Научная статья на тему 'Прогноз закачки сточных вод рудника «Интернациональный» в подмерзлотный водоносный комплекс'

Прогноз закачки сточных вод рудника «Интернациональный» в подмерзлотный водоносный комплекс Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
345
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДЕЛИРОВАНИЕ / ПОДМЕРЗЛОТНЫЙ ВОДОНОСНЫЙ КОМПЛЕКС / ДРЕНАЖНЫЕ РАССОЛЫ / ОБРАТНАЯ ЗАКАЧКА / ПРИЕМИСТОСТЬ СКВАЖИН / SIMULATION / SUBPERMAFROST AQUIFEROUS COMPLEX / DRAINAGE BRINES / INVERSE PUMPING / INTAKE CAPACITY OF WELLS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Дроздов Александр Викторович, Каверин Сергей Вениаминович

Рассмотрены особенности развития гидродинамической ситуации при удалении дренажных вод рудника «Интернациональный» в подмерзлотный водоносный комплекс с использованием численного моделирования. Оценены разные варианты закачки стоков в благоприятные гидрогеологические структуры, которые необходимы при планировании мероприятий по безопасному ведению подземных горных работ на месторождении.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Дроздов Александр Викторович, Каверин Сергей Вениаминович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FORECAST OF PUMPING OPEN PIT “INTERNATIONAL” WASTE WATERS INTO SUBPERMAFROST AQUIFEROUS RESERVOIR

The article considers the development features of hydrodynamic situation when removing drainage brines of the open pit “International” into the subpermafrost aquiferous complex with the application of numerical simulation. It assesses different variants of drainage pumping into favorable hydrogeological structures, needed for planning measures on safe underground mining at the deposit.

Текст научной работы на тему «Прогноз закачки сточных вод рудника «Интернациональный» в подмерзлотный водоносный комплекс»

УДК 556.3.01:662.012

ПРОГНОЗ ЗАКАЧКИ СТОЧНЫХ ВОД РУДНИКА «ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ» В ПОДМЕРЗЛОТНЫЙ ВОДОНОСНЫЙ КОМПЛЕКС

© А.В. Дроздов1, С.В. Каверин2

1Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА», 678170, Россия, г. Мирный, ул. Ленина, 39. 2Мирнинский ГОК АК «АЛРОСА», 678170, Россия, г. Мирный, Молодежный пер., 6.

Рассмотрены особенности развития гидродинамической ситуации при удалении дренажных вод рудника «Интернациональный» в подмерзлотный водоносный комплекс с использованием численного моделирования. Оценены разные варианты закачки стоков в благоприятные гидрогеологические структуры, которые необходимы при планировании мероприятий по безопасному ведению подземных горных работ на месторождении. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 2 назв.

Ключевые слова: моделирование; подмерзлотный водоносный комплекс; дренажные рассолы; обратная закачка; приемистость скважин.

FORECAST OF PUMPING OPEN PIT "INTERNATIONAL" WASTE WATERS INTO SUBPERMAFROST AQUIFEROUS RESERVOIR A.V. Drozdov, S.V. Kaverin

Institute "Yakutniproalmaz" JSC "ALROSA",

39 Lenin St., Mirny, 678170, Russia.

Mirny Ore Mining and Processing Enterprise, JSC "ALROSA",

6 Molodezhny Lane, Mirny, 678170, Russia.

The article considers the development features of hydrodynamic situation when removing drainage brines of the open pit "International" into the subpermafrost aquiferous complex with the application of numerical simulation. It assesses different variants of drainage pumping into favorable hydrogeological structures, needed for planning measures on safe underground mining at the deposit. 3 figures. 1 table. 2 sources.

Key words: simulation; subpermafrost aquiferous complex; drainage brines; inverse pumping; intake capacity of wells.

Введение

Возможность использования подмерзлотных водоносных горизонтов криолитосферы в Западной Якутии для захоронения промышленных стоков зависит от региональных гидрогеологических условий, определяющих закрытость резервуаров, характера водообмена подземных и поверхностных вод, фильтраци-онно-емкостных свойств поглощающего водоносного горизонта, а также мощности и проницаемости пород перекрывающего мерзлого экрана. Наиболее благоприятными структурами для утилизации жидких отходов на юге алмазоносной провинции являются участки подмерзлотного надсолевого водоносного комплекса, изолированные от влияния поверхностных факторов и приуроченные к зонам тектонических нарушений с замедленным водообменом и застойным режимом подземных вод.

Отработка глубоких горизонтов крупнейшего месторождения алмазов - трубки «Интернациональной» связана с поступлением хлоридных натриевых и кальциевых рассолов в подземные горные выработки. В настоящее время весь объем дренажных стоков уда-

ляется обратно в земные недра способом обратной закачки в метегеро-ичерский водоносный комплекс (МИВК), высокие емкостные и гидродинамические параметры которого предопределены приуроченностью к зоне субмеридиональных глубинных разломов, обладающих повышенной водоприемистостью. Применение данного варианта захоронения промстоков рудника в поглощающие и дренируемые структуры подземной криогидросферы резко снижает отрицательное воздействие разработки месторождения на окружающую обстановку района. В ближайшее время предусматривается вскрытие подкарьерных запасов трубки в интервале водоносного комплекса подземным способом с опережающим осушением рудного тела и последующей обратной закачкой поступающих рассолов в дренируемый комплекс. При защите подземных горных выработок прогнозируется формирование притока сточных вод интенсивностью 900 м3/ч с учётом возврата из-за барражирующего экрана (Западного разлома) в объеме 30-40%.

Наиболее рациональным вариантом утилизации этих рассолов является их закачка обратно в водо-

1Дроздов Александр Викторович, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией, тел.: (41136) 92038, 89142517174, e-mail: DrozdovAV@alrosa.ru

Drozdov Alexander, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Head of the Laboratory, tel.: (41136) 92038, 89142517174, e-mail: DrozdovAV@alrosa.ru

2Каверин Сергей Вениаминович, зам. главного геолога по гидрогеологии, тел.: (41136) 91585, e-mail: KaverinSV@alrosa.ru

Kaverin Sergey, Deputy Chief Geologist on Hydrogeology, tel.: (41136) 91585, e-mail: KaverinSV@alrosa.ru

носные пласты на расстояниях, исключающих повторное попадание значительных объемов этих стоков к участкам подземной отработки месторождения. Для решения задач утилизации выполнялись специальные исследования по поиску структур для захоронения дренажных вод на Центральном и Западном разломах. В районе Западного разлома, проходящего в 3 километрах от кимберлитовой трубки, находится полигон УОЗ с сетью нагнетательных и наблюдательных скважин. Расположение скважин линейное - по простиранию разломных зон. В нагнетательные скважины постоянно производится сброс дренажных и бытовых стоков, а по наблюдательным осуществляется мониторинг изменения динамического уровня в водоносных толщах. Целью данной публикации является изложение основных результатов выполненных исследований с использованием численного моделирования для оценки возможности сброса дренажных рассолов на участке Западного разлома. Для прогноза управляемого водопонижения и утилизации дренажных рассолов на руднике использовалась специальная гидродинамическая модель фильтрации подземных вод МИВК, учитывающая все элементы системы дренажа и обратной закачки дренажных рассолов и сточных вод рудника, в том числе, при взаимодействии с осушением карьера трубки «Мир» и участком удаления дренажных вод за Восточным разломом (ОПУ). Прогноз взаимодействия отдельных систем водоотведе-ния для разных объектов («Интернациональная», «Мир») с построением общей гидродинамической модели района является новым элементом в решении задач осушения месторождений и закачки дренажных вод на полигонах.

Общие гидрогеологические условия месторождения и участков закачки Гидрогеологические условия трубки «Интернациональной» определяются ее приуроченностью к западной части Якутского артезианского бассейна. Наибольшее влияние на отработку месторождения оказывает МИВК. Его кровлей являются многолетне-мерзлые породы (ММП) с абсолютными отметками +50...+60 м, а общая мощность водонасыщенных толщ составляет около 180 м. Статическое положение уровней подземных вод установлено на отметках +188...+206 абс. м. В разрезе водовмещающих пород, представленных трещиноватыми известняками, выделено несколько пластов-коллекторов, средняя мощность которых составляет 10-20 м. Водоносный комплекс характеризуется фильтрационной неоднородностью как в плане, так и в разрезе, связанной с зонами тектонических нарушений. Удельные дебиты по скважинам изменяются от 0,009 до 0,38 л/схм, коэффициент водопроводимости от 0,06 до 60 м2/сут, на отдельных участках до 300 м2/сут. Воды комплекса напорные, величина напора от нескольких метров на юге до 200 и более метров на севере. По химическому составу подземные воды представлены хлоридными натриевыми рассолами с минерализацией 37-312 г/дм3 и содержанием сероводорода 120-130 мг/дм3. Температура воды изменяется от - 1,5 до -2,0°С. Со-

став газов, растворенных в рассолах комплекса, изменяется от азотного до азотно-метанового. Газовый фактор колеблется от 0,01 до 0,25 мг/дм3.

Гидрогеологические условия полигона закачки сточных вод (УОЗ) и месторождения идентичны. Участок закачки располагается в 3 км от рудного тела в юго-восточной части промплощадки. Полигон захоронения введен в эксплуатацию в 2001 г. со средней производительностью сброса 30-60 тыс. м3/мес. В настоящее время (июль 2012 г.) в эксплуатируемые скважины сброшено свыше 5,5 млн м3 жидких отходов (рис. 1). Закачиваемые промышленные стоки представляют собой смесь пресных бытовых, минерализованных шахтных вод, содержащих до 270 мг/дм3 взвешенных веществ, до 110 мг/дм3 сероводорода, с пластовыми рассолами хлоридного натриевого состава при доведенной минерализации 30-40 г/дм3. Сооружено шесть закачных скважин, расположенных параллельно простиранию Западного разлома, у которых приёмистость изменялась от 10,3 до 25 м3/ч. В постоянной эксплуатации находится одна нагнетательная скважина, периодически подключается ещё одна из скважин. Общая среднегодовая интенсивность закачки составляет около 30 м3/ч. В районе УОЗ абсолютные отметки пьезометрической поверхности водоносного комплекса фиксировались на отметках +183. +193 м. Минерализация воды, удаляемой в нагнетательные скважины, зависит от существующих пропорций смешения поступающих хозяйственно-бытовых стоков с шахтными рассолами и изменяется от 6,7 до 47,3 г/дм3. По химическому составу вода имеет хлоридный натриево-кальциевый тип.

В юго-восточном направлении от УОЗ вдоль Западного разлома в весенне-летне-осенний период действует узел закачки сточных вод (УЗВ) карьера «Новинка». С апреля по октябрь на УЗВ осуществляется сброс стоков с производительностью 21-140 м3/ч в скважины 450з, 453з, 454з. Скважины 451з, 452з находятся в резерве. С начала эксплуатации УЗВ (2008 г.) удалено 2,078 млн м3 сточных вод. Минерализация закачиваемых растворов изменяется от 47 до 92 г/дм3 и имеет хлоридный натриевый тип. Уровни подземных вод в водоносном комплексе на участке фиксировались на отметках +197...+238 абс. м.

Ранее поиски перспективных гидрогеологических структур для строительства нового полигона для закачки промстоков рудника проводились в зонах региональных разломов Вилюйско-Мархинской зоны субмеридионального простирания, которые на всем своем протяжении сопровождаются линейными депрессиями, грабенообразными структурами и малоамплитудными поднятиями. Сочетание этих структур в их взаимоотношениях с поднятиями межразломных блоков и сколовыми разломами северо-восточного простирания определяет перспективность водоносного комплекса в конкретном месте. Установлено, что в зонах динамического влияния региональных разломов водоприёми-стость комплекса выше, чем в межразломных блоках. Поэтому, при изучении структур для закачки промстоков, а также для расширения УЗВ рудника основной

Рис. 1. Объемы закачки промстоков по годам на полигоне УОЗ рудника «Интернациональный»

упор был сделан на трещинные зоны Западного, Параллельного и Центрального разломов. Для предварительной оценки перспективности приконтактных участков региональных разломов было осуществлено бурение восьми скважин с полным комплексом гидрогеологических исследований. В процессе изысканий установлено, что в зоне динамического влияния региональных разломов корреляция отложений метегер-ской свиты нарушена. Наибольший интерес с точки зрения водоприемистости представляет 8-ой коллектор, состоящий из известняков с коэффициентом пористости от 1,8 до 10 % и имеющий повсеместное распространение.

Изучение гидрогеологических параметров МИВК проводилось по комплексу опытно-фильтрационных работ, который включал откачки, экспресс-наливы и опытные наливы, а интерпретация выполнялась графоаналитическим методом с использованием данных по центральным и наблюдательным скважинам. По результатам гидрогеологических исследований можно сделать следующие выводы. Зона Западного разлома являлась главным претендентом на роль участка закачки по причине ее близости к трубке «Интернациональной», но детальное изучение комплексом ГИС и гидрогеологических работ показало относительно слабую проницаемость разлома. Причиной тому явилось геолого-структурное строение разлома, отличавшееся слабой дробленостью пород в приконтакто-вых частях и практически отсутствием сбросовых структур, которые сопровождаются образованием трещинных зон.

Установлено, что зона Параллельного разлома характеризуется хаотичной нарушенностью пород МИВК, ниже по разрезу залегание пород субгоризонтальное. Дайка долеритов интенсивно трещиноватая, брекчированная. Вмещающие породы приконтактовых зон мраморизированы. Зона Центрального разлома

характеризуется блоковым строением шириной от западного контакта 50 м, от восточного - 150 м, при этом восточный блок представлен сбросом. Далее на восток на расстоянии 500 м от дайки, при горизонтальном залегании толщ всего зондируемого разреза фиксируется тектоническая зона с разрывом сплошности мощностью 150 м, которая сохраняется при вертикальном залегании по всему разрезу. По изодина-мам, отражающим распределение магнитных масс в разломной структуре, этот объект не вырисовывается, поэтому предполагается, что это тектоническая зона северо-восточного простирания. Указанный участок рекомендуется для дальнейшей оценки структуры для закачки дренажных вод. Согласно результатам ГИС, основные коллекторы имеют трещинно-кавернозный тип пустотности. Фильтрационные свойства водовме-щающих пород крайне неоднородны как в разрезе, так и по площади. Развитые здесь тектонические нарушения играют барражирующую роль и служат зонами повышенной проницаемости и обводнённости. Приёмистость зоны Западного разлома, в которой расположен действующий узел обратной закачки промстоков рудника «Интернациональный», несколько ухудшилась за годы эксплуатации. Участок УОЗ, расположенный в районе скважин 430 и 432, характеризуется водопроводимостью до 60 м2/сут по откачкам и до 30 м2/сут по наливам.

Межразломная зона (Западный - Параллельный разломы) на северном склоне Хататского поднятия предварительно оценивается пониженными ёмкостными параметрами. Водопроводимость дайки долери-тов, выполняющей осевую часть Параллельного разлома, оценивается величиной до 10 м2/сут. При дуп-летном опыте в зоне Центрального разлома величина удельного дебита скважины 435 практически одинаковая (0,54-0,66 м3/чхм). Это свидетельствует о том, что слаботрещиноватая дайка, заполняющая централь-

ную часть разлома, играет роль барражной завесы. Удельный дебит скважины 439 оценивается величиной 1,93 м3/чхм. Коэффициент водопроводимости зоны Центрального разлома оценивается следующими величинами: приконтактовая западная часть - до 60 м2/сут; восточная часть (до 100 м от контакта) - до 150 м2/сут, величина коэффициента пьезопроводности -до 107 м2/сут.

Прогноз развития гидродинамической ситуации на участках закачки с использованием численного моделирования

Разработанная ранее постоянно действующая гидродинамическая модель была использована для прогнозной оценки режима функционирования дренажного комплекса рудника «Интернациональный» в соответствии с графиком вскрытия и отработки запасов блоков № 2 и № 3/4, а также при закачке дренажных рассолов на полигонах Центрального и Западного разломов с учетом возврата их к дренажному контуру. Гидродинамический режим МИВК в исследуемой области формируется под влиянием естественных условий и техногенного воздействия (водоотлив и обратная закачка на месторождениях трубок «Мир» и «Интернациональная»). Схематическая карта уровня подземных вод МИВК по состоянию на декабрь 2011 г. приводится на рис. 2.

утилизации откачанных рассолов обратно в МИВК на полигоне захоронения в зоне разломов необходим учет всех естественных и техногенных факторов. Размеры области исследований в плане выбраны таким образом, чтобы ее внешние границы оказывали минимальное влияние на гидродинамические процессы, протекающие в районе трубок «Мир» и «Интернациональная», а также на участке обратной закачки дренажных рассолов за Восточным разломом (ОПУ), полигонах УОЗ и УЗВ за Западным разломом. Площадь района исследований составила 2200 (50*44) км2 и включает представительную часть области развития МИВК с полигонами закачки промстоков, отработанными пространствами карьеров, системами дренажа и водоотведения.

Решение геофильтрационных задач на модели осуществлялось в нестационарном гидродинамическом режиме, исходя из наличия мощных возмущающих факторов (осушение месторождений и обратная закачка рассолов на полигонах). Напорный характер регионального фильтрационного потока и необходимость осушения рудных тел определили напорно-безнапорный режим фильтрации подземных вод. В плане МИВК в силу изменчивости фильтрационных свойств пород, вызванных структурно-тектоническими факторами, принят кусочно-однородным. В разрезе

Рис. 2. Схема уровня МИВК в районе трубок «Мир» и «Интернациональная»

Для решения задач прогноза гидродинамического водоносный комплекс схематизировался как единый режима подземных вод при водопонижении за счет пласт с осредненным коэффициентом фильтрации. дренажной системы рудника «Интернациональный» и Фильтрационный поток исследуемой области модели-

ровался неравномерной прямоугольной сеткой, состоящей из 355110 (534x665) ячеек. Центром ячейки является узловая точка. Площади ячеек колебались от 100 до 250000 м2. Минимальные размеры блоков модели приурочены к карьерам «Мир» и «Интернациональный», полигону УОЗ за Западным разломом. Решение геофильтрационной задачи осуществлялось с использованием лицензионного пакета прикладных программ GMS, в частности программы «MODFLOW», реализующей пространственную фильтрацию подземных вод методом конечных разностей в многослойной толще для областей произвольной конфигурации с изменяющимися по закону ГУ I, II и III рода при наличии фильтрационных неоднородностей. Программа позволяет определять уровни и понижения уровней подземных вод в каждой узловой точке области фильтрации для каждого слоя, расходы подземных вод в граничных точках изучаемой области, составляющие баланса подземных вод, автоматически управлять корректировкой граничных условий.

Помимо площадных кусочно-однородных зон на модели отражались элементы неоднородности в виде «тонких» структур. К таким структурам относятся зоны разломов и искусственно создаваемые противофиль-трационные элементы (ПФЗ). Разломы и ПФЗ на модели задавались фильтрационными барьерами в виде с = k/b, где k - коэффициент фильтрации структуры, м/сут; b - ширина структуры, м. Для рассмотрения варианта закачки промстоков за Западным разломом на модели задавались следующие граничные условия:

1. Условия разгрузки подземного потока карьером «Мир», находящимся в режиме «сухой» консервации, учитывались на модели заданием ГУ 1 рода с поддержанием уровня подземных вод на абсолютной отметке Н = -125 м, соответствующей средней отметке подошвы 8-го коллектора.

2. Условия питания подземного потока на участке ОПУ за Восточным разломом реализовались ГУ II рода (Q = Const) с дебитом Q = 1500 м3/ч. Закачка осуществлялась в скважины 9ВН, 10ВН и 11ВН. Дебит закачки определялся суммой водоотлива из карьера «Мир» с учетом атмосферных осадков и расхода поверхностных вод, поступающих в пруд-накопитель на ручье Тымтайдаах, в соответствии с усредненными фактическими расходами закачки в течение 20102011 гг.

3. На участке УОЗ за Западным разломом закачка промстоков рудника реализована на модели ГУ II рода (Q = 30 м3/ч) в соответствии с фактической среднемесячной производительностью закачки в течение 2010-2011 гг. Закачка осуществлялась в основном в две закачные скважины - 415 и 441.

4. На участке УЗВ за Западным разломом закачка воды из карьера «Новинка» реализована на модели ГУ II рода (Q = 60 м3/ч) в соответствии с фактической среднемесячной производительностью закачки в течение 2010-2011 гг. Закачка осуществлялась в закачные скважины 450з и 454з.

На первом этапе моделирования выполнялась калибровка модели методом решения обратной задачи, основной целью которой является достижение макси-

мально возможного соответствия построенной фильтрационной модели исследуемому гидрогеологическому объекту, т.е. установление соответствия гидрогеологических процессов, протекающих на изучаемом объекте, их модельным реализациям. Идентификация модели исследуемому объекту проводилась на основе фактических данных о режиме подземных вод за 2010-2011 гг., связанном с осушением карьера «Мир», обратной закачкой дренажных рассолов на ОПУ за Восточным разломом, закачкой промстоков рудника «Интернациональный» и вод из карьера «Новинка» за Западным разломом. Соответствие получаемого на модели распределения уровня подземных вод натурному положению контролировалось по опорным точкам, в качестве которых принимались скважины режимной сети, имеющие данные о положении уровней подземных вод МИВК. На рис. 3 приводится расчетное (модельное) распределение уровня подземных вод МИВК на конец решения обратной задачи (декабрь 2011 г.). Сведения о фильтрационных параметрах исследуемого водоносного комплекса, отраженные в модели после калибровки, приводятся в таблице.

На втором этапе моделирования осуществлялся прогноз изменения гидродинамического режима подземных вод при эксплуатации дренажного комплекса рудника «Интернациональный» в соответствии с графиком вскрытия, подготовки и отработки запасов эксплуатационных блоков № 2 и № 3/4 при захоронении дренажных рассолов на полигоне Западного разлома с учетом возврата к дренажному контуру. Прогнозное моделирование выполнялось при следующих условиях:

• на контуре карьера «Мир» задаются граничные условия I рода (Н = Const = -125 м), отвечающие разгрузке потока подземных вод по подошве 8-го коллектора;

• на участке обратной закачки рассолов на ОПУ за Восточным разломом реализованы ГУ II рода (Q = Const = 36000 м3/сут);

• на участке обратной закачки промстоков рудника «Интернациональный» на УОЗ за Западным разломом реализованы ГУ II рода (Q = Const = 720 м3/сут);

• на участке УВЗ закачка вод из карьера «Новинка» реализована ГУ II рода (Q = Const = = 1440

м3/сут);

• условия разгрузки подземного потока дренажными устройствами ПДК рудника «Интернациональный» при отработке подкарьерных запасов реализованы на модели ГУ I рода в виде Н = f (t), т.е. постепенное снижение пьезометрического уровня подземных вод МИВК с +190 до -130 абс. м;

• дебит обратной закачки промстоков рудника принимался равным притоку к ПДК, для чего использовалась итерационная процедура, которая завершалась при равенстве дебитов откачки и закачки;

• время моделирования принималось равным 19 годам - это годы осушения МИВК при отработке подкарьерных запасов рудника.

Фильтрационные параметры МИВК, принятые при моделировании после калибровки

Характеризуемый элемент гидродинамической системы Мощность, м Коэффициент фильтрации, м/сут Коэффициент упругой водоотдачи, доли ед.

Площадь до Западного разлома 0,3

Западный разлом 0,02

Площадь между Западным и Параллельным разломами

- северная часть 0,6

- южная часть 0,4

Приконтактовая зона Западного разлома 1,0

шириной 200 м

Параллельный разлом 0,02

Площадь между Параллельным и Центральным разломами:

- северная часть 0,6

- южная часть 150-180 0,4 10-4

Центральный разлом 0,02

Приконтактовая зона Центрального 1,0

разлома шириной 200 м

Площадь между Центральным и Восточным разломами:

- северная часть 0,6

- южная часть 0,4

Восточный разлом 0,02

Приконтактовая зона Восточного разлома 7,0

шириной 500 м

Площадь за Восточным разломом 0,3

Противофильтрационная завеса 0,03

карьера «Мир»

Рис. 3. Прогнозное положение уровней МИВК при осушении рудника «Интернациональный» и закачке сточных

вод за Западным разломом с интенсивностью 700 м3/ч

В качестве следующего варианта использования геологической структуры для обратной закачки промстоков рудника выбрана приконтактовая зона Западного разлома. Закачка осуществлялась в линейный ряд скважин, состоящий из 10 скважин (5 существующих скважин 450э-454э, используемых в настоящее время для закачки вод из карьера «Новинка», и 5 проектируемых скважин, располагаемых южнее скважины 450э на расстоянии 150 м друг от друга). Приемистость каждой скважины принималась равной 70100 м3/ч. Таким образом, водоприток к подземному дренажному комплексу (ПДК) рудника «Интернациональный» при эксплуатации первой очереди осушительной системы составит порядка 700 м3/ч с учетом возврата дренажных вод, утилизированных на полигоне захоронения в структуру Западного разлома. На участке ведения горных работ достигается снижение уровня подземных вод МИВК до отметки -10 абс. м. Осушение обеспечивается работой шести дренажных узлов (30 скважин). При эксплуатации второй очереди дренажной системы водоприток к ПДК составит 950 м3/ч, снижение уровня подземных вод на участке ведения горных работ будет практически до подошвы МИВК (-130 абс. м), осушение обеспечивается работой 20 дренажных узлов (100 дренажных скважин).

Следует отметить, что изученность Западного разлома в настоящее время недостаточна для принятия однозначных решений о возможности удаления стоков с интенсивностью 950 м3/ч. При запуске первой очереди ПДК будут получены данные, которые позволят уточнить приемистость и необходимое количество закачных скважин, а также режим обратной закачки. Для количественной оценки возможности переброски части дренажных вод в другие структуры были проведены расчеты на постоянно действующей геофильтрационной модели. Из анализа данных следует, что при условии принятия Западным разломом всех стоков интенсивность дренажа составит 950 м3/ч. При условии, что все воды закачиваются на значительном расстоянии от подземного рудника «Интернациональный» (например, в Центральном разломе), приток дренажных вод составит 650 м3/ч. Если, например, Западный разлом сможет принять порядка 400 м3/ч, то общий приток дренажных вод составит 780 м3/ч, тогда 380 м3/ч необходимо отправить на другие участки, удаленные от рудника.

Разведанный ранее полигон захоронения дренажных рассолов рудника «Интернациональный», приуроченный к Центральному разлому, размещается в восточной приконтактовой зоне, характеризующейся повышенными фильтрационными свойствами. Участок для строительства полигона находится в 15,4 км к юго-востоку от промплощадки рудника. Намечаемая система закачки стоков представляет собой линейный ряд скважин, расстояние между которыми составляет 250 м друг от друга, рассчитанный на суммарную производительность 700 м3/ч. Общая длина линейного ряда закачных скважин составляет 1500 м. Должны быть сооружены 7 основных и 7 резервных скважин глубиной 540 м при намеченной водоприемистости 100 м3/ч. С учетом ограниченной изученности приеми-

стости МИВК на участке, больших затрат на строительство объекта разработанным ранее проектом предусматривается до начала сооружения основных элементов системы закачки провести опытно-промышленные исследования, включающие бурение 7 контрольно-разведочных скважин с комплексом опробований (ГИС, откачки, наливы и т.д.). Прогнозное распределение уровня подземных вод водоносного комплекса на конечном этапе отработки подкарьерных запасов рудника «Интернациональный» при одновременной закачке дренажных рассолов в объеме 700 м3/ч на полигоне захоронения в районе Центрального разлома уточнено по данным численного моделирования.

Для контроля за уровенным режимом МИВК в пределах полигона предусмотрено сооружение 4-х наблюдательных скважин. В состав наблюдательной сети входят также существующие режимные скважины 435, 439 и 440. В систему захоронения дренажных рассолов входят следующие основные сооружения: закачные скважины (14 шт.), наблюдательные скважины (4 шт.); контрольно-разведочные скважины (7 шт.); перекачная насосная станция. Дренажные рассолы от водоотливных скважин ПДК рудника «Интернациональный» подаются к приемному резервуару и пере-качной насосной станции у карьера «Новинка», а затем по магистральному и распределительным водоводам поступают в закачные скважины. С экономической точки зрения строительство полигона захоронения дренажных рассолов рудника за Западным разломом существенно дешевле сооружения полигона в зоне Центрального разлома в основном за счет сокращения расходов на строительство магистрального водовода, контрольно-разведочных и закачных скважин.

Однако гидрогеологическая изученность структуры Западного разлома в настоящее время не позволяет принять однозначные решения о возможности закачки в МИВК 950 м3/ч дренажных рассолов. Если приемистость закачных скважин окажется значительно меньше ожидаемой, то возникнет необходимость в расширении полигона Западного разлома в южном направлении за счет увеличения количества закачных скважин, либо в использовании дополнительного участка для утилизации избытка промстоков. Предлагается на первом этапе осушения дренажные рассолы утилизировать на полигоне Западного разлома, в течение этого периода будут конкретизированы приемистость закачных скважин и режим обратной закачки. В этот период осуществляется отработка запасов блока № 2, при этом водоприток к ПДК не превысит 700 м3/ч. Одновременно с ведением добычных работ в блоке № 2 необходимо начать работы по сооружению системы утилизации промстоков за Центральным разломом. Таким образом, сроки строительства полигона захоронения дренажных рассолов за Центральным разломом будут увеличены.

Заключение

В своей деятельности на территории Западной Якутии АК «АЛРОСА» постоянно разрабатывает и осуществляет одно из стратегических направлений -

создание малоотходных технологий при отработке алмазных месторождений, учитывающих экологические аспекты данной проблемы. При принятии решения о месте захоронения жидких отходов горного производства необходимо сделать обоснованный выбор из множества альтернативных вариантов, а также учесть особенности мерзлотно-геологических условий, в которых осуществляется процесс утилизации. Выполненные расчеты с использованием численного моделирования по программе «MODFLOW» показали, что закачка промстоков рудника «Интернациональный» в структуры Западного разлома, расположенного на расстоянии менее 3 км от карьера, позволит значительно сократить объемы строительно-монтажных работ и их стоимость, однако существенно увеличит водоприток к дренажной системе рудника за счет возврата закачиваемых вод к подземному дренажному контуру.

Гидрогеологическая изученность структуры Западного разлома в настоящее время не позволяет принять однозначное решение о возможности закачки всех 950 м3/ч сточных вод. Считается целесообразным на первом этапе осушения дренажные рассолы утилизировать на полигоне Западного разлома. В данный период будут конкретизированы приемистость скважин, режим осушения и обратной закачки. Существующий в настоящее время прогноз позволяет считать, что структура разломной зоны обеспечит отработку запасов блока № 2. Если приемистость закачных скважин окажется значительно меньше, то возникнет необходимость утилизировать избыток стоков на другом участке (например, на полигоне захоронения за Центральным разломом). Поэтому приемистость закачных скважин и режим обратной закачки на полигоне Западного разлома будут конкретизированы на первом этапе осушения месторождения трубки «Интернациональной».

Библиографический список

1. Дроздов А.В., Иост Н.А., Лобанов В.В. Криогидрогеоло- промышленных стоков в криолитозоне (на примере Якутской гия алмазных месторождений Западной Якутии. Иркутск: части Сибирской платформы). Якутск: Изд-во СВФУ, 2011. Изд-во ИГТУ, 2008. 507 с. 416 с.

2. Дроздов А.В. Природные и техноприродные резервуары

УДК 504: 622.2 (64.066.4)

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УЩЕРБА ЗЕМЕЛЬНЫМ РЕСУРСАМ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КАРЬЕРОВ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ СМЕСИ

© С.В. Иванова1, О.В.Тюкалова2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрены практические аспекты расчета прогнозного эколого-экономического ущерба земельным ресурсам при разработке карьеров Иркутного месторождения песчано-гравийной смеси в Иркутской области. Для сравнения экологического ущерба при эксплуатации карьеров с различной производительностью и сроками отработки предлагается использовать показатель удельного ущерба в расчете на единицу добытого полезного ископаемого.

Ил. 1. Табл. 3. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: земельные ресурсы; экологический ущерб; оценка ущерба; песчано-гравийная смесь; карьеры.

PREDICTION OF LAND RESOURCE DAMAGE UNDER OPENCAST MINING OF SAND AND GRAVEL MIX S.V. Ivanova, O.V.Tyukalova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with the practical aspects of calculating the expected environmental and economic damage to land resources when opencast mining the sand and gravel mix from the Irkut deposit in the Irkutsk region. It is proposed to use the index of specific damage per unit of the mined mineral to compare the environmental damage caused by the operation of the opencast mines of different performance and mining periods. 1 figure. 3 tables. 9 sources.

Key words: land resources; environmental damage; damage assessment; sand and gravel mix; opencast mines.

1Иванова Светлана Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106, е-mail: bgd@istu.irk.ru

Ivanova Svetlana, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405106, e-mail: bgd@istu.irk.ru

Тюкалова Ольга Васильевна, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института технологии обогащения минерального сырья, тел.: 89149597587, е-mail: olgaburlak1@yandex.ru

Tyukalova Olga, Candidate of Chemistry, Senior Researcher of the Institute of Technology of Mineral Raw Material Concentration, tel.: 89149597587, e-mail: olgaburlak1@yandex.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.