Об обеспечении геоэкологических условий диверсификации при закрытии угольных предприятий на примере шахты Никулинской Подмосковного угольного бассейна

© А.Ю. Власова, 2014

УДК 622:332.142 А.Ю. Власова

ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ДИВЕРСИФИКАЦИИ ПРИ ЗАКРЫТИИ УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ПРИМЕРЕ ШАХТЫ НИКУЛИНСКОЙ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

Для решения проблемы использования техногенно-ресурсного потенциала, применительно к стадии завершения работ по ликвидации экологических последствий, с включением его в оборот в рамках идеи диверсификации необходимо принять меры по обеспечению геоэкологических условий данной местности. Ключевые слова: геоэкология, реструктуризация, диверсификация, кадры.

В России, на протяжении уже 17 лет осуществляется работа по реструкторизации угольной промышленности - реализуется программа закрытия нерентабельных шахт и разрезов.

Горнодобывающая промышленность оказывает существенное негативное воздействие на все компоненты окружающей природной среды (ОПС), вызывая нежелательные ее изменения: потерю и деградацию природного ландшафта, изменения гидрологических условий и загрязнение водных источников, нарушение качества атмосферного воздуха и почв.

В ходе ликвидации шахт наиболее проблемными являются социальные и экологические задачи, требующие эффективных решений. На данный момент осуществляется 3-ий, завершающий этап реструктуризации. На этом этапе приоритетными рассматриваются задачи окончания технических, экологических и социальных программ.

В рамках реструктуризации угольной промышленности предусматривается создание новых рабочих мест. Применительно к стадии завершения работ по ликвидации экологических последствий, актуальной остается

возможность использования техно-генно-ресурсного потенциала с включением его в оборот в рамках идеи диверсификации по геоэкологическим условиям. Закрытие шахт в районе Тульской области осуществляется методом сухой и мокрой консервации горных выработок. При минимальных экономических издержках, методы консервации сопровождаются различного рода отрицательными проявлениями в геоэкологической среде. Из-за отсутствия мирового опыта решения экологических задач в контексте диверсификации, а также незначительного отечественного опыта по условиям крупномасштабного закрытия шахт, такая перспективная тема остается до настоящего времени не достаточно изучена и требует научно-практической разработки, и нами сформулирована как «Обеспечение геоэкологических условий диверсификации при закрытии угольных предприятий ».

В результате выполненного анализа публикации и отчетных материалов по теме закрытия шахт выяснилось, что практически не разорабаты-валась тема оценки геоэколгических условий диверсификации при закрытии угольных предприятий.

Рис. 1. Схема расположения шахт ДО АО «Тульское»

Решение проблемы обеспечения геоэкологически безопасных мер и условий при закрытии угольных производств рассматривается как исключительно актуальная. Однако, эта тема не является профильной для горной науки, в части диверсификации применительно к геоэкологическим условиям.

1. Общая характеристика и условия залегания ликвидируемых шахт подмосковного угольного бассейна.

Подмосковный угольный бассейн затрагивает ряд областей: Рязанскую, Московскую, Тульскую, Калужскую, Смоленскую и Новгородскую. Общая площадь бассейна составляет около 120 тыс. км .

В состав ДОАО «Тульское» входят следующие закрытые шахты: «Бородинская-13», «Владимировская», «Дедилов-ская», «Западная», «Комсомольская», «Каменская», «Львовская», «Майская», «Мостовская», «Никулинская», «Партизан», , «Прогресс», «Россошинская», «Смирновская-6», «Смородинская», «Се-ченская-15»; и восстановленные шахты: «Бельцевская», «Бельковская», «Подмосковная», «Бородинская №17», «Дубов-ская», «Липковская №9», «Владимирская». Все эти шахты расположены на

территории Тульской области (рис. 1 Схематический план).

Рельеф поверхности в районе расположения шахт в основном равнинный, местами волнистый и всхолмленный. Поверхность изрезана сложной сетью глубоких оврагов. Леса, лесопарки и полезащитные полосы покрывают около 14% территории.

Подавляющая часть территории района относиться к бассейну реки Оки. Главные реки: Упа, Дон и

Осетр.

1. Краткая характеристика климатических условий района.

