CC BY
86
the Biosphere Reserve // Journal of Tropical Forestry and Environment. Vol. 4, № 01. Sri Lanka, 2014. P. 50-58.
7. Nguen D.M. Primenenie distancionnogo zondirovanija i GIS dlja geografich-eskogo razvitija bazy dannyh v Hanoe, V'etnam // Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma -HANOE Geoengineering. 22-23 nojabr' 2007 g. Hanoj, 2007. S. 179-185.
8. Nguen T.S., Nguen M.T. Primenenie principa klassifikacija adaptivnosti ze-mel'nyh uchastkov FAO s pomoshh'ju GIS-tehnologii dlja planirovanija ispol'zovanija sel'skohozjajstvennogo zemel' Tjan'Haj rajona, ThajBin' provincii // Zhurnal sel'skogo hozja-jstva. Vyp. № 14. Hanoj, 2015. S. 34-39.
9. Ispol'zovanie dannyh distancionnogo zondirovanija dlja ocenki izmenenija indeksa derev'ev i ih svjaz's transformaciej zemlepol'zovanija v ThajBing: cbor. nauch. tr. / Fam V.K [i dr.] // Nauchnaja konferencija geografi - zemleustrojstva. Hanoj, 2006. S 399-407.
10. Ispol'zovanie dannyh distancionnogo zondirovanija i tehno-logii GIS dlja moni-toringa transformacija lesa v rajone KaoFong, v provincii HoaBing s 2005 po 2015 goda / T.H. Chan [i dr.] // Zhurnal nauki i tehniki lesnogo hozjajstva. № 4. Hanoj, 2016. S. 59-69.
11. Vijayakumar N., Gurugnanam B., Arulbalaji K. Land Use And Land Cover Change Detection In Thirumanimuttar Sub Basin,Cauvery Riv-er,Tamilnadu. International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR), Volume 4, Issue 4, April 2015, India. P. 680-683.
12. Hegazy I.R, Kaloop M.R. Monitoring urban growth and land use change detection with GIS and remote sensing techniques in Daqahlia gover-norate Egypt. http://www.sciencedirect.com/ science/ article/ pii/ S2212609015000060. (Retrieved on 02.06.2017).
13. Maus V. Satellite time series analysis for land use/cover change de-tection. http://pure.iiasa.ac.at/! 125l/l/IR-14-017.pdf. (Retrieved on 01.06.2017).
УДК 622.85+ 622.012.2+351.823.3(571.17)
АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В РАЙОНАХ ЛИКВИДАЦИИ УГОЛЬНЫХ ШАХТ РОССИИ
Т.В. Корчагина, Н.П. Иватанова, И.А. Басова, Ю.А. Воронкова
Рассмотрены результаты горно-экологического мониторинга, за 2016 год позволяющего осуществлять контроль за состоянием горных отводов ликвидированных шахт России. В рамках экологического мониторинга с целью оценки состояния и прогноза изменения объектов наблюдения в статье представлены два основных вида мониторинга: гидрогеологического и участков недр, испытывающих воздействие недропол ьзования.
Ключевые слова: горно-экологический мониторинг, ликвидируемые шахты, контролируемые газы, провалы, загрязнение, ингредиенты, экологические последствия.
К началу процесса реструктуризации угольной промышленности (1994 г.) в отрасли действовали 220 шахт и 66 разрезов. Одним из направ-
лений реструктуризации угольной промышленности является ликвидация неперспективных и убыточных организаций, к которым в то время относились преимущественно убыточные шахты и разрезы небольшой производственной мощности, с длительным сроком службы, неблагоприятными горно-геологическими условиями и неудовлетворительным экологическим состоянием. Порядка 60 % предприятий эксплуатировались более 40 лет.
За период реструктуризации в 24 субъектах Российской Федерации (78 шахтерских муниципальных образованиях) ликвидировано 203 угледобывающих предприятия (188 шахт и 15 разрезов).
При прекращении производственной деятельности шахт и разрезов уменьшилось техногенное воздействие на окружающую среду, в том числе выбросы загрязняющих веществ в атмосферу с вентиляционными потоками, сброс загрязненных шахтных и карьерных вод в водные объекты, изъятие и нарушение земель, образование и размещение в породных отвалах отходов производства. Вместе с тем остаются накопители твердых и жидких отходов производства, нарушенные и загрязненные земли, происходит загрязнение подземных водоносных горизонтов, в том числе используемых для питьевых целей, идет процесс провалообразования и выделение шахтных газов на поверхность [1, 2, 3, 4].
Сравнительный анализ ряда количественных показателей, характеризующих экологическое состояние жилого сектора по угольным бассейнам России показал, что по результатам проводимого мониторинга в контексте последнего десятилетия, показывает, что наблюдается тенденция снижения негативного воздействия последствий ликвидации шахт и разрезов на окружающую среду и население, в том числе за счет реализации государственных проектов по тушению породных отвалов и рекультивации нарушенных земель, строительству водоотливных комплексов и очистных сооружений, и прочих мероприятий, предусмотренных программой реструктуризации угольной промышленности России, однако проблемы остаются [5, 6, 7].
В 2016 году горно-экологический мониторинг последствий ликвидации угольных (сланцевых) шахт и разрезов (далее - Мониторинг) проводился по 7 проектам в 10 регионах России (Ленинградская, Тульская, Кемеровская, Ростовская, Челябинская, Свердловская области, Республики Коми и Башкортостан, Пермский и Приморский края) [8, 9, 10].
Ведение Мониторинга позволяет решать актуальные вопросы безопасности проживания населения на горнопромышленных территориях, связанные с выделением рудничных газов в дома и заглубленные объекты жилого сектора, загрязнением водоемов и почв, подтоплением жилых территорий, ликвидацией провалов и проседаний земной поверхности в непосредственной близости от жилых объектов [11, 12].
В рамках экологического мониторинга с целью оценки состояния и прогноза изменения объектов наблюдения предусмотрены два основных вида мониторинга:
- гидрогеологический мониторинг;
- мониторинг участков недр.
Гидрогеологический мониторинг. Гидрогеологический мониторинг включает следующие основные виды наблюдений:
• визуальные обследования территорий с целью выявления возможных выходов шахтных вод на земную поверхность;
• режимные наблюдения уровня подземных вод, температуры, дебит излива/высачивания шахтных вод;
• отбор проб подземных вод с предварительной прокачкой гидронаблюдательных скважин (на выработанное пространство и водоносные горизонты), вод поверхностных источников и донных отложений, количественный химический анализ проб.
В ходе выполнения работ, предусмотренных гидрогеологическим мониторингом, проводится систематический контроль степени и динамики затопления ликвидируемых шахт, измеряется дебит изливающихся (высачивающихся) шахтных вод, также производится контроль качественного состава подземных (шахтных) и поверхностных вод. С этой целью выполняются режимные наблюдения и отбираются пробы воды и донных отложений для химического анализа в лаборатории (табл. 1).
Таблица 1
Результаты мониторинга водных ресурсов за 2016 год_
Углепромышленный район Режимные наблюдения за уровнем подземных вод, шт Наблюдения за качеством подземных и поверхностных вод, донных отложений, шт
Количество пунктов замера уровней подземных вод, изливов шахтных вод Всего замеров Количество пунктов отбора проб Всего проб
Приморье 66 465 66 119
Кузбасс 33 200 4 22
Восточный Донбасс 70 362 193 542
Урал 133 668 247 591
Печора 6 52 51 115
Подмосковье 13 52 24 82
Сланцы 15 360 39 118
Итого 336 2159 624 1589
По результатам выполненных работ было установлено:
- на большинстве ликвидированных шахт имеет место стабилизация гидрогеологического режима затопления с восстановлением естественного водного баланса, нарушенного деятельностью угледобывающих предприятий;
- гидрохимический режим подземных вод зоны активного водообмена продолжает оставаться нестабильным и в ряде случаев неудовлетворительным;
- результаты наблюдений за поверхностными водами (реки, родники, ручьи) указывают на стабилизацию по химическому составу экологической ситуации в большинстве поверхностных водотоков.
Остаются нерешенными вопросы очистки изливов высокоминерализованных кислых шахтных вод на поверхность в Кизеловском угольном бассейне (Пермский край).
С затоплением шахт Кизеловского бассейна кардинально изменился химический состав шахтных вод. По химическому составу и степени загрязнения кислые шахтные воды Кизеловского угольного бассейна являются уникальными. Их качественные характеристики по некоторым показателям превышают ПДК в сотни и тысячи раз. При этом до настоящего времени в отечественной и зарубежной практике реализовать эффективные способы очистки таких вод не удавалось.
Скорректированным объединенным проектом ликвидации особо убыточных шахт ОАО «Кизелуголь» предусмотрено строительство в регионе 4-х очистных сооружений. Разработано 4 проекта строительства очистных сооружений. Однако для их реализации требуются значительные капитальные вложения и эксплуатационные затраты.
Обособленно в процессе мониторинга стоят вопросы, связанные с подтоплением жилых массивов на горных отводах затапливаемых шахт. Результаты мониторинга позволяют оперативно выявлять, прогнозировать проявление подтоплений территорий, вызванные влиянием шахтных вод и проводить соответствующие технические мероприятия по их защите.
Мониторинг участков недр. Мониторинг участков недр в основном включает:
визуальные обследования породных отвалов с целью выявления-возможного возгорания;
визуальные обследования провалоопасных зон с целью выявления образовавшихся провалов, просадок земной поверхности с последующей их ликвидацией;
контроль за выделением рудничных газов на земную поверхность в угрожаемых и опасных зонах, химический анализ проб воздуха помещений (погреба, подвалы зданий и иные заглубленные объекты) и выработок;
проведение инструментальных наблюдений за развитием деформационных процессов на горных отводах ликвидируемых шахт и разрезов (в районе расположения социально значимых объектов инфраструктуры).
На отдельных участках имеют место выделения рудничных газов в опасных для человека концентрациях на земную поверхность в жилом секторе. Несмотря на то, что большая часть ликвидируемых шахт затоплена, и уровни затопления установились на статической отметке, на ряде горных отводов шахт процессы выделения газов на поверхность и проникновения в заглубленные объекты зданий и сооружений продолжаются. Систематически фиксируются концентрации, превышающие предельно допустимые значения. В этой связи на опасных и угрожаемых объектах по газовыделению (табл. 2).
Таблица 2
Результаты газодинамического мониторинга за 2016 год
Углепромышленный район Жилые объекты, шт Всего объектов, шт Всего замеров, шт Всего проб, шт
Всего Опасные зоны Угрожаемые зоны
Приморье 472 56 416 867 32172 2210
Кузбасс 140 21 119 154 2648 137
Восточный Донбасс 303 9 294 592 15794 194
Урал 51 39 12 51 2952 147
Печора 11 0 11 61 796 169
Сланцы 72 0 72 83 2988 166
Итого 1049 125 924 1808 57350 3023
Следует отметить, что по ряду контролируемых объектов в углепромышленных регионах, в рамках газодинамического мониторинга, было установлено, что ситуация стабилизировалась, и процессы дренирования газов на поверхность прекратились (не фиксировались превышения концентраций опасных газов в период более 1-3 лет). Эти объекты исключены из газодинамического мониторинга 2017 года.
Кроме того, учитывая систематические многолетние наблюдения за экологической ситуацией и анализ полученных результатов, ввиду установившихся гидрогеологического и газодинамического режимов на объектах Приморского края и Уральского региона, выполнена оптимизация наблюдательной сети и проводимых видов работ.
В свою очередь, одним из наиболее сложных участков, связанных с процессами газовыделений на поверхность, является горный отвод шахты «Капитальная», расположенный в черте пос. Тавричанка Приморского края, на территории которого определены 409 объектов. Распределение объектов по видам следующее: 13 - выработки, имеющие выход на днев-
ную поверхность, 114 - здания и сооружения, 256 - жилые дома, 26 - прочие объекты.
В течение 2016 года было отобрано 968 проб воздуха для лабораторного анализа и выполнено 15 300 оперативных замеров приборами эпизодического действия. В пределах опасных и угрожаемых зон по газопроявлениям продолжается процесс стабильного и весьма интенсивного выделения шахтных газов на земную поверхность не только через устья ликвидированных выработок оборудованных стационарными устройствами газового выпуска, но и по поверхности земли. В период наблюдений 2016 года содержание газа метана в шахтных выбросах из газодренажных скважин достигало 78 %, метан по почве в районе данных участков выделяется в концентрации до 32 %. Во всех точках выделения метана параллельно идет выделение углекислоты в высоких концентрациях.
С целью обеспечения безопасности населения, проживающего на территории опасных и угрожаемых зон по газовыделению в пос. Таври-чанка, в 2016 году был выполнен первый этап работ по разработке проектной и рабочей документации по объекту «Дегазация территории пос. Та-вричанка, пострадавшей от ведения горных работ ДОАО «Шахта «Капитальная» ОАО «Приморскуголь» (ДОАО «Шахта «Капитальная»), При выполнении работ второго этапа, принимая во внимание складывающуюся ситуацию с процессами газовыделения на территории поселка, Минэнерго России предусматривает создать сеть дополнительных газоот-водящих скважин на территории пос. Тавричанка.
Это позволит в значительной степени обезопасить население в период реализации основного проекта по дегазации территории пос. Тавричанка, пострадавшей от ведения горных работ ДОАО «Шахта «Капитальная».
Деформации и сдвижения земной поверхности на горных отводах ликвидируемых шахт создают угрозу для безопасной жизнедеятельности населения. В 2016 году выполнялись работы по выявлению и ликвидации провалов земной поверхности (табл. 3).
Реализация мероприятий по ликвидации провалов снижает угрозу для населения, но не снимает проблему полностью, поскольку ежегодно наблюдается новое и рецидивное образование провалов. К тому же, как показывает практика, основная масса провалов происходит над выработками, ликвидированными 25 - 40 лет назад, а учитывая, что последние выработки были ликвидированы всего 10... 12 лет назад, процессы провалооб-разования будут продолжаться.
Таблица 3
Результаты геодинамического мониторинга за 2016 год
Углепромышленный район Протяженность маршрутных обследований, км Количество выявленных провалов и проседаний Количество ликвидированных провалов
Кол-во, шт Объем, м3 Кол-во, шт Объем, 3 м
Приморье 906,6 75 1190,0 - -
Кузбасс 1595,7 11 6445,7 28 13152,9
Восточный Донбасс 284,2 55 9862,6 8 8244,4
Урал 2386,24 158 51371,7 92 30226,2
Печора 54,6 3 137,0 - -
Подмосковье 557 41 49246,1 7 4840,8
Итого 5784,34 343 118253,1 132 56464,3
На основании вышеизложенного, вытекает вывод о необходимости постоянного системного мониторирования территорий, анализа полученных характеристик, позволяющих оценить степень угрозы того или иного фактора, и на основании результатов которых будет выполнена выработка концепции для предотвращения возможных чрезвычайных ситуаций в зоне проживания населения. Как показывает многолетняя практика по ведению мониторинга на территориях ликвидируемых шахт и разрезов, своевременно выявленные проблемы позволяют предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций, стабилизировать экологическую обстановку в шахтерских городах и поселках.
Список литературы
1. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М., 2012.
2. Гридин В.Г., Ефимов В.И. 40 вопросов по экологии. Основы Экологии. М., 2007.
3. Гридин В.Г., Ефимов В.И. Производство и окружающая среда. Лекции по курсу "Производство и окружающая среда". М., 2007.
4. Ефимов В.И. Основы природопользования: уч. пособие. М., 2004.
5. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Проблемы проектирования консервации (ликвидации) шахт Прокопьевско-Киселевского района Кемеровской области// Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 4. С. 18-24.
6. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В Систематизация этапов и последовательности процесса консервации шахт и основных аспектов, регулируемых нормативными актами в данной области// Известия
Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. №4. С. 183-189.
7. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. К вопросу проектирования консервации (ликвидации) неэффективных угледобывающих производств// Уголь. 2015. Т. 1073. № 8. С. 102-106.
8. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Актуальные вопросы проектирования консервации (ликвидации) неэффективных угледобывающих производств на примере шахт Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса// Уголь. 2015. № 4. С. 72-75.
9. Ефимов В.И., Лермонтов Ю.С., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Мониторинг ликвидируемых шахт Кузнецкого угольного бассейна// Уголь. 2015. №9 (1074). С. 79-84.
10. Горно-экологический мониторинг как инструмент для оценки экологических последствий закрытия шахт/ В.И. Ефимов, Ю.С. Лермонтов, Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина //Безопасность труда в промышленности. 2015. № 5. С. 42-44.
11. Экологические последствия закрытия шахт в Кузбассе и их мониторинг/ В.И. Ефимов, Ю.С. Лермонтов, Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина //Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. №4. С. 3-12.
12. Оценка потенциальных экологических последствий при проектировании консервации шахты/ В.И. Ефимов, В.А. Гушинец, Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина//Уголь. 2014. № 10 (1063). С. 100-104.
Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t. korcyagina(a),sds-ugol. ru , Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Де-
Иватанова Наталья Петровна, д-р техн. наук, проф., galina stas(a)mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Басова Ирина Анатольевна, д-р техн. наук, зав. кафедрой, galina stasfa),mail,ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Воронкова Юлия Александровна, асп., galina stasfa),mail,ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYZING ENVIRONMENTAL MONITORING TERRITORIES OF LIQUIDATED
COAL MINES IN RUSSIA
Т. V. Korchagina, N.P. Ivatanova, I.A. Basova, Yu.A. Voronkova
Results of mining-environmental monitoring of 2016 year, which allowing realize controlling conditions of liquidated mines mining leases in Russia were considered. Two basic appearances of monitoring are submitted in the network of environmental monitoring
for evaluating condition and forecasting changing objects under observation. There are descriptions of hydrological and subsoil area monitoring in the paper.
Key words: mining-environmental monitoring, liquidated mines, controlled gases, gap, polluting, ingredient, environmental consequences.
Korchagina Tatiyna Viktorovna, Candidate of Technical Science, Vice Director, t. korcyagina(a),sds-ugol. ru , Russia, Kemerovo, ООО "Sibirskyi Institut Gornogo De la ",
Ivatanova Nataliy Petrovna, Doctor Economical Science, Professor, galina stas @mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Basova Басова Ирина Анатольевна, Doctor of Technical Science, Head of the Department, galina stasfa),mail ru, Russia, Tula, Tula State University,
Voronkova Yuliy Alexandrovna, post graduate, galina_stas(a),mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. Efimov V.l., Rybak L.V. Proizvodstvo i okruzhajushhaja sreda// Moskva, 2012.
2. Gridin V.G., Efimov V.l. 40 voprosov po jekologii. Osnovy Jekologii // Moskva,
2007.
3. Gridin V.G., Efimov V.l. Proizvodstvo i okruzhajushhaja sreda. Lekcii po kursu "Proizvodstvo i okruzhajushhaja sreda" // Moskva, 2007.
4. Efimov V.l. Osnovy prirodopol'zovanija: uch. posobie / Mosk-va, 2004.
5. Efimov V.l., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Problemy proektirovanija kon-servacii (likvidacii) shaht Prokop'evsko-Kiselevskogo rajona Kemerovskoj oblasti// Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki о Zemle. 2016. № 4. S. 18-24.
6. Efimov V.l., Sidorov R.V., Korchagina T.V Sistematizacija jetapov i posledovatel'nosti processa konservacii shaht i osnovnyh aspektov, reguliruemyh norma-tivnymi aktami v dannoj oblasti// Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki о Zemle. 2016. №4. S. 183-189.
7. Efimov V.l., Sidorov R.V., Korchagina T.V. К voprosu proektirovanija konservacii (likvidacii) nejeffektivnyh ugledobyvajushhih proizvodstv// Ugol'. 2015. T. 1073. № 8. S. 102-106.
8. Efimov V.l., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Aktual'nye voprosy proektirovanija konservacii (likvidacii) nejeffektivnyh ugledobyvajushhih proizvodstv na primere shaht Pro-kop'evsko-Kiselevskogo rajona kuzbassa// Ugol'. 2015. № 4. S. 72-75.
9. Efimov V.l., Lermontov Ju.S., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Monitoring likvidi-ruemyh shaht Kuzneckogo ugol'nogo bassejna// Ugol'. 2015. № 9 (1074). S. 79-84.
10. Gorno-jekologicheskij monitoring kak instrument dlja ocenki jekologicheskih posledstvij zakrytija shaht/ V.l. Efimov, Ju.S. Lermon-tov, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina //Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2015. № 5. S. 42-44.
11. Jekologicheskie posledstvija zakrytija shaht v Kuzbasse i ih monitoring/ V.l. Efimov, Ju.S. Lermontov, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina //Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki о Zemle. 2015. № 4. S. 3-12.
12. Ocenka potencial'nyh jekologicheskih posledstvij pri proek-tirovanii konservacii shahty/ V.l. Efimov, V.A. Gushinec, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina// Ugol'. 2014. № 10 (1063). S. 100-104.
