проаналізовано режим підземних вод гірничопромислових районів КМА на території Білгородської області і їх якісний склад. Розглянуто карта-схема режиму підземних вод в природних і порушених умовах на території Білгородської області. Побудована діаграма розподілу вогнищ забруднення підземних вод.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Крамчанінов Н. Н., Петін А. Н., Погорельцев І. А.


Область наук:
  • Енергетика і раціональне природокористування
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Наукові відомості Бєлгородського державного університету. Серія: Природничі науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз стану підземних вод гірничопромислового району КМА на території Білгородської області'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз стану підземних вод гірничопромислового району КМА на території Білгородської області»

    ?УДК 556.535.8 (470.322)

    АНАЛІЗ СТАНУ ПІДЗЕМНИХ ВОД гірничопромислового РАЙОНУ КМА НА ТЕРИТОРІЇ Бєлгородської області

    М.М. Крамчанінов 1 А.Н. Петін 1 ІА Погорельцев 2

    Бєлгородський державний національний дослідницький університет

    Росія, 308015 Білгород, вул. Перемоги, 85

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. 2 Департамент з надрокористування по ЦФО (Белгороднедра)

    Росія, 308007, м Білгород, вул. Мічуріна, 39 а

    Територія Бєлгородської області характеризується значним техногенним навантаженням на гідрогеологічну систему, перш за все на підземні води, які є єдиним джерелом питного водопостачання населення області.

    Інтенсивне освоєння залізорудних родовищ і експлуатація водоносних горизонтів для цілей господарсько-питного водопостачання великих промислових центрів Бєлгородської області призводить до значних змін якісного стану і гідрогеологічного режиму підземних вод. Найбільше навантаження припадає на гірничопромислові райони області [1].

    Характеристика стану підземних вод в умовах техногенного впливу гірничопромислових районів КМА, розташованих на території Білгородської області, проводиться з учегом багаторічних досліджень, проведених філією ВАТ «Геоцентр-Москва» ТЦ «Белгородгеомоніторінг».

    Інші прогнозних ресурсів прісних підземних вод на території Білгородської області - 2200 тис. М3 / добу., За звітними даними щодоби на території області видобувається близько 756 тис. М3, причому близько 40% становлять дренажні води 4-х залізорудних гірничодобувних підприємств: Лебединського та Стойленського ГЗК, шахти комбінату «КМАруда» (шахта ім. Губкіна) і Яковлівського рудника.

    За даними ТЦ «Белгородгеомоніторінг», основними факторами техногенного впливу на підземні води території області є наступні:

    - відбір підземних вод і скидання стоків в різного типу гідротехнічні об'єкти;

    - формування в водоносних горизонтах депресійних лійок і куполів розтікання;

    - забруднення підземних і поверхневих вод за рахунок впливу полів фільтрації, відстійників і полів зрошення стоками тваринницьких комплексів, хвостосховищ та інших гидродинамически активних об'єктів забруднення гідрогеологічної системи.

    Є дані про прояв великих забруднень підземних вод за рахунок невпорядкованих сельбищних зон сільського типу, що не нормативно облаштованих міських сельбищних і промислових зон, полігонів захоронення і звалищ побутових і промислових відходів, великих гноєсховищ, нафтобаз і складів пально - мастильних матеріалів, складів отрутохімікатів і добрив і інших об'єктів [2].

    У зв'язку з осушенням обводнених відпрацьовуються родовищ залізних руд, проведенням досвідчених робіт на споруджуваних рудниках, експлуатацією великими водозаборами основних продуктивних водоносних горизонтів, функціонуванням гідротех-

    Проаналізовано режим підземних вод гірничопромислових районів КМА на території Білгородської області і їх якісний склад. Розглянуто карта-схема режиму підземних вод в природних і порушених умовах на території Білгородської області. Побудована діаграма розподілу вогнищ забруднення підземних вод.