Климат в районе расположения проектируемого комплекса производств умеренно-континентальный, характеризующийся теплым, но неустойчивым летом, умеренно суровой и снежной зимой. Среднегодовая температура воздуха 4,2°С. Самый холодный месяц январь (-10,1°С), самый теплый -июль. Средняя температура воздуха в 13 часов в июле 24,2°С. Абсолютный максимум температуры +38°С, абсолютный минимум - 42°С. В среднем за год выпадает 585 мм осадков.

В среднем в году наблюдается 27 дней с грозой. Продолжительность солнечного сияния за год 1600-1700 часов.

В году наблюдаются ветры западных направлений.

Основные населенные и административные центры в районе расположения шахт городов: Тула, Новомосковск, Узловая, Донской, Щекино, Алексин, Ки-мовск и Гремячев. Города Тула и Узловая - важные железнодорожные узлы.

В районе хорошо развиты промышленность, сельское хозяйство и коммуникации.

Рис. 2. Стратиграфический разрез участков ликвидируемых шахт

Глубина горных работ на шахтах находится в пределах от 20 до 100 м.

В пределах площади бассейна в продуктивной толще размещается до 5 - 7 водоносных горизонтов, разделенных водупорами.

Наибольший промышленный и хозяйственный интерес представляет Упинский горизонт, сложенный трещи-но-пористыми водонасыщенными известняками. Горизонт залегает в подстилающей толще и на большой площади распространения отделен от пласта

маломощным водоупо-ром (слоями глин от 1 до 2-З м).

Упинский водоносный горизонт является основным источником снабжения питьевой водой городов и поселков на большей части освоенной площади бассейна и потому подлежит охране.

2. Гидрогеологическая характеристика района

Гидрогеологические условия шахт ДО АО «Тульское» определяют водоносные горизонты кровли пласта угля: водоносный горизонт четвертичных отложений, тарусско-окский водоносный горизонт, на-дугольный тульский водоносный горизонт, приуроченный к непосредственной кровле пласта, и подугольный упинский водоносный горизонт.

Водоносный горизонт четвертичных отложений приурочен к супесям и суглинкам, слагающим самую верхнюю часть разреза на участке шахты. Уровень воды здесь расположен в нескольких метрах от поверхности. Проницаемость супесей в горизонте определяется коэффициентами фильтрации около 0,5 м/сут, а суглинков - 0,05 м/сут.

Четвертичные супеси и суглинки подстилаются мезозойскими глинами, которые распространены практически повсеместно, имеют преимущественно тугопластичную, реже твердую консистенцию и достаточно низкую прони-

цаемость (коэффициент фильтрации глин менее 10-4 м/сут). Мезозойские глины препятствуют перетеканию подземных вод из четвертичных отложений в залегающий под ними тарусско-окский водоносный горизонт. Однако в местах карстовых воронок, возникают провалы и своеобразные гидравлические «окна» в мезозойских глинах, через которые подземные воды четвертичных отложений перетекают в тарусско-окский горизонт. При этом возможны заметные потери воды из поверхностных водотоков.

3. Горные работы

Рабочий пласт на шахтах в Подмосковном угольном бассейне залегает практически горизонтально на глубинах преимущественно от 30 до 140 м. Местами отмечаются волнистость почвы пласта и ее воронкообразные понижения на 3-5 м. Мощность угольного пласта чаще изменятся от 1 до 5 м, но преобладают мощности от 2 до 2, 5 м. Марка угля - Б.

Шахтные поля обычно вскрываются вертикальными стволами. Выработки околостовольных дворов закрепляются монолитной железо-бетонной крепью. Сечение выработок всвету изменяется от 8 до 12,7м2.

4. Краткие выводы

В Подмосковном угольном бассейне деформационные процессы в толще пород протекают достаточно интенсивно и проявляются на земной поверхности, практически после каждой посадки основной кровли. Мульда сдвижения имеет ступенчатый характер. Высота ступеней колеблется от единицы до нескольких десятков сантиметров. При прорывах плывунов на земной поверхности образуются провалы и воронки. Массив горных пород рассечен системами сквозных водопро-водящих трещин, которые могут служить каналами поступления воды в горные выработки.

