CC BY
50
УДК 556.3.01.012:574.4 А.В.Дроздов1
Институт Якутнипроалмаз, АК «АЛРОСА», 678170, Республика Саха (Якутия), г. Мирный, ул. Ленина, 39. КОНТРОЛЬ МИГРАЦИИ РАССОЛОВ ПРИ ЗАХОРОНЕНИИ В МНОГОЛЕТНЕ-МЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ (НА ПРИМЕРЕ КИЕНГСКОГО ПОЛИГОНА УДАЧНИНСКОГО ГОКА)
Рассмотрены криогидрогеологические условия Киенгского полигона захоронения дренажных вод карьера "Удачный" и технологические аспекты применяемого метода удаления стоков в многолетнемерзлые породы. Используемые способы контроля позволяют отслеживать миграцию рассолов в верхней части криолитозоны и производить алмазодобычу на месторождении без значительного ущерба окружающей среде. Ключевые слова: криолитозона, миграция, контроль, многолетнемерзлые породы, под-мерзлотные водоносные горизонты, полигон захоронения, рассолы. Библиогр. 7, Илл. 5, табл. 1
A.V.Drozdov
Institute of Yakutniproalmaz AC "ALROSA", 678170. Mirniy, Lenina st., 39 MONITORING OF BRINES MIGRATION DURING DISPOSAL IN PERMAFROST ROCKS (ON THE EXAMPLE OF KIENGSKY REFUSE DUMP OF UDACHNY GOK)
Cryo-hydrogeological conditions of Kiengsky refuse dump, where drainage waters of open pit "Udachny" are disposed, and technological aspects of the applied method for sewage disposal into permafrost rocks have been considered. The employed methods of monitoring allow tracing of brines migration in the upper part of cryolite zone and diamond mining on the deposit without significant damage to environment.
Key words: cryolite zone, migration, monitoring, permafrost rocks, sub-permafrost aquifers,
refuse dump, brines.
Bibliogr. 7 titll, Illustr. 5, Table 1
1 Дроздов Александр Викторович, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией горногеологических проблем разработки месторождений, тел.: (8-41136) 92038, факс: (41136)31992, e-mail: adrosdov@yna.alrosa-mir.ru Выпускник ИрГТУ 1981 г.
Drozdov Alexander Victorovitch, candidate of geologo-mineralog^a! sciences, shief laboratory mining and geological problems mining developments, phone: (8-41136) 92038, fax: (41136)31992, e-mail: adrosdov@yna.alrosa-mir.ru
Введение
ных горизонтов для захоронения промышленных стоков зависит от региональных мерзлотно-гидрогеологических условий, определяющих закрытость структуры, характера обмена подземных и поверхностных вод, фильтрационно-емкостных свойств поглощающего водоносного горизонта или криогенной толщи, а также мощности и свойств пород перекрывающего мерзлого экрана.
Отработка глубоких горизонтов основных месторождений алмазов в Западной Якутии связана с поступлением высококонцентрированных хлоридных (кальциевых или натриевых) рассолов в открытые и подземные горные выработки. Возможность использования криогеологиче-ских структур и подмерзлотных водонос-
Криогидрогеологические условия алмазоносных районов Западно-Якутской провинции имеют ряд существенных отличий, влияющих на технологию отработки кимберлитовых трубок, объемы водопри-токов, стоимость утилизации дренажных вод и в целом на эффективность освоения месторождений. Поэтому для каждого горнодобывающего предприятия АК "АЛРОСА" разработан определенный метод ликвидации сопутствующих стоков с учетом конкретных криогидрогеологиче-ских условий полигонов захоронения. Основная часть дренажных вод возвращается обратно в подземные резервуары криоли-тозоны по двум направлениям: обратная закачка в подмерзлотные водоносные горизонты (рудники "Мир", "Интернациональный") и захоронение в криогенные толщи пород (карьер и рудник "Удачный") [2]. В настоящее время планируется производить сброс минерализованных стоков рудника "Айхал", карьеров Юбилейный, Нюрбинский в благоприятные криогенные структуры.
Отработка трубки "Удачной" в настоящее время осложнена притоком (до 250 м3/ч) хлоридных кальциевых рассолов с минерализацией до 380 г/дм3 и содержанием некоторых компонентов, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) в десятки и сотни тысяч раз. Поэтому прямой сброс дренажных вод в речную сеть запрещен. Уже более 20 лет для осушения карьерного поля применяется открытый водоотлив, функционирует система захоронения техногенных растворов в многолетнемерзлые породы (ММП) на полигонах закачки. Ранее удаление рассолов осуществлялось на Октябрьском полигоне, который являлся пионерном для данного способа захоронения стоков. Одновременно с 2001 г. введен в эксплуатацию новый - Киенгский полигон, на котором производится закачка всех дренажных вод карьера в терригенно-карбонатные толщи ММП, расположенные в интервале глубин 200280 м.
Организация гидрогеоэкологического мониторинга при захоронении стоков гор-
ного производства осуществляется еще на стадии проектирования. На полигонах объектами контроля являются: поглощающие криогенные горизонты, вышележащие (буферные) толщи ММП, прилегающие участки речной сети. В процессе эксплуатации полигонов создаются 3 зоны санитарной охраны, которые позволяют своевременно выявить негативное влияние на природную среду. Первая из них охватывает все инженерные сооружения: водоводы, перекачные станции, нагнетательные скважины, а также прилегающие к ним площадки на расстоянии до 30-50 м. Ко второй зоне относятся площади распространения техногенного талика, а также подмерзлотного водоносного горизонта в пределах границ формирования репрессивного купола. Контроль динамики гидродинамического, геотермического, гидрохимического режимов этой области криогенного массива осуществляется по сети наблюдательных скважин, оборудованных на определенные интервалы разреза. Третья зона приурочивается к участкам речной сети, прилегающим вблизи полигона. Создание и дальнейшее функционирование Киенгского полигона потребовало постановки комплексных натурных и экспериментальных работ для отработки надежных способов контроля по распространению рассолов в криогенных толщах, оценки масштабов и последствий их закачки в ММП. На других горнодобывающих предприятиях АК "АЛРОСА", где планируется удаление дренажных вод аналогичным образом, также существует необходимость в выборе эффективных методов контроля и прогноза миграции стоков, закачиваемых в мерзлый ярус криоли-тозоны.
Структурно-тектонические, криогидрогеологические условия и технология закачки дренажных вод на полигоне
Киенгский полигон захоронения рассолов находится в 5-15 км юго-восточнее трубки Удачной, на одном из узлов пересечения региональных разломных зон (рис. 1), где пересекаются дайки траппов северо-
Рис. 1. Схема расположения полигонов захоронения техногенных стоков Удачнинского ГОКа: 1 - полигоны захоронения (А - Октябрьский, В - Киенгский); 2 -карьер Удачный; 3 - ось Далдынской флексуры; 4 - кимберлитовые трубки; 5 - дайки доле-ритов, заполняющие разломы Вилюйско-Котуйской тектонической зоны; 6 - Силигиро-Мархинский разлом фундамента; 7 - зона Октябрьского разлома; 8 - нарушения Далдыно-Оленекской кимберлитоконтролирующей зоны
1
5
западного простирания, приуроченные к Вилюйско-Котуйской тектонической зоне, и кимберлитовмещающие разломы северовосточного направления с множеством кимберлитовых трубок. Его площадь превышает 60 км2. В центральной части полигона на уровне ММП наблюдается крупный неравномерно деформированный блок [3]. Северовосточная граница проходит по линии Октябрьского разлома; юго-западная - по одному из северо-западных нарушений Ви-люйско-Котуйской тектонической зоны (рис. 2).
Геологический разрез мерзлой толщи полигона представлен карбонатными породами верхнего кембрия и нижнего ордовика, которые прорываются телами долеритов и кимберлитов. Среди осадочных отложений преобладают известняки, доломитизи-
рованные известняки, глинистые известняки, мергели. Внедрение дайкообразных интрузивов в толщи чехла существенным образом деформировало осадочные породы с сопутствующими разрывами вмещающих отложений. При этом, в большинстве случаев, наблюдаются деформации (взбросы) прилегающих блоков пород на величину мощности базитовых тел. В деформированных толщах наблюдаются 2-3 системы трещиноватости, создающие вблизи даек долеритов высокопроницаемые зоны, которые обладают повышенными фильтрацион-но-емкостными показателями [4]. Мощность внедрившихся интрузивов различная, местами достигает десятков метров, а углы наклона - 20-30°. Вследствие воздействия трапповых даек на осадочные толщи мерзлый массив разбит на блоки, которые сдвинуты в вертикальной плоскости с ам-
СВ
500-
400-
300-
200
G3on
Gmk
_____V + 22б/^ _
взтгк,
G,mrk2
G3mrk,
V_ _241-----
/
G3on -_
1/ Gmk ' 'стгк2
/7 w + 284
//А
G,mrk2
ЮЗ
0 0.5 1.0 1.5 км
/у G3mrkj
М_______V + 224
100
urh>
G,mrh.
1 \\ 2 3 у + 240 J 4 5 б / 7 224 140
Рис. 2. Схематический мерзлотно-гидрогеологический разрез Киенгского полигона: 1 -таликовая зона в толще ММП; 2 - подмерзлотный водоносный горизонт; 3 - подошва ММП; 4 - пьезометрический уровень подмерзлотного горизонта, стрелка - напор, цифра - абсолютная отметка, м; 5 -стратиграфические границы свит; 6 - дайки долеритов; 7 - тектонические нарушения; 8 - скважина: сверху - ее номер, снизу - глубина, м
плитудой 15-30 м. Наибольшей нарушен-ностью обладают породы вблизи интрузий долеритов в центре полигона с мощностью разрывов до 0,5 м.
Криолитозона района имеет трехъярусное строение: до глубины 300 м залегают ММП, которые сменяются морозной толщей мощностью 10-20 м, ниже до глубины 1000 м находится ярус охлажденных пород, заполненный отрицательно-температурными рассолами (криопэгами). Водообильность подмерзлотного горизонта низкая, коэффициент водопроводимости изменяется от n*10-2 до n*10-4 м2/сут. Подземные воды обладают напором 10-30 м. Температура пород на подошве слоя годовых теплооборотов варьируется от -1,5 до -9,0 °С, а на глубинах 200-280 м составляет -1,2...-2,9 °С. В ярусе мерзлых толщ, используемых для захоронения рассолов (глубина 150-280 м), пустотность массива обусловлена литолого-петрографическими особенностями пород и конкретной структурно-тектонической обстановкой, существовавшей к началу эпохи похолодания. Основной фон формируют тектонические разрывы в сочетании с трещинами межпластового срыва.
Массив ММП разбит разноориенти-роваными трещинами с шириной от 0,2 до 5,0 см. С глубиной густота трещин убывает. Для поглощающего интервала характерно наличие пористых и кавернозных известняков. Размеры пор и каверн составляют 0,2-3,0 см в диаметре и, в основном, заполнены льдом. В целом, ММП имеют пластово-трещинные, пластово-трещинно-поровые и пластово-трещинно-карстовые криогенные текстуры. По условиям заполнения льдом они относятся к полно- и не-полновыраженным с объемной льдисто-стью 3-6 %.
В основе разработанного способа захоронения стоков в ММП лежит способность формирования гравитационной емкости резервуара за счет изменения объема твердой фазы воды - льда в горных породах (на 9 %). При закачке рассолов происходит плавление текстурообразующих льдов в породах в широком диапазоне температур с образованием дополнительной емкости. В мерзлом массиве формируется техногенный талик, в котором минерализация дренажных вод со временем понижается до равновесных концентраций. При этом, в случае отсутствия гидродина-
G,on
+ 315
rk
U0
50
mrh
rh
8
мических воздействий, происходит плот-ностная конвекция с образованием в верхних частях таликовой области опресненного слоя. Последующие поступления рассолов приводят к расширению зоны влияния, развитию репрессивного купола и отжа-тию, при определенных условиях, вниз части объемов концентрированных растворов. Кроме этого, за счет перетекания части техногенных стоков в подмерзлотный горизонт вовлекается и деформационная емкость прилегающей области подземной гидросферы. С ноября 2001 г. дренажные рассолы из водосборных зумпфов, расположенных на нижних горизонтах карьера, перекачиваются насосами по водоводу на емкость смешения (У=550 м3) Киенгского полигона. Далее из резервуара, установленного на наиболее высокой поверхности рельефа, стоки самотеком подаются по распределительному водоводу к 12 эксплуатационным скважинам глубиной 280 м, из которых одновременно эксплуатируется 4-5. Приемистость закачных скважин при режиме свободного налива достигает 200-250 м3/ч. Минерализация удаляемых рассолов изменяется от 164 до 380 г/дм3, в зависимости от сезонов года. В летний период температура сточных вод составляет +5.. .+8, а зимой опускается до -15.. ,-25°С. К настоящему времени из карьера "Удачный" в ярус ММП на полигоне сброшено более 8 млн м3 рассолов.
Оценка фильтрационных показателей пород и миграции закачиваемых стоков
Основным условием использования полезной емкости ММП для удаления рассолов является безнапорный режим их закачки с поддержанием уровней воды в формируемом резервуаре на определенных экологически безопасных отметках. При установлении положения безопасной границы учитывается наличие подрусловых таликов вблизи местной речной сети. Для полигонов Удачнинского ГОКа значением экологически безопасного уровня в направлениях основных водотоков счита-
ется отметка +280 абс, м. Емкость геологической (гидрогеологической) среды (резервуара), в которую обычно захороняют промышленные стоки, сложная природная система, обладающая относительно устойчивыми свойствами с прочным скелетом горных пород. В нашем же случае, ММП - как область закачки дренажных стоков, имеет тенденцию к изменению своих физико-химических, прочностных и фильтрацион-но-емкостных показателей, при этом, существенно воздействуя и преобразуя также подвижную (жидкую и газообразную) фазу. В криогидрогеологической системе происходит тепломассоперенос вещества с изменением минерализации, температуры, химического, газового состава жидкости и физических свойств мерзлых пород.
Следует остановиться на одном важном моменте, связанном с пониманием процесса фильтрации рассолов в ММП, обладающих трещинной проницаемостью и гравитационной емкостью. При оценке водопроницаемости мерзлых толщ существенное влияние оказывает их фазовая проницаемость для различного массоноси-теля (жидкость, газ) и изменчивость среды (степень водонасыщения). При этом движение воды и газа (воздуха) происходит, чаще всего, в диаметрально противоположных направлениях по свойственным им законам и нестационарном режиме фильтрации. Все это вносит определенные коррективы при оценке параметров техногенных таликовых зон, обладающих пространственно-временными неоднородностями. При расчетах и прогнозах принимается несколько упрощенная модель фильтрации стоков, как для квазигомогенной жидкости. Кроме этого, происходящие при захоронении стоков гидрогеохимические процессы следует разделять на механизмы переноса вещества и физико-химические изменения. Основными формами перемещения жидкого вещества при захоронении являются конвективный, диффузионный и гидродисперсный механизмы. Для количественной оценки гидродинамических процессов составляются геофильтрационные модели, определяющие условия массопе-
реноса. Преобладающей формой миграции рассолов в массиве ММП, особенно на начальном этапе закачки, является механический перенос под воздействием гидравлического градиента. Процессы диффузии, дисперсии, физико-механических превращений и взаимодействий в этот период имеют подчиненный характер.
По мере фильтрации рассолов по межблоковым пространствам происходит разрушение жильных и трещинных льдов, их переход в жидкую фазу с образованием дополнительной емкости. Тем самым значительно улучшается проницаемость массива. Далее происходит внедрение минерализованных вод в коллекторы внутрибло-ковых пространств. В породах с гетероген-но-блоковой структурой при наличии в области миграции макронеоднородностей размером 0,1-1,0 м и более проявляется макродисперсия вещества. Представленный миграционный процесс в ММП входит в рамки моделей макродисперсии, разработанных для сред с двойной емкостью [6]. Одной из существующих особенностей коллекторов трещинного типа является их анизотропность относительно проницаемости. В условиях резкого различия значений проницаемости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, особенно при неодинаковом развитии трещин, определяющих фильтрацию, возможна миграция рассолов в толще ММП на значительные расстояния. К примеру, зафиксированные расстояния миграции сброшенных стоков по основным направлениям тектонической нарушенности пород на Октябрьском полигоне достигали 6-8 км в первые годы закачки [5]. В тоже время, наряду с эффективной трещиноватостью в мерзлых толщах существуют пассивные в фильтрационном понимании участки. Следует отметить и тот факт, что в этих застойных блоках содержится большая часть потенциальной емкости для минерализованных стоков. Трещинные разрывы как раз и служат каналами насыщения минерализованными водами пород мерзлого яруса криолитозоны.
По мере разрушения льда рассолами происходит разбавление последних.
Наиболее опресненная смесь поднимается вверх, более минерализованная опускается вниз и начинается процесс плотностной конвекции. При сохраняющемся градиенте концентрации в жидкой фазе процесс происходит до полного растворения льда в полости трещинного коллектора. Вновь сбрасываемые дренажные рассолы в толщи ММП отличаются, как правило, от минерализованных вод образованного техногенного талика повышенной минерализацией и, следовательно, плотностью и вязкостью. Если рассматривать фильтрацию однородных смешивающихся жидкостей, то специфика процессов массопереноса в хорошо проницаемых средах существенно определяется различиями плотностей и, соответственно, эффектами гравитационной дифференциации. На границе раздела разноплотностных жидкостей появляется дополнительная вертикальная составляющая скорости фильтрации. При плановом поршневом вытеснении слабоминерализованной воды рассолами плотностная конвекция способствует деформации фронта вытеснения: происходит более быстрое продвижение тяжелой жидкости по подошве пласта, и фронт принимает наклонное положение. Например, выполненные расчеты показывают, что при разнице в плотностях Ду=0,013 размеры наклонной границы в хорошо проницаемых толщах могут измеряться сотнями метров, а иногда и километрами [7]. Расчеты фильтрационных показателей формирующегося техногенного талика в мерзлых толщах Октябрьского, позднее, и Киенгского полигонов, оценка миграционных показателей рассолов выполняются, главным образом, по данным фактического появления воды в скважинах, а также реакции уровней в подмерзлотном горизонте. Коэффициент действительной скорости миграции растворов можно рассчитать по зависимостям [6]:
к =
К м ;
К ф -
V
7
где V - действительная скорость миграции, м/сут; J - гидравлический градиент; п -
п
трещиноватость, равная для полигона 5х10-4
Рассматривая полученные данные по Киенгскому полигону, можно констатировать о приуроченности основного направления миграции стоков к региональной тектонической нарушенности мерзлого яруса, контролируемой трапповыми интрузиями, и относительно стабильной динамике растекания сбрасываемых рассолов по другим направлениям (табл. 1). Действительная скорость миграции закачиваемых стоков в экологически безопасных интервалах криогенного разреза варьируется в пределах 1,97-6,63 м/сут. Максимальные показатели коэффициента фильтрации пород, в сравнении с фоновыми значениями, связаны с юго-восточным направлением нарушенности толщ криогенного массива.
Эксплуатация Киенгского полигона способствовала постановке дальнейших исследований (в том числе и математического моделирования) для оценки масштабов протекания тепломассообменных процессов в криогенной толще при подземном захоронении рассолов и прогноза миграции минерализованных вод. В связи с этим был выполнен численный эксперимент для прогноза распространения закачиваемых стоков в ММП для различных периодов утилизации [7]. Использована сопряженная трехмерная математическая модель
тепломассопереноса в пористых средах, где система уравнений решается численным методом на основе конечноразност-ных схем. В терминах функции тока, давления, температуры и концентрации она выглядит следующим образом. Для схематизации выбран блок площадью 11x12 км и мощностью 300 м. В центре блока находится проницаемая зона шириной 5 км с мощностью 200 м. (рис. 3). Коэффициент фильтрации (Кф) мерзлых пород соответствовал 0,01 м/сут, в породах техногенного талика увеличивался в 100-2500 раз. В мерзлых породах пористость (п) составляла 0,001, а в талых - 0,01-0,05. Сброс рассолов с минерализацией (С) 300 г/дм3 производился в 5 скважин. На границах проницаемой области расположены блоки слабопроницаемых пород с Кф-0,0001 м/сут.
Проницаемую зону подстилает толща мощностью 20 м с п=0,1 % и Кф-0,00001 м/с. Вниз по разрезу водоупорную зону сменяет водоносный горизонт мощностью 20 м (Кф=0,1 м/сут, п=10 %). Слева направо движется транзитный поток рассолов со скоростью V=0,01 м/год и С=100 г/дм3. Водоносный горизонт подстилают слабопроницаемые породы мощностью 60 м с Кф=0,00001 м/сут, п=1 %. Сброс стоков происходит непрерывно с расходом в каждую скважину, составляющим около 320 м3/сут. На конкретный период, к примеру,
Рис. 3. Схематизационная блок-диаграмма Киенгского полигона на 10-й год закачки стоков
через 600 суток закачивается около 1,5 млн. м3 техногенных растворов. Температура разреза ММП на начальном этапе захоронения стоков составляет -2 °С. Напор по скважинам изменяется от 10 до 80 м. Вертикальный шаг расчетной сетки во всей рассматриваемой области принят равномерно по 10 м. Горизонтальный шаг сетки в пределах эксплуатационных скважин соответствует 50 м, а дальше линейно увеличивается до 1000 м. Временной шаг определен 1 сут.
На основе схематизации принятых условий и допущений по полигону выполнена серия прогнозных расчётов для оценки поведения системы захоронения на ближайшие периоды. После завершения сброса (к примеру, через 5 лет) объем та-ликовой зоны составит 480 млн. м3, а его размеры достигнут 2000 м в ширину, 3000 м в длину и 80 м по высоте. Максимальная минерализация (С) воды в нижней части талика составит 240, а минимальная в кровле - 31 г/дм3. Результаты моделирования позволили рассмотреть механизм формирования талика в ММП при захоронении рассолов и осуществить прогноз развития ситуации на ближайшие 5-20 лет. Выполненные модельные расчеты необходимо рассматривать как предварительные, поскольку схематизация и допущения требуют корректировки, а сама математическая модель нуждается в верификации.
Кроме рассмотренных выше вариантов изучения миграционных процессов в ММП на полигонах Удачнинского ГОКа применяются различные наземные и скважинные методы исследований. На начальном этапе захоронения стоков был проведен комплекс площадных геофизических работ, который показал, что наиболее информативным является электропрофилирование. При этом требуется проведение ежегодных замеров для установления масштабов и интенсивности миграции закачанных рассолов. С 2002 г. на Киенгском полигоне вы-
полняются наблюдения за изменением геоэлектрических полей в криогенных толщах с использованием модификации метода переходных процессов (ЗМПП). Его сущность заключается в возбуждении с помощью незаземленного контура первичного импульсного электромагнитного поля, проходе импульсов через породный массив и приеме вихревых токов на другом контуре. При проведении геофизических исследований используется аппаратура "Цикл-5" с генераторной и приемной антеннами размерами 200*200 м. Для представления результатов замеров применяется дифференциальный параметр проводимости, выявляющий градиентные границы в криогенном массиве. По всем рассматриваемым разрезам устойчиво прослеживается область, связанная с водами подмерзлотно-го горизонта и техногенного талика в ММП. Обработка и интерпретация материалов ЗМПП выполняется последовательно. В начале проведена фильтрация первичных значений ЭДС с использованием соответствующих программ. Далее для последующих расчетов, построения разрезов и по-глубинных срезов трансформаций значений ЭДС (рт, Sт, dS/dH:, И) используется программный пакет с обработкой полученных данных. На последующем этапе проводится построение геоэлектрических разрезов и поглубинных срезов в различных вариациях.
Результаты работ представлены в виде разрезов дифференциальной электропроводимости по профилям и карт временных замеров по Киенгскому полигону (рис. 4, 5). По вертикали в пределах отметок +120... + 160 абс. м отмечается градиентная граница, которая по всем показателям соответствует положению кровли подмерзлотного горизонта.
Породы нижележащей толщи характеризуются максимальными значениями электропроводимости. Выше этой выделяемой градиентной границы находится ярус ММП, куда производится закачка дренажных рассолов.
Ближе к р. Далдын положение кровли подмерзлотного горизонта поднимается до
Л 21 3910 .4 и 33 34 33 3* 37 II 14 «> 41 43 41 41 44 47 4449 50 91 51 Л 54 35 56 57 54 59 60 1>1 62 И 64 64 16 1.7 <4 69 71 71 74 74 7} 76 77 71 79 №111 I! 11 44 I? 1г. 17 '1 »4 9» 9| 42 91 »1 9) 96 97 94 991*0 КИШИ» 104
ТО Я И 30 11 И и 34 13 16 37 3) 39 К! 41 47 41 44 43 46 41 44« " 31 37 33 34 33 36 37 34 Зч 60 61 63 63 64 63 66 67 61 66 Зо 71 Т2 71 74 73 76 77 74 79 80 II 17 43 44 47 46 47 II 49 90 91 92 91 94 93 96 97 91 99100101102101104
п.- масияаб г: 1:25 00с
"К 11:2500
Рис. 4. Изменения электропроводности пород разреза по линии эсплуа-тационных скважин на Киенгском полигоне
Рис. 5. Пространственно-временное изменение электропроводности пород полигона
абсолютных отметок 180-200 м, что вполне увязывается с данными бурения. Анализируя изменение геоэлектрических полей в криогенном массиве полигона за шестилетний период, отмечено, что зона
насыщения минерализованными водами ММП заметно увеличивается по площади и вертикали. В центральной части вблизи эксплуатационных скважин происходит динамичное увеличение электропроводи-
мости толщ за счет повышения соленысы-щенности разреза. При этом основная тенденция трансформации геоэлектрических полей устойчиво прослеживается в юго-восточном направлении. Это вполне увязывается с данными контроля миграции рассолов, полученными по наблюдательным скважинам.
Заключение
Обобщая вышеизложенное, можно констатировать, что миграционные показатели формируемой среды в криогенном ярусе, являясь составной частью фильтрационных свойств пород, зависят от состояния мерзлого массива, его тектонической нарушенности, льдистости, характера и продолжительности взаимодействия с рассолами. Эта закономерность прослеживается как в верхних, так и нижних горизонтах мерзлых толщ и тесно связана с простиранием региональных разрывных зон. Если рассматривать разрез по вертикали, то в его верхних интервалах влияние структурной нарушенности пород несколько сглажено, за счет повсеместного и более динамичного воздействия криогенных процессов. При захоронении дренажных вод в ММП происходит пространственно-временное изменение проницаемости криогенного образований. Формируется техногенный талик, у которого фильтрационные свойства отложений изменяются, главным образом, в сторону увеличения. Массообменные характеристики ММП низкие, однако миграционные показатели закачанных рассолов, отслеженные по локально-линейным зонам и приуроченные к структурообразующей тектонической нарушенности толщ, очень высоки. К примеру, коэффициенты фильтрации пород, рассчитанные по скоростям распространения закачанных стоков на Киенгском полигоне в юго-восточном направлении, достигают 180 м/сут.
Применение математического моделирования для прогноза насыщения рассолами ММП на полигоне способствует оценке масштабов их растекания при создании репрессивного купола на достаточ-
но длительные периоды. Использование электроразведочных работ позволяет устойчиво отслеживать направления геофильтрационных потоков в криогенных толщах с последующей корректировкой данных по наблюдательным скважинам. Полученные результаты исследований, связанные с формированием фильтрационных свойств ММП и оценкой миграционных показателей рассолов позволяют их применять для управления процессом захоронения дренажных вод карьера и рудника "Удачный", прогнозировать возможные технологические осложнения с учетом экологической надежности данного способа удаления жидких отходов в криолитозоне региона.
Библиографический список
1. Алексеев С.В., Гунин В.И., Дроздов А.В., Алексеева Л.П. Особенности миграции высокоминерализованных стоков карьера трубки "Удачная" в многолетнемерзлых породах при их подземном захоронении // Тез. докл. III конференции геокриологов России. - М.: МГУ, 2005. - С. 5-12.
2. Дроздов А.В. Захоронение дренажных рассолов в многолетнемерзлых породах (на примере криолитозоны Сибирской платформы). - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 296 с.
3. Дроздов А.В. Структурно-тектонические критерии оценки приемистости массивов для захоронения сточных вод алмазодобывающих предприятий в криолитозоне Западной Якутии // Криосфера Земли. - 2006, Т. X. - № 2. -С. 27-45.
4. Дроздов А.В., Лобанов В.В. О роли ба-зитового магматизма в формировании подземных резервуаров для захоронения промстоков на Сибирской платформе // Тез. докл. XVIII Всероссийск. совещ. по подземным водам Востока России. - Иркутск, 2006. - С. 385-388.
5. Дроздов А.В., Готовцев С.П. Особенности миграции рассолов в криолито-зоне при их подземном захоронении // Формирование подземных вод криоли-
тозоны. - Якутск, ИМЗ СО РАН, 1992. - С. 31-48.
6. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. -М.: Недра, 1986. - 240 с.
Рецензент: кандидат геолого-минералогичес
7. Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Т. 3. Кн. 2. Прикладные исследования. - М.: Изд-во МГГУ, 1999. - 504 с.
наук, доцент НИ ИрГТУ Ю.Н. Диденков
