. Средняя Борзя (месторождение россыпного золота «Средняя Борзя», отработку в течение 7 лет будет вести старательская артель «Даурия») будет переработано 12,4 млн м3 грунта балансовых запасов и 22,8 млн м3 грунта забалансовых запасов. Глубина отработки по проекту 4 — 12 м.

Технологические этапы разработки россыпных

месторождений золота

В результате анализа особенностей формирования качества воды рек Восточного Забайкалья, в бассейнах которых ведется добыча золота открытым способом, было установлено, что дражный, гидромеханизированный, скреперно-бульдозерный и экскаваторный способы разработки россыпных месторождений золота включают в себя подготовительный, добычный (эксплуатационный), рекультивационный и послерекультивационный периоды (этапы) производства работ, в которые необходимо определять степень влияния объекта на экологическое состояние водотоков и водоемов (независимо от способа открытой разработки) [2, 4].

Подготовительный период включает следующие работы, которые влияют на качественные и количественные характеристики водных объектов:

а) очистку площади месторождения от кустарника и леса;

б) удаление вскрышных пород и растительного слоя с учетом опережения добычных работ;

в) устройство пионерных водоотстойников, прудов-накопителей сточных вод, образующихся при осушении месторождения и строительстве пионерных отстойников;

г) устройство струенаправляющих, защитных и технологических дамб;

д) оттаивание мерзлых пород и отведение сточных вод в пруды-накопители;

е) первичное заполнение пионерных прудов-отстойников подземными или поверхностными водами (строительство водозаборного узла или водозаводных канав);

ж) строительство руслоотводных и нагорных каналов, валов-канав, быстротоков, перепадов и других гидротехнических сооружений на каналах;

з) строительство подъездных путей, мостов, переездов, линий электропередач, заправочных станций и ремонтных площадок для строительных машин и автомобильного транспорта;

и) строительство промплощадки;

к) защита талых пород от глубокого сезонного промерзания;

л) вынос существующих хозяйственных построек и транспортных коммуникаций за границы горного отвода земель.

Добычный (эксплуатационный) период включает:

а) валовую или селективную выемку песков (при бульдозерно-скреперной технологии разработки) и сплошной размыв пласта песков (при гидравлическом способе разработки);

б) транспортирование торфов в отвалы при опережающей вскрыше и песков к бункеру промывной установки (промприбора);

в) осушение пласта;

г) зачистку плотика;

д) размещение хвостов промывки в отвалы или отстойники;

е) очистку сточных вод отстаиванием или с применением физико-химических методов;

ж) восполнение безвозвратных потерь воды из прудов-отстойников в случае отрицательного водного баланса (на фильтрацию, испарение, заполнение по-рового пространства гале-эфельных отвалов).

Ре культивационный период включает:

а) ликвидацию временных зданий и сооружений;

б) горнотехническую рекультивацию — планировку гале-эфельных отвалов, торфов, засыпку каналов, строительство постоянного устойчивого русла реки;

в) отвод избытков воды;

г) химическую мелиорацию — извлечение потенци-

альных загрязнений из руд, пород, шлаков и прочих образований, фиксация оставшихся загрязнений;

д) биологическую рекультивацию — вспашку и внесение органических и минеральных удобрений, нанесение растительного, плодородного слоя на спланированные площади, посадку многолетних трав, кустарников, деревьев.

Послерекультивационный период (период восстановления плодородия почв) включает контроль и регулирование:

а) естественных процессов самозарастания земель после проведения горно-технической рекультивации (при отсутствии биологической рекультивации);

б) процессов зарастания земель в результате проведения агротехнических мероприятий;

в) выноса легкорастворимых химических и взвешенных веществ в дождевые паводки в период зарастания.

Детальные исследования загрязнения малых рек горно-добывающей промышленностью в условиях Восточного Забайкалья были выполнены на участке малой р. Хилкотой, принадлежащей бассейну

оз. Байкал (протекает в Красночикойском районе Читинской области).

В 1986—1991 годах в долине р. Хилкотой Чикой-ской геолого-разведочной партией треста «Забай-калзолоторазведка» проведены поисково-оценочные работы по сети 600—1 200 х 10—20 м, пробурено 429 скважин общей длиной 3 663,5 м. По результатам этих работ в нижнем течении р. Хилкотой выявлена россыпь золота протяженностью 12 650 м. Научнотехническим советом Читагеолкома (протокол № 23 от 30.03.1999 г.) приняты к сведению без постановки на учет прогнозные ресурсы россыпного золота категории С1 в количестве 816 кг со средним содержанием в песках 496 мг/м3.