Для вовлечения региона в хозяйственный оборот нужно учитывать геомеханические процессы протекающие в породах. Оценивать геомеханическое состояние массива и прогнозировать его изменение под влиянием горных работ нужно с учетом горногеологических, гидрогеологических, климатических, экологических и других условий.

5. Последствия ликвидации угольных шахт

После ликвидации шахты доступ к выработкам прекращается и процесс заполнения выработанного пространства вмещающими породами происходит бесконтрольно естественным путем за счет обрушения вышележащей толщи, пучения почвы и выдавливания боков выработки. При определенных условиях деформационные процессы могут достичь земной поверхности и привести ее к сдвижению с образованием трещин, уступов, интенсивных оседаний в виде провалов и воронок, и как следствие, разрушению поверхностных объектов.

Закрытие угольного предприятия может привести к существенным изменениям состояния породного массива, которые в большинстве случаев имеют отрицательный характер. Наиболее опасной формой геомеханических проявлений является провал (рис. 3), так как он появляется внезапно и, пронизывая всю толщу горных пород, создает угрозу аварий и безопасности людей.

Провалы на ликвидированных шахтах могут образовываться в устьях вскрывающих выработок, над выработками расположенными на малых глубинах, а также на больших глубинах, при наличии слабых вмещающих пород способных легко проникать в выработки.

Для определения возможных негативных последствий важно прогнози-

Рис. 3. Провал на территории промп-лошадки ш. Западная Подмосковного угольного бассейна

Рис. 4. Подтопление территорий и загрязнение водного объекта сточными водами ш. Западная Подмосковного угольного бассейна

ровать параметры развития деформационных процессов в надугольной толще.

Нарушение сплошности пород в массиве может привести к загрязнению питьевых вод водоносных горизонтов или полному их уничтожению.

Большая потенциальная опасность ликвидации шахт связана с нарушением режима подземных и поверхностных вод, с подтоплением территорий и загрязнением водоемов и водотоков (рис. 4), выходом на дневную поверхность «мертвого воздуха», загрязнением воздушного бассейна выбросами породных отвалов.

При оценке экологических последствий закрытия шахт нужно принимать в внимание не только прямое, но и косвенное влияние. Деформирование толщи пород может привести к разрыву нефтепроводов, авариям на канализационных сетях и других аналогичных объектах. В результате чего возможны засорения почвы и воды транспортируемыми по этим трубопроводам продуктами и отходами и нанесение большого вреда природным объектам.

Ёиквидация шахты может привести к затоплению выработок и ухудшению их проветривания на соседней действующей шахте, в результате разрушения барьерных целиков.

Для снижения отрицательных последствий необходим оперативный долгосрочный прогноз развития геомеханических процессов во время ликвидации шахты и в послеликвидаци-онный период.

По данным документации шахты, в частности геодинамической и гидрогеологической обстановки на территории ликвидируемой шахты, выяснилось что земли на территории промп-лощадки и прилегающими к ним территории являются неопасными для возведения новых производств. По геодинамическим условиям: кровля является относительно устойчивой, малопучащейся, и относятся ко вто-

Таблица 1

Виды и параметры нарушений

Землепользова- Использова- Источник нарушения по- Площадь Характер наруше-

тель ние земель верхности Га нии поверхности

СПК пашня Горные работы 6.6 прогибы

"Приволье" Скважины 10.9 изрытость, засорение

ЛЭП 3.8 изрытость, засорение

пашня Отвал породы и автодорога на отвал с прилега ющими землями 5.0 строительство автодороги и отсыпка отвала

луг Отвал породы и автодорога на отвал с прилегающими землями 6.1 строительство автодороги и отсыпка отвала

Администрация скважины 12 изрытость, засорение

Алексинского ЛЭП 1.07 изрытость, засорение

района

рому типу территорий над подготовительными выработками, (ко второму (II) типу отнесены подработанные территории, относительно благоприятные, но где изучение и оценка устойчивости потенциальных провальных зон необходимы только при строительстве и эксплуатации капитальных сооружений). По гидродинамическим условиям территории принадлежат к первому типу подработанных территорий по условиям подтопления (поверхность практически не оседает и не подтапливается). Для проведения начальной стадии строительства системаобразующего Студенческого центра на территории промплошадки шахты Никулинская необходимо провести рекультивацию земель, нарушенных горными работами.

6. Рекультивация земель, нарушенных горными работами

Согласно данным шахты "Никулинская" в границах горного отвода нарушениям, требующим рекультивации, подвергалось 45,47 га земель. Указанные земли расположены вне постоянного отвода земель шахты. Виды и параметры нарушений представлены в табл. 1.

В пределах земельного отвода шахты распределение площадей приведено в табл. 2.

В пределах нарушенной поверхности горными работами образовались пологие прогибы максимальной глубиной до 0,7 м, в пределах которых невысокие гребни чередуются с западинами.

Земли не выведены из сельскохозяйственного производства, используются под посевы овощных культур, но всхолмленный рельеф затрудняет работу сельскохозяйственной техники.

Проектные решения по рекультивации нарушенных земель.

На участке площадью 6,6 га, нарушенном горными работами, неровности рельефа не превышают толщины плодородного слоя.

В связи с этим предусматривается рекультивация без полного снятия почвы, но сплошной планировкой.

Водопонижающие и гидронаблюдательные скважины тампонируются, а затем закрываются слоем плодородного грунта толщиной не менее 0,3 м, надвигаемого в процессе планировки нарушенной территории с прилегающих к скважинам участков. В связи с изрыто-стью, засоренностью сорняками и посторонними предметами планировка территории предполагается сплошной с удалением мусора.

Нарушенная территория под ЛЭП восстанавливается демонтажем вре-

Таблица 2

Распределение площадей в пределах земельного отвода шахты!

Наименование нарушений и видов использования земель Площадь

Га %

Промплощадка, ж/д пути, водозаборы, очистные сооружения, селитебная территория 52.52 91.3

Подсобное хозяйство 5.0 8.7

Итого 57.52 100

менных линий и выборочной планировкой до 20% поверхности.

Земли, занятые пахтой без оформления отвода для строительства дороги на отвал породы, целесообразно рекультивировать лишь на левом берегу р. Же-лезня, где расположена пашня. Дорожная одежда с покрытием из железобетонных плит разбирается и площадь планируется с заполнением корыта дорожной одежды плодородным грунтом (площадь 2,2 га).

Участок дороги, проходящий близ западной границы промплощадки, предусматривается сохранить и использовать в качестве подъезда к проектируемому на территории промплощадки Центру подготовки и переподготовки кадров.

Занятые дорогой и прилегающие к ней земли площадью 3,9га должны быть прирезаны к отводу шахты, а вместо них переданы СПК "Приволье" земли подсобного хозяйства шахты (5 га).

С учетом экологической опасности породного отвала № 2, загрязняющего воды р. Железня предусматривается ряд природоохранных мероприятий. В том числе:

-отвод русла р. Железня с освобождением площади для планировки отвала;

-выполаживание и террасирование откосов, прилегающих к р.Железня, с уменьшением высоты отвала до 9-10м; -планировка поверхности отвала; -лесонасаждение на отвале; -устройство нагорной канавы. Отвод русла р.Железня проектируется в целях использования русла и поймы для перемещения части породы

(примерно 120 тыс, м3) для выполаскивания откосов до 25° и устройства террас. При этом высота отвала снижается более, чем на 1/3. Габариты отводного каната и расположение подошвы отвала относительно него обеспечивают непод-топляемость паводковыми водами. Рабочий проект отвода русла р. Железня. в свое время разрабатывался филиалом Гипрошахта в целях увеличения емкости породного отвала.

Для предотвращения обводнения основания отвала поверхностными стоками с верховой стороны предусматривается устройство нагорной канавы.

Отрицательное, воздействие отвала на воздушный бассейн предотвращается проектируемыми лесонасаждениями на его поверхности и между отвалом и отводным каналом.

В связи с тем, что все предусмотренные работы по рекультивации производятся без предварительного снятия почвенного покрова, биологический этап рекультивации (кроме лесонасаждения на отвале) не предусматривается.

4. Технические решения по организации студенческого центра обеспечения учебно-образовательных и приобретенных профессиональных навыков работы.

Промплощадка ш."Никулинская" в административном отношении расположена на территории Алексинского и Ясногорского районов Тульской области, в 17-18 км к югу-востоку от г.Алексина и в 10 км к западу от г.Ясногорска, На территории поля шахты расположены населенные пункты: поселки Новогуровекий, Александров-

на, Пайдаково, Петрушино, Большие Пруды, Никулино. В экономическом отношении ш. "Никулинская" расположена в сельскохозяйственном районе. Электроэнергией площадка обеспечивается от районных подстанций: Ясногор-ской и Ленинской. Водоснабжение обеспечивается от собственного водозабора скважинами, пробуренными на Бобриковский водоносный горизонт. Теплоснабжение - от собственной котельной.

Территория размещения классифицируется по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика", относятся к климатическому району со следующими природными условиями: температура наиболее холодных суток при доверительной вероятности 0,92 -31°С;

температура наиболее холодной пятидневки - 27°С по СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия, снеговая нагрузка составляет - 1,0 КПД, ветровая нагрузка на высоте 10 м над уровнем земли -0,23 КПА.

На основании инженерно-геологических изысканий объектов про-мшющадки, -выполненных филиалом института "Гипрошахт" в 1974 г. основанием фундаментов будут служить покровные суглинки.

Подземные воды встречены на поверхности и обладают углекислой и выщелачивающей агрессией к бетону нормальной проницаемости.

Нормативная глубина промерзания грунтов составляет 1,4 м.

На промплощадке шахты предусматривается разместить следующее:

- учебный Центр подготовки и переподготовки кадров в горном производстве;

- гостиничный комплекс;

- учебно - практическую лабораторию;

- парк;

- пляж;

- спортивно-развлекательную площадку;

- кафе;

Главной целью Учебного Центра подготовки и переподготовки профессиональных кадров горных специальностей является:

- Удовлетворение потребностей специалистов в получении знаний о новейших достижениях в соответствующих отраслях науки и техники;

- Возможности получения опыта работы в определенной сфере деятельности.

Лаборатория должна быть оснащена новой техникой и приборами позволяющими студентам и практикантам выполнять практические задания и решать конкретные проблемы в той или иной сфере, совместно с высококвалифицированными работниками Центра.

Приоритетными задачами являются разработка и создание следующих услуг:

- организация и проведение курсов повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов организаций и незанятого населения.

- организация и проведение обучающих курсов для студентов высших учебных заведений

- возможность прохождения производственной и преддипломной практики студентов высших учебных заведений

- юридическое оформление повышения квалификации, профессиональной подготовки, прохождения курсов по данной тематике, присвоения квалификации (дипломы, свидетельства, удостоверения) дающие дополнительные права студентам и специалистам горных специальностей.

- организация и проведение научных исследований, научно - технических исследований, научно-технических и опытно-конструкторских работ студентов и горных инженеров совместно с высококвалифицированными специалистами Центра.

Схема расположения объектов на промплощадке и Никулинская

Рис. 5

Целесообразно готовить кадры по следующим специальностям: инженерная защита окружающей среды, маркшейдерия, геология, геодинамика, экология, технология добычи (переработки) полезных ископаемых. В указанном центре обеспечить специализацию по вопросам экологизации горного производства.

В свободное от учебы время планируется проводить экскурсии по достопримечательностям и памятным местам Тульской области.

При реализации проекта следует учесть и эстетический фактор: близлежащие территории должны быть благоустроены.

Схематический план размещения Центра представлен на рис. 5.

Заключение

На данный момент в России действующая сеть учебных заведений (подразделений) системы повышения квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов ни по масштабам, ни по качеству обучения не удовлетворяют возросшим потребностям в оперативном обновлении профессиональных знаний работников. Экономика выдвигает принципиально

новые требования к работникам - руководителям, специалистам, рабочим, к организации и содержанию их профессиональной подготовки и переподготовки. Предприятия переходят на новую технологию, выпускают новую продукцию, меняют производственный профиль деятельности. Многие работники высвобождаются со своих рабочих мест в связи с ликвидацией организаций, сокращением численности или штата в них. Каждое из этих обстоятельств влияет на структуру потребностей в кадрах в зависимости от профессиональной подготовленности к работе.

Многие организации испытывают недостаток кадров высокой квалификации (особенно рабочих), молодежи, которая бы приходила на производство для приобретения профессии, ее последующего освоения, дальнейшего совершенствования и повышения квалификации.

В последние годы студенты, фактически, не проходят производственную практику на рабочих местах и, следовательно, поступают на предприятие, не имея никакого практического опыта. Шахты, разрезы и другие промышленные не государственные организации ( в 2000 году добыча угля частных компаний составила 72% от общей добычи) не хотят принимать студентов для прохождения производственной практики и ссылаются на отсутствие рабочих мест, общежития и еще множество необоснованных причин.

Сегодня на управляющие должности компаний очень часто принимают лиц, не имеющих горного образования, и это в организациях повышенной опасности. У руководящих работников во время учебы недостаточно вырабатываются навыки управления трудовым коллективом.

Поэтому создание данного Центра подготовки и переподготовки профессиональных кадров является необходимым, а создание его непосред-

ственно на территории ликвидированной шахты только облегчает процесс обучения и приобретения практических навыков.

Выражаем признательность за ценные замечания и информацию директору ЗАО «Центр Экомонтиторинг» В.А. Рунушкину.

Выполнено в рамках реализации госконтракта ФЦП «Научные и педагогические кадры инновационной России» на 2009-2010 гг., ГК№П1406.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет о НИР «Разработка рекомендаций по решению экологических проблем, в т. ч. по поиску и ликвидации провальных зон, на территории закрышаемык шахт в Подмосковном угольном бассейне на примере ДОАО «Тульское» ОАО «Тулауголь»», ВНИМИ -2003г.

2. ТЭО «Технические решения по организации новык производств» ЦГШ, 1996г.

3. Экологический мониторинг при ликвидации шахт и разрезов..П. Красавин, А.М. Навитний, Ю.В. Каплунов - Пермь, ОАО "МНИИЭКО ТЭК", 2010.-315 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

4. Лиманский A.B., Норель Б.К., Ан-типов А.Н., Лиманский Д.В., Деев И.А., Пономарев B.C., Каплунов В.Ю., Власова А.Ю., Моисеева Е.А. Отчет о выполненной работе "Систематизация техногенный источников негативного влияния на окружающую природную среду, научно-методическое и экспертное сопровождение мониторинга экологических последствий ликвидации шахт Подмосковного угольного бассейна" на 2010 год.

5. Проектная документация ш. Никулинская ОАО «Тулауголь». и'.'-'а

Власова Алена Юрьевна - студентка, e-mail: Alena_Vlassova@mail.ru, Московский государственный горный университет.

UDC 622:332.142

USING NIKULINSKAYA MINE MOSCOW REGION COAL BASIN DURING THE CLOSURE OF COAL MINES ON PROVIDING GEOENVIRONMENTAL CONDITIONS OF DIVERSIFICATION

Vlasova A. YU., Student, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru

Must take steps to ensure geo-ecological conditions of the locality to resolve the problem of man-caused resource potential and the introduction of technologically-resource potential in the turnover of the diversification. Seminar number 12.

Key words: geoecology, restructuring, diversification, staff.

REFERENCES

1. Research report "Development of recommendations on environmental issues, including search and liquidation of failed zones on the territory of the closed mines in the Moscow coal basin in the example DOAO "Tula "of" Tulaugol" attention to 2003.

2. Feasibility Study "Technical solutions for the organization of new industries " TSGSH , 1996.

3. Environmental monitoring at the liquidation of mines and quarries P. Krasavin A.M. Navitny, Y. Capons - Perm, JSC " MNIIEKO Energy " , 2010.-315 with .

4. Liman A.V., Norel B.K., Antipov A.N. Limanskii D.V., Deev I. A., Ponomarev V.S. Kaplunov V.Y., A.Y. Vlasov, Moses E.A. Progress Report "Systematics of man-made sources of negative influence on the environment, scientific and methodical cal expert support and monitoring environmental impacts liquidation Moscow coal mines " in 2010. Project documentation w. Nikulinskaya of" Tulaugol."