УДК 622:504 Кречетова Елена Андреевна магистрант группы ГГ-1-М-09 Научный руководитель: Иофис Михаил Абрамович

УДК 622:504
Кречетова Елена Андреевна
магистрант группы ГГ-1-М-09
Научный руководитель: Иофис Михаил Абрамович
проф., д.т.н.
Московский государственный горный университет
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЛИКВИДАЦИИ УГОЛЬНЫХ
ШАХТ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА
ECOLOGICAL CONSEQUENCES OF LIQUIDATION OF COLLIERIES
OF EAST DONBASS
За более полувековой период разработки и эксплуатации угольных
месторождений Восточного Донбасса в освоении находились запасы углей
на территории около 9 тыс. км2. Ежедневно из недр извлекались массы
угля и пород (до 30 млн. т.), подземные воды и газы. За этот период в
западной части Ростовской области образовались группы районов,
геоэкологическое состояние которых определяется ее взаимодействием с
техногенными нагрузками, связанными с угледобычей.
В 1994 г. было принято решение о реструктуризации угольной
отрасли России, вызванное необходимостью перехода к рыночной
экономике.
Процесс реструктуризации осуществляется путем широкомасштабных
структурных преобразований, выполняемых в соответствии с «Основными
направлениями реструктуризации угольной промышленности России»,
утвержденными Правительством Российской Федерации 14 июля 1995
года.
В соответствии с приказом Министерства промышленности и
энергетики Российской Федерации от 27 июля 2006г. № 177
предполагается завершить реструктуризацию угольной промышленности
России в период с 2006 по 2010 гг.
В процессе ликвидации на территории Ростовской области в начале
2009 года находилось 47 шахт, из которых 43 шахты ликвидировались
путем затопления, 4 шахты способом «сухой консервации».
Горнодобывающие предприятия оказывают воздействие на все
компоненты окружающей среды. В процессе реструктуризации угольной
отрасли, закрытия нерентабельных шахт происходит изменение
антропогенного воздействия на окружающую среду. Структурнотехногенное изменение геологического массива прекращается, но прочие
виды отрицательного воздействия на окружающую среду продолжаются, а
некоторые даже активизируются [2].
Ликвидация угольных шахт сопровождается возникновением новых
явлений и процессов, которых не было в период эксплуатации
35
предприятий и которые имеют негативное экологическое влияние. Среди
них выделяются [4]:
- перетоки шахтных вод из затопленных шахт в действующие;
- загрязнение подземных водоносных горизонтов и питьевых
водозаборов, находящихся в зоне действия промышленных объектов;
- подтопление прилегающих территорий, в том числе населенных
пунктов;
- неуправляемое выделение газов (метана, углекислого газа) из
ликвидированных горных выработок, в атмосферу выбрасываются метановоздушная смесь, продукты окисления от эндогенных и непотушенных
пожаров;
- деформации поверхности от просадочных явлений;
- ухудшение состояния почвенного покрова в результате полного
затопления ряда шахт и поднятия уровня грунтовых вод.
Для контроля качества шахтных и грунтовых вод, динамики
затопления техногенных горизонтов ликвидируемых шахт, определения
гидросвязи между ними и действующими предприятиями используются
локальные и районные гидрогеологические сети, насчитывающие 214
гидронаблюдательных пунктов, которые представлены скважинами,
стволами, колодцами, родниками, выходами шахтной и смешанной воды.
Для контроля загрязнения шахтными водами водотоков, водоемов, малых
и средних рек в пределах границ горных отводов и прилегающих к ним
площадей эксплуатируется гидрологическая сеть, насчитывающая 111
пунктов наблюдения.
С закрытием угледобывающих предприятий нагрузка на экосистему
Восточного Донбасса и гидросеть, в частности в период затопления
выработанного пространства (1997-2003гг.), существенно снизилась. С
началом полного затопления и выходом на поверхность шахтных вод
начался
период
интенсивного
поступления
в
гидросеть
высокоминерализованной техногенной воды: в 2003 г. – 12,3 млн. м3 в год;
в 2004 г. – 15,2 млн. м3 в год; в 2005 г. – 13,3 млн. м3 в год; в 2006 г. – 25,4
млн. м3 в год [7].
За 2008 год в реки Восточного Донбасса поступило более 37 млн. м3
шахтных вод. Вместе с этими водами поступило 186,8 тыс. тонн
загрязняющих веществ. Из этих 186,8 тыс. тонн – 789 тонн составляет
железо [7].
На территории пяти районов области отмечено ухудшение качества
подземных грунтовых вод, используемых населением в качестве основного
источника питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Например
в х.Лихой, пос. Новопавловка х. Волченский, пос.Горняцкий, пос. Атаева,
х.Комиссаров и др. в колодцах и родниках минерализация воды,
содержание магния, сульфатов, марганца, железа и др. загрязняющих
веществ как минимум в 3-6 раз превышает предельно допустимое.
36
В основном шахтные воды имеют кислую реакцию, определяющую
их агрессивность по отношению к биообъектам и техническим
конструкциям и сооружениям [3].
Усугубляет ситуацию воздействие шламонакопителей, фильтрующих
прудов-накопителей шахтных вод, отстойников, терриконов и других
промышленных объектов угледобычи, являющихся интенсивными
источниками фильтрации в подземные воды фенолов, нитратов,
нефтепродуктов и других токсичных элементов [3].
При этом следует учесть, что повышенные концентрации
загрязняющих веществ отрицательно влияют на здоровье человека. Железо
вызывает заболевания кожи и слизистых оболочек. Марганец поражает
центральную нервную систему, почки, легкие, печень. Медь вызывает
поражение печени, почек, желудочно-кишечного тракта. Сульфаты
вызывают заболевания пищеварительной системы и камнеобразование.
Негативное влияние ликвидации шахт на состояние земельных
ресурсов проявляется следующим образом:
- подтопление;
- провалы и обширные области проседания земной поверхности;
- деградация сельскохозяйственных земель (засоление, заболачивание,
загрязнение тяжелыми металлами).
Возможными причинами подтопления являются следующие факторы:
- изменение режима уровней подземных вод в пределах зон влияния
шахтных водоотливов, многократно превышающих (в 3-10 и более раз)
границы горных работ;
- высокий уровень инженерного освоения и техногенных нагрузок на
площадях оседания дневной поверхности.
Результатом совместного действия этих факторов является
устойчивый рост площадей территорий со значительным уменьшением
глубин залегания уровней подземных вод и активным развитием процессов
подтопления жилищно-коммунальных и промышленных объектов,
сельхозугодий, коммуникационных объектов, транспортных магистралей и
т.д.
Площадь подтопления находится в прямой зависимости от количества
полностью затопленных шахт. С 2003 по 2008 год площадь подтопления
земной поверхности увеличилась в 64 раза (с 0,35 га до 20,58 га) [7].
В ходе затопления выработанного пространства на верхних
горизонтах шахт, в том числе и закрытых до 1960-х гг., происходит
размывание и выщелачивание горных пород, разрушение крепежного
материала выработок и, как следствие, образование провалов или
формирование обширных мульд оседания. В процессе наблюдений
выявили, что существует возможность и опасность проявления
воздействия горных работ на поверхность, связанного с разрушением
природной
крепости
пород.
Достаточно
быстрое
затопление
выработанного пространства ликвидируемых шахт привело к упругому
37
расширению массива, следствием чего стали имеющие место деформации
земной поверхности и провалы вскрывающих выработок.
На горных отводах ликвидируемых шахт расположены 449
вскрывающие горные выработки, ликвидированные в разное время. Это
потенциально-опасные зоны по возникновению провалов земной
поверхности [1].
Наблюдается устойчивая тенденция к увеличению интенсивности
процессов провалообразования с течением времени. В период с 2003 г. по
2008 г. количество провалов земной поверхности увеличилось в 5,4 раза
[7].
Так же проявляются процессы загрязнения, засоления и
заболачивания земель, занятых промплощадками, породными отвалами и
шламонакопителями ликвидируемых шахт.
В качестве примера можно привести данные результатов изучения
степени загрязнения почв на площадях, прилегающих к породным отвалам
бывш. шх. № 17 ш/у Краснодонецкое. Эти отвалы расположены
непосредственно на пахотных землях, засеянных зерновыми культурами и
подсолнечником. Почвы здесь представлены южными черноземами,
содержание тяжелых металлов в них равно или близко к фоновым. В
непосредственной близости от породных отвалов, в радиусе около 5 км
вокруг шахтного поля установлена комплексная аномальная зона
значительно повышенных концентраций тяжелых металлов (марганца до
12,5 ПДК; ванадия до 16 ПДК; хрома до 20 ПДК; никеля, свинца и цинка
до 8 ПДК).
На территории Ростовской области находятся более 400 породных
отвалов, 202 принадлежат ликвидируемым в процессе реструктуризации
шахтам. Общий объем складированных в отвалах шахт углеотходов
оценивается в 134 118 тыс. м3 [7]. При эрозии, окислении и горении
породы в терриконах происходит загрязнение воздушной среды
значительным количеством пыли, газообразных, в том числе и ядовитых,
продуктов и дыма.
По результатам температурной съемки Центром мониторинга
социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного
Донбасса (ЦСЭМ ВД) на 01.01.2009 г. из 162-х обследованных отвалов 44 горящих, т.е. практически 1/3 всех породных отвалов находится в
состоянии горения.
Один интенсивно горящий отвал является источником выделения в
атмосферный воздух от 25 до 250 т в год загрязняющих веществ – оксида
углерода, диоксида серы, сероводорода и оксидов азота.
Еще одной причиной загрязнения воздуха при закрытии шахт
является вытеснение водой опасных газов (метана, углекислоты и др.) из
горного массива на дневную поверхность и проникновение его в здания и
сооружения. Большинство из ликвидированных шахт имеет связь по
горным выработкам или тектоническим нарушениям со старыми,
38
закрытыми раньше шахтами. Поэтому негативные последствия выделения
опасных газов могут проявляться далеко за пределами горных отводов
шахт, ликвидированных в процессе реструктуризации [8].
На селитебных территориях шахтерских городов и поселков имеет
место проникновение «мертвого воздуха» в заглубленные объекты жилого
сектора. В
ходе контроля газодинамической обстановки на этой
территории с 2001 г. по 2008 г. количество опасных зон увеличилось в 6,8
раз.
Из выше перечисленных фактов загрязнения экологической среды
Восточного Донбасса и их динамики можно сделать вывод, что требуется
введение срочных мер по ликвидации негативных последствий
реструктуризации угольной промышленности. В противном случае
Ростовскую область ожидает экологическая катастрофа, последствия
которой трудно предугадать.
В качестве одной из мер, можно рекомендовать организацию
правильного мониторинга, позволяющего своевременно обнаружить
признаки предшествующие возникновению необратимых процессов.
При ликвидации угольных шахт наиболее актуальным вопросом,
требующим оптимального решения, является поддержание безопасного
уровня воды в горизонтальных выработках с целью предотвращения
затопления действующих соседних шахт и жилой застройки, а также
загрязнения водоносных горизонтов шахтной водой.
Традиционный подход к проектированию и сооружению комплекса
водоотлива с установкой насосных агрегатов с центрабежными
секционными насосами требует значительных капитальных и
эксплуатационных затрат.
Наиболее экономичным представляется вариант оснащения комплекса
водоотлива погружными насосными агрегатами, размещаемыми в одном
из действующих стволов ликвидируемой шахты, при котором отпадает
необходимость в сохранении и поддержании большого количества
выработок околоствольного двора, технологического оборудования,
средств автоматизации, связи.
Так же важен вопрос своевременного обнаружения очагов
самовозгорания породных отвалов. Для этих целей может быть
эффективным дистанционное зондирование их поверхности с помощью
беспилотных летательных аппаратов.
При рекультивации породные отвалы засыпают слоем глины
толщиной 0,3-0,5 м., который укатывается катками, но данный метод
профилактики самовозгорания является недейственным. Так как глина
трескается и пропускает кислород. Для решения данной проблемы
необходимо разработать научно-методический подход выбора мощности
слоя глины.
39
Литература
1. Косов О.И., Соколова О.В. Проблемы экологической безопасности
территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса
//Уголь, №6, 2007. – C. 56-58.
2. Гурин Б.Л., Горбунов С.Н., Куранова А.В. Проблемы
экологической реабилитации Восточного Донбасса // Уголь, №3, 2004. – С.
58-61
3. Навитный А.М. О ликвидации вредного влияния подземных
шахтных вод на гидросферу земной поверхности // Уголь, №3, 2006. – C.
60-63
4. Игнатова А.Ю., Чередников Э.А., Чурина Н.Л. Экологические
проблемы шахт Кузбасса – ж-л Уголь 11-2004. – С. 58-60
5. Отраслевая инструкция о порядке ликвидации и консервации
предприятий по добыче угля (сланца) – М., 1997. – 26с.
6. Методическое
руководство
«О
порядке
выделения
провалоопасных зон и выбора комплекса мероприятий по выявлению и
ликвидации пустот на ликвидируемых шахтах Восточного Донбасса. – М.,
ИПКОН РАН, 2007. – 34 с.
7. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://rosdon.ru/news/a2344.html – проверено: 07.06.2011г.
8. Каплунов Ю.В., Малышев А.А., Голод В.А., Корнилова Л.В.
Некоторые аспекты о порядке контроля за выделением газов на земную
поверхность при ликвидации (консервации)и шахт Восточного
Донбасса//Уголь, №5, 2006. – С. 47-50.
Аннотация
В статье перечислены факты и динамика загрязнений экологической
среды, возникших на территории Восточного Донбасса после ликвидации
угольных шахт. Рассмотрены возможные пути решения экологических
проблем.
In article the facts and dynamics of pollution of the ecological environment
which have arisen in territory of East Donbass after liquidation of collieries are
listed. Possible ways of the decision of environmental problems are considered.
Ключевые слова
ликвидация, реструктуризация, угольная промышленность, экология,
шахтная вода, водоносный горизонт, провал, породный отвал
liquidation, re-structuring, the coal industry, ecology, mine water, waterbearing horizon, failure, pedigree sailing
40