Трансформация геологической среды при разработке месторождений полезных ископаемых в Забайкалье

© А.Г. Верхотуров, 2014

УЛК 551.345:53/54 А.Г. Верхотуров

ТРАНСФОРМАЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В ЗАБАЙКАЛЬЕ

Природно-технические системы, создаваемые при разработке месторождений полезных ископаемых, с разной интенсивностью воздействуют на геологическую среду. Происходит изменение рельефа под влиянием горных работ - геотехноморфогенез, трансформируются мерзлотно-гидрогеологические условия. Особенно актуальной проблема трансформации геологической среды становится в условиях глобального повышения средних годовых температур воздуха.

Ключевые слова: трансформация, экосистема, подземные воды, многолетняя мерзлота, деградация.

Интенсивность воздействия горного производства на геологическую среду зависит от типа полезного ископаемого, способа разработки полезного ископаемого, технологии извлечения полезных компонентов. Формируемая в результате добычи полезных ископаемых горно-геологическая среда представляет материальный объект, состоящий из взаимосвязанных подчиненных систем. Природно-технические системы, отличающиеся по размерам и объемам, с разной интенсивностью воздействуют на геологическую среду. Воздействие может быть незначительным при добыче строительных материалов небольшими карьерами или весьма существенным, оказывающим влияние на значительные по площади или по глубине объемы геологической среды.

Рис. 1. Провал грунта над одной из горных выработок в г. Балей

В Забайкальском крае, где добыча полезных ископаемых ведется более 300 лет и многие рудные, россыпные и угольные месторождения уже отработаны, их влияние на геологическую среду сохраняется и по истечении длительного времени. К таким месторождениям относятся множество россыпных месторождений Забайкалья, Балейское месторождение рудного золота, Черновское угольное, полиметаллические месторождения Нер-чинско-Заводской группы и многие другие. В большинстве случаев в контуре отработанных месторождений, а иногда и далеко за их пределами происходит существенная трансформация геологической среды.

При открытых горных работах в первую очередь происходит изменение рельефа под влиянием горных работ - геотехноморфогенез. Так, оползни, развивающиеся на бортах Харанорского угольного разреза, Шерловогорского и Балейского карьеров, достигали объемов от 20 до 500 тыс. м3.

Подземная разработка рудного золота на Тасеевском участке бывшего комбината «Балейзолото» за годы работы привела к формированию двух мульд размером 450-900

и 200-500 м. Это обусловлено тем, что при разведке Тасеевского месторождения золота пройдено 118,4 км подземных горных выработок, пробурено 334,5 км скважин, а за первые 35 лет эксплуатации месторождения протяженность подземных выработок составила 412 км [1].

Наибольшая величина оседания в центральной части мульды составляет 4,4 м. В пределах мульд наблюдаются воронки обрушения глубиной 10-30 и диаметром 9-65 м, причем обрушения происходят и в настоящее время на территории г. Балей. Провалы возникают неожиданно в разных частях территории города, предвидеть, где будет следующий очень сложно, тем более что планы подземных горных выработок в администрации города отсутствуют.

Процессы сдвижения и формирования мульд оседания имеют место и на Черновском буроугольном месторождении, отработка которого завершена более 30 лет назад.

Наиболее значительные изменения претерпевает рельеф речных пойм после работы драг и промприборов. Например, только драгами комбината «Балейзолото» переработано более 60 млн м3. В 1991-1997 гг. в Читинской области старательскими артелями ежегодно нарушалось 1,6 тыс. га [1]. Работа драг и промприборов в узких речных долинах приводит к существенному трансформации гидрогеологических условий, особенно в районах со сплошным и прерывистым развитием многолетнемерзлых пород (ММП). Происходит коренная перестройка таликовых зон под руслами рек. Изменяется режим и объем подруслово-го стока, условия питания и разгрузки подземных вод глубокого стока.

Размещение отвалов на прирусловых участках без их планировки и рекультивации приводит к нарушению условий теплообмена поверхности и подстилающих пород и, как правило,

к увеличению мощности многолетне-мерзлых пород Так в долине р. Уды граница ММП на участках отвалов поднялась на 5-6. Аналогичные процессы наблюдаются и на отвалах карьеров и разрезов. Ежегодно в Забайкальском крае во внешних отвалах угольных разрезов складируется около 25 млн т вскрышных пород (в 1996 г. -28,4 млн т).

Разработка месторождений вызывает изменение мерзлотно-гидрогео-логических условий. Так на Черно-вском буроугольном месторождении за время эксплуатации и последующий период произошла деградация ММП, аналогичные процессы наблюдались на Тасеевском участке ком-баната «Балейзолото». Деградации мерзлоты способствуют и пожары на угольных месторождениях, что отмечалось на Харанорском разрезе. Деградируют многолетнемерзлые породы и на участках водозаборов.

Ликвидация криогенных водоупо-ров и прекращение водопонижения на отработанных месторождениях приводит к быстрому повышению уровней грунтовых вод за счет напорных под-мерзлотных вод, разгружающихся в горные выработки. Подземные воды глубоких горизонтов (трещинные, тре-щинно-пластовые, трещинно-жильные) имеют напоры иногда выше поверхности земли. После консервации или прекращения горных работ происходит затопление шахт и карьеров водой. Уровни вод в шахтах и карьерах, ряде случаев поднимаются так высоко, что происходит подтопление населенных пунктов. Такие процессы наблюдаются в настоящее время в г. Чита на станции Черновская, вблизи отработанного подземным способом Чернов-ского месторождение угля.

В марте 2013 г. в поселке Вершина Шахтамы Шелопугинского района Забайкальского края подземные воды из заброшенных шахт, разрушив не-

большую дамбу, хлынули на улицы и подворья, и затопила их, в результате чего образовалась наледь мощностью от десятков сантиметров до нескольких метров. Поселок ранее известный благодаря уникальному месторождению молибдена оказался на грани экологического бедствия.

Воды закрытых шахт и карьеров опасны в отношении загрязнения. Так воды в Тасеевском и Балейском карьерах содержат токсичные металлы (медь, цинк, свинец, молибден, железо и т.д.) в опасных концентрациях и загрязняют поверхностные и подземные воды территории, прилегающей к г. Балей. Карьер Тасеевский в настоящее время является огромным «колодцем» вскрывшим трещинно-пластовые воды мезозойского водоносного комплекса. Он дренирует грунтовые кислотные, высокоминерализованные воды рыхлых образований - днищ отстойников на участках сброса шахтных вод.

Более опасны с экологических позиций загрязнения поверхностных и подземных вод технологическими водами, сбрасываемыми в хвостохра-нилища. По данным В.И. Цыганка [1] минерализация промстоков в хвостох-ранилищах достигает 20-22 г/дм3, рН до 0,9, содержание сульфатов до 14-17 г/дм3 и т.д. По разным компонентам превышение ПДК составляет от 7 до 925 раз. Наиболее опасным является загрязнение подземных и поверхностных вод высокотоксичными элементами Дв, С<^ РЬ и др. при нарушении условий гидроизоляции хвостохранилищ или при разрушении дамб, что наблюдается в настоящее время в районах бывших рудников Акатуй и Благодатский.

В настоящее горное производство в Забайкалье сосредоточено на разработке группы урановых месторождений в пределах Стрельцовского рудного поля подземным способом, Александровского и Погромного мес-

торождений рудного золота, Новоши-рокинского полиметаллического, Ха-ранорского, Восточного и Уртуйского угольных месторождений - открытым способом. Завершается подготовка к разработке серии крупнейших полиметаллических и угольных месторождений полезных ископаемых северного и юго-восточного Забайкалья, ежегодный объем производства на которых, включая добычу и переработку, превысит 70 млн т.

Разработка вновь вводимых месторождений окажет значительное негативное воздействие на геологическую среду и может привести к масштабному экологическому ущербу. Загрязнению подвергнутся атмосфера за счет пылегазовых выбросов; гидросфера (рудничные воды, сточные воды) и литосфера (отвалы, хвостохранилища, отчуждение земель). Эколого-эконо-мический ущерб, от воздействия проектируемых комбинатов на окружающую среду включает потери и затраты от техногенного воздействия объекта на компоненты среды, условия жизни и здоровья населения.

Особенно актуальной проблема трансформации геологической среды становится в условиях глобального повышения средних годовых температур воздуха. Это приводит к деградации многолетнемерзлых пород (ММП) или к опусканию их кровли и формированию несливающихся мерзлых пород не только в контуре месторождения, но и за его пределами. Это, как правило, не учитывалось в проектах разработки, где средняя многолетняя температура воздуха бралась по соответствующим СНиПам. Происходящие изменения негативно сказываются на наземных экосистемах и приводят к их трансформации, вследствие изменения мерзлотно-гидрогеологических условий. Первоочередной задачей становится определение и минимизация ущерба наносимого горными ра-

ботами и предприятием в целом всем компонентам природной среды. Рациональное размещение объектов горного предприятия, выбор порядка и интенсивности использования отдельных участков земли, при создании взаимоувязанной технологии горных и ре-культивационных работ, необходимо увязывать с опасностями и рисками, возникающими из-за возможности развития опасных природных процессов.

По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1. Создание крупных горнодобывающих кластеров на севере и юго-востоке Забайкалья продолжит трансформацию геологической среды на рассматриваемой территории.

2. Для уменьшения неблагоприятных экологических последствий на

1. Геологические исследования и горнопромышленный комплекс Забайкалья / Под ред. Г.А. Юргенсона. - Новосибирск: Наука,

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

участках горных предприятий необходим постоянный мониторинг изменения мерзлотно-гидрогеологических условий в районах вводимых объектов горной промышленности, позволяющий принимать своевременные управляющие решения (твердеющие закладки и др.).

3. Особое внимание следует уделять хвостохранилищам, в том числе и на участках подземных рудников, эксплуатация которых прекращена, а также карьерам, которые дренируют напорные воды глубоких горизонтов. Резкие подъемы уровней подземных вод, в них приводят к подтоплению, заболачиванию и наледео-бразованию, способствуют загрязнению подземных и поверхностных вод токсичными элементами.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Сибирская издательская фирма РАН, 1999. -574 с. ЕШ

Верхотуров Алексей Геннадьевич - кандидат геолого-минералогических наук, заведующий кафедрой, e-mail: weral0606@yandex.ru, Забайкальский государственный университет.

UDC 551.345:53/54

TRANSFORMATION OF GEOLOGICAL ENVIRONMENT IN THE DEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS IN TRANSBAIKALIA

Verkhoturov A.G., Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Head of Chair, e-mail: weral0606@yandex.ru, Transbaikal State University.

Natural and technical systems created in the development of mineral deposits, with varying intensity impact on the geological environment. There is a change of relief under the influence mining - geotechnical morphogenesis, transformed permafrost and hydrogeological conditions. Especially urgent problem transformation of the geological environment becomes in a global increase in average annual air temperatures.

Key words: transformation, ecosystem, groundwater, permafrost degradation.

REFERENCES

1. Geologicheskie issledovanija i gorno-promyshlennyj kompleks Zabajkal'ja, pod red. G.A. Jurgensona (Geological Investigations and Mining-and-Industry Complex in Transbaikalia. Yurgenson G.A. (Ed.)), Novosibirsk, Nauka, Sibirskaja izdatel'skaja firma RAN, 1999, 574 p.