В 2005 году ООО «Ресурс» пробурено 7 линий буровых скважин между линиями 1996 года № 48 и 70, сеть бурения 200 х 20 х 10 и 400—600 х 20—10 м (лицензия на право пользования недрами ЧИТ 01553 БЭ от 22 ноября 2004 года). По данным бурения недропользователем ООО «Ресурс» подсчитаны запасы по категории С1 и С2 в интервале разведочных линий № 52— 64 (центральная часть месторождения). После доразведки нижней и верхней частей месторождения предусматривается разработка проекта на отработку выявленных запасов. Россыпное месторождение золота по р. Хилкотой находится в 70 км от с. Красный Чикой Читинской области. Сообщение с ним возможно автомобильным транспортом повышенной проходимости. Рельеф района среднегорный, резко расчлененный. Относительные превышения водоразделов над днищами долин составляют 300—400 м.

Климат района резко континентальный с продолжительной холодной зимой и коротким, но жарким летом. Максимальная минусовая температура наблюдается в январе и достигает минус 45 °С. Годовое количество осадков не превышает 400 мм, при этом максимальное их количество выпадает в теплое время

года. Реки замерзают 5—20 ноября, вскрываются в конце апреля, начале мая. Грунт в зимнее время промерзает до 1,5 — 3,0 м.

Многолетняя мерзлота по результатам поисковооценочных работ на разрезах фиксируется в весьма малом количестве. Население района малочисленно и занято в основном сельским хозяйством. Основу экономики составляет золотодобывающая и лесная промышленности. Из горно-добывающих предпрятий в районе действуют четыре старательские артели — «Даурия», «Слюдянка», «Тайга», «Сириус», отрабатывающие золотоносные россыпи.

Долина р. Хилкотой золотоносна на всем протяжении, но промышленные участки россыпи небольшие по размеру и разобщены.

Геологическое изучение района началось после открытия россыпей золота в долинах рек Баджира-евка, Пронькина, Куприха, Катанца, Мельничная и других в 1833 году управлением Нерчинского горного округа.

Добыча золота начата в 1844 году. Золотоносность долины р. Хилкотой известна с 1862 года. Россыпь, расположенная в устьевой части реки, отрабатывалась вручную ямным способом и майнами с плотов. С 1968 по 1999 год работы по разведке россыпей в районе проводились Чикойской геолого-разведочной партией (трест «Забайкалзолоторазведка»).

Россыпь Хилкотой в плане линейно-вытянутая с пережимами и расширениями, многоструйчатая. На участке 3,8 км (между разведочными линиями № 32—70), россыпь трехструйчатая, ширина струй колеблется от 30 до 100 м, составляя в среднем 59 м. Литологически пласт не выделяется, положение его в разрезе определяется только по результатам опробования. Золотоносный пласт залегает на глубине 2 — 4 м, среднее содержание золота в торфах не превышает 5—10 мг/м3. Мощность горной массы по выработкам изменяется от 4 до 6 м, составляя в среднем 5,2—5,3 м. Содержание золота на горную массу колеблется от 90 до 170 мг/м3, среднее по россыпи составляет 160 мг/м3.

По схеме гидрогеологического районирования Читинской области район работ относится к Даурской сложной гидрогеологической складчатой области Центрального Забайкалья и располагается в пределах Чикой-Ингодинского гидрогеологического массива, граничащего на севере с Чикойским артезианским бассейном.

Дебит р. Хилкотой обеспечит потребности эксплуатации 50-литровой драги при отработке россыпи при условии использования оборотной системы водоснабжения в замкнутом цикле с помощью устройства водохранилищ-отстойников.

Годовая производительность драги (110,0 тыс. м3) определяется исходя из продолжительности дражного сезона, работы драги в осенне-весенний период и числа часов работы драги в сутки (таблица). Режим работы драги: непрерывная рабочая неделя; количество смен в сутки — 3; количество часов работы драги

в сутки — 18; продолжительность смены — 8 часов; продолжительность дражного сезона — 183 суток; часовая производительность драги — 34,67 м3 /час. При отработке россыпи размеры дражного разреза, обеспечивающие рациональный режим работы драги по производительности, должны быть следующими: минимальная ширина одинарного забоя по условию нормальной эксплуатации драги и полноты выемки песков — 33,0 м; наименьшая рабочая ширина одинарного забоя драги из условия возможности ее разворота на 90° — 30,0 м; осадка понтона драги — 1,75 м; минимальный зазор между днищем понтона и почвой дражного разреза — 1,0 м; минимально необходимая глубина черпания ниже уровня воды — 2,75 м.

Производительность драги

Месяц года Количество часов работы в сутки Коэффи- циент, учиты- вающий клима- тические условия Часовая производитель -ность драги, м3 Коли- чество дней работы в месяц Производительность драги в месяц, тыс. м3

Май 18 0,9 34,67 10 5616

Июнь 18 1,0 34,67 30 18720

Июль 18 1,0 34,67 31 19344

Август 18 1,0 34,67 31 19344

Сентябрь 18 1,0 34,67 30 18720

Октябрь 18 0,9 34,67 31 17410

Ноябрь 18 0,8 34,67 20 9984

Итого 18 0,95 34,67 183 109138

Анализ условий разработки месторождения россыпного золота по р. Хилкотой подтвердил необходимость учета всех видов работ и этапов при оценке экологического состояния водотока.

Заключение

Все способы открытой разработки россыпных месторождений золота (дражный, гидромеханизированный, скреперно-бульдозерный и экскаваторный) включают приведенные выше периоды (этапы) производства работ. Отличие способов состоит в видах выполняемых работ по каждому из них, объемах и в количестве работ, зависящих от физико-географических, природно-климатических, технологических и других условий.

В результате анализа этапов производства работ добычи золота была разработана классификация видов вредного воздействия на водные объекты. Виды вредного воздействия на водные объекты зависят от периода (этапа) производства работ, объема, количества и видов работ, входящих в периоды.

Необходимо оценивать состояние водного объекта по каждому периоду

загрязняющих веществ назначать по периоду, приводящему к наибольшим изменениям качественных и количественных характеристик водотока или водоема.

При открытой разработке месторождения золота одновременно разными способами необходимо учитывать вредное влияние на водный объект всех работ, предусматриваемых этими способами, отдельно по каждому из периодов.

Список литературы

1. Денисов В. В. Экология / В. В. Денисов, В. В. Гу-тенев, И. А. Лучанская. — М. : Вузовская книга, 2002.

- 726 с.

2. Зелинская Е. В. Воздействие разработки россыпей на окружающую среду / Е. В. Зелинская, Л. М. Щербакова, О. И. Горбунова // Горный журнал. — 1998. — № 5. — С. 27—28.

3. Коннов В. И. Экологическая оценка и мероприятия по защите от загрязнения малых рек Восточного Забайкалья : научное издание / В. И. Коннов. — Чита : ЧитГУ, 2006. — 126 с.

4. Пособие по оценке воздействия горного производства на окружающую среду и экологическому обоснованию хозяйственной деятельности горных предприятий / Свердловский областной комитет по охране природы, Уральская государственная горно-геологическая академия, Уральский инженерно-экологический центр. — Екатеринбург : Фирма «УралИНЭКО», 1996. — 92 с.

PECULIARITIES OF WATER QUALITY FORMATION IN SMALL RIVERS OF EAST ZABAIKALJE REGION

V. I. Konnov

Zabaikalsky Institute of Railway Transport, Chita

In the article, technogenic factors of water quality formation in small rivers of Eastern Zabaikalje (at the example of the Chita region) have been considered. As a result of the analysis of works carried out during gold open mining in rivers’ bottomlands and beds, production periods have been detected when pollution and a change in hydrologic and hydrochemical water flow’s regimes occurred. The developed classification of stages and kinds of works during working of gold-fields will allow to fix correctly calculated periods for assessment of water flows’ ecological state.

Key words: river water quality, mining, periods (stages) of work execution.

Контактная информация:

Конов Василий Иванович — кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство», декан заочного факультета Забайкальского института железнодорожного транспорта

Адрес: 672040, г. Чита, ул. Магистральная, д. 11, ЗабИЖТ

Тел. (3022) 41-34-10; e-mail: konnov@zab.megalink.ru Статья поступила 23.11.2006 г.