загрязнением вод

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА НА ВОДНЫЙ
БАССЕЙН
Гидросфера представляет собой водную оболочку
Земли. Она играет определяющую роль в
глобальном цикле вещества на Земле,
осуществляя эрозию и денудацию горных пород,
перенос и отложение продуктов их разрушения
.(Парначев В.П.,
2009)
Распределение воды в природе (Львович, 1986)
Объекты гидросферы Объем воды, млн.км3
Мировой океан
% от общего объема
1370,323
93,96
Подземные воды
60
4,12
Ледники
24
1,65
Озера
0,28
0,019
Почвенная влага
0,085
0,006
Пары атмосферы
0,014
0,001
Речные воды
0,0012
0,0001
ИТОГО
1454,7
100



Состояние гидросферы Земли характеризуется ее
балансом. Антропогенные изменения климата (в
частности, общее потепление) вызывают
изменение глобального гидрологического цикла,
усиливают интенсивность водообмена,
сказываются на гидрологической ситуации в
отдельных районах.
Потребление воды на
различные нужды в
России
*Суммарный забор воды всеми странами мира из водных объектов в
1996 году составил 4000 км3 в год. Из них в России – 92,3 км3 в год.
Экологические проблемы подземной
гидросферы
связаны с антропогенной деятельностью:
с загрязнением выпадающими атмосферными
осадками;
 с техногенным и микробиологическим
загрязнением на урбанизированных и селитебных
территориях, агроландшафтах;
 при разведочных работах и добыче нефти и газа,
бурого и каменного угля;
 складировании отходов горнодобывающих
предприятий;
 закачкой жидких радиоактивных отходов в
подземные горизонты и др.

Использование водных ресурсов подразумевает:
1) водопотребление связано с изъятием воды из
водоемов,
водотоков,
подземных
водоносных
пластов. При этом часть воды после использования,
пройдя соответствующую очистку, возвращается в
гидрографическую сеть или водоносные горизонты,
а часть воды безвозвратно теряется, так как входит
в состав промышленной или сельскохозяйственной
продукции, испаряется, инфильтруется в грунты и
не попадает в места водозаборов.
2) водопользование. При нем вода
является средством производства и не
изымается из источников.
К системе водопользования относятся
гидроэнергетика,
водный
транспорт,
рыбное хозяйство, водный туризм и др.
Водное хозяйство в горной промышленности
отличает то, что забор и сброс воды в процессе
добычи
превышает
потребление
воды
на
производственные нужды отрасли более чем в 3
раза
причем для шахт в 7 раз,
для разрезов – в 4,5 раза.
Водопотребление при добыче и переработке
полезных
ископаемых
обычно
связано
с
хозяйственно-бытовыми
и
коммунальными,
производственными и техническими нуждами,
пожаротушением.
Горнодобывающее производство оказывает
3 вида воздействия на водный бассейн:
1.
2.
3.
изменение водного режима
загрязнение вод
засорение вод
1. Изменение водного режима
-
Происходит в результате осушения месторождений.
Осушение в горном деле — совокупность технических
мероприятий, снижающих обводненность месторождений
полезных ископаемых и регулирующих режим притоков
воды в горные выработки.
Осушение включает в себя:
отвод поверхностных вод,
снижение уровня подземных вод,
откачку вод из горных выработок за пределы месторождения
полезных ископаемых.
Поэтому, как правило,
горнодобычные работы
сопровождаются искусственным водопонижением.
Только при добыче угля из шахт и разрезов откачивается
около 14 км3 воды в год.

При строительстве и эксплуатации карьеров и
разрезов, рудников и угольных шахт, подземных
транспортных и коммунальных туннелей и других
сооружений существенные осложнения возникают
из-за наличия подземных и поверхностных вод;
происходят
деформации
горных
выработок,
снижается
производительность
оборудования,
усложняется производство буровзрывных работ.

Естественный режим подземных вод нарушается
с момента вскрытия технологическими горными
или дренажными выработками первого от
поверхности водоносного горизонта и после
откачки из него воды. При этом запасы
подземных вод сокращаются, а состояние и
качество
поверхностных
вод
существенно
ухудшается.
На
значительной
площади
месторождения
образуется
депрессионная
воронка, размеры которой зависят как от
геологических и гидрогеологических условий
района
месторождения,
так
и
от
продолжительности его разработки.
Напорные трещинные воды в карьере Сорского месторождения.
По системе трубопроводов производится откачка вод из карьера
В практике обычно используют три
способа водопонижения:
с поверхности - сооружение дренажных
устройств (скважин, канав и т.д.)
непосредственно на земной поверхности ;
 подземный - средства водопонижения
располагают в горных выработках ;
 комбинированный - сочетание способа
водопонижения
с
поверхности
и
подземного.

Депрессионная воронка концентрическое
понижение
уровня
подземных вод при отборе воды из горной
выработки (колодец, скважина, карьер и т.д.).
По мере удаления от выработки величина
снижения уровня уменьшается и стремится к
нулю.
Наибольшее
понижение
уровня
создаётся непосредственно у выработки.
Размеры ее зависят как от геологических и
гидрогеологических
условий
района
месторождения, так и от продолжительности
его разработки.
На некоторых месторождениях в пределах воронки
депрессии создается гидравлическая связь нескольких
напорных водоносных горизонтов, что приводит к
переливу вод из вышерасположенных горизонтов в
нижние.
Это способствует активизации инфильтрации, что
приводит к подпитке подземных водоносных горизонтов
поверхностными
водами.
Поэтому
размеры
депрессионной воронки зависят от наличия и
расположения поверхностных водоемов и водотоков: чем
ближе поверхностные воды к зоне разработки, тем
меньше радиус депрессионной воронки.
Таким образом, осушение месторождения приводит к
резкому изменению естественного режима подземных и
поверхностных вод.
На поверхности земли нарушение состояния
подземных и поверхностных вод проявляется в:
-
полном осушении заболоченных участков,
уменьшении запасов вод в поверхностных водоемах и
водотоках,
-
осушении колодцев и неглубоких водозаборных скважин,
-
исчезновении источников, небольших ручьев и речек.
При прекращении откачек в связи с завершением
горных работ со временем депрессионные воронки исчезают
и режим подземных вод восстанавливается.
Наибольшее воздействие на водный режим
оказывает
открытый
способ
разработки
месторождений полезных ископаемых, так как
вскрываются все водоносные горизонты, залегающие в
разрабатываемой толще пород, и сами горные выработки
обладают дренирующим эффектом. В связи с масштабами
карьеров и интенсивностью водопонижения при открытых
разработках размеры депрессионных воронок достигают
больших значений, охватывая обширные прилегающие
территории.
Велико влияние сброса дренажных вод горных
предприятий на сток малых и средних рек, в результате
чего он может возрасти в 1,5-3 и более раз.
Существенное влияние на режим и состояние
поверхностных, грунтовых и подземных вод
оказывают отвалы и гидротехнические сооружения
горных предприятий (гидроотвалы, хвосто- и
шламохранилища, водохранилища и пр.).
Крупноплощадные отвалы обладают большой
площадью водосбора. Воды атмосферных осадков,
стекающие
с
поверхности
отвалов
или
профильтровавшиеся
через
толщу
пород,
загрязняются и засоряются и, в свою очередь,
загрязняют и засоряют поверхностные водоемы и
водотоки.
2. Загрязнение вод
Под загрязнением вод понимают их
насыщение вредными веществами в таких
количествах или сочетаниях, в результате чего
ухудшается качество вод и водный объект
признается загрязненным в соответствии с
принятыми нормами.
В результате осушения месторождения
возникает опасность загрязнения пресных вод
минерализованными водами (за счет перетоков
из ниже лежащих горизонтов), что может
привести к снижению их качества или сделать
вообще
непригодными
для
питьевого
использования.
Сброс дренированных подземных вод,
содержащих
повышенное
количество
химических элементов и их соединений, при
недостаточной очистке приводит к загрязнению
поверхностных
вод.
Основной вклад в загрязнение природных
вод вносят сточные воды предприятий. Они
отличаются большим разнообразием состава и
концентраций загрязняющих веществ, что
определяется характером производства, а также
системой водоснабжения и водоотведения.
Основные виды загрязнений промышленных сточных вод (по
П.Р. Таубе, А.Г. Барановой, 1983)
Предприятия
Загрязнители
Цветной
металлургии
Черной
металлургии
Коксохимические
Нефтеперерабатывающие
5-6
3-4
3-4
2
хлориды
-
0-2
3-4
3
сульфаты
-
2-4
-
2-3
цианиды
4
0-3
0-3
-
медь
2
-
-
-
марганец
+
-
-
-
хром
+
-
-
-
свинец
0-5
-
-
-
цинк
0-4
-
-
-
+
-
-
-
фенолы
-
0-1
3-4
-
нефтепродукты
-
-
-
3-5
минеральные взвеси
Растворенные и неорганические:
кадмий
Растворенные и неорганические:
Примечание: Знак «+» означает возможность присутствия загрязнителя в
неочищенном стоке; числовые значения соответствуют содержанию
загрязнителя, мг/л: 1 – единицы, 2- десятки, 3 – сотни, 4 – тысячи, 5 - десятки
По характеру основных загрязнений сточные
воды делятся на:
содержащие
минеральные
примеси
(металлургия, машиностроение, производство
минеральных удобрений и т.д.);
содержащие органические примеси (мясная,
рыбная, пищевая промышленность);
содержащие органоминеральные примеси
(нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, и
другие предприятия).
К загрязнителям, которые вносят
в среду обитания человека промышленные
сточные воды, добавляются вредные вещества,
содержащиеся
в
поверхностном
стоке
предприятий. Он формируется за счет дождевых,
талых и поливомоечных вод.
Концентрация
загрязняющих
веществ
в
поверхностном стоке колеблется в широких пределах и
зависит от отраслевой принадлежности предприятий, в
целом
преобладают
взвешенные
вещества,
нефтепродукты, биогенные элементы, тяжелые металлы.
Характеристика поверхностного стока некоторых промышленных
предприятий, мг/л (по В.И. Седлецкому, А.Д. Хованскому, 1992)
Состав поверхностного
стока
Содержание загрязнителей в стоках, мг/л
Угольной шахты
Нефтеперерабатывающего завода
дождевой
талый
дождевой
талый
рН
6,5-9,4
-
-
-
Взвешенные вещества
42-2890
263-1300
260-3730
310-3800
Нефтепродукты
13-300
6-27
10-50
35-1280
БПК20
12-70
-
30-340
38-260
Общее солесодержание
70-2200
120
243
300-640
Хлориды
26-1129
5-13
15-75
19-90
Сульфаты
17-137
43-136
50-460
110375
Особенно велико влияние сброса дренажных вод горных предприятии на сток малых и средних рек,
который может возрасти в 1,5-3 и более раз. При этом
изменяются качество и тепловой режим вод в этих
водотоках.
Источник - http://www.ecology-kg.land.ru/Grafiki/prom4.jpg

При
отсутствии
очистных
сооружений
недоброкачественные рудничные воды, попадая в
поверхностные водоемы и водотоки, загрязняют их.
Это отрицательно воздействует на флору и фауну
поверхностных вод, а также на флору и фауну лесных
и сельскохозяйственных угодий окружающих
территорий, санитарно- гигиенические условия
местности.
Пример


Природоохранная
прокуратура
Кемеровской
области направила судебный иск на ООО «Шахта
«Чертинская-Южная», входящую в состав компании
«Белон»,
с
требованием
компенсировать
вред,
причиненный реке Черта путем сброса сточных вод с
загрязняющими
веществами.
Согласно прокурорской проверке, шахтой проводились
выбросы сточных вод, допустимые нормы веществ и
микроорганизмов которых были превышены: в 2009 году
превышен сброс сухого остатка и хлоридов, в 2010 –
сухого остатка и сульфатов.
В качестве возмещения вреда Прокуратура требует
взыскать с шахты «Чертинская-Южная» 20 млн рублей в
пользу жителей Беловского района.

Из-за наличия хлористых и сернистых соединений, а
также кальция, магния, натрия и калия шахтные
воды без предварительной очистки и нейтрализации
не могут быть использованы даже в технических
целях. Рудничные воды могут содержать соли
тяжелых металлов: меди, цинка, марганца, никеля,
ртути, свинца, урана и др.
3. Засорение вод
В отличие от загрязнения под засорением вод
имеют в виду поступление в водоем посторонних
нерастворимых в воде предметов, не изменяющих
качество воды, но влияющих на качественное состояние
водоемов, что затрудняет использование водных объектов.
При открытой разработке месторождений полезных
ископаемых, расположенных в непосредственной близости
от берегов озер, морей и океанов, может возникнуть
засорение водного бассейна и, как следствие, измениться
характер прибрежной зоны. Этот вид воздействия на
водный бассейн наиболее характерен для разработки
россыпных месторождений.
Например:
отмечен
факт
значительного
ускорения накопления осадков в заливе СанФранциско (США), после того как на берегах
залива и впадающих в него рек приступили к
разработке месторождения золота.
За 60 лет было размыто около 2 млрд. м3 породы.
Более половины ее осело в заливе и прилегающих к
нему
водных
артериях.
Это
привело
к
значительному
изменению
конфигурации
береговой линии и уменьшению площади залива на
11 %.
Горное производство оказывает на природные воды 1)
прямое и 2) косвенное воздействие.
К первой группе относятся виды воздействия
непосредственно на водные объекты, приводящие к
истощению запасов вод, изменению их режимов, состояния и
качества: осушение месторождений, отбор вод для
технологических процессов обогащения, гидровскрыши,
гидродобычи, сброс дренажных и сточных вод в
поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты и
пр.
Ко второй группе относятся виды воздействия на другие
элементы
окружающей
среды
(землю,
воздух,
растительность), в результате которых ухудшаются
состояние и качество природных вод.
Результаты как прямого, так и косвенного
воздействия проявляются в состоянии вод и
других элементов окружающей среды на
значительных территориях, во много раз
превосходящих по площади зону прямого
воздействия на воды, что свидетельствует об
обусловленности и взаимосвязи процессов,
протекающих в биосфере, и их высокой
чувствительности
к
антропогенному
вмешательству.
Виды реакций ГГС (гидрогеологических систем) на
техногенные воздействия
УСТОЙЧИВОСТЬ ЭГГС:
тройственный характер
(в зависимости от сопротивления системы)
реакция на загрязнение
(гидрогеохимическая
ассимиляция)
реакция на извлечение
(гидродинамически активная
или пассивная релаксация)
реакция на закачку
(гидродинамически упругая
релаксация)
Устойчивость - способность природной системы активно сохранять свою структуру и
характер функционирования в пространстве и во времени при изменяющихся условиях
среды (ГОСТ 17.8.1.01-86).
Гидрогеологическая устойчивость
Гидрогеологическая
устойчивость
(по отношению
к воздействующим
и лимитирующим
факторам)
Гидродинамическая: техногенные или естественные
нарушения баланса подземных вод
с последующим восстановлением, а также
изменения вмещающих пород
и сопредельных сред
Гидрогеохимическая: изменение естественного
физико-химического состава
вод и вмещающих пород за счет
антропогенных и естественных процессов
и последующая релаксация ЭГГС
Виды воздействий на подземную гидросферу
сознательные
планомерные)
прямые
глубинные
длительные
статические
локальные
динамические
кратковременные
приповерхностные
косвенные
неосознанные
механические
физические
химические
биологические
стихийные
площадные
ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫЙ АНТРОПОГЕНЕЗ
(воздействия человека)
ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОСФЕРА
ПРОЦЕССЫ, ИЗМЕНЯЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ:
ЯВНЫЕ
ДЛИТЕЛЬНЫЕ
ЕДИНИЧНЫЕ
ПЛОЩАДНЫЕ
НАЗЕМНЫЕ
СКРЫТЫЕ
КРАТКОВРЕМЕННЫЕ
КОМБИНИРОВАННЫЕ
ЛОКАЛЬНЫЕ
ПОДЗЕМНЫЕ
НЕОБРАТИМЫЕ
ОБРАТИМЫЕ
(НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ)