Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности



жүктеу 0.83 Mb.
бет3/7
Дата07.05.2019
өлшемі0.83 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльников М.В. Комбинированная геотехнология. М.: Руда и минералы, 2003. 560 с.

2. Пучков Л.А., Шаровар И.И., Виткалов В.Г. Геотехнологические способы разработки месторождений. М.: Горная книга, 2003. 314 с.


УДК 622




А.А. ЖАНБАТЫРОВ

Мониторинг подземных вод района месторождений Ушкатын и Жайрем в условиях разработки





Целью проведения мониторинга [1] является решение следующих задач:

- эколого-гидрогеологическое обследование антропогенных (техногенных) источников, являющихся возможными загрязнителями подземных вод в районе промышленного комплекса Жайремского ГОКа, сбор сведений по ним;

- создание режимной сети наблюдательных скважин на первый от поверхности водоносный горизонт с целью определения гидрогеологического состояния высокой техногенной нагрузки района;

- расширение региональной сети наблюдательных скважин на основной водоносный комплекс (Dзfm – C1t) Жайрем-Ушкатынский группы месторождений с целью оценки уровенного режима и качественного состояния подземных вод в условиях разработки Ушкатынского и консервации Дальнезападного карьеров.

Режимные наблюдения

Стационарные режимные работы выполнены в соответствии с требованиями нормативных документов [2], по методике, выбранной в процессе многолетней практики режимных работ в условиях Центрального Казахстана. Оптимальная частота измерений уровня подземных вод – в среднем 3 замера в месяц, с учащением замеров во время весенних паводков и сокращением их в зимний период. Общий период наблюдений составил 24 месяца для 7 скважин режимной сети, наблюдаемой с 1984 г., и 17 месяцев – для вновь пробуренных 21 скважины. Для сохранения непрерывности ряда наблюдений замеры уровня подземных вод продолжаются и в настоящий период. С целью получения информации о качественном состоянии подземных вод в конце прокачек проводился отбор проб воды на химические анализы с обработкой и сведением результатов в таблицы.

Эколого-гидрогеологическая характеристика Ушкатынского рудника

Объект расположен гипсометрически выше центральной промплощадки и жилых массивов, что, в силу распространения общего грунтового потока в юго-западном направлении, не исключает загрязнения грунтовых вод четвертичных отложений на участках жилых массивов. В пределах промплощадки рудника имеет место целый ряд возможных источников загрязнения: карьерный водоотлив, породные отвалы, МОФ со шламоприемником, площадка складирования руд, техногенные водоотливы, пруд-испаритель карьерных вод.



Эксплуатация месторождения ведется с 1984 г. двумя карьерами, и по состоянию на 2004 г. глубина их составляет соответственно: 80 м (абс. отм. дна 336,0 м) по железомарганцевым рудам и 84 м (абс. отм. 332,0 м) по барит-свинцовым с осушением пород. На период обследования уровень подземных вод находился ниже дна карьера при работающих четырех водопонижающих скважинах (Q ~ 120 м3/час). Динамика изменения объемов карьерного водоотлива Ушкатынского рудника по ряду лет представлена в таблице 1. Система водоотведения и распределения карьерных вод представляет общий закольцованный водовод на открытый водоем насосной станции. С насосной станции карьерная вода практически в полном объеме (летний период) подается по водоводу на обогатительную фабрику, которая осуществляет сброс технических вод на шламонакопитель.
Таблица 1 – Динамика изменения объемов карьерного водоотлива по Ушкатынскому руднику за многолетие

№№ п/п

Год

Объем, млн м3/год

1.

1987

0,5

2.

1988

0,7

3.

1989

1,1

4.

1990

2,1

5.

1991

1,4

6.

1992

1,4

7.

1993

1,3

8.

1994

1,2

9.

1995

1,1

10

1996

1,2

11.

1997

0,8

12.

1998

0,7

13.

1999

0,7

14.

2000

0,98

15.

2001

0,95

16.

2002

0,98

17.

2003

0,98

18.

2004

0,98

19.

2005

0,98

20.

2006

0,98

21.

2007

0,98

Шламоотстойник расположен в 300 м южнее МОФ, состоит их трех карт и хвостохранилища общей площадью 6 га. При чистке карт складирование шлама ведется рядом со шламоотстойником на площадке в 1500 м2. При переполнении отстойника шламовые воды сбрасываются в рельефные понижения, на что указывает заболоченность и скопление вод на участках, примыкающих к шламоотстойнику. Невостребованный объем карьерных вод направляется по водоводу протяженностью 5,3 км на пруд-накопитель, расположенный в рельефном понижении. Как правило, мощность эоловых песков на таких участках выклинивается и близко к поверхности подходят плотные неогеновые глины. Длина дамбы накопителя в нижнем бьефе ~ 900 м. Для определения возможной фильтрации из накопителя техногенных вод ниже по грунтовому потоку от него были заложены три наблюдательные скважины ударно-механического бурения. От породных отвалов ниже по потоку грунтовых вод также были заложены скважины ударно-механического бурения. Многочисленные понижения рельефа являются потенциальными «ловушками» всех токсичных элементов, смываемых с более повышенных участков, в том числе и породных отвалов, подверженных эрозионным процессам. На них развивается как плоскостной, так и линейный смыв, ведущий к образованию конусов выноса.

Эколого-гидрогеологическая характеристика Дальнезападного рудника



Дальнезападный рудник с центральной промплощадкой и Западным карьером в силу своего длительного функционирования (с 1975 г.) на данный момент является мощным техногенным фактором в изменении естественно-природных условий рассматриваемого района. Систематические гидрогеологические наблюдения на участке Дальнезападного рудника прилегающей территории проводились с 1975 г. но уже с 1989 г. количество наблюдательных скважин резко сократилась, а к 1999 г. наблюдения проводились только по дренажным скважинам и скважинам на флангах №№ 632, 633, 776, 634, 3652, 543, 8р. В 1993 г. горные работы на карьерах Дальне-западного рудника были прекращены, но работа водопонизительных скважин продолжалась до 1997 г. С 1975 г. карьерный водоотлив осуществлялся во временный пруд-испаритель, находящийся в 0,2-0,8 км на северо-запад от северных бортов карьера.. Для определения возможной фильтрации минерализованных вод из накопителя ниже южной дамбы накопителя была заложена скважина ударно-механического бурения. Опыт эксплуатации Даль-западного рудника показал, что несмотря на наличие слоя неогеновых глин над сильно трещиноватыми и закарстованными фамен-турнейски­ми известняками, сброс карьерных вод во временный пруд-накопитель вблизи карьера обусловил инфильтрационные потери воды через дно пруда, что является следствием наличия «окон» в слое глин. Площадь пруда-испарителя – 2,5 км2, глубина – 1,5-4,0м, емкость – 9 млн.м3. В начале проходки Западного карьера водоотлив производился в ближайшее рельефное понижение, расположенное в 2,5-3 км западнее. Этот техногенный водоем существует и на данный момент, как и ряд других среди многочисленных дамб, дамбочек, дорожных насыпей. С 1983 г. карьерный водоотлив практически в полном объеме по закрытому водоводу сбрасывается на пруд-испаритель, расположенный южнее (9-12 км) центральной промплощадки, который в комплексе с хвостохранилищем занимает огромную площадь. Объем хвостохранилища центральной обогатительной фабрики ~ 41000 тыс.м3. Севернее, выше по потоку грунтовых вод, от п. Жайрем (ГРП) находится хвостохранилище опытной обогатительной фабрики, расположенной на центральной промплощадке. Вся система отвода (водо-, хвосто-, шламозолопровод) жидких отходов закольцована на накопители. Динамика изменения объемов карьерного водоотлива по Дальне-западному руднику в разрезе многолетия представлена в таблице 2, величина водоотлива определялось по производительности насосов.
Таблица 2 – Динамика изменения объемов
карьерного водоотлива по ДЗР

№№ п/п

Год

Объем, млн м3/год

1.

1975

1,155

2.

1976

3,391

3.

1977

6,254

4.

1978

6,0

5.

1979

8,608

6.

1980

5,834

7.

1981

7,699

8.

1982

7,153

9.

1983

8,312

10.

1984

7,827

11.

1985

7,586

12.

1986

6,059

13.

1987

5,79

14.

1988

5,103

15.

1989

5,787

16.

1990

3,632

17.

1991

6,215

18.

1992

4,114

19.

1993

4,003

20.

1994

2,942

21.

1995

2,353

22.

1996

2,124

23.

1997

0,537

24.

1998

0,04

Очистные сооружения хозбытовых и производственных стоков расположены между центральной промплощадкой и п. Жайрем. Сточные воды, пройдя механическую очистку, сбрасываются на пруд-испаритель. Пруд находится в 2 км южнее жилого массива п. Жайрем.

Не отличается благоприятностью геоморфологичесая позиция отвалов карьеров Дальнезападный и Западный. Породные отвалы расположены в обширном котловинообразном понижении слабовыраженного рельефа, но тем не менее на установленном при анализе высотных отметок участке, который характеризуется как площадь превалирующей аккумуляции и слабого сноса в сторону р. Баир. При обследовании были опробованы поверхностные водоемы, водотоки. Точки опробования вынесены на схематическую гидрогеологическую карту. Для водных проб участков Западный и Дальнезападный наиболее высокие концентрации, существенно превышающие ПДК, характерны для марганца, титана, бериллия, лития.

Уровенный режим подземных вод

В районе Жайрем-Ушкатынский группы месторождений уровенный режим подземных вод анализируется по 28 наблюдательным скважинам режимной сети. Каждая из скважин имеет конкретный ряд наблюдений, находится в определенных гидрогеологических условиях и отражает состояние режима подземных вод на конкретных участках.

На первом от поверхности водоносном горизонте наблюдения проводились по 11 скважинам. При наличии гидравлической связи водоносных подразделений четвертичных отложений рассматриваем их как грунтовые воды первого от поверхности водоносного горизонта с областью питания в пределах границ распространения (скв. 3605-3606, 3610), с наличием гидравлической связи с поверхностными водотоками и водоемами (скв. 3614, 3620-3624). Внутригодовой режим грунтовых вод в пределах исследуемой площади характеризуется сезонными колебаниями уровня и отражает закономерности приречного вида режима – скв. 3620-3622; террасового – скв. 3614, 3623-3624; междуречного – скв. 3605-3606, 3610.

Колебания уровней грунтовых вод приречной зоны р. Баир находятся в тесной зависимости от режима ее поверхностного стока, характеризуются предвесенним минимумом, весенним пиком и спадом уровня до конца зимы. Величины амплитуд весеннего подъема составили 0,53-0,66 м. Наличие неглубоких плесов р. Баир, промерзающих зимой ниже дна с образованием наледи, создает подпор грунтовых вод в приречной части. В результате вместо зимнего спада уровней отмечается плавный зимний подъем с конца октября.

Колебания уровней грунтовых вод в скв. 3614, 3623-3624 в годовом цикле отражают террасовый вид режима с теми же сезонными показателями: предвесенним минимумом, весенним максимумом и летнее-осеннее-зимним спадом. В условиях малой глубины русла р. Баир террасовый вид режима характеризуется более плавными подъемом весеннего уровня и амплитудой колебания.

Для междуречного вида грунтовых вод характерна тесная связь колебаний уровня с атмосферными осадками. При равномерном питании грунтовых вод в весенний период и относительной однородности геологического строения водовмещающих грунтов на исследуемой поверхности подъем происходит практически параллельно первоначальным уровням.

Движение общего потока грунтовых вод происходит с северо-востока на юго-запад к р. Баир. На участках местных дрен – озерных котловин, наблюдается изменение направления движения грунтовых вод относительно общего потока. На произвольно взятых участках гидравлический уклон определен в пределах 0,001-0,0014.

Грунтовые воды имеют существенное значение в питании основного водоносного комплекса карбонатных отложений. При наличии «окон» в покровных неогеновых глинах они дренируют в толщу фамен-турнейских известняков. По результатам ранее выполненных работ эта величина составляет не менее 50 л/с~1,6 млн.м3/год. Для достоверной оценки величин естественного питания или возобновляемых естественных ресурсов грунтовых вод необходимо изучение их внутригодового режима (амплитуд сезонных колебаний уровней) в течение минимум двух-трех циклов водности по каждой из разновидностей режима с учетом особенностей граничных условий. В данном заключении естественные ресурсы грунтовых вод рассчитываются в границах площади распространения основного водоносного комплекса исследуемого района по амплитудам сезонных колебаний уровней и водоотдаче грунтов. Расчет средней амплитуды годовых колебаний грунтовых вод (∆hср) определен по формуле:

где , ,…, – средние амплитуды коле­баний уровней для района с различными видами режима;


F1, F2, Fn – площади этих районов;
FΣ – площадь, в пределах которой ведется расчет.

Коэффициент водоотдачи (μ) в условиях спорадического распространения грунтовых вод принимается –0,05. Естественные ресурсы: Qå = ∆hср·μ·FΣ,



Qå = 0,58 õ 0,05·95·1000000 = 2,8 млн.м3/год ≈ 87 л/с

Уровенный режим подземных вод палеозойских отложений в условиях эксплуатации Ушкатынского и консервации Дальнезападного карьеров на рассматриваемый период анализируется по 10 пробуренным в 2000 г. скважинам колонкового бурения (скв. 3631-3640) и наблюдаемым с 1984 г. скв. 543, 632-634, 3652, 776, 11-12р, 8р. Каждая из скважин отражает определенные гидродинамические условия.

1. Изменение уровенного режима ПВ в условиях, приближенным к естественным – скв. 634, 776, 3636, 3635, 3631, 3632 .

2. Изменение уровенного режима ПВ в слабонарушенных условиях – дальнее влияние карьерного водоотлива – скв. 633, 3634, 3638.

3. Изменение уровенного режима ПВ под влиянием карьерного водоотлива – участок Дальнезападный, скв. 3652, 632, 11-12р, 3637, 3640, участок Ушкатын, скв. 3633 .

4. Изменение уровенного режима ПВ в условиях нарушения естественного режима под влиянием группы карьеров района разработки Жайрем-Ушкатынских месторождений – скв. 543, 8р, 3639.

В многолетнем режиме ПВ (Дальнезападный участок) в условиях, приближенных к естественному режиму, по скв. 776, 634 отмечается снижение среднегодовых уровней в 1991-96 гг. относительно предыдущего периода и с 1996 г. – вновь повышение, т.е. наблюдается определенная цикличность, связанная с чередованием многоводных и маловодных периодов, которая практически совпадает с цикличностью атмосферных осадков, что указывает на прямую связь ПВ и атмосферных осадков. Многолетние среднегодовые уровни составляют 2,12 м (скв. 634) и 2,15 м (скв. 776). В слабонарушенных условиях (дальнее влияние карьерного водоотлива) по скв. 633 среднегодовой уровень – 9,09 м, скв. 632 – 9,53 м, скв. 11-5,7 м, скв. 543 – 2,5 м, скв.8р – 1,75 м.

Многолетний график четко разделяется на три периода. Первый период – с 1984 по 1985 гг. – характеризуется снижением уровня реагирующего на сработку водоносного горизонта в процессе карьерного водоотлива объемом 7,6-7,8 млн.м3/год. Второй период – период стабилизации режима подземных вод за счет уменьшения годовых объемов карьерного водоотлива. Карьерный водоотлив в период с 1986 по 1993 гг. составил 4-6,2 млн.м3/год. Стабилизация уровней фиксируется в этот период на глубине 23,9 м в скв. 3652, в скв. 12р – на 14,8м, при этом в скв. 12р наступление стабилизации сказывается значительно раньше, точнее, начало периода стабилизации уровня ПВ в скв. 3652 приходится практически на завершение этого периода для уровня в скв. 12р.

Участки скв. 8р, 11, 543, 632 характеризуются по всему ряду наблюдений снижением уровня ПВ. Темп снижения по скв. 8р, удаленной от карьера на расстояние 4200 м, составил 0,14 м/год; в скв. 632, 11, удаленных на расстояние 3000-7500 м – 0,05м/год, в скв. 543, удаленной на расстояние 6200 м – 0,069 м. Третий период характеризуется кривой восстановления уровня, связанного с уменьшением объема карьерного водоотлива с 1986 г. (6 млн. м3/год) по 1994 г. (0,04 млн. м3/год) с последующим прекращением водоотлива. Темп восстановления уровня по скв. 3652, удаленной от карьера на расстояние 2500 м, составил 0,11 м/год, в скв. 12р, удаленной на расстояние 4700 м – 0,05 м/год. В скв. 3652 уже в 2001 г. наблюдается вновь тенденция к снижению уровня. По скв. 3637, 3640, расположенным соответственно в 1200 м севернее, 1700 м западнее и 1300 м южнее карьера, в 2000-2001 гг. фиксируется снижение уровней ПВ, т.е. налицо результат дренирования ПВ карьером. Темп снижения уровней соответственно: скв. 3637-0,0005 м, скв. 3639 – 0,0008 м, скв. 3640-0,0026 м.

На участке Ушкатынского карьера, по созданной в 2000 г. сети наблюдательных скв. 3631-3636, уровни ПВ в разрезе 2000-2001 гг. отражают сезонный характер режима за исключением скв. 3633, отражающей изменение уровня ПВ в условиях влияния карьерного водоотлива. С середины ноября – в декабре по конец марта уровень ПВ непрерывно понижается, испытывая на фоне общего спада незначительные колебания, связанные с изменением температуры воздуха и других факторов. Конец марта-апрель характеризуется резким подъемом уровня ПВ, который происходит за счет интенсивного питания ПВ снегом и дождевыми осадками. Период май – по конец сентября – начало октября характеризуется спадом уровня ПВ с отдельными подъемами, вызванными инфильтрацией летних и осенних осадков. Октябрь-начало ноября – это период временной относительной стабилизации уровня ПВ.

Снижение уровня ПВ в районе карьера в наблюдаемый период находится в прямой зависимости от объемов карьерного водоотлива. Средний годовой объем карьерного водоотлива составляет около 1,1 млн. м3/год. Темп снижения составляет в год 0,0024 м.

Август-декабрь 2001 г. характеризуется наибольшей величиной (0,55 м) снижения уровня, который продолжается и в начале 2002 г., т.е. идет формирование площадной районной депрессии. Конфигурация соответствующей депрессии подтверждает мощное многолетнее влияние карьерного водоотлива рудника Дальнезападный и отображает условия формирования депрессионной воронки под влиянием карьерного водоотлива Ушкатынского рудника. Общее направление потока ПВ – с северо-востока на юго-запад, гидравлический уклон – 0,0286-0,0477. Радиус депрессионных воронок соответственно: Дальнезападный рудник – 6-7 км, Ушкатынский – 2-3 км. Расчет питания подземных вод основного водоносного комплекса фамен-турнейских пород произведен по методике К.Н. Биндмана. Метод основан на наблюдениях за уровненным режимом ПВ в одиночной скважине. Расчет производился за август 2000-2001 гг., и результаты расчета приведены в таблице 3.

Средняя годовая величина питания ПВ в пределах исследуемой площади составляет для Ушкатынского участка 1,32, для Дальнезападного – 0,64, что объяс-

няется разной степенью влияния области питания на эти участки.

При инфильтрационном питании водоносного комплекса атмосферными осадками естественные ресурсы определяются по формуле:

Qе = WF,

где Wсуммарное годовое питание ПВ;


F – площади локальных участков питания;
Μ – коэффициент водоотдачи для D3fm-C1t 0,02.

Для участка Ушкатын-3:



Qе = 1,3·0,02·36·1000000 = 0,94 млн. м3/год,

т.е. при постоянном режиме работы скважин водопонизительной системы с суммарным водоотливом около 1 млн. м3/год положение уровней подземных вод возможно ниже дна карьера.

Для участка Дальнезападный:

Qе = 0,6·0,02·59·1000000 = 0,71 млн. м3/год,

что ведет к затоплению карьеров, в условиях их консервации, с постоянным подъемом уровня.


Таблица 3 – Годовая норма величины питания по режимным скважинам



У Ч АС Т О К

Дальнезападный

Ушкатынский

Скважина

3638

3640

3652

776

634

632

633

543



3631

3632

3634

3635

3636




0,96

0,9

0,48

0,91

0,71

0,22

0,73

0,51

0,37

1,05

1,62

1,51

1,23

1,19

Ср. год 0,6

Ср. год 1,3

F = 59 км2

F = 36 км2


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет