РАЗДЕЛ 2
АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ВЛИЯНИЯ УГЛЕДОБЫЧИ НА КАЧЕСТВО ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
2.1 Шахтные воды как техногенный генетический тип вод
Как уже отмечалось выше, шахтные воды являются непременным сопутствующим фактором процесса угледобычи. Известно, что на 1 т угля, добываемого шахтами Украины, приходится около 3 м3 шахтной воды.
Оптимизация экологически опасного воздействия шахтных вод необходимо предполагает анализ особенностей, присущих режиму и качеству последних.
Шахтные воды формируются из грунтовых, попадающих в шахту при пересечении горными выработками водоносных горизонтов, а также в результате дренажа подземных вод в выработанное пространство из вышерасположенных водоносных горизонтов.
В процессе проникновения поверхностных и подземных вод в выработанное пространство и горные выработки через поры в породах, движения в водоотливных канавках и трубопроводах, насосах водоотливного хозяйства шахт они метаморфизируются, превращаясь в шахтные воды. При этом вода активно взаимодействует с веществом горных пород, рудничной атмосферой, другими частями, составляющими горную атмосферу. Происходит растворение в воде различных минералов и вынос ею частиц различного происхождения. В результате обогащения посторонними примесями вода изменяет свой химический состав (минерализацию), загрязняется твердыми взвешенными веществами органического и неорганического происхождения, а также бактериологически, в некоторых случаях приобретает кислую реакцию. Образующиеся воды можно охарактеризовать как техногенный генетический тип воды.
Количество воды, поступающей в выработки рабочих горизонтов, и режим водопритоков в пределах угольных бассейнов обусловливаются целым рядом факторов: степенью выветрелости и водообильности водоносных пластов; морфологией, площадью распространения и мощностью водоносных пород; количеством осадков в пределах угольного бассейна [106-108,118].
Состояние природно-технической системы "предприятие-поверхностный водоток" определяется совокупностью природных и технических параметров, определяющих ее функционирование в каждый момент времени. При этом соотношение параметров минерализации шахтных и поверхностных вод можно рассматривать как подсистему противоречий (по Ю.А.Урманцеву) [66]. Поэтому важно подробно изучить характеристики указанной подсистемы.
В рамках данной работы, исходя из специфики поставленных задач, источники поступления минерализованных шахтных вод в речную сеть мы принимаем "источниками опасности", а водотоки, принимающие воздействие "источников опасности" - водоприемниками, то есть мы имеем природно-техногенную систему "источник опасности - водоприемник".
2.2 Региональные особенности генезиса и параметров шахтных вод.
Особенности формирования шахтных вод для каждого речного бассейна необходимо рассматривать отдельно. Здесь вступают в силу сугубо индивидуальные показатели. Рассмотрим для примера бассейн реки Самара. Разработка угольных месторождений на здесь началась с 1904 года с вводом в эксплуатацию шахты Петровская. На данный момент здесь функционирует в общей сложности 40 шахт.
Подземные воды Донбасса относятся к отложениям четвертичного, третичного палеоген-неогенового и каменноугольного возрастов. В четвертичных и третичных палеоген-неогеновых отложениях подземные воды распространены спорадически и на обводнение горных выработок практического влияния не оказывают. Воды этих отложений лишь участвуют в пополнении запасов подземных вод каменноугольных отложений, распространенных повсеместно. Основные запасы подземных вод сосредоточены в каменноугольных отложениях и приурочены к отложениям трещиноватых песчаников, известняков, которые являются основными коллекторами. Известняки содержат гораздо меньшие запасы воды, но обладают повышенной водоотдачей. Наибольшей фильтрационной способностью обладают песчаники, у которых коэффициент фильтрации колеблется от 0,02 до 0,06 м/сут.[107].
В речную сеть бассейна р. Самары сбрасывают свои воды угледобывающие предприятия, шахтные поля которых относятся к следующим угленосным районам: Западнодонбасскому, Красноармейскому, Донецко-Макеевскому и Южно-Донбасскому. Им присущи некоторые характерные особенности.
Так, среди районов Большого Донбасса гидрогеологические условия Красноармейского угленосного района являются сложными. Отложения среднего и верхнего карбона здесь представлены переслаиванием различных по составу слоев песчаников, аргиллитов, алевролитов с подчиненными им слоями углей и известняков, перекрытые более молодыми образованиями неогенового и четвертичного возрастов. В геологическом разрезе района выделен ряд водоносных горизонтов гидравлически взаимосвязанных между собой. Пологое залегание пород (10-150) обеспечивает достаточно благоприятные условия контактирования покровных и каменноугольных водоносных горизонтов на значительных площадях.
Основные запасы подземных вод заключены в песчаниках, средняя мощность которых 10-15 м (редко 42-54 м). Неравномерное развитие трещиноватости обусловливает резкое изменение водоносности по площади. В зоне активного водообмена подземные воды нередко безнапорные, пласто-трещиноватые. Глубина залегания этой зоны в Красноармейском угленосном районе колеблется от 50 м до 80 м ниже поверхности карбона. С глубиной по мере погружения пластов, величина открытости трещин в породах уменьшается, ухудшается гидравлическая связь между горизонтами, которые разделены между собой водоупорными слоями аргиллитов, и подземные воды приобретают напоры.
Большая часть угольных пластов на шахтах объединения "Добропольеуголь" разрабатывается в пределах глубин 400-800 м, как в зоне интенсивного развития открытой трещиноватости, так и в зоне замедленного водообмена [165].
В обводнении шахт Западного Донбасса принимают участие водоносные горизонты мезокайнозойских и нижнекаменноугольных отложений. Основным источником обв