Техногенез затопленных рудников урала

Таблица 4 - Группы сложности гидрогеологических условий рудников на стадии их «мокрой» ликвидации II.Слож- Интенсивность природных усмакрокомпонентному лее относимероприятия ных процессов окистельно припо его кон- ления и (или) содерродных услои жит токсичные вещетролю прямого гидпромышленных отродинамичеходов Предлагаемые критерии оценки сложности природно-техногенных гидрогеологических условий требуют гидродинамического (с определением величины избыточного напора и местонахождения точки излива рудничных вод), воднобалансового и гидрохимического прогнозов, для которых рассмотрено применение апробированных эмпирических поправок, учитывающих активизацию поверхностного питания в пределах ПТ ПВС, а также эмпирической гидрогеохимической модели (см. рисунок 8).

Назначение класса мониторинга на конкретных объектах с затопленными горными выработками целесообразно с учетом сложности природно-техногенных гидрогеологических условий и применительно к зонам ТПГО.

Эмпирические данные указывают на шесть возможных направлений рекультивации и реабилитации территории затопленных рудников на Урале. Наилучшим видом реабилитации горнорудных территорий является водохозяйственное направление.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Воздействие горнодобывающего производства на природные ландшафты, литокомплексы и подземные воды описывается через понятие «горнорудного техногенеза», которое, согласно разработкам Н.И. Плотникова, представляет собой комплекс техногенных геологических процессов. После завершения горных работ на постэксплуатационном этапе освоения месторождений техногенез из активной фазы переходит в пассивную, а техногенные геологические процессы уступают место природно-техногенным. Горнорудный техногенез на Урале развивается циклично, когда в границах одной территориальной зоны проводятся горные работы в определенной исторической последовательности, образуя горнорудные циклы со сменой техногенных условий природно-техногенными, снова техногенными и т.д. с их увеличивающейся сложностью.

2. Впервые конкретизирован комплекс природно-техногенных геологических процессов, характерных для пассивной стадии горнорудного техногенеза на территории Уральского складчатого пояса. Разнообразие процессов определяется природными геолого-гидрогеологическими условиями, минералогической специализацией месторождения; горнотехническими условиями отработки месторождения; составом рекультивационных мероприятий; стадией горнорудного цикла.

3. Прекращение горных работ в первую очередь сопровождается самозатоплением) техногенных полостей, которое приводит к формированию природнотехногенных гидрогеологических структур, являющихся неотъемлемой частью природно-техногенных подземных водоносных систем горнорудного профиля. От природных их отличают, в первую очередь, новые гидрогеологические тела (техногенные водоносные горизонты), более высокие скорости водообмена с увеличенной глубиной внедрения поверхностных факторов, специфические пути транзита, имеющие гиперпроницаемость, и участки разгрузки подземного стока, иногда обеспеченные прямым гидродинамическим напором. В пределах техногенного водоносного горизонта шахтного типа подземные воды приобретают свойства рудничного стока.

4. Учитывая синергетичность и комплексность последствий горнорудного техногенеза, уместно говорить о структурном преобразовании подземной гидросферы. Природно-техногенные гидрогеологические структуры являются объективным признаком необратимости техногенного воздействия, изменяющего геогенез, тенденции и скорости его эволюции.

5. В новых природно-техногенных гидрогеологических условиях отчетливо проявляется период нестационарности, связанный с «перебалансировкой» источников формирования рудничного стока. Процесс самозатопления техногенных полостей количественно отличается в зонах затрудненного и активного водообмена (выше и ниже местного базиса эрозии), отключением в последней привлекаемых источников питания рудничного водоотлива.

6. Нестационарные гидрохимические условия протекают сменой геохимических процессов, преобладающих при тех или иных балансовых пропорциях источников формирования рудничного стока. Наиболее сложно формирование химического состава рудничных вод происходит при завершении отработки колчеданных месторождений, для условий которых разработана эмпирическая геохимическая модель, имеющая прогнозный потенциал. В иных условиях геохимия рудничных вод определяется не только природными, но и привнесенными техногенными факторами, такими как, промышленные отходы, складированные в техногенные полости; гниение и окисление органического материала техногенного происхождения; влияние коммунального или иного поверхностного загрязнения.

Гиперпроницаемость природно-техногенных гидрогеологических структур нарушает природную гидродинамическую и гидрохимическую зональность, а влияние поверхностных агентов в природно-техногенных условиях прослеживается на большую глубину при существенной роли восходящих потоков.

7. На поверхности земли природно-техногенные гидрогеологические структуры и системы проявляются через гидродинамическую, гидрохимическую, экзогеодинамическую и геомеханическую опасности, убывающую от внутренней к внешней и замыкающей зонам ореола их распространения. Вероятность совокупной техноприродной геологической опасности связана со сложностью природнотехногенных гидрогеологических условий горнорудного объекта, сообразно которой, назначается класс мониторинга, определяющий его продолжительность и состав наблюдений, объектный, территориальный или федеральный уровень исполнения. Опыт рекультивации затопленных рудников Урала включает шесть направлений, среди которых наиболее распространенными являются водохозяйственное, горнотехническое и санитарно-гигиеническое.

8. Направление дальнейших исследований пассивной стадии горнорудного техногенеза может быть связано с получением количественной оценки всех его аспектов в различных природно-техногенных условиях. Требуется инвентаризация и паспортизация горных выработок затопленных рудников Урала.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации По теме диссертации опубликовано 53 работы, основные из которых следующие:

1. Елохина С.Н. Природно-техногенные гидрогеологические системы горнодобывающих комплексов. С. 254-261 // Будущее гидрогеологии: современные тенденции и перспективы: колл. Моногр. - СПб.: СПбГУ, 2008. - 420 с.

2. Елохина С.Н. Геоэкологические проблемы затопленных рудников Урала / под ред. О.Н. Грязнова. - Екатеринбург: Изд. УИПЦ, 2013. - 190 с.

2. Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определённых Высшей аттестационной комиссией 3. Елохина С.Н. Исследование геоэкологических последствий самозатопления шахтных полей / С.Н. Елохина // Геоэкология. – 2004. - № 5. - С. 405-414.

4. Елохина С.Н. Техноприродные опасности на затопленных рудниках Урала / С.Н. Елохина // Известия вузов. Горный журнал. – 2005. - № 3. - С. 120-127.

5. Грязнов О.Н. Геоэкологические критерии оценки золоотвалов ТЭС в пределах Уральского складчатого пояса / О.Н. Грязнов, С.Н. Елохина, Л.Д. Футорянский, В.А. Пайков // Известия вузов. Горный журнал. - 2005. - № 6. - С. 32-39.

6. Елохина С.Н. Горный техногенез в формировании современного родникового стока на Урале / С.Н Елохина, А.С. Юркин // Известия вузов. Горный журнал. – 2007. - № 1. - С. 43-50.

7. Елохина С.Н. Гидрогеологические условия эксплуатации и ликвидации рудников Урала / С.Н. Елохина, А.А. Арзамасцев // Известия вузов. Геология и разведка. – 2007. - № 4. - С. 57-66.

8. Елохина С.Н. Современное состояние родникового стока на территории Уральского гидрогеологического массива / С.Н. Елохина, А.С. Юркин // Водные ресурсы. – 2007. - Том 34, № 5. - С. 631-640.

9. Елохина С.Н. Роль техногенеза в структурном преобразовании подземной гидросферы / С.Н. Елохина // Геоэкология. – 2007. - № 6. - С. 494-505.

10. Елохина С.Н. Зонирование природно-техногенных гидрогеологических систем (на примере Крылатовского рудника) / С.Н. Елохина, В.А. Арзамасцев, С.Э. Борич, Е.М. Сотова, В.А Щапов // Известия вузов. Геология и разведка. – 2010. - № 1. - С. 53-58.

11. Елохина С.Н. Планирование развития системы мониторинга Гумешевского месторождения меди (Средний Урал) на базе численного моделирования / С.Н. Елохина, В.А. Арзамасцев, П.К. Коносавский, А.А. Потапов // Геоэкология. – 2012. - № 1. - С. 82-90.

12. Елохина С.Н. Экзогенные геологические процессы на территории Уральского федерального округа и оценка активности их проявления / С.Н. Елохина, В.А. Елохин, Т.Е. Сенюта // Известия вузов. Горный журнал. – 2012. - № 2. С. 173-177.

13. Елохин В.А. Исследования почв в зоне влияния шлакового отвала / В.А.

Елохин, С.Н. Елохина, С.Ю. Кайгородова, А.Б. Ханин // Известия вузов. Горный журнал. – 2012. - № 3. - С. 78-84.

14. Елохина С.Н. Оценка влияния горнодобывающего производства на загрязнение почв / С.Н. Елохина, В.А. Елохин, К.А. Зубарев // Известия вузов.

Горный журнал. – 2012. - № 8. - С.60-65.

15. Елохина С.Н. Горнорудный техногенез постэксплуатационной стадии на территории Урала // Литосфера. – 2013. - № 5. - С. 170-183.

16. Елохина С.Н. Оценка влияния горнорудного производства на поверхностные и подземные воды / С.Н. Елохина, В.А. Елохин // Известия вузов. Горный журнал. – 2014. - № 1. - С. 173-179.

17. Елохина С.Н. Вторичное минералообразование в природно-техногенных гидрогеологических системах колчеданных месторождений, моделирование образования фазы (Fe, Mg)SO4 · 7Н2О при окислении сульфидов Дегтярского медноколчеданного месторождения / С.Н. Елохина, Б.Н. Рыженко // Геохимия. – 2014. С. 1-15.

3. Статьи, опубликованные в сборниках и в материалах конференций 18. Елохина С.Н. Прогноз гидрогеологических и инженерно-геологических последствий затопления выработок Березовского рудника /С.Н. Елохина, А.А.

Арзамасцев, С.Б. Соколкин // Инженерно-геологические проблемы урбанизированных территорий: мат-лы междунар. симпозиума. Т. II. - Екатеринбург, 2001. - С. 474-479.

19. Елохина С.Н. Гидрогеологические проблемы ликвидации горнорудных предприятий / С.Н. Елохина // Экологические проблемы промышленных регионов. - Екатеринбург, 2001. - С. 127.

20. Елохина С.Н. Прогноз гидродинамических последствий затопления подземных горных выработок в условиях недостаточности гидрогеологической информации / С.Н. Елохина // Сергеевские чтения. Вып. 4: мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. - М.: Изд. «ГЕОС», 2002. - С. 361-364.

21. Елохина С.Н. К методике прогноза скорости затопления подземных горных выработок / С.Н. Елохина, Л.Д. Футорянский // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Вып. 15. Серия: Геология и геофизика. Екатеринбург, 2002. - С. 227-231.

22. Елохина С.Н. Некоторые моменты методики прогноза излива шахтных вод на поверхность земли при самозатоплении шахтных полей / С.Н. Елохина // Известия Уральской государственной горно-геологической академии. Вып. 18.

Серия: Геология и геофизика. - Екатеринбург, 2003. - С. 216-219.

23. Елохина С.Н. Новые направления гидрогеологических исследований при ликвидации и консервации шахтных полей на уральских рудных месторождениях / С.Н. Елохина // Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики России: мат-лы науч.-методич. конф.

«XI Толстихинские чтения». - С.-Пб, 2004. - С. 19-21.

24. Елохина С.Н. Основные закономерности трансформации химического состава шахтных вод при затоплении медных рудников Урала / С.Н. Елохина, О.А. Силина // Развитие научных идей А.М. Овчинникова в гидрогеологии: матлы совещ. памяти А.М. Овчинникова. - М.: МГГРУ, 2005. - С. 133-141.

25. Елохина С.Н. Некоторые данные о сходимости долговременных гидрогеологических прогнозов на затопленных рудниках Урала / С.Н. Елохина // 85 лет геологической службе Урала: мат-лы науч.- практ. конф. - Екатеринбург, 2005. С. 176–177.

26. Elokhina S.N. Zoning of techno – natural dangers of flooded mine fields / “Latest natural disasters – new challenges for engineering geology, geotechnics and civil protection”: мат-лы междунар. симпозиума. - София, 2005. - С. 61-62.

27. Елохина С.Н. Типизация техногенных водоносных горизонтов / С.Н.

Елохина // Подземная гидросфера: мат-лы XVIII сов. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск, 2006. - С. 389-392.

28. Елохина С.Н. Снижение инновационного потенциала подземной гидросферы в результате горного техногенеза / С.Н. Елохина, А.С. Юркин // Инновационный потенциал естественных наук: труды междунар. науч. конф. Т.II. Экология и рациональное природопользование. Управление инновационной деятельностью.

- Пермь: Пермский госуниверситет, 2006. - С. 98-103.

29. Елохина С.Н. Природно-техногенные гидрогеологические структуры / С.Н. Елохина // Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий:

мат-лы Всерос. науч.-практ конф. (г. Екатеринбург, УГГУ, 19-20 дек. 2006 г.). Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2006. - С.21-24.

30. Елохина С.Н. Активизация экзогенных процессов в пределах природнотехногенных гидрогеологических структур / С.Н. Елохина, В.А. Арзамасцев // Сергеевские чтения. Вып. 9. Опасные природные и техноприродные экзогенные процессы: закономерности развития, мониторинг и инженерная защита территорий: мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, иженерной геологии и гидрогеологии (22-23 марта 2007 г.). - М.: Изд. «ГЕОС», 2007. - С. 364-368.

31. Елохина С.Н. Эволюция подземной гидросферы в зоне техногенеза Гумешевского месторождения меди / С.Н. Елохина, В.А. Арзамасцев // Гидрогеохимия осадочных бассейнов: труды Рос. науч. конф. – Томск: Изд-во НТЛ, 2007. - С.

240-248.

32. Елохина С.Н. Структурное преобразование подземной гидросферы в результате горнодобывающей деятельности / С.Н. Елохина // Подземные воды – стратегический ресурс устойчивого развития Казахстана: мат-лы науч.-практ.

конф., посвящ. 100-летию Н.А. Кенесарина (г. Алматы, Казахстан, 1-3 окт. 2008).

–Алмата, 2009. - С.123-126.

33. Елохина С.Н. Роль рудного техногенеза в формировании подземных вод восточного склона Урала / С.Н. Елохина, В.А. Арзамасцев // Подземные воды Востока России: мат-лы Всерос. сов. по подземным водам Востока России с международным участием (XIX Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока, 22-25 июня 2009 г.). – Тюмень, 2009. - С. 349-353.

34. Елохина С.Н. Моделирование образования фазы (Fe, Mg)SO4 x 7H2O при окислении сульфидов / С.Н. Елохина, Б.Н. Рыженко // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: мат-лы Всерос. конф. с участием иностранных ученых. - Томск: Изд-во НТЛ, 2012. - С. 74-77.

35. Елохина С.Н. Параметры постэксплуатационного техногенеза горнорудного профиля в зоне влияния Дегтярского рудника / С.Н. Елохина, А.А. Киндлер, Р.Н. Шараев, А.А. Царегородцева // Сергеевские чтения. Вып. 15. Устойчивое развитие: задачи геоэкологии (инженерно- геологические, гидрогеологические и геокриологические аспекты): мат-лы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (21-22 марта 2013 г.) - М.: Изд. РУДН, 2013. - С. 249-254.

36. Elokhina S.N. Formation of (Fe, Mg)SO4.7H2O (Kirovit) due to Sulfide Oxidation in the Ural Submerged Massive sulfide Mines / S.N. Elokhina, B.N.Ryzhenko // Procedia Earth and Planetary Science 7 (2013) 240 - 243 / Proceedings of the Fourteenth International Symposium on Water-Rock Interaction, WRI 14 (Editors: Roland Hellmann and Helmut Pitsch). www.sciencedirect.com.

Подписано к печати 26 марта 2014 г. Бумага офсетная. Формат 6084 1/16.

Печать на ризографе. Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 10.

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории множительной техники издательства ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет».