РАЗДЕЛ 2
ВЛИЯНИЕ УГЛЕДОБЫЧИ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ АКВАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ
2.1. Шахтные воды как категория возвратных вод
2.1.1. Принципы дифференциации формирования шахтного водопритока. Для разработки принципов регулирования влияния техноакваландшафта на природные акваландшафты необходима информация об особенностях функционирования антропогенно-природного образования, специфике слагающих его компонентов.
Добыча угля как подземным, так и открытым способом при существующих методах ведения горных работ не может производиться без откачки шахтных и карьерных вод на поверхность. Шахтные воды образуются в результате вскрытия водоносных горизонтов подземными горными выработками в процессе ведения очистных и подготовительных работ и проникновения поверхностных вод в выработанное пространство.
Количество воды, поступающей в выработки рабочих горизонтов и режим водопритоков в пределах угольных бассейнов обуславливается целым рядом факторов:
степенью выветрелости и водообильности водоносных пластов;
их выдержанностью и мощностью;
морфологией, площадью распространения и мощностью водоносных пород;
количеством осадков в пределах угольного бассейна.
Рассмотрим условия формирования водопритока в пределах техногенных ландшафтов на примере двух крупных каменноугольных бассейнов - Донецкого и Львовско-Волынского.
Во Львовско-Волынском каменноугольном бассейне в обводнении
техногенных ландшафтов принимают участие водоносные горизонты верхнемеловых (сенонских) и нижнекаменноугольных отложений.
Водоносный горизонт сенонских отложений подвержен двойному воздействию: во-первых, со стороны водозаборных сооружений (вода горизонта является основным источником питьевого водоснабжения), во-вторых, со стороны шахтного водоотлива [81].
Водоносный горизонт приурочен к верхней трещиноватой зоне отложений мергелей мелового возраста. Глубина залегания водоносного горизонта колеблется от 4 до 22 м, уменьшаясь в долинах рек и балок, увеличиваясь на водоразделах. Зона трещиноватости распространяется на глубину 30-100 м. Характер трещиноватости предопределяет различную водообильность горизонта - незначительную на водоразделах, повышенную на склонах, высокую в долинах балок и рек. Водопроводимость пород не превышает 100 м3/сут. Уменьшающаяся по площади и с глубиной трещиноватость мергелей обуславливает различный характер их фильтрационных свойств. Коэффициент фильтрации изменяется от 0,02 до 198 м/сут. Угольные пласты, как правило, слабо обводнены [81].
Разработка угольных месторождений Западного Донбасса началась с 1963 года. На данный момент в рассматриваемом производственном объединении функционирует 11 шахт (техногенных ландшафтов) (рис. 2.1). Территория Западного Донбасса занимает площадь, расположенную в бассейне р. Самары, охватывая северную часть Днепропетровской и западную часть Донецкой областей [82].
В обводнении техногенных ландшафтов Западного Донбасса принимают участие водоносные горизонты мезокайнозойских и нижнекаменноугольных отложений. Влияние водоносных горизонтов мезокайнозойских отложений заключается главным образом в обводнении шахтных стволов, а также в пополнении ресурсов и запасов подземных вод толщи нижнего карбона в процессе ее дренирования горными выработками. Основным источником обводнения горизонтальных выработок являются подземные воды нижнекаменноугольных отложений. Они обводняют подготовительные горные
выработки в процессе проходки за счет подземных вод разрабатываемых пластов угля [83].
Водный комплекс мезокайнозойских отложений сплошным чехлом перекрывает продуктивную толщу, создавая над ней как бы мощный бассейн подземных вод с гидростатическим напором на поверхность карбона 70-80 м. В связи с этим он рассматривается в Западном Донбассе в качестве водного объекта, под которым ведутся горные работы [84].
Нижнекаменноугольные отложения представлены переслаивающейся толщей аргиллитов, алевролитов, песчаников, пластов угля и реже известняков. Наиболее выдержанными среди них являются угольные пласты. Слои песчаников часто замещаются аргиллитами и алевролитами. При анализе фильтрационных свойств прослеживаются следующие закономерности: угольные пласты являются наиболее водопроницаемыми (коэффициент фильтрации достигает 10-20 м/сут.), проницаемость песчаников ниже, аргиллиты и алевролиты протяженностью до 2-3 км относятся к типу водоупорных пород [85]. Таким образом, частая перемеженность различных по литологическому составу отложений между собой и угольными пластами, слоистость пород, их взаимное замещение, способность быстро размокать обуславливают неустойчивость кровли рабочих горизонтов, ее обрушение и обнажение вышележащих водоносных горизонтов.
Фильтрационные и емкостные свойства угленосных отложений ухудшаются по мере увеличения глубины залегания водоносных пластов. Установлено, что эти пласты являются наиболее проницаемыми в выветрелой зоне нижнего карбона, мощность которой достигает 80 м и более. Глубже проницаемость пород падает [86].
Примерно пятая часть запасов углей Западного Донбасса сосредоточена в пластах, залегающих под поймой р. Самары. В ходе разработки месторождения происходит изменение гидрологических и гидрогеологических условий территории, что усиливается с увеличением фронта горных работ и ростом общешахтных депрессионных воронок. Река начинает питать ранее дренируемые ею водоносные горизонты.
В ходе проведения гидрогеологических работ установлено, что в направлении к р. Самаре восходящая фильтрация усиливается, а непосредственно в пределах ее долины происходит "инверсия" изменения напоров, когда отметки пьезометрической поверхности возрастают от верхних водоносных горизонтов к нижним [87]. Раньше в долине рассматриваемого водотока происход