CC BY
159
ЭКОЛОГИЯ
УДК 622.33.012.2:65.016.8:622.21.001.891.7(571.17)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАКРЫТИЯ ШАХТ В КУЗБАССЕ И ИХ МОНИТОРИНГ
В.И. Ефимов, Ю.С. Лермонтов, Р.В. Сидоров, Т.В. Корчагина
Рассмотрены результаты горно-экологического мониторинга, позволяющего осуществлять контроль состояния горных отводов ликвидированных шах (на примере ликвидируемых шахт Кузнецкого бассейна).
Ключевые слова: горно-экологический мониторинг, ликвидируемые шахты, контролируемые газы, провалы, загрязнение, ингредиенты, экологические последствия
Ликвидация нерентабельных угольных шахт сопровождается значительным изменением техногенного режима, что существенно сказывается на экологической ситуации в горнопромышленных регионах. Для обеспечения экологической безопасности, связанной как с негативными последствиями затопления шахт, так и с их ликвидацией способом «сухой» консервации, необходимо проведение комплексного экологического мониторинга [1, 2].
В Кузнецком угольном бассейне мониторинг на горных отводах ликвидируемых шахт осуществляется специализированной организацией. В 2014 году выполнение работ по мониторингу осуществлялось Кузбасским Центром экологического мониторинга ликвидируемых шахт, высококвалифицированные специалисты которого имеют многолетний опыт работы, прошедшие на постоянной основе обучение в 2013 г. в РИПК г. Кемерово и аттестованные по трём видам деятельности, оснащенным необходимыми приборами, оборудованием, инструментами, программным обеспечением.
Федеральное государственное бюджетное учреждение «ГУРШ» совместно с Департаментом угольной и торфяной промышленности Минэнерго РФ придают большое значение выполнению работ, связанных с горно-экологическим мониторингом на горных отводах ликвидируемых шахт не только Кузнецкого бассейна, но и всех угольных регионов России.
Ежегодно корректируются проекты мониторинга с определением фактически необходимых работ по мониторингу с включением мониторинговых наблюдений, проводимых на горных отводах ликвидируемых шахт, в общероссийскую систему экологического мониторинга, добавляют те позиции, которые необходимы для поддержания целостной системы, принятой и узаконенной в Российской Федерации.
Выполнение дополнительной работы в области гидрохимии и сопровождение работы информационной системы формирования базы, взаимодействия уровней системы и импорта базы данных показателей (ЭКО-СКОП) позволяют взаимодействовать с общероссийской базой данных по всем экологическим направлениям, что очень важно для будущего развития страны.
С целью контроля за гидродинамическим режимом ликвидируемых шахт: уровнем затопления, взаимосвязью водоносных горизонтов, движением подземных вод и выходом их на поверхность, а также объемом стока и откачки воды погружными насосами - создана и обустроена гидронаблюдательная сеть, которая позволяет выполнять гидрогеологический мониторинг на протяжении 20 лет, определены места размещения пунктов наблюдательной сети на горных отводах ликвидируемых шахт Кузнецкого бассейна.
Вопрос затопления шахт, поддержание допустимого уровня затопления является первостепенным на весь период ликвидации шахт. Горные работы действующих шахт и ранее ликвидируемых шахт города Прокопьевска имеют гидравлическую связь между собою, их неконтролируемое затопление может привести к крайне негативным гидрогеологическим последствиям.
Важную роль в решении этих и других вопросов выполняет компания ОА ХК «СДС-Уголь», которая оптимизируя бизнес, реализует процессы закрытия нерентабельных угледобывающих производств. На сегодня это единственный угольный холдинг в Кузбассе, где создается служба по ликвидации шахт, основной задачей которой является эффективное управление процессом закрытия и экологического мониторинга в целях минимизации негативных последствий техногенного характера.
Технико-экономическое обоснование целесообразности отработки или списания оставшихся запасов, техническую поддержку, а также разработку проектной документации, необходимой для реализации процесса ликвидации (консервации) угледобывающих производств, выполняет Сибирский институт горного дела, который входит в состав ОА ХК «СДС-Уголь».
ООО «СИГД», обладая высококвалифицированными кадрами и технической базой, имеет опыт разработки и согласования проектной документации по консервации (ликвидации) предприятий угольной отрасли. Одной из важнейших составляющих качественного аспекта разработки
проектной документации является наличие достоверной информации, полученной в ходе мониторинга и используемой при проектировании.
Проведение гидрогеологического мониторинга на ликвидируемых шахтах и контроль за работой водопонижающих комплексов позволяют своевременно отслеживать изменения в уровнях затопления шахт и информировать ФГБУ «ГУРШ», заинтересованные организации и администрации городов и области об этих изменениях для принятия мер на упреждение с целью недопущения негативных последствий. Так, например, на горном отводе ликвидируемой шахты «Ягуновская» при проведении мониторинга наблюдался излив подземных шахтных вод из затрубного пространства самоизливающейся скважины №2, что приводило к размыванию грунта вокруг скважины и увеличению площади заболачивания прилегающей территории.
По результатам мониторинговых наблюдений по предоставлению ФГБУ «ГУРШ» в Минэнерго РФ было принято решение о выполнении рабочего проекта. В настоящее время руководство ФГБУ «ГУРШ» очень активно занимается организацией и помощью по выполнению проектным институтом рабочего проекта, направленного на решение, выявленной ситуации. До конца 2015 года проект пройдёт все согласования и экспертизу, а в 2016 году планируется выделить средства для выполнения работ, предусматривающих улучшение экологической обстановки на горном отводе ликвидируемой шахты «Ягуновская».
Целью гидрохимического мониторинга являются контроль, оценка и прогноз состояния подземных водных ресурсов в условиях ликвидации шахт, а также своевременное и объективное информационное обеспечение выполнения природоохранных мероприятий. Гидрохимический мониторинг осуществляется в соответствии с нормативными документами
[3- 6].
Гидрохимический мониторинг подземных вод производится на основе отбора проб воды, регулярных наблюдений по откачке воды погружными насосами, установленными в стволах и скважинах, пробуренных в горные выработки, а также из выработок, имеющих выход на земную поверхность, где вода изливается самостоятельно.
Гидрохимический мониторинг поверхностных вод выполняется в створах поверхностных водных объектов выше и ниже точки сброса откачиваемых или самоизливающихся шахтных вод.
Мониторинг донных отложений осуществляется в створах поверхностных водных объектов в месте сброса и ниже точки сброса откачиваемых или самоизливающихся шахтных вод (в местах отбора проб поверхностных вод), он проводится в соответствии с нормативными документами [3, 5, 6].
Данные о количестве объектов гидрохимического мониторинга приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Число объектов гидрохимического мониторинга
Объекты мониторинга 2012 г. 2013 г. 2014 г.
Сточные воды 13 13 8
Поверхностные воды 14 14 12
Донные отложения - - 12
Всего 27 27 32
Таблица 2
Таблица наблюдений за объектами гидрохимического мониторинга
Объекты мониторинга 2012 г. 2013 г. 2014 г.
Пробы Анализы Пробы Анализы Пробы Анализы
Сточные воды 84 2016 78 1872 24 576
Поверхностные воды 96 1856 84 1624 36 828
Донные отложения - - - - 24 216
Всего 180 3873 162 3496 84 1620
Гидрохимический мониторинг осуществлялся по шести шахтам: «Судженская», «Ягуновская», «Пионерка», «Смычка», им. Димитрова, «Шушталепская».
Результаты мониторинга сточных вод, поступающих из горных работ ликвидируемых шахт, свидетельствуют об отсутствии четкой тенденции в формировании состава таких вод. Каждая шахта имеет определенный интервал концентраций одних и тех же ингредиентов, так как состав подземных вод формируется в специфическом для каждой шахты промышленном районе. Основными ингредиентами, загрязняющими поверхностные водные объекты, являются взвешенные вещества и токсичные металлы - железо и марганец. В стоках почти всех шахт присутствуют нефтепродукты, фенолы, сероводород никель, хром, но эти ингредиенты ниже предельно допустимых концентраций (ПДК). Необходимо отметить основанные на многолетних мониторинговых данных значительное улучшение качества сбрасываемой (откачиваемой) воды из горных работ ликвидируемых шахт Кузнецкого бассейна.
В районе фонового отбора (выше створа сброса) не соответствуют требованиям [4] воды реки Мишиха по наличию взвешенных веществ - до 2,4 ПДК, БПК - до 1,9 ПДК, ХПК - до 1,2 ПДК, железа - до 5,8 ПДК, марганца - до 21,0 ПДК, (шахта «Судженская»); реки Большая Камышная по содержанию взвешенных веществ - до 1,5 ПДК, железа - до 2,9 ПДК, мар-
ганца - до 56,0 ПДК (шахта «Ягуновская»); реки Бачат по содержанию следующих ингредиентов: взвешенных веществ - до 2,3 ПДК, БПК - до 3,4 ПДК, ХПК - до 1,7 ПДК, железу - до 3,2 ПДК, меди - до 7,1 ПДК, марганцу - до 1,3 ПДК (шахта «Пионерка»); река Аба независимо от качества сбрасываемых сточных вод имеет очень высокий уровень загрязнения практически по всем контролируемым показателям взвешенных веществ -до 32,3 ПДК, БПК - до 7,5 ПДК, ХПК - до 3,6 ПДК, железа - до 1,8 ПДК, марганца - до 15,0 ПДК (шахта «Димитрова», «Смычка»); реки Кондома по содержанию БПК - до 1,2 ПДК, железа - до 7,0 ПДК, и марганца - до 15,0 ПДК, (шахта «Шушталепская»).
Вода в створах рек выше и ниже сброса сточных вод классифицируется от умеренно загрязненной до очень грязной, что можно объяснить попаданием в водоемы бытовых стоков. Все ликвидируемые шахты по опасности загрязнения подземными водами поверхностных водоемов или водотоков относятся ко второму типу - потенциально опасные по условиям загрязнения поверхностных и подземных вод [7, 8, 9].
Химический состав результатов исследованных показателей качества донных отложений по всем шахтам относится к категории «чистая» по оценке степени химического загрязнения в соответствии с требованиями [5,6,10].
В рамках мониторинга за сдвижением и деформациями земной поверхности в 2014 г. обследовано 2506 провалоопасных зон и выявлено 4 провала земной поверхности с объёмом 4244,8 м на горных отводах ликвидируемых шахт «Кольчугинская», им. Димитрова и «Ягуновская»:
- на горном отводе ликвидируемой шахты «Кольчугинская» провал над каналом воздухоподающей сбойки, объемом засыпки - 19,0 м3;
- на горном отводе ликвидируемой шахты «им. Димитрова» провал над устьем южного флангового ствола Редаковского района. Объем провала - 127,7 м3;
- при дополнительном обследовании горного отвода ликвидируемой шахты «Ягуновская» был выявлен провал земной поверхности от очистных работ по пласту «Волковский» объемом 4163,6 м3.
Небольшое количество выявленных провалов объясняется очень незначительным снежным покровом. В 2014 г. Кузбасский центр мониторинга в соответствии с предусмотренными в проекте затратами ликвидировал 8 провалов земной поверхности, с объемом засыпки 9026,5 м3.
Важнейшее направление мониторинга, которому придают очень большое значение Минэнерго РФ и ФГБУ «ГУРШ», - это газодинамический мониторинг, т.к. на горных отводах ликвидируемых шахт ещё остаётся большое количество частных жилых домов, зданий и сооружений, где в соответствии с [11] необходимо регулярно, не менее 3, 4 раз в месяц, выполнять мониторинговые работы с обязательными замерами состава воздуха и отборами по всем точкам проб для определения полного состава
воздушной среды в химической лаборатории ВГСО. За весь период с 1998 года не было допущено ни одного случая негативного проявления в данном направлении.
Кузбасским центром экологического мониторинга ликвидируемых шахт проводился в 2014 году и в настоящее время проводится в Кузнецком бассейне контроль за газовой ситуацией на горных отводах ликвидируемых шахтах. За 2014 год отобрано 55 180 проб воздуха и выполнено 119 176 анализов на содержание контролируемых газов: СН4, СО2, СО, О2, Н2 (табл. 3).
Таблица 3
Показатели газодинамического мониторинга в динамике по годам
Объекты 2012 г. 2013 г. 2014 г.
мониторинга Объекты Пробы Анализы Объекты Пробы Анализы Объекты Пробы Анализы
Газодренажные 96 2305 5873 91 2089 5281 74 356 960
трубы и терриконы
Газодренажные 499 2495 420 2100 83 415
трубы и терриконы (ОВГСО)
Жилой фонд, зда- 592 58704 120828 548 58010 120718 513 53772 112956
ния, сооружения
Жилой фонд, зда- 969 4845
ния, сооружения (ОВГСО)
Всего 688 61508 129196 639 60519 128099 587 55180 119176
Газодинамический мониторинг проводился в 782 зонах, из которых 24 опасные и 758 угрожаемые по выделению вредных газов на дневную поверхность. В этих зонах находятся 587 контролируемых объектов, из которых 74 являются ликвидированными выработками, имеющими выход на дневную поверхность, 10 - поверхностными зданиями и сооружениями различного назначения, 503 жилых дома.
Показатели газодинамического мониторинга характеризуются нестабильностью газодинамических процессов. За 2014 год на 11 шахтах (64,7 %) регистрировалось выделение метана; на 19 (100 %) - наличие диоксида углерода и на 5 (29,4 %) - оксид углерода. Опасные концентрации диоксида углерода выявили на 16 (94,1 %) шахтах; оксида углерода - на 3 (17,6 %); метана - на 1 (5,9 %).
Экологически опасные выделения диоксида углерода обнаруживались при замерах состава воздуха в газодренажных трубах на всех шахтах за исключением шахты «Ягуновская» («Анжерская» - до 7,21 %, «Суджен-ская» - до 7,57 %; «Сибирская» - до 7,85 %; «Южная» - до 2,4 %; им. Волкова - до 3,2 %; ш/у «Грамотеинское» - до 1,2 %; им. Ярославского - до 1,8 %; «Кольчугинская» - до 1,6 %; «Суртаиха» - до 0,8 %; «Центральная»
- до 13,67 %; им. Димитрова - до 1,8 %; «Байдаевская» - до 6,0 %; «Новокузнецкая» - до 2,8 %; «Шушталепская» - до 6,0. По метану однократно выявлено превышение концентрации при замерах состава воздуха в газодренажных трубах по шахте им. Димитрова - 1,3 %.
Содержание диоксида углерода в жилом секторе на горных отводах шахт «Южная», «Кольчугинская», «Пионерка», «Суртаиха» превышало установленные нормы. Замеры в газодренажных трубах по шахтам «Центральная», «Байдаевская» также превышали нормы по оксиду углерода (СО). Содержание оксида углерода в жилом секторе на горном отводе шахты «Пионерка» было зарегистрировано с концентрациями, превышающими ПДК - 0,0011 % [12].
Акты о ликвидации (ранее ликвидируемых шахт Кузнецкого бассейна) по форме, установленной в соответствии с [13], подписаны не в полном объёме, что свидетельствует о незавершенности ликвидационных работ и наличии опасности проведения работ на этих объектах, что подтверждается письмом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору №11-04/155 от 25.02.2011г., но работы в этом направлении проводятся руководством ФГБУ «ГУРШ», а также руководителем Кузбасского филиала «ГУРШ» совместно с заинтересованными организациями.
Выводы
1. Учет данных мониторинга при проектировании ликвидационных работ на нерентабельных предприятиях Кузнецкого бассейна позволяет решать вопросы экологической безопасности проектным организациям, таким как, например, ООО «Сибирский институт горного дела», входящий в состав ОА ХК «СДС-Уголь», он имеет большой опыт разработки и согласования документации по консервации (ликвидации) предприятий угольной отрасли при проектирования.
2. Результаты исследования экологической ситуации в Кузбассе свидетельствуют о том, что негативные экологические последствия от ранее осуществляемой хозяйственной деятельности предприятий частично сохраняются [9,14-16]. При этом имеются вновь возникающие проблемы, требующие внимания и решения по их реализации, которые государственные структуры Минэнерго РФ и ФГБУ «ГУРШ» стремятся решить в кротчайшие сроки для улучшения экологической ситуации в регионе.
3. Процесс ликвидации последствий негативного влияния на окружающую среду при ведении горных работ длительный, требующий оценки при проектировании, финансирования и научных инноваций в сфере качественного проведения мониторинга [15].Учитывая всю важность решения данного вопроса, несмотря на определённые осложнения в экономике, государство в лице Минэнерго РФ и ФГБУ «ГУРШ» изыскивает возможности финансирования мероприятий по реализации горно-экологического
мониторинга не только в Кузнецком бассейне, но и в Российской Федерации в целом.
4. Основной целью ведения мониторинга на ликвидируемых шахтах в Кузнецком угольном бассейне является обеспечение своевременной достоверной информацией системы управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью, а также минимизация влияния последствий ликвидации шахт на геологическую обстановку и взаимодействующие с ней другие компоненты окружающей природной среды.
5. Необходимо отметить, что за период реструктуризации угольной отрасли в Кузнецком бассейне на горных отводах ликвидируемых шахт с 1998 г. и по настоящее время не было случаев возникновения чрезвычайных ситуаций. Кузбасский центр экологического мониторинга ликвидируемых шахт, осуществляя в постоянном режиме горно-экологический мониторинг, анализируя ситуацию, формирует предложения для руководства Минэнерго России, ФГБУ «ГУРШ» и Администрации Кемеровской области с целью упреждения возникновения возможных негативных проявлений на горных отводах ликвидируемых шахт для улучшения экологической обстановки в регионе.
6. Многолетняя организация выполнения мониторинговых работ в Кузнецком бассейне подтверждает эффективность этих работ с целью оперативного принятия решений на уровне Минэнерго РФ и ФГБУ «ГУРШ» по всем возникающим вопросам с последующей их реализацией на протяжении 20 прошедших лет.
7. Накопленный опыт взаимодействия научно-проектного подхода, органов государственной власти, технического надзора и бизнеса может быть полезен для других компаний отрасли.
Список литературы
1. Российская Федерация. Законы. Об охране окружающей среды: Федеральный закон от 10 января 2002 года №7-ФЗ // Собрание законодательства РФ. 2002. № 2. Ст.133.
2. Положение о порядке осуществления государственного мониторинга состояния недр Российской Федерации [Электронный ресурс]: утверждено приказом МПР России от 21.05.2001 № 433; зарег. в Минюсте РФ 24.07.2001 № 2818 // Консультант Плюс: компьютерная справочно-правовая система
3. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность [Электронный ресурс]. Введ. 1982-01-01 // Справочно-нормативная система КогшаСБ.
4. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод [Электронный ресурс]: утверждено Главным государственным санитарным врачом РФ 22 июня 2000 г. // Справочно-нормативная система КогшаСБ
5. СанПин 2.1.7.1283-03. Санитарно-эпидемиологические требования к почве (донным отложениям) [Электронный ресурс]: утверждено Главным государственным санитарным врачом РФ // Справочно-нормативная система КогшаСБ.
6. Министерство природных ресурсов РФ. Отбор проб почв, грунтов, осадков биологических сооружений, шламов промышленных сточных вод, донных отложений искусственно созданных водоемов, прудов накопителей и гидротехнических сооружений [Текст]: методические рекомендации МПР РФ. М., 2003.
7. Гридин В.Г., Ефимов В.И., Поляков В.В. Состояние подземных вод Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отд. выпуск: Экологические проблемы Кузбасса. 2006. №2. С. 68-74.
8. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Загрязнение поверхностных вод Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отд. выпуск: Экология Кузбасса. 2007. № 3. С. 21-34.
9. Корчагина Т.В., Рыбак Л.В., Степанов Ю.А. Влияние деятельности угледобывающих предприятий на состояние природных вод // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отд. вып. 3: Экология Кузбасса. 2007. № 12. С. 57-62.
10. Методические указания по оценке гидрогеологических условий ликвидации угольных шахт, обоснованию мероприятий по управлению режимом подземных вод и обеспечению экологической безопасности. М.: Минтопэнерго России, 1997.
11. Инструкция о порядке контроля за выделением газов на земную поверхность при ликвидации (консервации) шахт. Кемерово, 1998.
12 Отчет Кузбасского центра экологического мониторинга ликвидируемых Шахт о выполнении работ по мониторингу на горных отводах ликвидируемых шахт Кузнецкого бассейна. Кемерово, 2014. 90 с.
13. Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами: РД 07-291-99. Утверждена постановлением Госгортехнадзора России 02.06.99 № 33, зарег. в Минюсте РФ 25.06.99 № 1816. М.,1999. 17 с.
14. Сидоров Р.В., Корчагина Т.В., Рыбак Л.Л. Экологические последствия закрытия угольных шахт в Кузбассе // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2014. Вып. 1. С. 30-33.
15. Горно-экологический мониторинг как инструмент для оценки экологических последствий закрытия шахт/ В.И. Ефимов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2015. №5. С. 42- 43.
16. Мониторинг ликвидируемых шахт Кузнецкого угольного бассейна Уголь / В.И. Ефимов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 4. С. 79-84.
Ефимов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., v.efimov@mirtrade.ru, Россия, Москва, НИТУ «МИСиС»,
Лермонтов Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, проф., генеральный директор, lermontova ngs.ru, Россия, Кемерово, ООО «КЦЭМЛШ»,
Сидоров Роман Владимирович, горный инженер, директор, r.sidorovasds-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Дела»
Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Дела»
ENVIRONMENTAL CONSEQUENCES OF LIQUIDATING KUZNETCK BASIN MINES
AND THEIR MONITORING
V.I. Efimov, Yu.S. Lermontov, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina
Results of mining-environmental monitoring, which allowing realizations of controlling liquidated mines mining leases condition (at the example of liquidating Kuznetck Basin mines) were substantiated.
Key words: mining-environmental monitoring, liquidated mines, controlled gases, gaps, polluting, environmental consequences.
Efimov Victor Ivanovich, Doctor of Sciences, Full Professor, v.efimov@mirtrade.ru, Russia, Moscow, National Research Technological "MISIS",
Lermontov Yuryi Sergeevich, Doctor of Sciences, Full Professor, General Director, lermontov@, ngs.ru, Russia, Kemerovo, OOO "KCEMLS",
Sidorov Roman Vladimirovich, mining engineer, Director, r.sidorov@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, OOO "Siberian Mining Institut"
Korchagina Tatiyna Viktorovna, Candidate of Sciences, Deputy Director, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, OOO "Siberian Mining Institute"
