Комплексна оцінка і прогнозування еколого-гідрогеологічного стану Червоноградського вугільного регіону в умовах експлуатації та закриття шахт - Автореферат

На особливу важливість реабілітації гірничовидобувних регіонів, у тому числі і вугільних басейнів, звертається увага в Постановах Кабінету Міністрів України від 12 січня 1999 року за №31 “Про заходи щодо розвязання еколого-гідрогеологічних проблем, які виникають внаслідок закриття гірничовидобувних підприємств, шахт і розрізів” та від 31 серпня 1999 року за №1606 “Про концепцію поліпшення екологічного становища гірничовидобувних регіонів України”. З урахуванням раніше виконаних досліджень по окремих аспектах екології навколишнього природного середовища (ДГП “Західукргеологія”, “Укрвуглегеологія”, АГН України та інститутом “УКРНДІПРОЕКТ”, НТУУ “КПІ”) у даній роботі викладаються дослідження еколого-гідрогеологічного стану на підроблених шахтами площах в Червоноградському гірничопромисловому регіоні, а також здійснено оцінку негативного впливу на довкілля окремих техногенних складових вуглевидобутку. Дисертаційна робота виконана у межах державної тематики: “Розвязання еколого-гідрогеологічних проблем, що виникають внаслідок закриття гірничодобувних підприємств, шахт і розрізів” (Виконати науково-технічне обґрунтування та розробити комплекс заходів, спрямованих на покращення еколого-гідрогеологічного стану у районах спільного впливу діючих шахт і тих, що закриваються у Львівсько-Волинському камяновугільному басейні) № державної реєстрації 0101U003810. Мета дисертаційної роботи полягає у встановленні закономірностей, факторів і причин техногенного впливу вуглевидобутку у регіоні на стан навколишнього середовища та здійснення на їх основі розробки рекомендацій щодо запобігання техногенної дії вуглевидобутку на еколого - гідрогеологічну ситуацію Червоноградського регіону. розробити еколого - гідрогеомеханічну модель розвитку техногенних процесів у масиві відвальних порід і рекомендації щодо запобігання техногенної дії вуглевидобутку на еколого - гідрогеологічну ситуацію довкілля;З закриттям двох шахт екологічна ситуація регіону ще більше ускладнюється в звязку з підйомом ґрунтових вод та підтопленням і заболоченістю просівшої денної поверхні (мульди зрушення), а також з відсутністю “свіжої” підсипки териконів, їх значного зволоження атмосферними опадами і утворення техногенних водоносних горизонтів за рахунок інфільтраційних потоків концентровано забруднених вод. Дослідження процесу формування відвалів, як субєкта техногенного впливу на довкілля регіону, свідчать, що в результаті міграції забруднюючих складових у масивах породних відвалів, їх взаємодії з атмосферними опадами та киснем в поверхневій зоні цих масивів пірит окислюється до лимоніту з утворенням значної кількості сірчанокислих розчинів, які потрапляють у поверхневі та грунтові води. Інтенсивність вилуговування залежить від ступеню вивітреності породи (горілі, негорілі), від розміру фракцій породи і їх стисненості (верхня, нижня частина відвалу), а також від достатньої кількості атмосферних опадів (пори року) і водонасиченості порід відвалу (закрита або діюча шахта). Розрахунки свідчать, що час початку забруднення ґрунтових вод визначається фільтраційними параметрами порід відвалу, особливо його основи, але цей термін часу переважно менший від періоду формування відвалу, тобто забруднення ґрунтових вод у тій чи іншій мірі завжди має місце. Згідно з (5) для декількох комбінацій потужності водоносного горизонту і коефіцієнтів фільтрації для різних проміжків часу з початку забруднення виконані розрахунки, які показали, що забруднення ґрунтових вод з часом може охоплювати значні території, про що вже свідчить наявність забруднених зон на півночі с.Селець (шахта “Заріччя”), с.Межиріччя (шахта “Межирічанська”) та сіл Вільшани і Селець (шахта “Візейська” та відвал ЦЗФ).Розроблені рекомендації по запобіганню негативної дії вуглевидобутку на екологічний стан регіону, що має суттєве значення для гірничовидобувної галузі в регіоні і надає практичну можливість покращенню екологічної безпеки вуглевидобувного регіону в цілому. Встановлено, що у результаті складування порід та завдячуючи внутрішнім фізико-хімічним змінам в породних відвалах, взаємодії їх з атмосферою, утворюються шкідливі хімічні сполуки, що негативно вплинуло на стан ґрунтів, режим та якість підземних та поверхневих вод. Результати дослідження процесу утворення відвалів свідчать, що в результаті міграції забруднюючих речовин у масивах породних відвалів, взаємодії з атмосферними опадами та киснем в поверхневій зоні відвалів пірит окислюється до лимоніту з утворенням значної кількості сірчанокислих розчинів, які потрапляють в поверхневі та ґрунтові води. Західний Буг на виході з Червоноградського регіону порівняно з хімічним складом вод на вході в регіон. Модель враховує сегрегації фракційного складу порід по висоті та збільшення гравітаційних навантажень, змінність по висоті відвалу щільності, пористості та коефіцієнта фільтрації, явище формування техногенного горизонта інфільтраційних потоків та залежність коефіцієнта фільтрації порід від ступеня їх водонасичення.(Шевчук Н.А.) Прогноз міграції забруд

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертаційної роботи відображено у публікаціях

1. Уперше для Червоноградського вугільного регіону Львівсько-Волинського басейну розвязана актуальна науково-практична задача встановлення закономірностей та причин техногенного впливу на екологічний стан довкілля і здійснення на цій основі прогнозу змін стану навколишнього середовища. Розроблені рекомендації по запобіганню негативної дії вуглевидобутку на екологічний стан регіону, що має суттєве значення для гірничовидобувної галузі в регіоні і надає практичну можливість покращенню екологічної безпеки вуглевидобувного регіону в цілому.

2. Встановлено, що у результаті складування порід та завдячуючи внутрішнім фізико-хімічним змінам в породних відвалах, взаємодії їх з атмосферою, утворюються шкідливі хімічні сполуки, що негативно вплинуло на стан ґрунтів, режим та якість підземних та поверхневих вод. Результати дослідження процесу утворення відвалів свідчать, що в результаті міграції забруднюючих речовин у масивах породних відвалів, взаємодії з атмосферними опадами та киснем в поверхневій зоні відвалів пірит окислюється до лимоніту з утворенням значної кількості сірчанокислих розчинів, які потрапляють в поверхневі та ґрунтові води.

3. Уперше еколого - геохімічним моніторингом встановлено парадоксальне явище наявності більш очищених вод р. Західний Буг на виході з Червоноградського регіону порівняно з хімічним складом вод на вході в регіон. Встановлене явище свідчить, що в межах регіону мають місце акумулюючі властивості накопичення шкідливих речовин в руслах річок. Таким чином, регіон не тільки втратив природну очисну дію річок, а накопичує регіональне забруднення, що привноситься річками прилеглих територій. В результаті створюється і посилюється загрозливий техногенний вплив на довкілля.

4. Уперше розроблена еколого - гідрогеомеханічна розрахункова модель техногенних процесів у масиві відвалу. Модель враховує сегрегації фракційного складу порід по висоті та збільшення гравітаційних навантажень, змінність по висоті відвалу щільності, пористості та коефіцієнта фільтрації, явище формування техногенного горизонта інфільтраційних потоків та залежність коефіцієнта фільтрації порід від ступеня їх водонасичення.

5. Доведено, що при виборі стратегії стабілізації та поліпшення еколого-гідрогеологічного стану в регіоні необхідно враховувати тип породного відвалу (горілий чи не горілий), час його формування та особливості режиму техногенного водоносного горизонту. Для таких оцінок у всіх випадках необхідні моніторингові спостереження. З урахуванням реальних технічних можливостей основним варіантом впливу на еколого-гідрогеологічний стан в зонах відвалів залишається їх рекультивація. Кількісна оцінка процесу формування техногенного горизонту інфільтраційних потоків в масиві відвалу виконана з допомогою розробленої моделі. Результати розрахунків свідчать, що початок його створення у відвалах висотою 30 і 40 м відповідно становить 3,6 та 4,8 років після зупинки робіт при попередньому щорічному нарощуванні відвалу на 1 м висоти. Тобто, рекультивація породного відвалу, протягом 3,5-4,5 років після закриття шахти дозволяє значно зменшити техногенний вплив на поверхневі і підземні води.

6. Встановлено, що у найближчі роки значення середнього рівня осідання не перевищить 1,8 - 1,9 м. Ці прогнозні значення результуючого осідання поверхні землі пропонується приймати при проведенні робіт по реабілітації підроблених територій і виконанні заходів по покращенню екологічного стану у техногенно навантажених районах в межах мульд зрушення.

7. На основі встановлених закономірностей, чинників техногенного впливу вуглевидобутку на екологічний стан довкілля регіону визначені тенденції, періоди та масштаби розвитку змін екологічного стану. Розроблені рекомендації по запобіганню негативного впливу вуглевидобутку на екологічну ситуацію регіону, які впроваджені в практику діяльності ДП “Львіввугілля”, в проектні розробки “УКРНДІПРОЕКТ” по рекультивації відвалів, реконструкції та ліквідації шахт, та закладені в основу розробленого комплексного методу оцінки еколого-гідрогеологічного стану підроблених територій.