    Ключові слова: техногенний вплив, режим підземних вод, хімічний склад води, водоносний горизонт, коефіцієнт фільтрації.

    нических споруд (водосховищ, гідровідвалів, ставків-накопичувачів), на території Білгородської області по ряду водоносних горизонтів режим підземних вод значно порушений.

    Систематичні спостереження за режимом підземних вод на території області проводяться з 1952 року, з початку відкритої розробки залізорудних родовищ Курської магнітної аномалії. Спочатку вона проводилася на площах покладів залізних руд. Згодом існуюча наглядова мережу режимних свердловин розширювалася і зросла з 50 свердловин в 1956 році до 682 свердловин в 2008 році (рис. 1). В даний час наглядова мережа охоплює всі водоносні горизонти, розвинені на території області і дозволяє вивчати режим підземних вод як в природних, так і в порушених умовах на різних об'єктах моніторингу [3].

    Основною метою нашого дослідження є вивчення стану підземних вод гірничопромислових районів КМА на території Білгородської області. Охарактеризуємо кожен район окремо.

    Яковлевский рудник

    Яковлевский рудник розташовується на півночі Білгород-Шебекінського промислового району, в 25 км на північ від м Бєлгорода на західній околиці п. Яковлево в верхів'ях річки Ворскла. Тут підземним (шахтним) способом проводиться відпрацювання Яковлівського родовища залізних руд.

    Гідрогеологічні умови Яковлівського родовища характеризуються значною складністю, наявністю в розрізі дев'яти водоносних горизонтів, розділених на два водоносних комплексу.

    При виробництві водозниження на руднику, основними водоносними комплексами, які беруть участь в обводнюванні родовища, є нижньокам'яновугільних і архей - протерозойський.

    Нижньокам'яновугільних водоносний комплекс розвинений повсюдно і приурочений до товщі вапняків, перешаровуються, особливо в нижній частині, з сланцевими і вуглистими глинами.

    Фільтраційні властивості водоносного горизонту змінюються в широких межах. Коефіцієнти фільтрації складають 0.01-12.5 м / добу, залежно від ступеня тріщинуватості і закарстованості вапняків.

    Найбільш проникні вапняки у верхній частині товщі, поширені по площі залізорудної смуги, і в північно-східному напрямку від першочергового ділянки відпрацювання в висячому боці родовища.

    Проникність вапняків, що залягають над сланцями лежачого боку, значно нижче (коефіцієнт фільтрації змінюється від 0.01 до 2.55 м / сут). Потужність водоносного горизонту становить 20-80 м. Нижньокам'яновугільних водоносний комплекс гідравлічно пов'язаний з архей-протерозойським водоносних комплексом. Однак наявність глинистих відкладень в підошві кам'яновугільних порід потужністю від 0.2 до 31.0 м і щільних перевідкладених руд і карбонатізірованних бокси 'Про Про Про Про / •

    вих утворень в покрівлі архей-протерозойський товщі потужністю до 60 м, ускладнює взаємозв'язок горизонтів. За даними гідрогеологічних досліджень над рудної смугою взаємозв'язок горизонтів передбачається найбільшою, а за її межами вона практично відсутня.

    Протягом 2008 року, ТЦ «Белгородгеомоніторінг», проводився відбір проб води на хімічні аналізи з підземних гірничих виробок, дренажних і випереджальних свердловин, а також поверхневих водойм і водотоків.

    За результатами хімічних аналізів підземні води шахти мають склад від гідрокарбонатно-хлоридно-натрієвої до хлоридно-гідрокарбонатно-натрієвого. Сухий залишок по дренажно-випереджаючим і розвідувальних свердловин змінюється від 403 до 1560 мг / л. Вміст хлоридів у воді становить від 47,0 до 795.79 мг / л. Зміст гідрокарбонатів по свердловинах змінюється від 243 до 448 мг / л, вмісту сульфатів від 5.0 до 76.54 мг / л.

    'Старий Ос »ап

    П [.ТіпХшшгл

    Ппсццадк

    Мал. 1. Карта режиму підземних вож в природних і порушених умовах на території Білгородської області

    168 НАУКОВІ ВІДОМОСТІ I Серія Природничі науки. 2011. № 9 (104). випуск 15

    Підземні води, виходи яких приурочені до тектонічних тріщинах в гранітному масиві архейского віку, мають хлоридно-натрієва сполука. Проби, відібрані в підошві Вантажного квершлагу характеризуються величиною сухого залишку до 10000 мг / л, вмістом хлоридів до 4839 мг / л, змістом гідрокарбонатів до 170 мг / л, змістом іона натрію - 2500 мг / л. Скидаються зі ставка-відстійника шахтні води характеризуються сухим залишком до 2622 мг / л при вмісті хлоридів до 1393.8 мг / л, заліза загального до 1.7-3.154 мг / л, фторидів - 0.56 мг / л [4].

    Лебединський ГЗК

    Збільшення темпів освоєння Лебединського залізорудного родовища, промислової діяльності в межах Губкін-Старооскольського гірничопромислового району призводить до змін гідрогеологічної обстановки.

    Негативний вплив об'єктів Лебединського ГЗК пов'язано як з інтенсивним відбором підземних вод системою осушення кар'єрів, так і з фільтраційними втратами з технічних водойм (хвостосховище, гідровідвалу), що проявляється в трьох основних напрямках:

    - виснаження запасів підземних вод;

    - підтоплення територій;

    - зміна якості підземних вод.

    Режимна мережа гідрогеологічних спостережних свердловин розміщена навколо Лебединського кар'єра і прилеглої до нього території, на хвостосховищі, заповіднику «Ямська степ», території ГБЖ, проммайданчику ЛГОК, на водозабірних спорудах.

    Основним об'єктом ГЗК, які надають найбільш істотний безпосередній вплив на режим і баланс підземних вод є дренажна система Лебединського та Південно - Лебединського кар'єрів [5].

    Система осушення Лебединського та Південно - Лебединського кар'єрів утворює єдину систему дренажних виробок і водовідливного оборудо-вання, що включає зовнішній дренажний контур з наскрізних фільтрів і повстають дренажних свердловин, підземний дренажний контур з штре-ков і шахтних стволів, а також внутрішній контур осушення з горизонтального прибортового дренажу відкритого і закритого типу зі стоками свердловинами і колодязями.

    Середньорічний приплив зовнішнього контуру склав в 2008 році 3688.6 м3 / год. ред-Негодова приплив внутрішнього контуру - 3106.7 м3 / год. Середньорічний приплив 2008 року по Лебединському кар'єру склав 3221.9 м3 / год, по Південно - Лебединському кар'єру -3573.4 м3 / год. Всього по кар'єрах середньорічний приплив в 2008 році склав 6795.3 м3 / год. За 2008 рік дренажної шахтою відкачано 59705661.0 м3 підземної води.

    Істотний вплив на хімічний склад води Лебединського родовища може надавати хвостосховище. Складна система водного балансу хвостохра-ніліща, що утворилася в результаті змішування різних категорій вод, зумовлює якісний склад в ньому. Склад води у хвостосховищі формується, головним чином, за рахунок технологічної води, що надходить з хвостами і гідровскришей кар'єра, а також води, яка подається в хвостосховище для підживлення оборотної системи ГЗК (дренажна вода, вода Старооскольського водосховища). Ця вода є потенційним джерелом забруднення підземних вод. Проти-фільтраційний екран, утворений в результаті накопичення потужного шару ущільнених тонкодисперсних хвостів з прошарками суглинків товщиною 0.2-0.5 м є фактором захищеності підземних вод і визначає характер проникнення забруднюючих речовин в нижележащие водоносні горизонти.

    Підземні води водозабірних споруд, розташованих на території, прилеглій до хвостосховища, за хімічним складом прісні з мінералізацією від 326,2 до 442.2 мг / л, без смаку, без запаху, помірно жорсткі. Окислюваність становить від 0.72 до 1.6 мг / л. Зміст основних компонентів, в тому числі заліза, азотних сполук, кремнію, нижче ГДК [6].

    Стойленський ГЗК

    Режимна мережа ВАТ «Стойленський ГЗК» була споруджена в 1988-1989 роках. Всього було пробурено 20 свердловин, з них 3 свердловини на коньяк-туронского відніс-

    ний горизонт, 13 свердловин на альбом-сеноманский водоносний горизонт і 4 свердловини

    <_> Про Про Про у. Про

    на архей-протерозойський водоносний комплекс. Надалі в 2004 і 2005 роках мережа розширювалася шляхом буріння нових спостережних свердловин. В даний час спостереження за режимом підземних вод проводяться по 57 свердловинах, в тому числі 25 свердловин на четвертинний водоносний горизонт, 19 свердловин на коньяк-туронского водоносний горизонт, 11 свердловин на альбом-сеноманский водоносний горизонт і 2 свердловини на архей-протерозойський водоносний комплекс.

    До основних об'єктів ВАТ «Стойленський ГЗК», що робить істотний вплив на гідродинамічний режим підземних вод, слід віднести кар'єр, хвостосховище і водозабори підземних вод. На південному заході і заході досліджуваної території розташовуються відповідно хвостосховище і кар'єр Лебединського ГЗК, також роблять вплив на зміну режиму підземних вод всіх водоносних горизонтів, з огляду на їх взаємозв'язок.

    Аналіз отриманих результатів свідчить, що води коньяк-туронского водоносного горизонту в загальному поділяються на 5 типів: гідрокарбонатні кальцієві, сульфатно-гідрокарбонатні натрієво-кальцієві, гідрокарбонатні натрієво-кальцієві, гідрокарбонатні магнієво-кальцієві і гідрокарбонатні магнієво-натрієво-кальцієві. До основних типів води, що має найбільше поширення по площі, в коньяк-туронского водоносному горизонті слід віднести гідрокарбонатні кальцієвий і гідрокарбонатно магнієво-кальцієвий.

    В цілому підземні води коньяк-туронского водоносного горизонту всіх вищезазначених п'яти типів прісні, мають сухий залишок в межах 309.0-550.0 мг / л, вміст іонів сульфатів коливається від 13.90 до 1150.44 мг / л, іонів хлоридів від 6.25 до 60.85 мг / л.

    Води альбом-сеноманського водоносного горизонту на території впливу Стойленського ГЗК поділяються на три типи: гідрокарбонатні натрієво-кальцієві, гідрокарбонатні кальцієві і сульфатно-гідрокарбонатні натрієво-кальцієві. Води прісні, мають сухий залишок в межах від 313.0 до 531.0 мг / л, вміст іонів сульфатів коливається від 21.38 до 124.58 мг / л, іонів хлоридів від 10.10 до 39.78 мг / л.

    Хімічний склад підземних вод коньяк-туронского і альбом-сеноманського водоносних горизонтів незважаючи на вплив на них техногенних факторів свідчить про відсутність в них речовин, істотно перевищують вимоги, що пред'являються до водам госпитного призначення. Виняток становить перевищення у воді на деяких ділянках заліза загального в основному за рахунок переважання іона заліза двовалентного (до 80% і більше), утворення якого відбувається у відносно короткий термін. При взаємодії в нашому випадку бессульфідних підземних вод з залізом обсадних труб відбувається іонна реакція з утворенням двовалентного заліза, осадження якого відбувається протягом 2-3 діб.

