CC BY
17
1УДК 556.491:622
Омельчук А. Ю.
Днiпропетровський нацюнальний yuieepcumem iMem Олеся Гончара
ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ Г1ДРОГЕОЛОГ1ЧНИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ НА ТЕРИТОР1ЯХ, ПРИЛЕГЛИХ ДО СТАВК1В-НАКОПИЧУВАЧ1В СКИ-ДНИХ ШАХТНИХ ВОД ЗАХ1ДНОГО ДОНБАСУ
Вивчеш особливостi динамiки змiни скиду шахтно!" води, середньозважено!" мiнералiзащl i xiMi4Horo складу пвдземних вод на територiях, прилеглих до CTaBKiB-HaKonn4yBa4iB. Проаналь зоваш природнi умови (фiзико-географiчнi, кщматичш, геологiчнi та гiдрогеологiчнi) дослвджу-вано!" територй.
Kmnesi слова: ставок-накопичувач; шахтна вода; середньозважена мiнералiзацiя.
Изучены особенности динамики изменения сброса шахтной воды, средневзвешенной минерализации и химического состава подземных вод на территориях, прилегающих к прудам-накопителям. Проанализированы природные условия (физико-географические, климатические, геологические и гидрогеологические) исследуемой территории.
Ключевые слова: пруд-накопитель; шахтная вода; средневзвешенная минерализация.
The features of the dynamics of change in discharge of mine water, average mineralization and chemical composition of groundwater in the areas adjacent to the ponds were studied. The environmental conditions (physical-geographical, climatic, geological and hydrogeological) of studying area were analyzed.
Key words: pond- storage, mine water, average mineralization.
Постановка проблеми. Д1яльн1сть прничовидобувно! промисловосп Захщ-ного Донбасу викликае суттев1 змши пдрогеолопчного стану значних територш. Масштаби змш визначаються комплексом природних умов, а також технолопчни-ми особливостями прничих та дренажних робщ яю проводяться для забезпечення нормально! роботи прничовидобувних шдприемств. Основними техногенними об'ектами е шахти та ставки-накопичувач^ Ставки-накопичувач1 скидних шахтних вод побудоваш без протифшьтрацшного захисту водовмюно! товщ1, лише в Балщ Свщовок е частковий екран. Ц води значною м1рою впливають на стан водоносних горизонлв дослщжувано! територп. а також р1чок Самара, Мала Тершвка i Велика Тершвка . З метою виявлення характеру цього впливу були зiбранi та проаналiзова-нi результати скиду шахтних вод i хiмiчного складу шдземних вод бiля ставюв-накопичувачiв Свiдовок, Таранова, Нiколiна та Косьмшна.
Одним з перших дослiдникiв цих об'ектiв з початку !х експлуатаци е Г. П. Gвграшкiна. У li монографи [1] детально описаш режимнi спостереження i чисельнi експерименти на територiях прилеглих до ставкiв-накопичувачiв скидних шахтних вод Захiдного Донбасу. Посилаючись на цi дослiдження, можна виявити динамiку змiни гiдрогеологiчних умов на дослщжуванш територй'.
Викладення основного матер1алу. При ршенш гiдрогеологiчних задач не-обхiдно комплексно вивчати ус природнi умови територй' дослiджень, до яких вщ-носяться фiзико-географiчнi, ктматичш, геологiчнi та гiдрогеологiчнi умови. Це пов'язане з тим, що пдрогеолопчш та гiдрогеохiмiчнi умови пiдземних вод фор-муються пiд впливом ушх факторiв, як природних, так i техногенних.
© А. Ю. Омельчук, 2013
Промислове освоення Захщного Донбасу розпочато в 1953 рощ у Павлоград-сько-Петропалiвському вуглепромисловому районi закладкою дослщно-експерементально! шахти «Тершвська», яка була здана в експлуатащю у 1962 рощ. За 50 роюв освоення родовища на площi приблизно 360 км2 у Павлоградському i Петропалiвському районах Дшпропетровсько! областi побудовано 11 шахт та 5 ставкiв-накопичувачiв. Зараз у Захщному Донбасi дiе 10 вугольних шахт, одна шахта - "Першотравнева" у 2005 рощ законсервована.
Ктмат територп помiрно-контитентальний, характеризуеться короткою ма-лоснiжною, вiдносно холодною зимою i тривалим теплим лiтом. Дослщжувана те-риторiя вiдноситься до зони нестшко! вологостi. Середньорiчна сума атмосферних опадiв за 2012 рiк складае 364,4 мм. Найбiльша кiлькiсть опадiв (61-83) мм випало в теплий перюд у видi коротких лившв. Найменше - (20-40) мм- зимою у видi снiгу. Такий характер випадшня опадiв обумовлюеться iнтенсивний спк i незначну шф> льтрацiю. Випарування з поверхш сушi за багаторiчний перiод складае - 450 мм, випаровування - 700 мм. Велика частина атмосферних опадiв витрачаеться на випарування (92%), приблизно 5% - на поверхневий стш i 2-3% - на живлення шдзем-них вод.
У геоструктурному вщношенш дослiджуваний район вiдноситься до зони змикання Дншровсько-Донецько! впадини i Укра!нського кристалiчного масиву. Кристалiчнi породи архейського i протерозойського вiку займають швденно-захiдну частину району та характеризуются рiзноманiтною, але переважно незна-чною водообiльнiстю. Живлення водоносного горизонту вщбуваетъся за рахунок шфшьтращ! атмосферних опадiв у мiстах виходу цих порщ на поверхню, розванта-ження у зош змикання кристалiчного масиву з Дшпровсько-Донецькою впадиною.
Водовмiщуючi породи - шсковики, вугiлля, вапняки складають, у середньому 20-25% загально! потужностi товщь Потужнiсть пiсковикiв досягае 40 м, вапняюв i вугiльних пластiв до 1-2 м. Водопроводимють порiд коливаеться у межах 0,01-5,0 м2/добу; у швденнш частинi района, у полос розвитку турнейських вапнякiв, водопроводимють порiд досягае 455 м2/добу. Перекривають !х строкатi глини, сiрi алев-ролiти, та зеленувато-сiрi пiщаники протошвсько! свiти, загальною потужнiстю до 200 м.
Докембршсью, палеозойськi i мезозойськi породи перекрит вiдкладами па-леогеново!, неогеново! та четвертинно! систем.
Палеогенова система складена дрiбнозернистими глауконiтовими пiсками потужнiстю до 15 м, шски i алеврол^и берексько! свити загальною потужнiстю до 25 м. Найбшьшою водообiльнiстю вiдрiзняеться бучаксько-обуховський водонос-ний комплекс (Р2Ьс+оЬ). Водопровiднiсть цього горизонту складае 120-300 м2/добу, у Захiдному Донбасi - 160 м2/добу.
Вiдклади неогеново! системи (новопетровська свита - N1np) розповсюджеш у межах водороздiльних плато, !х схилiв, схилiв рiчних долин. Вони представленi тонкозернистими кварцевими пiсками i щiльними глинами, загальною потужнiстю 30м.
Вщклади четвертинно! системи (Q) присутнi повсюдно. На водороздшьних дiлянках вони представлеш суглинками i глинами, у долинах рш - рiзноманiтними по гранулометричному складу алювiальними пiсками.
Водоноснi горизонти дослщжувано! територi! мають наступний хiмiчний склад пiдземних вод:
Водоносной горизонт алюв1альних четвертинних в1дклад1в мае рiзноманiтний хiмiчний склад, середня мiнералiзацiя змшюеться вiд 0,6 до 2,5 г/дм3, загальна жор-
стюсть - 9,7 до 55,7 мг-екв/дм3. Переважними анюнами являються сульфатно-хлоридш, сульфатно-гiдрокарбонатнi, iз катiонiв переважають натрiево-кальцiевi та кальцiево-натрiевi. Змiна мiнералiзацi! i склад окремих компонентiв пiдземних вод у багаторiчному планi свiдчить про головний вплив природшх факторiв у форму-ваннi режиму хiмiчного складу вод алювiальних вiдкладiв.
Води сарматських вгдкладгв сульфатно-хлоридш натрiево-магнiево або каль-цiевого типу, слабко мiнералiзованi - величина сухого залишку складае 4,4 г/дм3. Загальна жорсткiсть сарматських вод - 44 мг-екв/дм3.
Водоносний горизонт обуховсько-межиг1рських вгдкладгв характеризуеться мiнералiзацiею 1,3-2,3 г/дм3. Склад води змшюеться вщ хлоридного, натрiево-магнiевого до сульфатно-хлоридного, натрiево-магнiево-кальцiевого. Загальна жор-сткiсть вод до 32 мг-екв/дм3.
Водоносний горизонт у в1дкладах бучакськог свити мютить воду з хiмiчним складом вщ хлоридно-сульфатного натрiевого до хлоридно-сульфатного, натрiево-магнiево-кальцiевого. Переважають води iз мiнералiзацiею 1,1-1,9 г/дм3, за ступе-нем жорсткост води характеризуються, як жорстю - до 35 мг-екв/дм3.
Води кам'яновугшьних вiдкладiв за хiмiчним складом змшюються вiд хлоридно-сульфатного натрiевого до хлоридно-сульфатного натрiево-кальцiевого. Загальна мiнералiзацiя - 1,5-1,8 г/дм3, максимальна досягае 2,7 г/дм3. Загальна жорст-юсть 30-31 мг-екв/дм3.
Самi жорстю води являються водоносного горизонту сарматських вiдкладiв.
Скид шахтних вод у Захщному Донбасi здiйснюеться у ставки-накопичувачi у балках Свiдовок, Нiколiна, Таранова i Косьмiнна. Зона аерацi! днищ та схилiв балок представлена, переважно, суглинками, максимальна потужшсть яких не перевищуе 25 м з коефщентами фiльтрацi! вiд сотих часток до 0,3 м/добу, а iнколи досягае 1 -3 м/добу. Екрашзащя виконана частково . Таким чином, шдземш води вiдкладiв чет-вертинно! i палеогеново! систем на територiях, прилеглих до ставкiв-накопичувачiв являються незахищеними вщ забруднення.
Спiвставленнi величини шахтного скиду на рiзнi перiоди часу . Результати представлеш у (табл.. 1)
Характеристика шахтного скиду
Таблиця 1.
Назва ставка; об'ем, 3 тис.м Шахти, як1 ски-дають воду Кшьюсть скидно! води, тис.м3/добу Мiнералiзацiя, г/дм3 Середньозважена мшерал1защя скиду, г/дм3 Тип води Мшераль зацiя води у ставку, г/дм3, на жовтень 2011 г.
1990 1995 2006 2011 1990 1995 2006 2011 1990 1995 2006 2011
Балка Таранова 2100 Самарська 6,5 8,81 9,51 10,07 7,1 7,5 6 4,8 4,55 го" Хлоридш натрieвi 6,7
Днiпровська 5,38 5,31 6,47 6,42 6,6 6 6,8 7,2
Сташкова 20,7 43,69 32,6 24,48 3,2 2,66 2,3 3,2
Балка Свщовок 5300 Геро!в Космосу 1 1 0,8 - 32,2 37,1 32,3 35,3 7,17 7,25 тТ 00 г-оо" Хлоридш натрieвi 8,02
Терновська 6,48 6,74 6,34 7,24 2,8 2,6 2,6 3,2
Благодатна 5,16 7,78 3,21 1,5 13,3 15 16,1 23,8
Захвдно Донбаська 11,6 1,13 1,25 0,53 29,4 27,38 25,8 21
Перекачка iз ставка «Балка Таранова» 25,2 25,8 19,73 19,21 4,55 4,1 4,3 3,2
Павлоградська - - 3,46 3,52 6,3 6,39 5,2 3,6 го 6,39 го СП4 СП4 Хлоридш натрieвi 5,8
Балка Школша; 160 Павлоградська 7,47 6,86 3,56 1,64 6,3 6,39 5,2 3,6
Благодатна 5,16 7,78 1,18 1,95 13,3 15 16,1 23,8
Балка Кось-мшна 5300 Першотравнева 8,88 12,33 Законсерво-вана 3,5 2,66 2,4 3,1 2,92 2,73 СП4 2,86 Хлоридно-сульфатнi натрieвi 3,4
Юбшейна 20,9 24,39 16,16 20,82 2,4 2,21 3,4 2,8
Степна 20,9 21 20,82 21,37 3,2 3,4 2,2 2,7
Вони свщчать, що кiлькiсть скидно! води, тис.м3/добу коливаеться в залежно-ст вiд кiлькостi добутку вугiлля у шахтах. Збшьшення шахтного скиду у ставки б. Таранова i зменшення у б. Свiдовок. Середньозважена мiнералiзацiя води у ставках змiнюеться несуттево, пiдвищилась з 7,25 до 8,6 г/дм3; у б. Н1колша зменшилась вщ 6,39 до 3,1 г/дм3; у б. Таранова i Косьмшна мiнералiзацiя майже не змiнилась з роками. По типу води також не змшились, тшьки у б. Косьмшна з 2008 року перева-жае хлоридно - сульфатш натрiевi.
Хiмiчний склад води у ставках-накопичувачах Свiдовок, Таранова, Нiколiна та Косьмшна представлений на рисунку 1, 2, 3 i 4.
ОМ = 8027,48
нсоз;
Б04; 537,60; 140,30; 2% м+к;
7% л 2263,20; 28%
~ТР СД; 422,84;
СЦ 4432,50^^И 5%
55%
Мв; 231,04;
3%
Рис. 1.
ОМ = 5749,16 мг/дм3
НСО3, 268,40,
804, 682,08; 5% 12% 3-— ч' 1- ЫД+К; 1522,83; 27%
1-- --^ГН_СД; 330,66; ч>— 6%
С1_; 2769,43; 50% ^Мв; 158,08; 3%
ОМ = 6706,75 мг/дм3
804; 447,60; НС03;
7% Л ЫД+К;
-—....,2084,49; 31%
\ ШсА; 220,44;
С1_; 3546,00;
53% 145,92;
2%
Рис. 2
ОМ = 3351,5 мг/дм3
ЫД+К; 690,46; 21%
СД; 280,56; 8%
СЬ; 1099,26; 32%
Рис.3 Рис.4
З наведених кругових дiаграм за 2011 рш видно, що у вшх ставках переважае анюн О" та катюн №+К, лише у б. Косьмшнш серед катiонiв переважае SO4. У ставках-накопичувачах Захщного Донбасу переважають хлоридш натрiевi води.
Висновок. Проведенi дослщження дають можливiсть оцiнити клiматичнi, ге-ологiчнi i гiдрогеологiчнi умови на територiях, прилеглих до ставюв-накопичувачiв, вплив !х на навколишне середовище (забруднення водоносних гори-зонтiв, рельефу i р. Самара, М. Тершвка i В. Тернiвка ) та дозволяють оцшити ди-
намiку змши скиду шахтно! води, середньозважено! мiнералiзацi! i хiмiчного складу.
Бiблiографiчнi посилання
1. Евграшкина Г. П. / Влияние горнодобывающей промышленности на гидрогеологические и почвенно-мелиоративные условия территорий. / Г. П. Евграшкина - Днепропетровск: Монолит, 2003 - 200 с.
2. Евграшкина Г. П. Пруд - накопитель сбросных шахтных вод «Сви-довок» в Западном Донбассе и его экологические проблемы// научно-технический журнал.- Киев 2003.- Вып. 5. - с.48-53.
3. Мироненко В. А. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах / Мироненко В. А., Мольский Е. В., Румынин В. Г. - Л.: Недра, 1988. - 279 с.
