Проблемы гидрогеоэкологии : в 3 т. (4 кн.). Т. 3 (кн. 2). Прикладные исследования

МОСКОВСКИЙ 
ГОСУ ААРСТВЕННЬIЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕААКUИОННЬIЙ 

С О В Е Т 

Пред 
се датель 

Л.А. ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.х.гитис 

Члены редсовета 

И.В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

В.В. КУРЕХИН 

М.В. КУРЛЕНЯ 

в.и.осипов 

э.м. соколов 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИВ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

московского 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТ 
А 

ректор МГГУ. 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАН 
ВШ 

академик РАН 

профессор 

академик РАН 

академик РАН 

ОХРАНА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ 

В.А. МИРОНЕНКО 

В.Г. РУМЫНИН 

ПРОБАЕМЬI 

ГИАРОГЕОЭКОЛОГИИ 

том 3 (книга 2) 

ПРИКЛААНЫЕ 

ИССЛЕАОВАНИЯ 

Издание 2-е, стереотипное 

МОСКВА 

И.JДЛТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО 

У 
Н 
ИВЕРСИТЕТ.4 

2 
о о 2 

УДК 622:502 

Издание осуществлено при поддержке Российского Фонда 
фундаментальных и прикладных исследований по проекту 98-05-78006 

Мироненко В-А., Румыннн В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. В 3-х т. 

Т. 3 (кн. 2). Прикладные исследования. 2-е изд., стер.- М.: Издательство Московского государственно1·о горного университета, 2002.- 504 с. 
ISBN 5-7418-0123-4 

В монографии рассматриваются теоретические основы миграиионных npoucccoo. р<~ 1
рабi!ТЫВi!ЮТСЯ конuептуilлыtые (Hil базе исследования краевых задач) моде;lИ массо11ерен<к~ 

в типовых rетерогенных водоносных систем<~х с учетом физико-хим~rческих преобриювин11ii 

веш.,ств~. обосновываются эффективные алгоритмы решения миr·ращrонных "Jадач мегод<t· 

ми м<1·1 ем<~ г и ческого (численного) моде.~ировання: юлагаются методы планиров<11rин и расчетные .-хемы интерnретаuин полевых индикаторных оnробований: развиваются количественные rrодходы к постановке и обработке данных мониторинг<~ качеств<~ nодземных вод на 

уч<~стках их техногеиного загрязнения: обосновываются модели для прогнознров<~ния миГрiiuнн вьrсоко/Uiотных солевых растворов. нефтепродуктов. раднонукющов и некоторых 

других веществ н компонентов. nредставляющнх угрозу л.ля подземной гидросферы 11<1 учнСТК<IХ ыгрязнення: оuенивается эффективность разшtчньrх методов реабилитаuни качеств<~ 

nодземных вод: обосновываются водоохранные мероnриятия: рассматриваются особенноСТ~I r1рактической реалюаuни предлагаемых исследований авторов на различных объектах 

(горно.1обывающие районы. водозаборы nодземных вод. участки складирования высокотокоlчных. в том чио1е р<iдиоактивных. отхо.1ов. атомные -электроста1щии ~~др.). 

ISBN 5-7418-0123-4 

УДК 622:502 

© В.А. Мироненко, В.Г. Румынин. 1999 
© Издательство МГГУ, 1999 
© В.А. Мироненко, В.Г. Румынин, 2002 
© Издательство МГГУ, 2002 

чдсть 11 
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОБЛЕМАМ ДРЕНАЖА, ЛОКАЛИЗАЦИИ И ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ГЛУБОКИХ РАССОЛОВ 

ПРИ ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ 

Интенсивное поступление естественных подземных 

рассолов к глубоким горным выработкам и дренажам сопряжено с засолением вышележащих горизонтов и/ или с 

необходимостью утилизации откачиваемых рассолов: 

прямой сброс их в поверхностные водоемы и водотоки 

оказывается чаще всего недопустимым. В то же время, 

обработка больших объемов рассолов на поверхности требует громадных затрат, часто разорительных для горного 

предприятия. 

В этом конктексте, авторы столкнулись с тремя взаимосвязанными проблемами: 
1) изучение и прогноз изменения качества дренажных 

вод при подтягивании глубинных рассолов; 

2) исследование эффективности противофильтрационных завес как способа защиты горных выработок от 

поступления рассолов; 

3) оценка возможностей подземного сброса (захоронения) откачиваемых рассолов. 

313 

~~: 
· z:lf4JiJ::4j·. : 
...... ·. 
~ Изучение и прогноз изменения ка че
. , ··' 
. , , .. ... 
~ ства дренажных вод при подтягива
· :::.::.::::.,, .·: · 
~~нии глубинных рассолов 

~t 
~~ 
Сопряженная с глубокими горными разработками откачка подземных вод приводит к смещению их естественной гидрохимической зональности и постепенному засолению дренажных вод за счет нижезалегающих (т.е. не 

вскрываемых горными выработками и дренажн:ыми устройствами) рассолопасных горизонтов. Актуальность 

проблемы в целом подтверждается практикой освоения 

таких крупных железорудных месторождений, как Коршуновское и Южно-Белозесрское, месторождений Криворожского бассейна. В ближайшем будущем с нею придется столкнуться на ряде проектируемых и строящихся 

объектов, в частности на Яковлевском, Переверзевском и 

Рудногорекам железорудных месторождениях. 

31.1. Исследование процессов субвертикальной 

миграции рассолов на Коршуновеком железорудном месторождении 

31.1.1. Краткая характеристика геопого-гидрогеопогических усповии месторождения 

Характер наблюдаемых изменений качества подземных вод 

в процессе освоения этого месторождения во многом определяется особенностями геологических и естественных гидрогеохимических условий района. Так, в разрезе водоносных пород, 

обрамляющих разрабатываемое рудное тело (рис. 31.1 и 31.2), 

выделяется несколько основных водоносных горизонтов, различающихся по фильтрационным параметрам и показателям качества подземных вод. Устькутекий водоносный горизонт, при
314 

-400 _J 

ИЗУЧЕНИЕ И ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВАДРЕНАЖНЫХ ВОД 

ПРИ ПОДТЯГИВАНИИ ГЛУБИННЫХ РАССОЛОВ 

Ю3 
са ... 

.... 

Рис. З 1.1. СхематичесJСий геолого-стру~етурын ый разрез Коршуновс~еого железорудного месторождения: 
1 доломитизированные известня~еи, 2- ишнистые известня~еи, 

мергели, аргиллиты, З доломиты, 4 известня~еи и доломиты 

с прослоями солей, 5 рудоносные породы.. 

уроченный к вы:сокопроницаемы:м трещиноватым известнякам и песчаникам (их средняя суммарная мощность 50-60 м) раинеордовикского возраста содержит пресны:е (с минерализацией до 0,5 г/ л) воды: 

инфнльтрационного генезиса. Этот горизонт, получающий на восточном фланге месторождения дополнительное питание за счет утечек техногенны:х вод из хвостохраннлища, играет основную роль в 

обводнении месторож~ения суммарный приток к дренажным 

системам 1700-1900 м 1 ч. Нижезалегающий водоносны:й горизонт, 

связанный с пестроцветными породами (чередование известняков, 

мергелей, арrиллитов, песчаников суммарной мощностью 550-510 м) 

верхоленекой свиты: среднспозднекембрийского возраста, характеризуется заметно поиижеиными фильтрационными свойствами 
средняя проницаемость трещиноватых пород О, 1-0,5 м/ 
сут. Для него 

свойственно постепенное увеличение минерализации воды: с глубиной (от 0,5-1 ,О до 10-12 г/ л), сопровождающееся сменой ее гидрохимического типа -с 
сульфатного кальциевого на хлоридны:й натриевый. В подстнлающих карбонатных соленосны:х породах нижнего 

кембрия (ангарский и литвинценекий горизонты:), обладающих еще 

более низкой проницаемостью (коэффициенты: фильтрации не превы:шают сотых долей метра в сутки), залегают наиболее минерали
315 

ЧАСfЬ 11, ГЛАВАЗI 

зоваиные воды и рассолы хлоридиого натриевого состава по отдельным пробам минерализация достигает 360 г/ л. 

' 

,., 
' ' 
' 
' 
' 
\ 

' 
' 

••••• 
2 

--J 
-·)3D 4 
~ 
5 

·····б 
·-1 
= 
8 

т-i g 

' 
r1ft --,'--,_.//' /"";;о~_· ...;о=~=~ 

Рис. 31.2. Гидрогеологическая схема Коршуновекого месторождения: 
1 область выхода на поверхность пород верхоленекой свиты.; 2 

-контур хоостохранилища; З- гидроизогипсы. (декабрь 1994 г),· 
4 изолинии кровли верхоленеких отложений; 5- дамба хвостохранилища; 6- граница рудного тела; 7- технологический контур 

карьера; 8 дренажные узлы,· 9 -линия разреза. 

Интенсивное гидрогеологическое изучение месторождения на 

всех стадиях его разведки и освоения, а также внедрение новых 

технологий с последуювщим их совершенствованием на ОПЬIТНо-производственном уровне, осуществляемые геологической службой 

комбината, позволили разработаь эффективную схему дренажа 

карьерного поля. Поэтому главный фактор, представляющий наибольшую угрозу для открыты:х горных работ в подобных условиях,
ЗJ6 

ИЗУЧЕНИЕ И ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВА ДРЕНАЖНЫХ ВОД 

ПРИ ПОДТЯГИВАНИИ ГЛУБИННЫХ РАССОЛОВ 

притоки подземных вод в карьер- находится в настоящее время под 

контролем разнообразных дренажных мероприятий. 

В то же время гидрогсоэкологическая ситуация в районе в целом 

продолжает ухудшаться. Это связано, в первую очередь, с возрастающим объемом соленых вод глубоких горизонтов, вовлекаемых в 

систему дренажных водопритоков и сбрасываемых в р. Коршуниха. 

Если до 1986-1987 г.г. увеличение минерализации откачиваемых вод 

происходило довольно плавно и были надежды на стабилизацию соответствующих величин вблизи значений, приемлемых для сброса 

этих вод в речную сеть, то последовавшее в конце 80-х годов катастрофическое нарастание совдеражния солей не лишает основания самые пессимистические выводы. 

31.1.2. Характристика системы осушения месторождения и анализ ее эффективности 

Наблюдаемое на местОрождении резкое ухудшение качества 

дренажных вод вызвано серьезными изменениями в гидродинамическом режиме водоносных горизонтов. Поэтому целью настоящего 

раздела является краткое описание и характеристика факторов, приведших к этим изменениям, с тем, чтобы учесть их в базовой математической модели месторождения. Так как набJ{юдаемая картина 

является следствием почти 30-летнего периода осуществления разнообразных дренажных мероприятий, то целесообразно отразить в 

модели все главные их этапы. Соответствующие данные в обобщенном виде иллюстрируются в табл. 31.1. и графиком на рис. 31.3. 

Дадим краткие к ним комментарии. 

Первый этап водопонижения, начавшийся в октябре 1968 г., 

связан с эксплуатацией ряда скважин между карьером и рекой с 

целью перехвата инфильтрационного и подруслового потоков. В 
1969-1970 г.г. в работе нахо~ось 15-20 скважин с суммарной производительностью до 1300 м /ч, что обеспечило осушение рабочего 

горизонта +345 м в границах ведения горных работ. 

317 

1600
g 
"" 
~ 800 -
400 

1975 

1 

:J~""""""" 

1 
1 

1980 
1985 

Пщы 

ЧАСТЬ 1\,ГЛАВАЭ\ 

,' 
r 
г
1990 
1995 

Рис. 31.3. Среднегодовая производительность дренажных систем. 

В то же время стало ясно, что данная система исчерпала свои 

возможности, ибо последующее наращивание числа скважин не позволило обеспечить дальиейшее снижение уровней подземных вод в 

пределах карьерного поля. Поэтому была принята принципиально 

новая схема расположения скважин, рассчитанная на перехват потока, формирующегося в комплексе пород устькутекой свиты на восточном борту карьера. В 1973-1974 г.г. эдесь был выполнен основной 

объем работ по бурению и вводу в эксплуатацию водопонижающих 

скважин так называемого Восточного ряда. Средне~довая суммарная производительность скважин достигала 1400 м /ч. В это время 

повсеместно происходит интенсивное снижение уровней подземных 

вод. Скважины старой системы выходят из строя и отключаются. В 

318