    Підземні води архей-протерозойского водоносного комплексу вивчалися за двома свердловинах. Вода даного комплексу характеризується гідрокарбонатно - хло-рiдному натрієво - кальцієві і хлоридно -гідрокарбонатним кальцієвих типом. Вода містить сухий залишок порядку 253.0-292.0 мг / л, сульфати до 26.1 мг / л. Характерно підвищений вміст хлоридів до 109.2 мг / л [7].

    В цілому, за попередні роки на території Білгородської області було виявлено 22 вогнища забруднення підземних вод (рис. 2).

    У більш ніж половині вогнищ відзначаються підвищені змісту азотовмісних сполук (нітрати, нітрити, амоній). Практично всі ці осередки знаходяться в зоні впливу сільськогосподарських підприємств або підприємств комунального господарства. Більше половини вогнищ пов'язано з промисловими об'єктами. За небезпеки виявлених забруднюючих речовин майже всі осередки забруднені помірно-небезпечними речовинами. Забруднення невеликі за площею, не перевищують 10 км2, але зазвичай не більше 1 км2.

    8

    Мал. 2. Діаграма розподілу вогнищ і областей забруднення підземних вод за класами небезпеки забруднюючих речовин по адміністративних районах

    Для запобігання подальшого виснаження і забруднення підземних вод необхідні заходи по гідрогеологічному дослідженню сховищ відходів рудообогащения, полів фільтрації переробних підприємств, за оцінкою і прогнозом захищеності підземних вод, а так само конкретні дії щодо зниження техногенного впливу.

    Список літератури

    1. Геологія, гідрогеологія і залізні руди басейну Курської магнітної аномалії (КМА). - М .: Недра. - 1972. Т.11. - 480 с.

    2. Гидрогеология СРСР. Воронезька, Курська, Білгородська, Орловська, Липецька, Тамбовська області. Т. IV. - М .: Недра. - 1972. - 498 с.

    3. Інформаційний Бюлетень про стан геологічного середовища на території Білгородської області за 2009 р Державний моніторинг геологічного середовища. - Белгород.- 2009. - 186 с.

    4. Квачев В.Н. Гідрогеологічна стратифікація і районування Бєлгородської області для цілей водопостачання // Укр. Воронеж. Ун-ту. Сер. Геологія. - 2004.- №2. -З. 194-204

    5. Петін А.Н. Актуальні аспекти використання транскордонних підземних вод регіону Курської магнітної аномалії // Вісник Воронеж. Сер. Геології. - 2004. - №2. -З. 215-217

    6. Природні ресурси і навколишнє середовище Бєлгородської області / П.А. Авраменко, П.Г. Акулов, Ю.Г. Атанов і ін .; під. ред. С.В. Лукіна. - Білгород, 2007. - 556 с.

    7. Смольянинов, В.М. Підземні води Центрально-Чорноземного регіону: Умови їх формування та використання: монографія. - Воронеж: Изд-во Воронеж. госагроун-ту. -2003. - 205 с.

    ANALYSIS OF THE STATE OF GROUNDWATER FOR KMA MINING AREA IN THE BELGOROD REGION

    N.N. Kramchaninov 1 A.N. Petin 1 IA Pogoreltsev 2

    1 Belgorod State National Research

    University

    Pobedy St., 85, Belgorod, 308015, Russia

    2 Department of Mineral Resources on CFD (Belgorodnedra)

    Michurina St., 39 a, Belgorod, 308007, Russia

    The mode of groundwater and its qualitative composition within mining area of ​​the KMA in Belgorod region have been analyzed. Schematic map of groundwater mode in natural and anthropogenically transformed conditions in the Belgorod region is considered. Diagram of distribution for the groundwater pollution centers is presented.

    Key words: technogenic impact, mode of groundwater, water chemistry, aquifer, filtration coefficient.


    Ключові слова: техногенний вплив / режим підземних вод / хімічний склад води / водоносний горизонт / коефіцієнт фільтрації

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити