CC BY
55
УДК 622.85+ 622.012.2+351.823.3(571.17)
МОНИТОРИНГ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАКРЫТИЯ
ШАХТ КУЗБАССА
Т.В. Корчагина, Н.В. Ефимова, К.А. Головин, А.Б. Копылов
Рассмотрены результаты горно-экологического мониторинга, позволяющего осуществлять контроль за состоянием горных отводов ликвидированных шахт (на примере ликвидируемых шахт Кемеровской области).
Ключевые слова: горно-экологический мониторинг, ликвидируемые шахты, контролируемые газы, провалы, загрязнение, ингредиенты, экологические последствия.
Ликвидации последствий вредного влияния ведения горных работ на окружающую среду длительный, требующий оценки при проектировании, и финансирования качественного проведения мониторинга [1-5]. Для технически грамотных решений нужна соответствующая база долговременных постоянных инструментальных наблюдений.
Для контроля над экологическими последствиями ликвидации угольных предприятий Кемеровской области, Кузбасским центром экологического мониторинга ликвидируемых шахт в постоянном режиме осуществляется горноэкологический мониторинг: в зоне их влияния на атмосферу - газодинамический мониторинг, литосферу - мониторинг за сдвижением и деформациями земной поверхности, гидросферу - гидрохимический мониторинг [6-8].
Газодинамический мониторинг
Одна из практических задач центра - организация мониторинга за процессами выделения метана и токсичных газов на поверхность земли. Такое наблюдение, осуществляемое группами мониторинга закрывшихся шахт, производится, прежде всего, в жилых и подсобных помещениях, промышленных зданиях, расположенных на территории закрывшихся шахт. В результате наблюдений определяются границы опасных зон, для которых разрабатываются специальные организационно-технические мероприятия, предотвращающие риск опасного воздействия газов, выделяющихся на поверхность закрывшихся шахт.
В 2015 году в целях контроля над газовой ситуацией на горных отводах 17 ликвидируемых шахт Кузбасса отобрано 11305 проб воздуха на содержание контролируемых газов: СН4, СО2, СО, О2, Н2.
Газодинамический мониторинг проводился в 776 зонах, из которых 20 -опасные, 756 - угрожаемые по выделению вредных газов на дневную поверхность. В этих зонах расположены 453 контролируемых объектов, 59 из которых являются ликвидированными выработками, имеющими выход на дневную поверхность, 2 - поверхностными зданиями и сооружения различного назначения, 392 - жилыми домами (53 из которых находятся в опасных зонах).
Показатели газодинамического мониторинга свидетельствуют о нестабильности газодинамических процессов.
За 2015 год на 14 шахтах (82,4 %) регистрировалось наличие метана; на 17 (100 %) - наличие диоксида углерода и на 10 шахтах (58,8 %) - оксид углерода. С опасными концентрациями контролируемых газов выявлено следующее количество шахт: по метану - 5 (29,4 %), диоксиду углерода - 13 (76,5 %), оксиду углерода - 4 (23,5 %).
Экологически опасными были выделения контролируемых газов:
- по метану неоднократно выявлены превышения концентраций при замерах состава воздуха в газодренажных трубах по шахтам: «Сибирская» - до 6,0 %; «Южная» - до 1,5 %; «Байдаевская» - до 10,7 %, «Нагорная» - до 5,0 %, «Новокузнецкая» - до 2,3 %;
- по диоксиду углерода наличие регистрировалось на шахтах «Ягунов-ская» - до 0,7 %, им. Ярославского» - до 1,0 %; и с превышением установленных норм : «Сибирская» - до 1,2 %; «им. Волкова» - до 1,53 %; «Центральная»
- до 12,54 %; «Нагорная» - до 13,9 %; «им. Димитрова» - до 2,6 %; «Байдаевская» - до 10,5 %; «Новокузнецкая» - до 2,0 %; «Шушталепская» - до 11,8 %.
- по оксиду углерода превышений не зарегистрировано.
На горных отводах 6 шахт был проведен газовый мониторинг жилого фонда. На 3 из них зарегистрировано выделение метана, причем, на шахте «Южная» с превышением предельно допустимых норм; на 6 (100,0 %) - наличие диоксида углерода, в том числе на 3 шахтах с концентрациями, превышающими предельно допустимые нормы (горные отводы шахт «Южная», «Кольчугинская», «Пионерка»).
Содержание оксида углерода в жилом секторе на горных отводах шахт «Южная», «Сибирская» превышало установленные нормы.
Мониторинг за сдвижением и деформациями земной поверхности
Исследование деформаций земной поверхности над горными выработками является важнейшей задачей, от решения которой существенно зависит устойчивость зданий и сооружений, расположенных на подработанных территориях. Наиболее эффективным методом получения параметров деформаций земной поверхности являются инструментальные периодические маркшейдерские наблюдения [9].
С целью контроля и оценки образования провалов, трещин, повреждений зданий, сооружений и подземных коммуникаций на территориях, попадающих в зоны влияния ликвидируемых шахт, обследована площадь провало-опасных зон 3733,32 га. В результате выявлено 37 провалов, общим объемом 18454 м . Из них 35 провалов было обнаружено на тех шахтах, которые в период работы отрабатывали крутопадающие пласты угля: шахта «Ягуновская» (I и II районы) - 32 провала, шахта «Центральная» - один провал, шахта «Смычка»
- один провал, шахта «Капитальная» - один провал. По одному провалу на шахтах с пологим залеганием пластов и с круто-наклонным залеганием пластов
- шахта «им. Волкова» и шахта «Пионер» (рисунок).
Ликвидированы 13 провалов на горном отводе шахты «Ягуновская», из них 5 провалов на горном отводе I района, 8 провалов на горном отводе II рай-
она и по одному провалу на горных отводах шахт «Центральная», «Смычка» и «Капитальная». Общий объем засыпки составил 9953 м3.
Провалы в границах горного отвода закрытой шахты «Ягуновская»
Гидрохимический мониторинг
В соответствии со скорректированной рабочей документацией «Обеспечение выполнения работ по мониторингу на ликвидируемых шахтах Кузнецкого бассейна» на 2015 год и с целью контроля, оценки и прогноза состояния подземных водных ресурсов в условиях ликвидации шахт, а также своевременного и объективного информационного обеспечения выполнения природоохранных мероприятий проводился гидрохимический мониторинг по двум шахтам: «Судженская» и «Ягуновская.
Как известно, гидрохимический мониторинг включает в себя мониторинг поверхностных и подземных вод [10, 11]. Мониторинг подземных вод производился из скважин и горных выработок, выходящих на земную поверхность. Мониторинг качества подземных вод осуществлялся с целью определения воздействия самоизливающихся или откачиваемых из шахт вод в створах поверхностных водных объектов выше и ниже точки сброса. Мониторинг поверхностных вод проводился в соответствии с Требованиями Постановления Правительства РФ «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» № 1410 от 21.12.1999 г.
Данные о количестве объектов гидрохимического мониторинга приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Число объектов гидрохимического мониторинга
Объекты мониторинга 2012 год 2013 год 2015год
Сточные воды 13 13 2
Поверхностные воды 14 14 4
Всего 27 27 6
Таблица 2
Число наблюдений за объектами гидрохимического мониторинга
Объекты мониторинга 2012 год 2013 год 2015 год
пробы анализы пробы анализы пробы анализы
Сточные воды 84 2016 78 1872 2 60
Поверхностные воды 96 1856 84 1624 4 124
Всего 180 3872 162 3496 6 184
Ликвидируемые шахты по опасности загрязнения подземными водами поверхностных водоемов или водотоков относятся ко второму типу - потенциально опасные по условиям загрязнения поверхностных и подземных вод. Мониторинг сточных вод затопленных шахт свидетельствует об отсутствии четкой тенденции в формировании состава сточных вод. У каждой шахты свой интервал концентраций одних и тех же ингредиентов, т.к. состав подземных вод формируется в специфическом для каждой шахты промышленном районе на территории горного отвода. Основными ингредиентами, загрязняющими поверхностные водные объекты, являются взвешенные вещества и токсичные металлы - железо и марганец. В стоках почти всех шахт нефтепродукты, фенолы, сероводород, никель, хром.
В районе сбросов шахтных вод не соответствуют требованиям [12] воды следующих рек: р. Мишиха - по наличию взвешенных веществ - до 2,5 ПДК, по железу - 2,5 ПДК (шахта «Судженская»); р. Б. Камышная - по наличию взвешенных веществ - до 2,88 ПДК, меди- 1,4 ПДК и марганцу - до 3,3 ПДК (шахта «Ягуновская).
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.
Анализ результатов гидрохимического мониторинга свидетельствуют о том, что вопрос затопления шахт и поддержание допустимого уровня затопления является первостепенным на весь период ликвидации шахт и требует постоянного внимания со стороны контролирующих организаций, что подтверждается также опытом аналогичного мониторинга на территории ликвидируемых шахт Донбасса [13].
Выводы
1. Результаты приведенного анализа экологической ситуации в Кузбассе свидетельствуют о том, что негативные экологические последствия от ранее осуществляемой хозяйственной деятельности предприятий сохраняются. При этом возникает целый ряд проблем, требующих безотлагательного решения.
2. Остается обедненным потенциал территории для последующего природопользования из-за того, что часть земель остается нарушенной, загрязненной и деградированной.
3. Процесс ликвидации последствий вредного влияния ведения горных работ на окружающую среду длительный, требующий оценки при проектировании, финансирования и научных инноваций в сфере качественного проведения мониторинга.
Список литературы
1. Трубецкой К.Н. Проблема обеспечения экологической безопасности недропользования. Горный журнал. 2003. № 4-5. С. 3-5.
2. 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.
3. 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. Вып. 4. С. 18-24
4. 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.
5. 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. Вып. 4. С. 183-189.
6. Экологические последствия закрытия шахт в Кузбассе и их мониторинг/ В.И. Ефимов [и др.]// Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. Вып. 4. С. 3-12.
7. Ефимов В.И., Лермонтов Ю.С., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. Горноэкологический мониторинг как инструмент для оценки экологических последствий закрытия шахт/ В.И. Ефимов [и др.]// Безопасность труда в промышленности. 2015. № 5. С. 42-44.
8. Мониторинг ликвидируемых шахт Кузнецкого угольного бассейна/ В.И. Ефимов [и др.]// Уголь. 2015. № 9 (1074). С. 79-84.
9. Муллер Р. А. Влияние горных выработок на деформацию земной поверхности. М., Углетехиздат, 1958, 76 с.
10. Ефимов, В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М.: Изд-во МГГУ, 2012. 301 с.
11. Тихонова И.О., Кручинина Н.Е., Десятов А.В. Экологический мониторинг водных объектов. Москва: Форум; Инфра-М, 2016. 151с.
12. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод [Электронный ресурс]: утв. гл. гос. санитар. врачом Рос. Федерации 22.06.2000: введ. с 01.01.2001. Режим доступа: http:// www.ecocentre.ru /normativy/normativy.
13. Питаленко Е.И., Шиптенко А.В., Рожко М.Д. Опыт геохимических мониторингов на территории ликвидируемых шахт Донбасса. УкрНИМИ НАН Украины //Горный информационно-аналитический журнал. 2007. № 2. С. 155160.
Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t.korchagina@sds-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский институт горного дела»,
Ефимова Наталья Викторовна, канд. экон. наук, доц., efi@,zmail.ru, Россия, Москва, Московский государственный институт международных отношений (университет),
Головин Константин Александрович, докт. техн. наук, проф., kagolovin@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Копылов Андрей Борисович, докт. техн. наук, проф., toolart@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MINING AND ENVIRONMENTAL MONITORING AS A TOOL FOR ESTIMATION OF ECOLOGICAL IMPACTS AFTERMINE CLOSURES
T.V. Korchagina, N.V. Efimova, K.A. Golovin, A.B. Kopylov
The article deals with the results of mining and environmental monitoring, allowing to control ecological impacts of mine closure by the example of the dissolved mine in Kemerovo region.
Key words: Mining and environmental monitoring dissolved mines, control gases, failures, pollution, ingredients, ecological impacts.
Korchagina Tatiyna Victorovna, Candidate of Technical Sciences, Deputy Director, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, LLC "Siberian Mining Institute",
Efimova Nataliy Viktorovna, candidate of economical science, docent, efi@,zmail. ru, Russia, Moscow, Moscow State Institute of International Relations (University),
Golovin Konstantin Alexandrovich, Doctor of Sciences, Professor, kagolovin@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kopylov Andrei Borisovich, Doctor of Sciences, Professor, toolart@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. Trubeckoj K.N. Problema obespechenija jekologicheskoj bezopasnosti nedropol'zovani-ja. Gornyj zhurnal. 2003. № 4-5. S. 3-5.
2. Ocenka potencial'nyh jekologicheskih posledstvij pri proektirovanii konservacii shahty/ V.I. Efimov, V.A. Gushinec, R.V. Sidorov, T.V. Korchagina //Ugol'. 2014. № 10 (1063). S. 100104.
3. Efimov V.I., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Problemy proektirovanija konservacii (lik-vidacii) shaht Prokop'evsko-Kiselevskogo rajona kemerovskoj oblasti. Izvestija Tul'skogo gosu-darstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2016. Vyp. 4. S. 18-24
4. Efimov V.I., Sidorov R.V., Korchagina T.V. K voprosu proektirovanija konservacii (likvidacii) nejeffektivnyh ugledobyvajushhih proizvodstv. Ugol'. 2015. T. 1073. № 8. S. 102-106.
5. Efimov V.I., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Sistematizacija jetapov i posledovatel'nosti processa konservacii shaht i osnovnyh aspektov, reguliruemyh normativnymi aktami v dannoj oblasti. Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2016. Vyp. 4. S. 183-189.
6. Jekologicheskie posledstvija zakrytija shaht v Kuzbasse i ih monitoring/ V.I. Efimov [i dr.]// Izvestija Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. 2015. Vyp. 4. S. 3-12.
7. Efimov V.I., Lermontov Ju.S., Sidorov R.V., Korchagina T.V. Gorno-jekologicheskij monitoring kak instrument dlja ocenki jekologiche-skih posledstvij zakrytija shaht/ V.I. Efimov [i dr.]// Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 2015. № 5. S. 42-44.
8. Monitoring likvidiruemyh shaht Kuzneckogo ugol'nogo bassejna/ V.I. Efimov [i dr.]// Ugol'. 2015. № 9 (1074). S. 79-84.
9. Muller R.A. Vlijanie gornyh vyrabotok na deformaciju zemnoj poverhnosti. M., Ugle-tehizdat, 1958, 76 s.
10. Efimov, V.I., Rybak L.V. Proizvodstvo i okruzhajushhaja sreda. M.: Izd-vo MGGU, 2012. 301 s.
11. Tihonova I.O., Kruchinina N.E., Desjatov A.V. Jekologicheskij monitoring vodnyh ob#ektov. Moskva: Forum; Infra-M, 2016. 151s.
12. SanPiN 2.1.5.980-00. Gigienicheskie trebovanija k ohrane po-verhnostnyh vod [Je-lektronnyj resurs]: utv. gl. gos. sanitar. vrachom Ros. Federacii 22.06.2000: vved. s 01.01.2001. Rezhim dostupa: http://www.ecocentre.ru/normativy/normativy.
13. Pitalenko E.I., Shiptenko A.V., Rozhko M.D. Opyt geohimiche-skih monitoringov na territorii likvidiruemyh shaht Donbassa. Ukr-NIMI NAN Ukrainy //Gornyj informacionno-analiticheskij zhurnal. 2007. № 2. S. 155-160.
