Файл: 1. Воздействие горной отрасли на гидрогеологические процессы в зоне предприятий.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 39
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
1. Воздействие горной отрасли на гидрогеологические процессы в зоне предприятий…………………………………………………………………………….3
Заключение……………………………………………………………………….11
Список использованной литературы…………………………………………...12
1. Воздействие горной отрасли на гидрогеологические процессы в зоне предприятий
Промышленная отработка месторождений полезных ископаемых всегда сопровождается осушением горных разработок. Без осушения невозможно обеспечить безопасные условия работы в горных выработках и высокую производительность труда. Однако осушение водоносных горизонтов всегда приводит к истощению ресурсов пресных подземных вод, понижению уровня грунтовых вод и загрязнению поверхностных водотоков за счет сброса в них шахтных вод. Кроме того, породные массивы в пределах влияния горных работ или систем скважин, осушаются на обширной площади, понижается зеркало грунтовых вод, иссякают источники, снижается действие водотоков или они вовсе исчезают, ухудшается структура грунтов, проседает земная поверхность, резко снижаются урожаи сельскохозяйственных культур, обедняется или исчезает ранее активно действовавшая в районе экологическая система. Восстановление прежних гидрогеологических условий после окончания горных работ, в зависимости от вида и масштабов происшедших нарушений среды, может протекать в течение многих десятилетий.
Очищенные воды восполняют дефицит водоснабжения горных предприятий, но использование откачиваемой из-под земли воды дает пока несравнен но меньший эффект, чем она дала бы, будучи оставленной в недрах. Забор воды из природных подземных коллекторов наносит большой ущерб окружающей среде. Практика разработки пластовых месторождений показывает, что радиус де-прессионного влияния действующей шахты (рудника) в течение нескольких лет достигает 10 км и более. Установлена закономерность: депрессия грунтовых вод ограничивается контурами ближайших областей питания, каковыми могут быть водотоки, водоемы, вышележащие водоносные горизонты, обводненные тектонические нарушения и прочее. В отдельных случаях контур депрессионной воронки может пересечь область питания, даже реку или озеро.
Откачка подземных вод сопровождается деформациями земной поверхности, в большинстве случаев ее оседанием.
Процесс оседания земной поверхности при откачке воды может сопровождаться не только вертикальными, но и горизонтальными смещениями земной поверхности. Перемещения земной поверхности вызываемые откачками из недр воды, нефти и газа, может быть значительно большими, чем при тектонических сдвижениях земной коры.
Неравномерно протекающее оседание земной поверхности часто приводит к разрушению водопроводов, кабелей, железных и шоссейных дорог линий электропередач, мостов и других сооружений. Оседания могут вызывать оползневые явления и затопление пониженных участков территорий. В отдельных случаях, при наличии в недрах пустот, могут происходить внезапные оседания, которые по характеру протекания и вызываемому эффекту мало отличимы от землетрясений.
При разработке месторождений подземным способом инфраструктура районов разработки нарушается в меньших масштабах, тогда как ландшафты претерпевают довольно значительные изменения, и не только на территориях непосредственного влияния горных работ. Независимо от того, какие сдвижения вызываются в районе производства горных работ - плавные или с разрывом сплошности массива и формированием крупных провальных воронок, деформации массивов горных пород способны вызвать вторичные подвижки земной поверхности - оползень, обрушения, небольшие провалы. Сдвижения горных пород могут стать причиной обводнения опустившихся участков земной поверхности, а образовавшиеся таким образом водоемы могут стать новым элементом ландшафта.
Негативное влияние техногенных процессов на изменения окружающей среды, в том числе гидрогеологической обстановки может иметь локальный или региональный характер. Локальное изменение окружающей среды обычно происходит на сравнительно небольшой площади непосредственно в сфере влияния эксплуатации отдельных одиночных объектов. Так, например, при осушении горных разработок на отдельных рудных месторождениях или при эксплуатации крупных водозаборных сооружений развитие техногенных процессов четко ограничивается площадью распространения депрессионной воронки. При эксплуатации водозаборных сооружений нефильтрациониого типа депрессионная воронка имеет очень ограниченную площадь распространения. Региональные преобразования естественных гидрогеологических условий происходят на площади групповой эксплуатации месторождений полезных ископаемых. Из вышесказанного следует, что разработка эффективных мер защиты геологической и окружающей среды в целом от негативного воздействия техногенных процессов приобретает особое значение.
Изучение гидрогеологических аспектов техногенеза является новым и вместе с тем очень важным направлением исследований.
Рассмотрим характеристику одного из техногенных процессов, существенно оказывающих негативное влияние на изменение окружающей среды - изменение химического состава вод региона, pH и содержание токсичных примесей в водах.
Химические элементы и их соединения, вынесенные с территории рудника в гидрографическую сеть в составе подпитывающих вод, могут переместиться в грунтовые воды и далее перемещаться по всему геологическому разрезу. В благоприятных условиях металлы способны скапливаться, образовывать аномалии и даже новые месторождения.
Вынос рудничными водами химических элементов может продолжаться в некоторых случаях, и после завершения эксплуатации месторождения, т.е. продолжается насыщение этими элементами разросшейся геохимической аномалии.
В подавляющем большинстве случаев на верхних горизонтах, а иногда на всю глубину промышленной отработки рудных месторождений в естественных условиях формируются подземные воды невысокой минерализации (до 500-700 мг/л) гидр о кар бонатно-кальциевого, реже гидрокарбонатно-сульфатно кальциевого состава. Исследование подземных вод Жайремского месторождения показало, что с глубиной четко отмечается повышение общей минерализации, и подземные воды приобретают сульфатно-кальциево-натрисвый состав.
