Вплив геодинамічних зон вугленосної товщі на формування геолого-екологічних умов при ліквідації шахт - Автореферат

У наш час широкого розвитку отримали дослідження з оцінки геодинамічної будови гірничого масиву з метою вирішення широкого спектру прикладних завдань - будівництво, безпечна експлуатація продуктопроводів, гідротехнічних споруд та ін. На сьогодні у межах полів ліквідованих шахт склалися напружені геолого-екологічні умови, до яких також відноситься і територія Брянківської групи шахт, що розташована у межах Стаханівської гірничо-міської агломерації (Луганська область). Установити особливості геодинамічної будови вугленосної товщі та обґрунтувати роль геодинамічних зон у формуванні геолого-екологічних умов у межах полів ліквідованих шахт. При виконанні роботи застосований комплексний метод досліджень, який включає: аналіз гірничо-геологічних і гірничотехнічних матеріалів, а також використання дистанційних, польових геологічних і геофізичних методів для оцінки зонально-блокової будови гірничого масиву; тектонофізичні та геофізичні методи оцінки водопроникності й активності геодинамічних зон; морфометричні методи аналізу рельєфу; аналіз гідродинамічних умов за даними спостережних свердловин, гідрогеологічних зйомок з метою перевірки отриманих висновків про вплив водопроникності геодинамічних зон на характер локалізації зон підтоплення та заболочення. Водопроникність та ступінь активності геодинамічних зон у межах полів ліквідованих шахт Брянківської групи визначається характером поля тектонічних деформацій та напружень альпійського циклу.В усіх розглянутих роботах не оцінюється або оцінюється недостатньо (Кіпко Е.Я.) вплив геодинамічної будови гірничого масиву на розвиток негативних геолого-екологічних явищ і процесів. У контексті поставлених у роботі завдань дані про геодинамічну будову гірничого масиву дозволяють виділити ділянки з прискореним відновленням рівнів підземних вод (РПВ), першочергові місця прояву процесів підтоплення й заболочування, виявити додаткові шляхи міграції підземних вод (поза гірничими виробками), визначити місця перетікань між водоносними горизонтами. У зонально-блоковому відношенні поля шахт Брянківської групи контролюються розломами Лозова-верхня (ПС 40-45о) і Лозова-середня (ПС 70-75о), а також структурами другого та третього порядку з орієнтуванням 348о, 20-30о, 290-300о, 320о, Крім того, виділені структури субширотного, меридіонального і ПС 75-77о простягання. Меншою проникністю характеризуються розломи ПС 45о орієнтування, що сформувалися в зсувному тектонічному полі, а також розломи з простяганням 10-45о. На ділянці насува а-б, а також вхрест двох розломів, що сполучені з лінеаментом Лозова-середня і є Т-відривами, було виконано геодинамічне картування геофізичними методами природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ), а також структурно-геодинамічного картування азимутального (СГДК-А) (див. рис.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій вперше на основі встановленої якісної залежності водопроникності геодинамічних зон вугленосної товщі від їх орієнтування та виявлених закономірностях впливу тектонічних процесів альпійського циклу на оновлення зон деформації та підвищення водопроникності й активності таких структур у межах шахтних полів, вирішено актуальне науково-практичне завдання з оцінки динаміки негативних геолого-екологічних явищ і процесів, обумовлених ліквідацією шахт. Комплексом дистанційних, польових геологічних і геофізичних методів визначені особливості геодинамічної будови гірничого масиву у межах полів ліквідованих шахт Брянківської групи. Водопроникність і ступінь активності розривних структур визначається характером альпійського поля тектонічних напружень і деформацій. Геолого-екологічні проблеми, обумовлені ліквідацією шахт Брянківської групи, визначаються геодинамічною (зонально-блоковою) будовою і в меншій мірі техногенною порушеністю гірничого масиву. Розвиток процесів підтоплення й заболочування на 77% територій прогнозованого підтоплення контролюється геодинамічною будовою масиву, на 23% - техногенною порушеністю.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій вперше на основі встановленої якісної залежності водопроникності геодинамічних зон вугленосної товщі від їх орієнтування та виявлених закономірностях впливу тектонічних процесів альпійського циклу на оновлення зон деформації та підвищення водопроникності й активності таких структур у межах шахтних полів, вирішено актуальне науково-практичне завдання з оцінки динаміки негативних геолого-екологічних явищ і процесів, обумовлених ліквідацією шахт.

1. Комплексом дистанційних, польових геологічних і геофізичних методів визначені особливості геодинамічної будови гірничого масиву у межах полів ліквідованих шахт Брянківської групи.

2. Водопроникність і ступінь активності розривних структур визначається характером альпійського поля тектонічних напружень і деформацій. За результатами реконструкції найбільш активними є розломи СШ, ПЗ 340о, СМ, а також діагонального (ПС 45о) орієнтування. Найбільш проникними є розломи ПЗ 340о, а також розриви, що сполучені з великими розломами та є відривами. Структури ПС 45о, 10-45о, 60-75о, 310-320о відносяться до «напівпроникних», субширотні та ПЗ 310-320о - до малопроникних.

3. Геолого-екологічні проблеми, обумовлені ліквідацією шахт Брянківської групи, визначаються геодинамічною (зонально-блоковою) будовою і в меншій мірі техногенною порушеністю гірничого масиву. Розвиток процесів підтоплення й заболочування на 77% територій прогнозованого підтоплення контролюється геодинамічною будовою масиву, на 23% - техногенною порушеністю. У межах всієї досліджуваної території з впливом геодинамічних зон у площинному відношенні повязана локалізація 78% ділянок підтоплення й заболочення, у кількісному - 75%.

4. Масштаби прояву й динаміка негативних геолого-екологічних процесів залежать від водопроникності, особливостей будови й порядку ГДЗ. Проникні ділянки гірничого масиву характеризуються коефіцієнтами фільтрації, що в 2-3 рази перевищують відомі середні значення для досліджуваної території. Багаторічне підтоплення денної поверхні, не залежне від сезонних коливань, а також гідрохімічні аномалії у межах проникних ділянок визначаються наявністю гідравлічного взаємозвязку з більш глибокими напірними водоносними горизонтами по водопроникних розломах. Найбільші за площею ділянки підтоплення тяжіють до структур, що зазнали максимальних розтягуючих зусиль, а також до місць перетину насувів. Практично повною відсутністю підтоплення характеризуються ділянки з розвитком малопроникних розломів. Ділянки підтоплення у місцях виходів водоносних горизонтів мають незначну площу й обмежуються потужністю водовмісних порід.

5. Розроблена система геолого-екологічної оцінки територій у межах полів ліквідованих вугільних шахт, яка з урахуванням особливостей геолого-тектонічної будови конкретної території може бути застосована в усіх вугледобувних регіонах.

1. Заборин М.С. Ликвидация угольных шахт и геоэкологические последствия (на примере Стахановского региона Луганской области) / Заборин М.С., Богун Л.Д., Воевода Б.И. // Проблемы экологии / Донец. нац. техн. ун-т. 2004. №1-2. С. 30 - 35.

2. Заборин М.С. Некоторые особенности формирования режима грунтовых вод на территории Донбасса, их влияние на строительство и эксплуатацию инженерных сооружений / Л.Д. Богун, В.И. Таранец, Заборин М.С. // Наукові праці ДОННТУ. Серія гірничо-геологічна / Донец. нац. техн. ун-т. 2006. вип.32. С. 15-20.

3. Заборин М.С. Геодинамика и ее влияние на восстановление гидрогеологических условий в пределах закрытых шахт / М.С. Заборин, Л.Д. Богун, Б.И. Воевода // Уголь Украины. 2007. №2. С. 31-33.

4. Заборин М.С. Техногенные изменения горного массива на участке поля ликвидированной шахты «Брянковская» / Ю.Н. Гавриленко, В.И. Филатов, М.С. Заборин. // Вісті Донецького гірничого інституту. 2008. №1. С. 156-160.

5. Заборин М.С. Геодинамика и прогнозирование эколого-гидрогеологической обстановки при закрытии шахт / М.С. Заборин // Уголь Украины. 2009. №1. С. 27-30.

6. Заборин М.С. Проницаемость геодинамических зон в пределах поля шахты «Брянковская» / М.С. Заборин, В.А. Корчемагин, И.К. Решетов [и др.] // Вісник ХНУ ім. В.Н. Каразіна : серія «Геологія, географія, екологія». 2009. №864. С. 39-46.

7. Заборин М.С. Геофизическая идентификация водопроницаемости геодинамических зон на шахтном поле / М.С. Заборин, Л.А. Иванов, А.В. Савченко [и др.] // Науковий вісник НГУ. 2009. №2. С. 65-71.

8. Заборін М.С. Геодинаміка та підтоплення грунтовими водами при ліквідації шахт / М.С. Заборін // Вісник КНУ ім. Тараса Шевченка : серія «Геологія». 2009. вип. 46. С. 53-55.

9. Zaborin M.S. Liquidation of coal mines - hydrogeological aspects (on an example of Stahanovskiy area of Lugansk area) / Bogun L.D., Voevoda B.I. // Theses of young’ scientific and technical conference. Donetsk: DONNTU. 2005. P. 143-148.

10. Заборин М.С. Геологические факторы технической и экологической надежности инженерных сооружений / Б.И. Воевода, А.Н. Хромов, М.С. Заборин [и др.] // Вісник ДІСО. 2005. Том 1. С. 15 - 20.

11. Заборін М.С. Сучасні підходи до ведення моніторингу за гідрогеологічними показниками в межах ліквідованих шахт / М.С. Заборін, Б.І. Воєвода, Болотов А.В. [та ін.] // Зб. матеріалів науково-практ. конференції «Моніторинг навколишнього середовища: науково-методичне, нормативне, технічне, програмне забезпечення». Коктебель. 2007. С. 20-21.

12. Заборин М.С. Геодинамика и экологические изменения при закрытии шахт // Сб. тезисов Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2007». М.: МГУ. 2007. Том 1. С. 85.

13. Заборин М.С. Геодинамическое картирование в пределах поля закрытой шахты «Брянковская» (Луганская область) / М.С. Заборин, Б.И. Воевода, А.Н. Хромов // Сб. научных статей 3-й межвузовской научно-практической конференции «Наукова парадигма географічної освіти України в XXI столітті». Донецк : ДИСО. 2007. С. 25 - 33.

14. Заборин М.С. Геодинамическое строение поля закрытой шахты «Брянковская» по данным аэрокосмического метода : (итоги 15 Международной конференции «Ломоносов-2008») [электронный ресурс]. Режим доступа к журн.: http: // lomonosov-msu.ru/2008/06/06_6.pdf.

15. Заборин М.С. Геодинамическое картирование и прогнозирование эколого-гидрогеологической обстановки при ликвидации шахт / М.С. Заборин, И.К. Решетов // Сб. трудов Междунар. научно-практ. конф. «Регіон - 2008: стратегія оптимального розвитку». Харьков. 2008. С. 335-337.

16. Заборин М.С., Хромов А.Н. Особенности геодинамического строения поля ликвидированной шахты «Брянковская» и формирование эколого-гидрогеологической обстановки / М.С. Заборин, А.Н. Хромов // Сб. трудов Международной конференции «Молодежь в науке». Минск. 2010. Ч.1 - С. 119-123.