В условиях длительной эксплуатации почти на всех месторождениях под влиянием процессов окисления увеличивается общая минерализация (до 1 -5 г/л) и подземные воды явно приобретают сульфатный состав /61-65/. Однако на Миргалим-сайском и ряде других месторождений, таких заметных изменений химического состава подземных вод в процессе длительной эксплуатации не наблюдалось.
На больших глубинах залегания рудных тел в горных разработках могут формироваться химически активные газы глубинного происхождения. Формирование микроорганизмов в естественных и нарушенных условиях изучено очень слабо.
Приведенные данные показывают, что минерализация шахтных вод, содержание в них примесей зависит в первую очередь от минералогического состава руд и вмещающих пород.
Почти любое проникновение человека в земные недра связано с необходимостью постоянной откачки подземных вод -- рудничных, дренажных, артезианских. В результате этого породные массивы в пределах влияния горных работ или систем скважин осушаются, понижается зеркало грунтовых вод, иссякают источники, снижается дебит водотоков или они вовсе исчезают, ухудшается структура грунтов, проседает земная поверхность, резко снижаются урожаи сельскохозяйственных культур, и, наконец, обедняется или исчезает ранее активно действовавшая в районе, экологическая система.
Влияние горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод.
Изменение водного режима. При строительстве и эксплуатации карьеров и разрезов, рудников и угольных шахт, подземных транспортных и коммунальных туннелей и других сооружений существенные осложнения возникают из-за наличия подземных и поверхностных вод: происходит деформация горных выработок, снижается производительность оборудования, усложняется производство буровзрывных работ.
Поэтому отличительной особенностью горного производства является необходимость осушения месторождений полезных ископаемых. С этой целью с территорий намечаемых к разработке месторождений или их участков переносятся поверхностные водоемы и водотоки, и выполняются мероприятия по защите горных выработок от обводнения их подземными водами. Основным способом осушения зоны горных работ является водопонижение путем проведения различных горных выработок, откачки или отвода самотеком, а затем сброса значительных объемов подземных вод в гидрографическую сеть за пределы разрабатываемого участка.
Современный уровень развития техники и технологии водопонижения позволяет успешно решать эту проблему при освоении месторождений со сложными гидрогеологическими условиями.
В практике обычно используют три способа водопонижения - с поверхности, подземный и комбинированный. Первый способ предусматривает сооружение дренажных устройств (скважин, канав, иглофильтров) непосредственно на земной поверхности. При подземном способе средства водопонижения располагают в горных выработках. В последние годы при проходке подземных выработок в обводненных и неустойчивых породах плывунного типа с низким коэффициентом фильтрации используют забойное водопонижение, заключающееся в том, что в забое выработки в горную породу на различную глубину погружают иглофильтры. С помощью рукавов иглофильтры подключают к водосборному коллектору, в котором поддерживают достаточно глубокий вакуум, позволяющий всасывать через иглофильтры воду из обводненного грунта.
Комбинированный способ является сочетанием способа водоснабжения с поверхности и подземного и реализуется, как правило, в два этапа. Вначале с поверхности производится предварительное снижение грунтовых вод, а затем вводится в эксплуатацию система подземного водопонижения.
Естественный режим подземных вод нарушается с момента вскрытия технологическими горными и дренажными выработками первого от поверхности водоносного горизонта и после откачки из него воды. При этом запасы подземных вод сокращаются, а состояние и качество поверхностных вод существенно ухудшается. На значительной площади месторождения образуется депрессионная воронка, размеры которой зависят как от геологических и гидрогеологических условий района месторождения, так и от продолжительности его разработки.
При водоотливе наиболее низкий уровень подземных вод в зоне горных работ приходится на забой проходимой выработки. С углублением выработки понижается и уровень подземных вод. В результате водопонижения уровень подземных вод снижается на площади, превышающей площадь разработки месторождения иногда в десятки и сотни раз.
При осушении месторождений, особенно при открытых горных работах, прежде всего, истощаются запасы высококачественных пресных вод, которые должны использоваться в основном для коммунального хозяйственно-питьевого водоснабжения. Попадая в систему дренажных канав, водосборников и коллекторов, пресные воды загрязняются и приобретают свойства «рудничной воды», а затем загрязняют поверхностные воды. При срабатывании динамических ресурсов подземных вод возникает опасность загрязнения пресных вод минерализованными, что может привести к снижению их качества или сделать вообще непригодными для питьевого использования.
Сброс сдренированных подземных вод, содержащих повышенное количество химических элементов или соединений, при недостаточной очистке приводит к загрязнению поверхностных вод в еще большей степени.
Значительный ущерб народному хозяйству наносится при истощении запасов вод, обладающих бальнеологическими свойствами.
Срабатывание запасов подземных вод, приуроченных к горизонтам, представленным выщелачиваемыми или растворимыми породами, может привести к значительным изменениям инженерно-геологической обстановки. Процессы выщелачивания и последующего карстообразования активизируются как из-за изменения режима вод данного горизонта, так и в связи с уменьшением их минерализации за счет проникновения пресных вод из вышележащих горизонтов или области питания.
Существенное влияние на режим и состояние поверхностных, грунтовых и подземных вод оказывают отвалы и гидротехнические сооружения горных предприятий (гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища, водохранилища и пр.).