Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Научные и методические основы охраны геологической среды в районах разработки калийных месторождений (на примере Предкарпатья)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Научные и методические основы охраны геологической среды в районах разработки калийных месторождений (на примере Предкарпатья)"

IВАНО -ФРАНК IВСЫШЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УИ1ВЕРСИТЕТ р р 5 0 д НАФТИ I ГАЗУ

На правах рукопису

СИМЧУК Ярослав Михайлович

ПАУКОВ I ТА МЁТОДИ4Н1 оаюви ОХОГОНИ гшлотного сЕрадовщА в районах Р03!\)ВКИ Ш1ЙНИХ РОДОВЩ /ия приклад! Передкарпаття/

Спец1альшсть - II.00.11 Охорона навколишнього середпшща та рацЮнальне використаннл природних ресурс!в.

А пторвферат дисертац!У на пдобуття паукового ступени доктора технпших наук

1пано-Фрпнк1вськ-1994

Дисвртац1я в рукопис,

»

Робота виконана в Державноиу кауково-досл1дному 1нститут( гадургИ UiHicTepcTBa промнсловост! УкраИнн. .

0ф1ц1йн1 опоненти:

1. Доктор геолого-и!нералог1чнйх наук, професор

РУДЬКО ГЙ0РГ1Й Ш11

2. Доктор техШчних наук, ЕФРЕМОВ МИХАЙЛО ВАСИЛЬОВИЧ

3. Доктор твхн!чних наук, професор УСАЧЕНКО БОРИС МИРОНОВИЧ

Пров1дна орган!эац1я- Ыститут геологН i reoxtuti горючих копали« HAH УкраУни, м. Льв1в.

Захист в1д<5удвться " 4 " 1995 р. о годин! на aacl-данн1 спец!ал1аовано1 вчено! рада Д.09.02.02 в 1вано-Фран-к1вському державному техн1чному ун1вбрситет1 нафти i газу за адресов: 284018, Укра'/на, м. 1вано-4ранк(рсыс, вул. Кар латсьха, 15.

3 дисертац1ео мо«на поанайомиткся в б!бл(отец1 1вано-Фран-RlBCbKoro державного техшчного ун!верситету нафти t газу.

Автореферат розtсланий " 1994 р.

Вчений секретер спец1ал1зованоК вчено! ради, доктор техн!чних наук ^ . _л

Б. НАВРОЦЬКИЙ

ЗАГАДЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Уктуальн1сть 1 ступ1нь досл!дженост1 тематики. Ht один вид

грудово! д!яльност! людини не *впливае так руйн!вно на гволог1ч-

ie середовищэ, як розробка ка..;йних родовжд. Насамперед вплив

зиявляеться в найважлив!ш1й особливост! кал!й-.их руд i соле-

юсних nopifl- ix легкШ розчинност!-. Ця особлив!сть значною

lipo» уокладнюо розробку каНйних родовищ при приплив! надсо-

[ЬОВИХ вод у rlpiowi виробки. Води 1нтенсивно розчкняють солян!

){дклади, як! складаюгь водоэахисну товщу, руйнують /Задсольов»

■еригенн! породи, внаслхдок чого проходать зсув земно? поверх-

ii, формугться провальн! KapcToSi воронки i значн! депрес!йн!

ниження у водонйсних горизонтах. Процес бэзперервний ! некеро-

аний й продовжувться ал до эатоплення шахти:

Другою особлив!стю розробки кал1йних руд s в!дносно низь-

ий вм1ст у них корисного компоненту i, як наслiдок, великий

б'ем е!дход!в при ix^nepepoöqi - 0,6-0,? т на 1,0 т руди. В

1лому, в процес! переробки i збагачуванн1 мшёральних руд на

ал1йних п!дприемствах иакопичуеться десятки м!льйон1в тонн

промислових" розсол!в, глинисто-сольових шлам!в 1 тв'ердих

süiItobhx в!дход!в. Kptw цього, внасл1док роэчинення солей 1э

1С и солев1двал!в, акумуляцП атмосферних опад!в-у шламосховн-

IX та irarnx емкостях щор!чно утворюються додатково м!льЙони

iipiB куб!чних високом1недал1зованих розсол!в, як! в результа-

t ф1льтрац!йних виток!в приводить до засоления г^унт!в, поверх-

>вих i п!дземних вод, утворюючи ареали засолення. 0станн1 фор-

тоться не т1льки в м!сцях розм1щення джерел засолення, ало да-

■ко за i'x межами. Так, у результат!' прориву роасол!в на Стеб-

щькому хвостосховищ!, ареали засолення в грунтових водах роз-

о

всюдшшсп на десятки к!лометр1в.

Забруднення водоносних горизонт!в скорочуе ресурси питного й техн!чиого водопосгачання проыислових райоь1в,як1 зв'язан! з калШкою промислов!стю, а також утруднюе викориотання поверхне-вих водотоке, г!дрох!м!чний режим яких у значн!й ы!р! форму-етьсн п!д впливом п1дземиого стоку.

Низький р!вэнь ступеня досл1дженост! тейатики з охорони геолог1чного середовища при розробц! кал1йних родовищ га в!дсут и!сть досв!ду разонального його використакня в основною причиною постановки дано! роботи,

Виб1р 1 актуальн!сть дано! роботи эумовлош ще й тим, що в Передкарпатс-ькому прогин! плануються до п!дземно! I в!дкри-то! розробки нов! родовища, так! як Ыарково-Рос!льнянське, Велика Бёлина, Нэжух!в, Тростянець ! 1нш!. А тому роэроблен! в * *

дисертац!! методичн! 1 науковх основа з охорони геолог1чного середовища иожуть бути використан! при експлуатацИ цих, а також !нших в1тадзш!них й заруб1жних родовищ а! схожими геолоМч-ними та г!дрогеолог!чними умоваыи.

Мета роботи: досд!дження впливу техногенних фактор!в на геолог!чне середовище кал ¡Ш них родовищ та розробда наукових 1 ыетодичних основ охорони його внутр1шньо1 Лидземно!/ 1 зовн!ш-ньо! /приповврхнвво!/ эони.

Основн! завдання наукових досл!джень. В1дпов!дно до мети, програмою досл!дкень передбачено вир!шення наступних завдань:

- виконати анал!з техногенних зм1н геолог!чного середовища в районах розробки кал!йних родовищ;

- досл!дити причини розсолопрояв!в у кал!йних шахтах! рпр цивати методи боротьби з ними;

■ - вивчити вплив вологост! на ф!зико-механ!чн1 властивост! соляшх пор!д та швидк!сть !х розчинення у вод! I розеолах;

- розробити методичн! основи регульованого затопления кал!й-них шахт;

- виявити законом!рност1 формування 1 розповсюдження ареалов сольового забрудшння в п1дземних водах;

- опрацювати технологхчн!, проф1лактичн1 1 локал!зац!йн1 водоохоронн! заходи в калIвноских рег!онах;

- провести комплексн! досл!дження ф1льтрац!йних 1 ф!эико-механ!чних влаотивостей глинистих пор!д для спорудження проти-ф!льтрац!йних экран!в;

- обгрунтувати методику дооя1джень при розв1дцг кал!йнкх родовищ ДЛЯ прогнозно! 0Ц!НКИ ЗМ|НИ природного стану Г90Л0Г1чН0-го середовища.

.Теоретична ц1нн1сть досл1джень.

У дисертац!йн!й робот! розвиваеться новий напрям комплекс-них досл1джень, як теоретичних, так 1 експериментальних для роз-робки природоохоронних заход! в при розробц! калШних родовищ. • Власне, на основ! анал!зу г!дрогеолог1чних умов основних кал^-них I кам'яносоляних родовищ св!ту вид^лено типи геолоНчного серёдовица, як1 неоднозначно реагують на д!ю техногенних фак-тор!в. Теоретично обгрунтован! эони можливого припливу вод у Нрнич! виробки 1 стад1Йн!сть Ух розвитку.

Опрацьована концепц!п розчинения пол1м!неральних руд у розеолах р!зноУ концентрации з врахуванням дифуз!йних ! г!дродина-м!чних критер^в, лпгла в основу резробки методичних основ регульованого затопления кал!йних шахт у загалчному I, власне, для розробки схеми затопления шахти "Калуш".

Теоретично обгрунтованэ явище энижвння водопроникност! по-р!д г!псо-глинистоК шални, при велик!« концентрацП ф1льтруючо-го розчину.

Практична ц!нн!сть десл!длень I ;х реал!зац!я. Результата роботи з досл!джеиня впливу вологост! на соляш породи 1 з вив-

чення процес!в розчннення Хх в розеолах рхзно! мшерал^захШ дозволили розребити схему рэгульованого затопления калхйних шахт 1з видобутку сильвш1т-ка'<штових руд, яка реализована на ' шахт! "Калуга" Калуш-Голинського родовища, внасл1док чого значно зменшилися процеси утворення карстових провальних воронок 1 зеуву земно? поверхиI над Нрничими впробками.

Розрсблений спос1б в!Дкритого видобутку капШних руд з в'нутр!шш<,1 в!двалоутворенняы, реал!зований при розроби! п1вн1чно1 •д1лянки Домбровського кар'еру, що дозволив зменшити к!льк1сть розсол!в, утворених вилуговуванням соляних уступ1в атыосферниыи опадами те не залучати зкачн! площ! родвчих земель п!д складуван-ня легкорозчинних розкривних пор1д.

Результати роб!т з вивчення проникност! та ф13ико-механ!ч-них властивостей пор!д г1псо-глинисто! шапки реал!зован1 для спорудження г1",ро1золяц1йних екран!в цих пор1д п1д солев;^ва-ли, хвостесховища 1 акумулювч! басейни; зас^осування таких екра-н1в дозволить.звести до м1н1муыу .негативний вплив джерел високо-н1нерал1зованих ро8сол1в на режим п!дземних вод йри'п!дзеин1й 1 в!дкрит1й розробЦ! кал!йних солей у Прикарпатт!. ,,

Реал1зац1я та впровадження результат1в досл!джень п!дтвер-джуеться в1дпов1дкими актами 1 розрахунналч економ1чного ефекту:

Наукова новизна:

- визначен! гвох1м1чн! критер!1 виявлення зонамо*ливого при- пливу вод у г1рнич! виробки прч Шдземн1й розв1дц1 кал 1 «них родо-'виц та вид!лено стад1т його роэвитку;

- у процес! проведения эксперименталышх досл!двень одержано склад розеог'в неагреаивних до соляних пор1д, розм1щення якнх" у г!рничих виробках забезпечуе ст1йк!сть м1жкамерних ц1лик!в 1 суц1льн!сть земно! поверхн!; юнний склад розеол!в, ка.й.%: 2,51+3,25; 4,044,79; СГ- 15,72*15,81; К4"- 3,42+

-3,50; Ма+- 4,254-4,36;

- вперше розроблена технолоИя в1дкрито! розробки соляних родовит э внутр1шн!м вхдвалоутворенням у клхматичних умивах Ие-редкарпаття, що значно зменшув к!лыас?ть розеол4н, як! утворю-ються внаслхдок роэчинення соляних уступав кар*еру атмосфернини опадами, а також усувас вплив на геолог!чне середовище заскладо-ваних у в!дроблэн! виробки розкривних пор1д;

- вивчено 1 науково обгрунтовэно явкще водолроникноет! по-р1д г!псо-глинисто1 шапки при {^льграцГ! високом1нерал1зова.них розеол!в, однотипних за складом э природними поровими водами ! цим вперше доведено, що 1з пор!д г!псо-глинисто! шапки можна спо-руджувати протиф1 льтрашйн! екрани;

- розроблено методику прогнозування змДни геолог!чного се-редовища в рег!онах розмщення кал!йних родовищ, яи1 плануються до розробки.

Достов!ршсть сформульованих висновк!в 1 рекомендац!й об-грунтована наведеними в дисертащI результатами експеркменталь-ких досл1джень, виконаних у лабораториях 1 натурних умовах 1 за-хищена авторськими евхдоцтвами. ■ ,

• Декларац!л конкретного особистого внеску автора у розробку наукових досл!джень.

Дисертац!йна робота шдготовлена на матерхалах науково-досл1дних роб1т, як!виконувалися в 1976-1993 рр. у Державному науково-досл1дному институт! галургП м.Калуша; кер1вником 1 в!дпов1дальним виконащем роб 1т був автор. Значна частика дос-л!джень проведена згхдно Постанови ДКНТ СРСР в1д 31.03.1981 року, №81, якою затверджено "План НДР на 1981-1985 рр. з рсэрсбки на-уково-техн1чних I сконсм!чних заход!в з охзрони гоолепшоге се-редовища 1 рекультивац!'! земель порушених д!сю ггрничо-пидпбув-них п!дприомств". Кр1м цього, автор був хер^вником ¡«аукових ро-

б!т з природоохоронно! тематики яка виконувалася за господарсь-кими 1 державники замовленняыи; результати доел!джэнь висв1тлен у ЗО'наукових зв!тах.

Як кер{вник ! в1дпов!дальний виконавець, автор орган!зову-вав 1 очолював експедиц!* з проведения г!дрохш1чних зйомок в районах роотадувалня калхйних П1длриамств; розробляв програш 1 методичн1 п1дходи з доел!дкення вологост! соляного масиву 1 П ялдиву^на ф!зико-мехашчн! властивост! соляних порхд, э вивченн швидкост! роачинення кал!йних руд у вод! 1 розеолах рхзно? м1на р;ал1эац1? та з прсникност! глинистих грунт!в;_ брав участь у вик наш! лабораторнкх. I шахтних експе{имент!в, обро'бц! 1 ?х анал!з уэагальненн! вих1дноК !нформацГ)(, обгрунтуванн! тесретичшх вис но'вк!в, у реал1задприродоохорокних заходов при п!дзеын!й 1 в!дкрит!й розробц! кал 1йних родовшц.

Об'ект I методу. досл!джень. Робота виконана на баз! Калуп-Голинського ! йтебккцького кал!йних родовищ Передкарпагтя» осво вння яких проводиться ще з иинулого стол!ття.

Неможлив1сть створення ун!версального методу, .за: допомогою якого можна розд'язати численн! завдання з охорони геолог!чного середовица в кал!еносних районах, викликало кеобх!дн!сть вико-ристання при 1х досл!дкеннях ц!лого комплексу, 'який включав: • -

- метода статистично'1' обробки та анал!зу;

- метода лабораторних 1 натурних досл!джеиь ф!эико-мвхан!чних властивостей соляних пор!д та засолених глинистих грунт!в;

- метода матемагичного ! ф!зичного моделввання в!дпов!дно для визначення критичного р1вня розсол!в у г!рничих виробках та вивчення продес1в формування багатокомпонентник ареал 1 й у я!д-земних водах;

- методи аналог!х для к1льк1сноу прогнозно? оц!нки зм!ни природного стану геолог 1чног<^середовища кал!йних родовищ, як! пла-нуються до розробки.

OcHQEHt положения, що вииосяться на захист.

I. В районах п!дэемноУ ! в1дкрито/ роэробки кал(йних сойей "fx переробки ¿нтенсившсть д! Y техногенних фактор!в на геоло-1чне середовище залежи?ь в!д його типу, причому пог!ркення при-одного стану зовншньо'Г та BHyTpinnibOi зон середовтца виявля-ться в yclx компонентах - у гчрничих породах, поверхневих й 1дземних водах t ландшафтах, у результат! чого утворюються взао-опов'язан! в «act та простор! 1нжеверно-геолог1чш i riflpoxi-1чн! аномал!i.

2. Регульсване затопления соляшх шахт водою, нэдонасичени-и та насиченкми розеолами о ефеятивним природоохоронним захо-ом, так як да о моялив4сть уникнути або припинити неконтрольова-ий прорив вод у г!рнич! виробки, усунути розвнток карстових роцес! в, зеув земно'/ noBapxni, а також вывести небеэпеку в:д

5'екг!в, розтаюованих над в!дроблениии дгльницями.

3. Вивченнл процес!з Minpaqii солей у п!дземних водах i рогнозування зм!ни г!дрох!м1чноУ обстановки у районах розшщен-r солев!двал1в, хвостосховшц, акумулюючих басейшв, в уловах зредкарпаття доц!лыш проводит» за допомогою ф^зичного моделишня, так як формувания багатокомпонентних ареал!в засолення у (дземних водах ускладивзться прочесами фхльтрацГ1, дисгерсП, )ав1?ац1йно? cerperautY.

4. При розробц1 кал!Яних солей 1 'fx переробц! ефективними технолог1чн!, про|»1лахт!тон! i локал!зац!йнг лриродоохоронн! задай, як1 спртован! на вменшення залькост! в1дход1в виробництва, юляц1га дяерел зпбруднзкнл в!д атмосферного роэчинення, на обме-¡ш засолення поверхневих { пЦзшних вод та в!дновлогая пкост! 1ДСИ0СННХ горизонт!!!.

5. Одним ia осноаних водоохоронних заход! в на д!лянках скла-вшшя в!дход!п гзлШшх виробництв a 'протиф1льтрацЫш ектгани

виготовлен! !э пор!д г!псо-глинисто'1 шапки.

6. Прогнозування напрпмку i характеру зм1ни природного стану геолог1чного середовища проводиться ще на стад!ях роэв!дки кал1йних родовищ або шляхом визначення природних í техногенних критер!ib, або методом аналоги для родовищ si схожими геолог!ч-ниыи та г!дрогеолог!чнши умовами 1э такими, dio експлуатуються.

Апробац1п роботи. Ochobhí положения дисертацЦ спублпсован! у 43 наукових працях.

. ' Результата досл!дкень допов¡дались на республхканських на-уково-технхчких конференциях та нарадах /Ки!'в 1978, 1990; Нохт-ла-Ярве 1980, 1982; Дьв!в 1985, 1989, 1991; 1вано'-Фрашавськ 1991/, на I Всесоюзному зЧзд! 1наднер!в-геолог!в, г!дрогеоло-г1в i геокр1олог1в /Ки!в 1988/, на М!кнародному симпоз!ум| /JIbBiB 1994/, на сем1нарах Г!рничого !нституту /Санкт-Петербург 1983, 1989/, Ыстигуту "ВОДГЮ" /Москва 1987, 1990/.

Науково-п£Й.ктичн! роботи обговорювалися ка науков0-техы!ч-них радах Державного науково-досл!дного 1нституту галургП Uíh-х!мпрому СРСР, Всесоюзному об'еднанн! "Совзкал!й", Калуському концерн! "OpiaHa", Стебницькому державному г!рничому п!дприем-ств! "11ол1м!нерал",

Об'ем i структура роботи. Дисертац!йна робота склвдаеться . 1з вступу, чотирьох частин, дев'яти роздШв, загальних виснов-kíb та додагк!в. I'f загальний об'ем - 304 стор!нки, включаючи 233 машинописного тексту, 48 рисунк!в i 23 таблиц!. Список- вико-> ристано? л!тератури нараховув 142 назви.

зм1ст дисертащ1

частина i. техношше порушенш гешопчного серповища.

в кал1сносних регюнах.

розды i. загальна характеристика. техюгш1их зн1н ге)лог много середовища.

В1лыа як стол!тн!й св!товий досв1д освоения калхйних родовищ позволив накопичити багатий факгичний натер1ал про негативну дш Лого та геологхчне середовище. Аналгз цього материалу показуе, цо виникнення 1 роэвиток техногенних фактор1в, як! змп ждать гео-юг!чнв середовище, зумовлен! видобутном 1 переробкою калШних зуд. Вони пов'язаш спочатку з буд1вництвом шахти, фабрики та !ь них !к*енерних споруд, а пот!и {з пропеденнкм Иршчих робхт та ! розмщенням на денн!й поверхнх промислових в!дход1в. Отже.при зиробництвГ кахЛйних добрив формупт&ся три основн! групи техногенних фактор1в /мал.1/.

Сфера негативного впливу техногенних фактор!в ноикрювться )}д поверхш земл! до максимально! глибинм в^дробки родовища, яка I рхэних рег!оках зм1ноеться в!д 250 м /Верхиьокамське родовицэ, 'ос1я/, до 1100 м /шахта Фолькенрода, Н1меччина/. В загнльяому, (я глибина визначае потуш!сть геолог!чного середовища кал!енос-их рег!он!в, яке сл!д розд!лити на дв! взасмно пов'язан1 зони: овн1шню, прютсвархневу 1 внутрнчню, п1дэелшу. В свою чергу, зов-^тня зона геолог1чного середовища охоплюе тая1 компонента, як оверхнев! 1 п!дземн! води, грунти, ландшефти, ростонний шар з ¡оцекозами, а внутр!шня зона - кадра. За границ» м!х верхньою 1 ижньов зонами геолог1чного середовища слхд пркймати "соляно зеркало" - покр1влю водозахисно!' стелинм, скяадэну 1з негтроникнкх оляних пор1д, яку эалишають на вс!х кал1й1тх родовищах при Тх 1дробц1.

ТЕХН0ГЕНН1 ФАКТОРИ

бул18ництв0 1нженерних спорцд_

К '

мтопленнн ШвХГ «творения ПР0вал1й на земнш шшм оодячня земно! лоаетн

зим решеч поьепш , режима евверхиерм / -пщзеиких еод, Ф':»мко-мех»н!чии* в/мотивостеи груиШ

П (ДТОПЛЕННЯ

заволочуванця

39т01шии8

МИЩЕННЯ РОСЛИ«-НВП) ШАРУ , ЗМЩД РЕЖКМИ ПОВЕРХНЕ-ВИХ ВОД, Ф13ИКО-МЕХЙН1ЧНИХ МАС-

ТИВОСГЕЙ ГРУНТ!? РЕЛЬЕФУ ПОйЕРХН!

»отНйнму ПОПОВИШ.

V межах Укра!ни 1 за рубежей виявлен! I частково вивчен! ка-[!вносн! басейни: Передкарпатський /Укра'1'на/, Верхньонамський 'Рос!я/, Прип'ятський /Б!лорус1я/, Ыагдебург-Гальберштадський, 1идньосаксонсьяий, Гессен-Тюр!ягенсышЯ /Ншеччина/, Ельзаський 'Оранц!я/, Каталонський 1 Наваррський /1спан!я/, С1ц!л!йеький '1тал!я/, Саскачаванський /Канада/ 1 Карлсбадський /США/. Вивчен-[я та анал1з геолог!чних, г!дрогеолог1чних умов родовищ даних 1вг1он1в дозволило вид1лити 4 типи геолог1чного. середовища.

Геолог!чне середовищепершого типу характерце для родовищ з , 'оризонтальним або пологим заляганням пласт!в. Надсольова товща кладена переважно глинистими 1 глшшсто-ыергелистими пластичними юродами. Водоносн! горизонти розм!щен1 у верхи!й ч&стин! геоло-'!чкого розр!зу 1 в I до кремлем в1д сопгашх в1дклад1в слабопроник-ими породами надсольово!товши /Старобинське, Калуш-Голинське, ¡льзаське 1 Карлсбадське/.

ГеолоНчне середовище другого типу .характерна для родовищ з ологозалягайчими пластами кал1йних солей. Безпосередньо в покр!в ! залягають роэдрбблен! глинист! породи, над якими залягають ласти кам'яно!" сол!. Водоносн! горизонти в надсольов!й тоещ! 1дсутн1 /Центральна частина ГИвденного Гарцу, область Верра ! аурдакське /Середня Аз!я/.

Геолог!чне середовище тротього типу належить до родовищ, що ають складну будову. Контакт соляних в!дклад!в з надсольовими ородами переважно обводнений, причому надсольов! роэсоли ! води орхн!х горизонт!в г!дравл!чно зв'язаш м!я собою /Верхньокам-ьке, Стобницькэ родовищз/. * ' .

Геолог!чне середовище четвертого типу характерна для соляно-упольгшх родовищ. Породи надсольовоК товщ! в багатьох випадках оз!рван1 ! зсунут! на схили куполов, завдяки чоМу води верхн!х ориэоит!э ыають доступ до кал!йних солей. Так1 умови характерн!

для Ганноверського, Стасфуртського, Солотвинського i 1ндерсько-го калШтх t кам'янссолнних родовищ. Кожний тип геологivnoro се-редовища неадекватно реагуе на д1ю техногенних фактор!в. Найб!ль-гае ¡пддаютьея негативному впливов! родовища третього типу.

Р0ЗД1Л 2. ХАРАКТЕРИСТИКА 3MÎH ГБШОПЧНОГО СЕРЗДОВИЩ .

в нонкеетних районах р03р0в1си i переробки кал1йних солей.

Результат« доелздаень лроблеми охорони геологочного середови-ща в г 1риичо добувних районах викяадсш в роботах О.М.Адаменка, А'.М.Андреечова, Ф.Н.Ь'очевера, В.В.Нолод1я, В.А.Ыироненка.А.С.Ора-довсько'1, В.М.Усаченка, М.В.Сфремова, ГЛ.Рудька, В.М.Шестопало-ва, В.К.Л1пницького, В.¡.Лялька i 1нших. Б1льш1сть з них присвя-чен! встанонленни масштаба забруднення поверхневмх t п!дземних вод при розрооц! рудиих, нафтових i газових родовищ; к!льк1сть пубг1кац!й э вивченнл впливу п1дземно! i в!дкрито'1 розробки кал!й них родовищ на геолог!чне середовище обмекена, хоча сане цей прочее супроводиусться максимальниш несприятлив'ими факторами.

Досл1дження умов. експлуатацЦ'. калгйних шахт покаэуе, що при эастосуванн1 будь-яких систем розробки, в!дбуваються зм:ни геоло-г»чного середовища пхд д!ею ьавалтажень в!д вищезалягаючих пор!д, Проходить дефорыац!я i руйнування м!хкамерних ц!лик1в, обрушуван-ия покрхЕл! г!рничих виробок, утворення зон тр1щиноватост! i роз-шарування у водозахиснШ надсольовШ тощ1. Bci ut фактори створ) ють сприятлив! умови для прориву надсольових вод у кал1йн! шахти при цьоиу проходить розчинення водозахисно!' стелини, мхжкамерних ц1ликгв, обвалюеться покр1вля виробок. Утворюються додатковi карстов1 порожними, эаповнення яких вицезалягаючими в!дкладами зумовлюс значке прос1даннл земноУ поверхн!, появу глибоких провал^, руянуьання житлових буррнкгв, споруд, комун!чац1й.

Бнаслгдок. осхдання земно'1 поверхн* трансформуеться рельеф, м1ншться 1шенерно-геолог1чн1 властивост! nopifl i режим пхдзем-их вод. ПропорцШно з ос1данням земно'1 поверхн1 зменшузться гли-ина залягання рхвня грунтових вод. На площах з кеглибоким заля-анням шдземних вод розвиваються процеси шдтоплення, заболочу-ання. i затопления земель.

У цьому роздШ дисертацП наведен! конкретн1 приклади Í3 bítoboí практики про'згубну дш некерованого затопления природ-ими водами калгйних i кам'яносоляних шахт. ABapiitoi ситуацг? 1д час природного затопления Нрничих виробок створювалися на axTi "Калуш" Калуш-Голинського родовища, на шахт i БКРУ-3 Верх-ьокамського родовища, на семи шахтах Солотвинського родовища, а 81 maxTÍty Шмеччиш. В даний час, внасл1док прориву надсо-ьових вод у гхрнич! виробки Стебницького родовища, проходить уйнування шахти №2. У район! припливу вод утворилася обширна enpeciftea воронка, в межах яко} pi bhí надсольових вод знизилй-я на 28 м, у nopiBHHHHi з 1978 роком /до початку авар!i'/.

Незахищен1сть верхньо! зони геолог1чного середовища в!д l'i техногенних фактор!в призводить до ti забруднення bhcokomí-ерал1зованими розеолами солев1Двал!в, хвостоеховищ, акумулюгочих асейн1в. Головними компонентами-забруднювачами в сульфвти i лориди натрiю та кал1ю. Вони м!грують в iоннiй форм!, накопи-уються у грунтах, П1дземшх та поверхневих водах i викликають эзвиток npouectB засолення.

За даними досл1джень у piemix кал1вносних perionax /Мус-эль, 1986, Мироненко, Мольський, 1986, Бельтюков, 1992, Кле-энтсв, Степанов, 197Э,'Семчук, 1988, 1989, 1991/ на площах кладування в1ДХ0Д1в кал1йних виробницгв i далеко за íx межами гБорюиться крупнi ареали засолення, якi охоплюють зону актив-эго водообм!ну,' потузшхеть яко'1 !нод1 досягаз 200 и /Верхньо-

камське родовище/.

НаБеден! приклади негативного впливу розробки кал!йних родовищ на внугршню х зовншно зони геолог ¿чного середовища вимагаоть розробки природоохоронних заход!в.

ЧАСТИНА П. МЕТОДИЧН1 ОСНОВИ 0Х0Р0НИ ВНУТР11ШЬ01

/ШДЗЕШ01/ ЗОШ ГЕШ0Г1ЧН0Г0 СЕРВДОВИЩА КАЛ1ЙЩ ГОДОВЩ В1Д ПРИРОДНОГО ЗАТОПЛЕНИЯ Г1РНИЧ10С ВИРОБОК.

Р0ЭД1Л 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РОЗСОЛОПРОЯВ1В У КШЙНИХ ■ ШАХТАХ ТА ЖГОДИ БОРОТЬБИ 3 НИШ.

У цьому роздШ наведенх результати багаторхчного вивчен-ня характеристик розсолхв, як! проявляться у кал!йних шахтах. Вид1ляються 4 генэтичш груш розсол!в: I/ розсоли вилуговуван-вя соляних пор!д або розсоли, зв'язанх з надсольовими водами;. 2/ внутр1шньосольовх розсоли /седиментации!, метаморфхзован!, тектогенн!/; 3/ розсоли хйдсольових в!дклад1в; 4/ коцденсац1йн! /вентиляц!йн!/ розсоли. Кожна !з вид!лених труп характаризусть-ся сво1ыи особливостями х!м!чног'о складу ..величинами м!нерал!~ зац! I. Найб!лып агресивн! до соляних пор!д з р'озсоли вилугову-вання. Основними .шляхами припливу розеол!в у Нрничх виробки е шахтн1 стволи, геологорозв!дувальн1 свердловини, техногеши ! природа! лорушення. При експлуатацй' Стебницького ! Калуш-Голин-' ського родовищ зафхксовано бхльше 120 водо- I розсолопрояв1в. Вхльшхсть калели в /< I л/доба I течей> I л/доба/ належать до контакт!в кал!йних пласт!в хз Емхщуючими глинистими породами, на ,яхши утворюетьея максимальна кхльк!сть розсолхв. Розсоли м!гру-ють вниз по глинистих породах на контакт! з калхйними пластами ! по прошарках'у середин! пласпв, Еикликаючи вторинне м!йерало-утворення, яке виявлязться у появ1 шешту, леон!ту, астраха-н!ту ! глазериту. Процес руйнування родовищ проходить незалежно в!д того, будемо !'х в!дроС<\яти чи н!, а г!рничх роботи призводят лише до Яого актив! зацИ.

У роэвитку процес!в формування течей на кал!йких родовищах можна вид1лити стад!? /Кор!нь, Семчук, 1986/:

1. Стад!я вторинног о м!нералоутворення з формуванням на глиби-н!, п!д д!вга на ка'/н!т-лангбеЙн!тов! породи дап!лярних розчин!в, шен1ту i леошту.

2. Стад1я утворення мгнерал!в зони гтергенезу /м!раб!л!т, аст рахан!г, глазерит/, а гакож зволожекня породи, яка розкрита г!р-ничою виробкою або свердловиноп. Якщо вм!ст вторинних м!нерал!в вищий 2$, то д!льницю треба !золювати i залишити водоохоронний ц!лик. В!дробку руди на дгльниц! треба проводити при л!кв!дац!У шахти.

3. Стад!я» яка характеризуоться появою вторинних ышерал!в по-передн1х стадШ, а таколс капежем розсол!в сульфатно-хлоридиого або хлоридно-сульфатного магн!йово-натр!йового складу з деб!том до I л/доба. Поява таких розсол!в засвщчуе про i'x pyx i3 д1ля-нок г!псс-глинисто1 шапки над калгйним пластом. Стед!я аварийна

! п!д час проведения гчрничкх роб it загрожуо зб^ьшенням припли-ву розеол!в. Д1льницю треба 1золювати i залишити водоохоронний ц!лик. 1

.4. Стад!я, яка характеризуеться проривом розсол!в, у склад! яких переваясають сульфати натр!ю. В цей перiод дренуються розсоли !з шапки вторинних солей. Надал! склад розеол!в може змпвоватися на хлоридно-натр!йовий, що засв1дчуе про вилуговування не tiльки вторинних солей, але 1 гал1товм!щуючих nopifl. Вся товща rinco-глинистоi шапки над кал!йнмми пластами i солвносними породами д!с rk едина г1дравл!чна система, lip л цьому формуеться депресхйна воронка, в метах яко'1 проходить попошення дренуючих розеол is за ра-хунок iit$iльтроц11 атмосферних опадав i псгюрхневих водоток!в. Цльмсть розсол!в, Fici попадають у ripiwrei риробки, залежить В1Д 1роникност! пор!д гшсо-глинисто! шалки.Теч! вакяо хзолюватп, а ■

тому створюеться загроэа затопления шахти.

Боротьба з припливами вод на калШних шахтах зд!йснюзться активними i пасивними методами: шахтним водовхдливом, локал1зац1-ею водоприпливу слабопроникними завесами, 1золяц1ею обводнених Нрничих виробок перемичками, заповненням в!дроблених порожнин в1дходами х1м1чного виробництва. Але, як показав в!тчизняний i заруб!жний досв1д, вк-де перал1чен1 методи боротьби з проникнен-ням розеол IB у кал!йн! шахти е малоефективн!, i одним is основ-ких захода у цьому випадку е рвгульоване затопления калхйних шахт.

Р0ЭД1Л 4. РЕГУЛЬОВАНЕ ЗАТОПЛЕНИЯ КАЛ1ЙНИХ ШАХТ*

Метоп регульованого затопления кал!йних шахт в <л!кв1дац1я в!дроблених порожнин /"базису ерозii"/ - эони розвантаження при-родних надсольових вод. При реал1зац^ цього заходу не повинй! бут» ... '.порушен! так! компоненти навколишнього середовища. як надра , режим поверхневих ! и!дземяих вод, эеына поверхня, промислов! ! цив!льн! споруди. "Ид час регульованого затопления шахт Kiyrapo-люються м!сця подач! розеол!d або вод, Yx витрати, м!нерал1зац1я, час ! повнота заповнення г!рничих виробок та стан, земно! поверх»!.

Великий досв.!д регульованого эатоплення г!рничих виробок накопичений в соленоених рег!онах Н1меччини, де на початох I960 року було л!кв!довано п'ять кал!йних шахт: ИльомнНц, Аверслебен,. В!льгельмсхаль , Штасфурт, Шенебек. На цих шахтах добувалися руди р!зноман!тного м!нерального складу, видобуток ix проводився pta-ними способами, шахти мали р1зн! г!рничо-геолог!чн! уиови ! об'е-ми вiдробленого простору. Затопления "fx гроводилося npiсними водами i розеолами piaHoi м!нерал1защ'1'. Встановлено, що даний зах!д е ефективним проти природного /некерованого/ затопления шхт.роз-витку провальних воронок на эемн!й поверхн!, ii зеуву.

При розм!щенн! розеол!в у г!рнич! виробки вакливим с встанов-

лення глибини. поширеиня техкогенних трщин у соляному масив! Го-го природно! проникност!, досл!дження впливу розсол^в на м1ЦН1сть м1жкамерних цхликхв, виэначення параметр!в Гх розчинення.

Доел!дженнями на Калуш-Голинському родойиип /Глоба, 1987/ 1 на Верхньокамському /31льбершшдт, 1977/ встановлено, що гли-бина розвику трщин при комбайновой витмц! становить 0,4 0,6 м, при вибухо11й - 0,8-1,0 м, а при комб!кован1й - 1,3 м.

Природа в. вологгсть соляного масиву з багатьох досл1джень ■ зм1нюеться в д 0,2-1,0% до 0,8-1,5$. Вивчення глибини зволожен-чя соляних пор1д у натурних умовах /у затоплрних г^рничих пироб-<ах- шахти "Калуга1/ Ссмчук, 1977/ показало, що аномальна воло-^сть простереться на глибину 1,4-2,0 м, а за даниии /С!воконь, [966/ - до 3,0 м. На Верхньокамському родовиЩ1 /З^ьберпшдт, !977/ волоПсть ст!нок камер, як1 пройден! буровибуховим способом, Ш1нгозться в1д 0.85$ на контург, до 0,2-0,3 % на глибин! 1,0-1,2 I. У стииах камер, якг в1дроблен1 комбайнами, волог1сть зм1ню-ться в1д 0,5 % на контур! до 0,2-0,3 % на глкбин! 0,4-0,5 м.

Питаниями розчинення моном Шэральних соляних поргд /гал!т, ильвш, карнал!т/ займалися П.А.Кулло, Г.А.Аксельруд, А'.В.Зда-овський, М.П.Бельди, Б.П.Глухов, С.В.Верткова 1 ^ви!. Огляд !х~ !х праць показав, що одержат результат« досл!джень сл!д врахо-увати, але не можна мехгн!чяо переносити на процеси розчинення олЫгнеральнш соляних лор!д, для яких в!дсутт характеристики озчинення.

Досл1Дження к!нетики розчинення пол1млнсральних пор!д у во! 1 розеолах р1зно'1 мп'ерал:яа1;!1 /Семчук, Ходгна, Калачгиков, 379/ лроводилосп на взгрцях куб1чно! форми. Пяоца грат вз!рц1в

ингтово! I лангбейштово? пор!д, яка п1ддавалася резчинешю, 2

гановила 100 см'. У посудим, заповненою р!диною, вони ф!кеува-!Ся п1д кутом 0°, 90', 160°, тобто питугалиоя покр^вля.гияик I

го

I днище камери. Доел¡дкення показали, що розчинення соляног поверх^, розмщено! шд кутом 180°, проходить значно швидше, шж г.оверхш, розмщено!" п!д кутами 90° або 0°. Наприклад, швидк1сть

о

розчинення каШтово: породи у пр!сн!й вод! досягав 4,8 кг/год.м, лангбейштово! - 2,9 кг/год.м2 при кут1 розчинення поверхн! 180°; при куп розчинення 0° ця величина становить В1ДП0В1ДН0 0,08-0,09

о

кг/год. Ы .

Процеси розчинення соляних поргд вивчалиея автором також за допомсРою ф!зичного моделювання. Для под1бност1 ироцес!в, як1 проходять у натур! ! моде л 2 використан! дифузШп 1 г1дродинам!ч-н1 критер11 Релея, Нусельта, Арх!меда.

Солян! модел1 виготовлялися хз сильвшИово! та каг'нхтово!' пор1д 1 являли собой елеменгарний об'ем одиноких камер» кожна хз яких'складалася !з двох "ц!лик1в", "гпдошви" 1 "по1ф1вл1"; передня ст!нка зам!нввалася пластинкою з оргскла. Всього було виготов-лёно 6 моделей: 3 - 13 сильвШтових та 3 - 13 каГнхтових пор!д. Виходячи 1э пара£?тр!в в1Дроблених камер на шахт! "Калуш" /ширина - 12. м, висота - 10 м, ширина хцлика Ю м/, виготовлен! модел1 у масштаб! 1:50'мали розм!ри: висота 20 см, ширина 24 см, ширина "ц(лика" 20 см", довжина моде л! 20 см.

Моделювання проводилося в таких межах значень фхзичних влас-тивостей розчин1в 1 критер1альних залежностёй: Т=16-18°С; Д=/1,83С 1,838/ЛО"5 см2/с /для С17; >)= /1,088-1,486.102 см2/с; />„=1,26-1,31 г/см3; Яа»/3-6/.Ю3; А/и=8-12;Лг =/2-5/.Ю7, при початкових 1 грашчних умовах: 0 л? < |О^-У^Н;. ¿>¿-24^У,7,Г);

т-0, фдмК<,; '---Т^С^нЛ.ГО-Сн \Т=Тп , С{\ . ИЛ.ТпН де ¡{а - число Релея; А/и,- число Нусельта; А г- число Арх1меда;

довжина по верхи 1 вилуговування; коеф!ц!ент к! нематично!' в'яг кост! р.озчину; Д - Густина насиченого розчину; Д- коеф1ц!ент дифузП сол! у водному розчин! хлористого калш; X, У, 1 - декар-

тов! координат; Н— висота модел!ширина модзлх; сГ- товшина пограничного шару на границ! роэд1лу ст!нка модельрозчинчас; С„, Сн - почагкова I кгнцава концентрация розчину. Встанс шено, шо п1слл заповнення водою моделей формування багатокомпонентно! сис МИ Ж, , № у кожн!й моделг проходило у послтдовносп

Щ I припинялося при досягненн! 10нами знччень 2,51-3,25; 50^'- 4,0-4,79; ¿г"- 15,72-15,81; М>'- 4,23-4,36; К'- 3,42-3,50.

Одержан! результати дослтдкень дозволили зробити висновок про можлив1СТЬ захоронения розеол!® у в!дробяен! г!рнич! виробки ! опрацювати методична основи регульованого затопления соляних шахт 1, власне, схеьи затопления ка/чЙноТ шагги "Калуш", до ство рилася авар!йна сигуац!я, зумовлена ириродним приплквом надсольо-вих вод, який прияв!в до немокливост! експлуатац!! 40 житлових будинк!в, внасл!док зеуву земно! поверий.

Просторова в!докремлен!сгь шахтних д!льниць, р!зн! парамег-ри вгдробки та умови эалягання рудних поклад!в р!зноман!тного м1 -аврального складу, вимагали автономного заповнення Ирнкчих виро 5ок. 3 ц!ею метоп в ¡дроблений .простер шахти був розд^.лений Г!дро-1золяц!йними перэмичкамн на три окрем! шахтн! поля; ШвЖчне каг 11тове, Центральне I Хот!нське.

Виходячи з охорони частини житлових будинк!в м. Калуша в «ежах Центрального поля, його виробки затошшвалися розеолами, шагресивними до ка1н1тоьих ! сильвШтових пор1Д, склад яких 5ув одержаний у процес! проведечня эксперимент!в на соляних моде 1ях. Спец!ально приготовлен! рс.зсоли на хгмхчшй фабриц! мяли се-ХЗДН1Й склад, мае.%: 2,43; 4,80; ¿У-15,87;/'4,04; ЛЬ - 4,16; Серэдн!й м!сячиий об"ем розСол1в, яки* подавався у шах-;у, становив 36,6 тис. м . Контроль за яапови-знням аахтного поля )д!йсниванся безпосерадньо 13 г!рничих вигобок 'га через слоц^иь-

н! свардловини. Загалший об "ем розссш в, який розм!стили у Г1р-

3

нич! виробкн Центрального пдля, становить I млн. 210 тис. м .

Швн!чне ¡саШи тове поле заповнввалося ненасиченими розеолами, ио-не вшшочае розчинення м!ккамерних щлшйв, але у меках глибйни розповсюдкення гехногенних грщин, яка не враховуеться при розрахунку запасу ы!цност1 ц{лик!в. Затоплення проводилося

о

протягом 16 м!сяц!в !з середн1ы дебхтом 63,2 тис. м в мхсяць та середн1м вмЮтом компонент!в, иас.%:Мр -1,69; >$2-3,19; ¿^-.15,15; /Г— 2,7£;/^-4,15. Всього у виробки подано I млн. 240 тис. м3 роз-

С0Л1В.

Затоплення Хот!нського поля пропонуеться провести пр!сноп водою. ,

Шахтн 1 розеоли, при певному р1вш у Ирничих виробках, ыо шуть стати джерелом засояення пр!сних надсольових вод через шахт-н! стволи або провальн! воронки. Для визначення критично! глиби ни р!вня розеол!в, при якому засолення вод не проходитиме або мой ливе т!льки дифуз1йно, автором розроблена дифузIйна модель, в основ! дао! використано диферэнц!йне р!вняння Ф!ка: Щ- де, С- концентрами солей, г/л;-час', с; Д- коеф!ц!ент нолекулярноГ дифуз!!, см^/с; Х- ордината, яка в!драховуеться у напрямку эниэу вгору. Р!вняння розвпязане при таких початкових 1 граничних умо-вах: нв в!дм!тц! п!дошви водоносного горизонту на в!д-м!тр! критичного р!вня розеол!в С/ С ; на перер(з! "каналу"

У наведених формулах: С0- м!нерал!зацгя вод алгов!альних в!дкдад!в; С0- м!нерал!зац!я шахтних розсол!в; Дк~ значения кое-ф!ц!енга молекулярно! дифуз!! у канал! /для СГ/;"-д!йс-

на швидк!еть водного потоку;^ - критична глибина;

Розв"язування р!вняння Ф!ка методом в!докремлених зм1нних /метод Фур"е/ одержано у виглед!:

к* 1

при о , го ! [ф-о]

тод{ ¿У*,-; = л ) a ;

ГЕК ЯК ?{/>,«>)*£' , ТО , ЗВ!ДКН

Шдраховано, що в меках затоплено! кал!йно! ша<сти "Калуш" / при С°=3 г/л; Со=320 г/л; ДК=5-1СГ4 см2/с; V =ЫО"4 си/с / критична глибина р!вня розсол!в повинна бути ниясчо на 5 м в!д п{дош-ви гравтйно галькових в!дклад!в; при меншому !! зна<шнн! проходи-тиме конвекгивний зное солей у водоносна горизонт.

Результат« регульованого затопления шахти "Калуш" локазуюгь, що суттево зниэилися акгивн!сть зеуву земно! поверхн! i розвиток карсту над Ирничими виробками. У межах Центрального ноля швид-к1сть ос1дання земно! nosepxHi зменшилася з 120 мм/piK до 10 мм/р(к. Над виробками Швн!чного ка!н1тового поля, до ïx загепленнл, швид-к1сть ос!дання земно! поверхн1 доходила до 470 им/pi к, го п!сля загоплення /1993 р./ змешилася до 0.

Наведен! лабораторМ i HayKOBi досл1дяення, з врахуванням регульованого затопления заруб i ямх соляних шахт i яахги "Надуй"f дозволили роэробиги методики} основа для роза"лзашя ni et проблемы:

I. Регульоване затоплэння соляних шахт е ефектиыт. заходом, оск}льки дае uosuivoiCTb уникнути або припинчти Неконтрольований прорив вод у ripmni виробки, з.чешити або пригшнити розвиток каре тових процес{в, зеув земнот поверхн!, а також усунуш побеэпеку для o6"eKTiB, розташованих над л1дробленоп територ! г:ю.

2. Загоплення соляних шахт найефективпПае проводит« розчюгаии, насиченими компонентами, з яких склодаьтьсл породи. Скллд розео-

л1в для шахт з пол1м:неральниыи рудами, мас.%: - 2,51-3,25;

- 4,00-4,79; СГ - 15,72-15,81; Ма.- 4,25-4,36; К+ - 3,42-3,50. '

3. Затопления соляних шахт насичоними розеолами повтетю запо-б1гае ое1даннй земно1 поверхш, кке зумовленё деформац!ями м1*ка-мерних Ц1лик1в, якщо Ух запас мщност! перевшцус 1,7,оск!льки,

як показали розрахунки, у два рази зменшус д!еч1 на них наванта-ження I зб!г.ьшуз !х насучу здатн!сть.

4. КЦсц^ для подач! насичених розеолхв вибирають безпосередньо над г1рничими виробками.

5. При .затоплекн! прничих виробок прхеними водами або недона-сичениыч розеолами на обме^ених за розм1рами Д1лянках земно! по-верхн!, як1 пряшкають до м1сць подачI }х у в1дроблений прост!р, проходить локальне збишення деформацШ земно! поверхн! 1 нав1ть можуть утворюватися провальт воронки, внасл!док розчинення 1 роз-миву мхжкамерних циик1в.

6. Для одержан»я найб1льшоРо ефёкту в1д регульованого затопления соляних шахт необх!дно мхеця подач1 слабом!нерал1зованих вод ро?м!щувати на *тк1# в1дцал1 в1д диянки земно! поверхн!, яка г охороняеться, при досягненн! яко! води' наситятьоя солями рудовм!-щуючих пор!д. - .

7. Затопления шахт доц1льно проводит« в найкороти! строки, щоб якнайшвидие створити ^/^^«¡чний протид!ючий г1ршчому тиск, який розвантажить м!жкамерн1 ц1лики 1 зб1льзить !х несучу здатн1ст!

, 8. К1льк1сть пунктов 1 швидккть подач: води у в!дроблений про-ст!р необх!дно регулювати таким чином, щоби протягом всього пер1-оду затопления шахти, розмщен! недалеко В1Д цих лункт1в ц1лики не встигли розчинитися до стану втрати несучо! ¡?датност1 1 руйну-вання.

9. Шахтн! стволи для запоб!ганкя ïx руйнування п!д час затопления эаеипають грубоуламковнм матерiалом /щебшь, галька, валу-ни/, а пот1м перекриваються двома зал!зобетонними плитами: перша г!дро!золяц!йна улаш-овуеться нияче п!доявй горизонту надсольо-вих вод, а друга - на устя ствола.

10. П1д час затопления калШних.шахт 'проводиться контроль за повнотою заповнення Нрничих виробок, мптрал1зац1ею шахтних роз-сол!в, станом земно! поверхн! за допомогою гiдрогеологхчних, гео-ф!зичних i маркшейдереьких спосгерекень.

ЧАСГИНА Ш. Ш0ДИЧН1 0СН0ВИ ОХОРОНИ зовншнын зони ГЮЛОГ1ЧНОП) СЕРВДОВИЩА В1Д СОЛЕВОГО ЗАВРУДНЫШ.

Р0ЗД1Л 5. Д0СЛ1ДЮШ ОСОВаИВОСГЕЙ ФОРМУВАНШ АРЕАЛ 13 СОЛ ЬО ЕЙ ГО ЗАБРУДНЕНЩ.

Масоперенос у шдземшй сфер!, який проходить у вигллд! пло-цинних i просторойих ареал1в, описаний у працях С.П.Албула, ä-А.Баума, Ф.М.Вочевера, А.С.Орадовсько'1, А.А.Бродсьтаго, Д.Л.-Брука, P.CrpiTa, M.M.BepnriHa, В.А.Грабовн1кова, А.Огати, К.Уанга, 3.Ченга, Б.Ханта, Б.С.Шержукова та иших г.втор1в.

Для деяких схем одержан! аналгтичнг, часто приблизн!, розв'-î3jiH, як! в!дображупть Ti чи intni процеси, виклинаючи i супровод-1уючи Mirpan!» речовин у п!дземних водах /¡сонвективний перенос, \ифузtя, дисперсия, сорбц!я, грав1тац!йна сегрегация та т./.

Враховуючи багатокомпонентний склад розеолiв у багатьох крайних pertonax / iVa*, Л*, Mjf, -50^. ti' /. вел»;ку роль ïx устини при взаомод!1" з npiсними п!дэемними водами i складн1сть !дображення цього фактору в аналИичних розв'язках, для вивчення оумування ареал¡в засолении усп1шно застосовукгсъ ф1зичне моделп-ання /Грабовшков, 1977, Атрощс?нко, 1982, Ссмчук, 1988/.

У Х99Э-1992 pp. ф!зичним моделввакням виконано прогнозування

формування ареалу засоления в район! хвостосховища у напрямку Домбровського кар'еру. Ареал утворився внасл1док витоку з хвостосховища розеолiб. Лабораторiii досл1дження проведен! у ф!льтрац!й-ному лотку, який заповнений кварцовим nichOM /розмгр зерен 0,10,2 мм/. Грунтовий noTiK створився подачою пост1Йного розходу води з мшерал1зац1ею I г/л у камеру живлення. Зверху на ф!ксовану д!лянку поверхш гйску подавали розчин /индикатор/ з пост1йною у кожному досл1Д1 загальноаз мшералхзащею ЬО, 100, 150 , 200 , 25С 300, 350 г/л. Мгкропроби води для анализу в^дбиралися ie 96 п'езс метр1в, розмщених на боков:й cvimji лотка. Досл1ди виконаж при р!зних значениях дtfiCHo'i ивидкост! руху води.

У розвитку ареалу вкд!ляються три стадИ: утворення солевогс ареалу поблизу д!лянки входу розеолiß i. занурювання його на дно модедi п1д д!ею грав1тац1йних сил; формування дисперсно! зони npi горизонтальному просуванш засолення; стаб!л!зац!я концентрацП солей у будь-як1й точц! спостереження по Bcift облаетi модел!^

Вивчення формування ареал i в. засолення при надходженш розс( л1в pi3HQi концентрац!i у трим!рне пористе середовшце при одно-¡Лрноиу ф!льтрац!Пному потоц*., проведено за допомогою 28 досл1д1] У досл1дах споетер1галася зм!на у час! вм!сту кожного компоненту системи / — IVl| - S С i / i загально! м!нерал1зац1У вод /розеол!в/.

Спостереження за змНюю концентрацй' розеол!в показали, що у будь-лк!й точц! кодел! bmict солей у ф!льтрац!йному потоц! спо чатку зростае з часом, при цьому чим б!льша м1нерал!зац!я розеол; индикатора, тим швидше проходить зб!льшення мшерал!зац11 води п вс1й облает! модел! i тим швидше проходить занурговоння ареалу на .дно модел!. "

Шьидк 1сть руху р 1 зних ionip Vt блиэька до Д1йсноУ швидкост

потоку або менша Н, при цьому алIони перемлщуються з трохи большими швидкостями, н1ж кат¡они, то зв'язано з р1зною 1нтенсив-н1стю 1онного обы(ну на частинках кварцевого п!ску, так наг.рик-лад, при =1,80 м/доба, У;'для ¡он1в Л/а* , К' , , 30* , СС склали в1дпов!дно 1,79; 1,78; 1,77; 1,59; 1,37; м/доба. Форму-вання ареалу засолення проходить до певного пер1оду, коли вмгет солей в ус1х точках спостереження досягае певноУ величшги. Ста-61льнЛ концентрац'П встановлюються, коли досягасться сп1вв1дно-шення: ^С0'с1 * Д0 Со - початкова концентрац1я падикато-

ра; д - розх!д 1ндикатора; Ск - концентрац1я солой на виход! водного потоку; С} - сумарний розх!д 1ндикатора 1 водного потоку. Загальний час стабШзаЦ!1 системи Ма—Я — Щ — — С {

залежить в!д характеру зм1ни кожного компоненту в чао!. Швидше

р

всього досягають стабильного стану ан!они С1~ I Встоновле-

но також, що величина часу досягнення стабгльно! концентрац1 Ч компоненту прямопропорц1йна в1ддал! м1ж точкою спостереження 1 м!с-цем запуску гндикатора 1 обернено пропорц1йна концентрац!1 розеола.

" К1льк1сний перех1д в!д ф1зично{ модел! ареалу до натурних умов здШстоеться за допомогою критерй'в подЮност! I масштабних коеф1ц1внт1в, одержаних 1з з1ставлення р!внянь г1дродинам1ки для модел! 1 натури:

-Л--Г (К ±Жй£)ьЛ- /I/

(Ку</< ЯГсЖ) Ж' Г7Г- .т^ ' ТГ

/г/

- V = ^ ,/Су,- рди , /3/

а* « ^ п х

Прийнят1 позначення - компонента проникност!; X, У, £ -

декартов! координати; Н - нашр; t- час; V- гавидк1сть руху потоку; 5 - витрата ф!льтрац1йного потоку; л.- порист!сльщр- в1д-носн1 в'язк1сть 1 густина розчину; ^, Л - компоненти параметру г1дродисперсЦ.

Одержано'так1 беарозмхрн! масштабн! коеф!ц1енти, як1 зв'язу-ють натурн1 I модпльн! воличини: для л!н!йних розм1р;в

-¿¡г, ^ = ^ > '' Н = <*г-Н"

для ф1льтра1ийних витрат /Ха, для коеф!ц!ент!в ф1ль-трац11:

. ; . 0 '

для часу: ' для пористост!: 0\п~ Тр* '

1ндексом М позначен! модельн! величин».

Для тотожност1 р!внянь в натур! 1 в модел! необх!дно, щоб дотриму-

валися так! иритер!алый залежност!: ,

с(Кх а«ц . г

В!доитимо, що значения^/,у у модел! 1 натур! прийнят! од-наковими. У зв'яску з незначною потужшстю водоносного горизонту . на д!ляиц1 дослгджеиь у порхвнянш а його довжиноп виникають труд-нощ! в одержан! р!вност! вертикальних ! планових масштаб!в у модели В цих умовах коеф!ц1еьг вертикального л1н!йного масштабу / визначений приблизно по в1ДКошению потужностей пласта:

И — М- . (л г — ^¡к

При обчисленн! масштабних коеф!ц!ент!в взят1 вих!дн1 дан! дослав на ф!зичшй мэдел: ! досл!джень на д!льниц1 /прототип!/. СХх= р- б^у = 260; О^-Х;^« ОЦ = 0,68;Ч,

СХк«0,01; СЧп=0,93; 0(^=0,1; <3^* 790; 0(^=2760.

Наведен! бицэ притер12 под!бност! ! масштабн1 коеф!ц1янти дозволяють використати результати'моделюБання для вивчення процессе засолення П1дземних вод на реальному об'ект! розм1рон 240х7Ь кетр!в. При переход! гзх.ц модэл! до нетури ¡з результат!в (Лаично-. го моделювання одержат наступи! характеристики дик.ам1ки розпитку

ареалу засолення п!дземних вод:

- тривалхсть занурювання розеол!в густиною I,237.10а кг/м3 в нижню частину водоносного горизонту до його гПдошви становить 0,5 року;

- середня швидк!сть просування ареалу в план! - 42 м/р!к;

Результат« ыоделювання узгоджупться з польовими г!дрогеоло-г!чними досл1дженнями, як! проводились у район! хвостосховища з метою оцтки впливу його на г1дрох!м1чний режим п!дземшх вод ! п!дтвердкувть «ожлив1сть використаиня останн!х для прогнозуЕ&ння розвитку солевих ареал!в.

Г0ЗД1Л 6. ШДООХОРОНН1 ЗАХОДЯ ПРИ ГОЗР0БЦ1 КАЛ1ШШ РОДОВЩ

Узагальнення результатов багатор1чних досл!джвнь впливу ка-л!Йних п1дприемств на г!дрох!м!чний режим поверхневих ! п!дзем-них вод дозволило розребити комплекс природоохоронних заход!в /табл.1/. ' .

Технолог!чн! заходи ор1ентован! на эмешення к!лькост! ! утил!зац!ю твердих в!дход!в, ст!чних дрэнажних 1 водов!дливних вод.1 розеол!в шляхом: повноК переробки в!дход!в у корисний продукт; зм!ни конструкц!I солёв!двал!в дяя эмэншення площ складу-вання пор!д I в1дход!в; скидання м1нерал1эованих вод ! розсол!в у глибокозалягаюч! горизонтн; використа!Шя слабомшерал!з&ваних вод у технолог Итону процес!; осушення соля них кар'ерхв за допо-могою дренажних трашей; поетапне розкриття соллних поклад!в, ]{х в!дробка !з внутр1шн!м в!двалоутворенням.

Лроф!лактичн! заходи призначен! для запоб!гання засолення природних вод. До них в!дносяться, в першу чергу, обгрунтованкй виб1р земельних. уг1дь п!д буд!вництво солев!двал1в, хвостосховищ, акумулюючих басойн!в. Роэм^цувати Ух потр!бно на делянках, де п!дземн1 води зохищеп! в!д !н{л льтрацЦ слабопрокикними в 1дк л ада-ми.

Таблиця I

Водоохоропт заходи .в районах розробки кал1йних родовищ

Заходи ] Ц!льова спрямовашсть заходу

I. Технолог !чш

Повка перерэбна кал1йних Зниження об'емхв солевих в!дход1в. РУД-

Поетапне розкриття кал1й- Зменшення к1лькостх розеол!в вилу-них покладхв при вхдкри- говувення. т1й розробцх родовищ.

Захоронения р!дккх В1ДУо- Скорочення площ земельних уг!дь', д1в /розеол!б/ у глибок1 вхдчужених п1д будхвництво солев1д-1 пхдземн! гхрничх Еироб- вал!в, хвостосховшц, акумулхшчих ки. басейшв.

Зб:льшення висоти I ем- Зменшення кхлькост! розеол!в вилуго-кост1 зовн!ин!х солевГд- вувшшя I !нтенсивност! засолення вал!в. Проведения внут- г-грунпв, природних вод. р!шнього в!дБалоутворешхй.''

И. Захисно- проф!лактичн!.

Влаштування в основ! соле-Виключення попадания розеолхв у во-з!двал!в, хвосгосковищ, доносн! горизонти, поверхнев! водо-акумулюючих басеймв,1тро- токи. тиф1льтрац!йних екранхв.

Влаштування горизонталь- Зменшення. !нтен'сивност1 розвитку кар-них дрен для водопонижен- стових процесхв. ня при в!дкрит1й родуобц! кал! {¡них солей.

Техн!чна 1 б1олог!чна ре- Запобп'ашш розвитку процес1В розчи-культивац^я вхдроблених нення, вилуговування техногенких по-секц!й хвостосхсвищ ! со- р1д, захист В1д в!трово! ерозП. лев!двалхв.

Розвиток ыошторшгу якос-Спостереження за гхдроххмхчним режи-т! поверхневих I гЛдием- мом поверхневих ! пгдземних вод, них вод. вивчення ареал!в засолення.

Ш. Локал!зац!йн1.

Локал!зац!я. утворених аре-1эоляц1я у водоносному горизонт!

ал!в засолення шдземних ареал!б забруднення.

вод за допомогою баражних

стшок, хн'екцШмх ! гхд-

родинам!чних завIс.

Ьггенсивний дрецаж в межах Збхлылення ф!льтрацхйних ! концен-ареалу забруднення. г'рацх ¡¡них гради;кт!в.

Очищения ¡п ¿Ни. Нагштання в гпдземг! води хш!ч-

них компонетчв або йхкрооргашз-м!в.

Для обмеження I запоб!гання засоления п1дземних вод при наземному складуванн1 соленосних пор!д 1 соляних егдход:в застосо-вують в основному протифиьтрацШи екрани* в менш1й м1р1 г!дро-1золяц1йн1 покриття, придамбов! дренаж! I 1ни1 заходи.

Локал1за:ийН1 заходи спрямован! на 1золяцш вогнищ засоления, як: утворилися у водоносних горизонтах. 1золяц1я забруднення проводиться за допомого»: баражних ст!нок, протиф1льтрац1йних эагпс, створення дренажних систем для в1дкачки п!дземнйх вод, зм1ни швидкост! 1 напрямку-'<х руху.

, Р0ЭД1Л 7. ЕКСПЕРШЕНТАЛЬШ 1 ТЕ0РЕГИЧН1 ДОШДЖЕНШ ' ГЛИНИСТИХ ГРУНТ1В ДЛЯ УЛА1П1УВАНШ ПРОГИ-Ф1ЛЫРАЦ1ЙЩ ЕКРАН1В.

Пошуки нових глинистих ыатор!ал!в для буд1вництва екран!в зв'язан1 з тим, що використання з ц»ею метою природних суглинк!в у кал!еносних рег!онах не виправдалосв. Це зв'язано з п1двищеноп проникнута суглинк1в, а також э явищем эб!льшення проникност! глинистих грунт1в при ф1льтрац11 м1нерал1зоЕано1" води, в ¡доме 1з праць В.М.Гольдберга, Г.М.Березк1ноУ, 1.Ф.Бондаренка, 1.А.Бр1лл1н-га, ЛЛ.Кульчицького, В.Ы.Пав1лонського, Б.Ф.Рельтова, К.Ы.Сергеева, М.П.Скворцоза, Ы.А.Сунцова, Г.0.Треб1на, Я.М.Семчувд^та ■ 1нших досл1дник!в.

В пошуках матер!алу, придатного для буд!вництва г1дро1золя-ц1йних екран!в, автором, протягом 10 рок!в, вивчалися породи г1п-со-глинисто! шапки /ГГ111/ - кори вив!трювання калхйних поклад!в. На перспективн1сть використання пор1д ГГШ для екрашв указують: однотипн1сть хгм1чного складу цих засолених пор!д ! розсол1в у хвостосховшдах; мала водопроникн^сть, яка п!дтверджуе збереження неглибокоэалягаючих кал1йних солей. У зв'язку з цим виконано по-р^вняльне вивчення алюв1алытх суглинк!в 1 порхд ГГШ в1дносно м1-нерального I гранулометричного складу пор1д, х!М1чного складу по-

рових роэчин!в, складу ф!льтрат1в при pyei npicHoi води i розчи-н!в, п!сля чого були проведен! .натурш досл!дження.на досл!дних екранах, а такояс оц!нена протиф!льтрац!йна' i економ1чна ефектив-н1сть досл1дно-промислового екрану ie nopifl ГЛИ.

Загальна засолен!сть пор!д ГПИ на Прикарпатських родовищах зб1льшуеться з глибиною i складае 2,9-15,6 г/100 г породи; к!ль-rticTb легкорозчинних солей /хлорида кальц!п, натр!ю, сульфати натр!ю i магн!ю/ 0,26-8,31 г/100 г породи, bmIct rtncy 1,5-10 г на 100 г породи. Вм1ст фракц!й менших 0,005 ш в породах ОТ складае 27,3-55,7%; в алюв!альних суглинках 10,3-24;6%; за даними . рентгоно-дифрактометричного вивчення цих фракц1й у породах ГГШ присутн! слпдисто-монтморилон!тове утворення, г!дрослюда,хлорит у суглинках - хлорит, г1дрослюда, м1нерали каол!н1тово'1 групи. Зм1иу структури вз!рц!в пор!д ГГШ i суглинк!в до i п!сля ф!льтра-цП розеол 1в досл!джен6 за допомогою електронного м1кроскопу.

MiHapajiiзац1я порових розчин!в у породах ГШ 56-126 г/л; вони належать до хлоридно-сульфатно-натр!йового типу. Поров1 роз-чини в алюв1альних суглинках належать до г!дрокарбонатно-кальц1е-^ого типу, загальна м!нерал1зац1я ix 0,6-2,2 г/л.

Ф!зико-механ!чн! властивост! пор1д ГГШ i алюв!альних суглин-к!в характеризуються такими показниками в!дпов!дно Щ1льн!сть час-тин грунту 2,65-2,80 1 2,50-2,65 г/см3; щ!льн!сть грунту 2,072,10 t 1,80-1,92 г/смэ; Щ1льн1сть сухого грунту 1,73-1,85 i 1,561,72 г/см3, кут внутр1шнього тертя 26-30° i 18-20°, зчеплення 0,042-0,051 Mla i 0,026-0,030 МПа.

Лабораторн! дсол1дження зм1ни водопроникност1 пор!д ГГШ t алюв1альних суглинк!вчу залежност! в!д MiHepanisaitfi ф!льтруючо! води, пиконан! на вз!рцях, взятих 1з спвц1алыю пробурених свердло-вин. Вмкористанб 8 розчйн!в"з м!нералГзац1ею Ыд I до 350 г/л. У процес! доел¿д!в виявилося, що характер зм!ни когзф1ц!снта ф1льтра-

ц!У е р1зним: у породах ГГШ !з зб!льшекням м1иэрал1зац1? розсо-л!в водопроникн!сть зментуеться, а в алюв!альних суглинках ,-зб!лыпуеться. Так, при Со=350 г/л через 340-360 д1б для суглин-к1в И зб!лыпився до 1-Ю"2 м/доба, ■ для пор1д ГГШ Кф зменшився до 4,8-9,7-Ю"5 м/доба; початков! значения Кф цих пор!д, як! виз-начен! при ф!льтрац!!" пр!сноУ води, складали в!дпов1дно /2-5/«Ю-* м/доба ! /1,1-1,7-Ю"2 м/доба. Це зумовлено р!зницев природи фор-мування порист ост! ! проникност! пор!д, як! в!др!зняют'ься м!не-ральним ! гранулометричним-складом ! к1льк1стю солей, водноф!зич-кими властивос1ями. У породах ГГШ висока м!нерал!зац!я порового розчину з перевагою кат!ону натр!с, присутн!сгь солей у тверд!й фаз! ! !'х одноткпн!сть !з солями ф!льтруючо¥ р!диии, знижена за-гальна ! активна порист!сть, п!двищена густина, великий вм!ст глинистих частот эумовлюють випадання солей при ф!льтрац!У ! закупори ! пор.

В алюв!альнюс суглинках при ф!льтрац!1 м!нерал!зованоТ води проходило зменшення к!лькост! зв'язаноТ води !з зб!лыпенням порового простору, а також появка кристал!в г1псу при зм1шуванн! г!д-рок&рбонатних порових розчин!в з розеолами сульфатного типу, що викликало поруиення структури суглинк1в ! додаткове эб!льпення 1х пористост! 1 водопроникност!.

Виконане вивчення зм!ни ф1зико-механ1чких властивостей грунте досл!дних екраи!в п!сля ф!льтрацй' розсол!в о м!нерал!зац!ею в!д 50 до 350 г/л через вз1рцх алюв!альюос суглинк!в ! пор!д ГГШ, в!д!браних !з досл!дних екрая!в.У початковий пер!од ф1льтрац!К /через 30 д!б/ в алюв!альних суглинках !з зб!льшенням м!нерал!за-ц!Г розсол!в зб!льшусться щ!льн!сть грунту /з 1,80 до 1,81-1,98г/см? щ!льн!сть сухого грунту /з 1,60 до 1,63-1,76 г/см3/, а також кут внутр!шнього тертя ! зчеплення, як! визначалися при навантаженн! 0,1-0,3 МПа. У породах ГГШ при ф!льтрац!* розсол!в з м1нерал!защ ею до 150 г/л проходить вилуговування частини солей, що викликае

зменшення кильносг! nopifl з 2,02 до 1,95-1,98 г/см3 та ¡ц!Льност1 сухого грунту э 1,81 до 1,79 г/см3, ала при ф1льтрацП б!льш mí-нералхзованих розсолхв щ1льн!сть грунту збхльшуеться до 1,92 г/см3, а також зб1льшуються ontp зсуву i кут внутршнього тертя.

Шсля тривало! ф1льтрац11" /340-360 д!б/ високом1нерал1зова-них розеинtв проходить покращення м!цностних властивостей пор1д

ггш. ' . 4 :

Можлив1сть i ефективн1сть використання пор!д ГГШ для улаш-тування протифгльтрац!Иного екрану перев!рена при будгвництв! i експлуатацП досл1дно-промислового екрану. Bíh був збудований у 1980 р. на Домбровському Kap'epi Калуш-Голинського родовита п!д солев!двал №4. Площа екрану 50 га, bmíct воднорозчинних солей у породах ГГШ 5,6-7,3 г/100 г породи, при уклада^ волог1сть була |14-20 %, Щ1льн1сть грунту 1,99-1,03 г/см3, щ,1льн!сть Ьухого грунту 1,67-1,71 г/см3, питоме зчеплення 0,032-0,033 МПа, кут внутрШ-нього тертя 25-27 град.

Розрахунок ctíRkoctí солев1двалу, виконаний за методом круглой^ ндричних поверхонь зсуву на ЕОМ, по програш ПАР-ГТ6 /ЮДГЕО, Рос1я/' показав, що на е кран i Í3 пор!д ГГШ висота стШ-koctí солев1двал!в може досягнути 100 м, а на екранi Í3 суглин-kíb - 50 м.

За даними спостереяень xím!чний склад пtдземних вод алюв!-ального горизонту навколо солев!двалу №4 протягом 1980-1992 pp. не smíhhbch.

ЧАСТИНА 1У. МЕТ0ДИЧН1 ОСНОШ ПРОГНОЗУВАННЯ 3MIH ПРИРОДНОГО СТАНУ ГЕШ0Г1ЧН0Г0 СЕРВДОВИЩА КА-Л1ЙНИХ РОДОВЩ, ЯК1 ПЛАНУЮТЬОТ ДО ГОЗРОБКЙ.

Р03Д1Л 8. ТИП13АЦШ I РАЙОНУВАННЯ ГЮЛ0Г1ЧН0Г0 СЕРВДЗВИЩА КАЛ1ЙНИХ РОДОВЩ.

При проведетй геологорозвхдувальних po6ÍT спочатку визна-чають тектон!чний тип геолог1чного середовища калгеносного peri-

сну /басейну/, a noriM тип геолог1чного середовиШд конкретного родовища за ознаками, reel наведен! у першому розд1л! роботи. Наприклад, крупн! кал!еносн! periони так! як Передкарпатський, Прип'ятський, Верхньокамський, Ельзаський та irait, належать до тектошчних структур I, П, Ш порядив. Власне, Передкарпатський прогин в!дноситься до структур« 1 порядку. КалiЯн! родовища роз-м!щен! у межах Внутр!шньоК зони прогину, тобто структури П порядку. Отже, тектон!чний тип геолог1чного середовища Передкарпат-

ського кал!еносного perioHy визначаеться як .структура П порядку. .

Геолог!чне середовище кал!йних родовищ, як! розм!щен! у межах qlei структури, неоднородна за геолог!чними ! г!дрогеоло-г1чними умовами. Вид^лення однор!дних або ¡дентичних ознак по-верхнево! 1 п!дземно{ зон геолог!чного середовища проводиться шляхом його районування. В даному випадку методом аналог!У мож-на провести к!льк!сне прогнозування зм!ни природного стану гео-серодовшца кал1йних родовищ, як! плануються до рвзробки та опра-цювати природоохоронн! заходи. На територ!ях промислових райо-н!в э р!зним типом геолог!чного середовища прогнозування може бутй т!льки як!сне.

Районування тектонотипу кал!сносного рег!ону або типу кол!Иного родовища повинно проводитися за ф!эико~географ!чними, !нженерно-геолог1чними, геолог!чними 1 г!дрогеолог!чними факторами. Причому, два перш!, фактори дозволяють провести районування зовн!иньоУ зони, а два останн1 - внутр!иньо! зони геолог!ч-ного середовища.

Посл1довн!сть формування цих фактор!в, масштабн!сть ! !н-тенсивн!сть Yx впливу в р!зних кал1сносних рег!онах проявляють-оя по-р!зному, що эв'язано з нер1вноц1нноо реакцию самого геоло-г!чного СбрвДОВИЭД.

РОЗДШ-9. МЕТОДИ I ВНДИ ДОШДКЕНЬ ДЛЯ ПРОГНОЗНО!

ОЦЩКИ ЗМ1НИ ГЕОЛОГ1ЧЮГО СЕРЕДОВИЩА.

КАЛ1ЙНИХ РОДОВЩ.

Масштаб ! характер зм!н геолог!чного середовища кал!йних родовищ залежить В1д виробничо!" потужност1 кал!йних шдприемств, технолог!'! видобутку 1 переробки руд, а також в!д напрямку зн!ни сучасних природких процес1в у зовншн1й I внутрхшшй зонх. Цг фактори згрупован! у вигляд1 техногенних I природких критерхг'в для прогнозно! оц1нки зм1н геолог1чного середовища /таблиця 2/.

Повднання техногенних I природних критерП'в дозволяе прогно-зувати масштаби 1 !нтенсивн1сть эмгни геологтного середовища. Так, наприклад, при розробц! кал!йних родовищ п!дземним шахтним способом площ1 затоплення 1 заболочення можна прогнозувати, зна-ючи величину кплдевого осхдання г1рничого масиву над в1дробленим ' простором 1 р1вн1 грунтових вод. При розробц! родовищ калIйних солей в!дкритим способом прогнозуються в п.ерщу чергу площ! осушения 1 засолення.

Змхни природного стану геолог1чкрго середоввда кал!йних ро-: довищ п!д д!еп техногенних фактор1в виникають з початку !х експлу-атац1'х. Зм!нам п!ддаються р!зн1 коыпоненти геолог!чного середовища, як! у методолог1чному в!дношенн! е об'ектами р!зних досл!дден! власне геологхчних, г!дрогеолог1чних, ¡нкенерно-геолог!чних, гео-ххм!чшх. Кожний 1з цих вид!в досл!джеиь вносить суттевий внесок • у прогнозну оц!нку зм!н геолог!чного середовища в ц/лому ! тому може бути розглянутий як саыостШний метод прогнозу.

Для к!льк!сно'1 оц!нки впливу техногенних фактор!в на природ-ний стан геолог!чного середовища кал1йного родовища, яке плануоть-ся до розробки, розроблений /Семчук, 1987/ метод аналог!для родовища Велика Велика /Передкарпаття/, в межах якого_ проведен! по-шуково-оц!ннх роботи. Родовище плануеться до в!дкрито! розробки.

Таблиця 2

Метода, вида д0сл1джень для визначення критер1Ув прогнозування зм1н природного стану геолог¡чного середовюца калШних родовиц.

Метод прогнозу

Види досл1джень

Г ' КрйтерП ! прогнозування

Шдрахунок залас!в, харак- Об'еми в!Дробленого

Грпппггинна теристика мшерального I еолопчний складу руд, визначення IX

способу в1дробки та пере-робки.

простору, твердгх, Р1ДКИХ В1ДХОД1В, площ! земельних угхдь п1д хвостосховища.акумулю-юч! басейни,солев1два-ли.

Пдрогволог!чний

Г1дрогеолог1чна та г!д-рохш1чна зйомка масштабу I: 5000-1:25000; г1дрд-геолоИчн! спостереження, г1дрох!м1чн1, гео®1зичн1 дослхдження, дешифруван-ня аерофотозн1мк1в, космо-зшмкхв, космофото!:арт.

Плоий природного забо-лочування, затопления, I осушення. Характеристика поверхневих водо-ток!в, водно-ф1зичш властивост! порхд зони •аерацП, ступень захи-щаиост! грунтових вод.

Опробування пор^д, твер-

ДИХ промислових е1дх0д1в,

Гяо*1м»т1ний природних вод; лаборатор-1еохш!чний £ИВчення и х1м1чного

складу, агрохЪ.пчна зйомка територП'.

Х1м!чний склад корис-них копалин промислових в!дход1в, агрох!-м!чна характеристика рослинного шару з биоценозами.

Опробування геолого-роз-в^дувальних свердловин 1 1нженерно- г1Дрогеолог!чних свердло-геолог1Ч1Шй вин, зйомка масштабу

1:25000 /на стадП пспе-

^едньо!' позв!дки/ !

:10000 /при детальн!й роэв!дц1/; визначення сучасного геодинам¿чного режиму.

Ф1зико-мехашчн! властивост! теригенних со-ляних I соленосних по-шд у природному сташ, форми прояв1в на площ1 сучасних рельвфоутворп-пчих процес1в.

Вих1дн1 дан! для к!льк1сного прогнозу одержана. на основ! ба-гатор!чно'1 експлуатац! 1 Домбровського кар'еру Калуш-Голинського родовища. Родовище Велика Велика, як ! Домбр'овський кар'ер, характеризуются схожими геолого-г1дрогеолог1чними умовами. Розрахун-ки показали, що при розробц! родовища Велика Белина, площа соле-

в!двал!в при виг.от! складування 60 ы дор1внюе 200 га, а площа хвостосховищ на к!нець освоения родовища - 170 га, в як! за 60 рок!в буде розм!щено 176 млн.м3 розссшв ! 54. млн.м3 сольових шлам!в.

В И С Н 0 В К И

1. Узагальнен! результати багатор!чних досл!джень умов фор-мування та масштабу впливу тёхногенних фактор!в на геолог!чне середовище кал!еносних рег1он1в; встановлено, що при п1дзеын1й

! в!дкрит!й розробц! кал1йних солей та !х переробц!, в!дбуваг)ть-ся негативн! зм!ни у внутр!шн!й ! зовн1шн!й зонах геолог!чного середовища, як! виявляються в його компонентах - у г1рничих породах, поверхневих ! п!дземних водах.

2. Розроблено методичн! основи охорони внутр!шньо-1 зони ге-олоМчного середовища в!д руйн1вного впливу природного /некеро-ваного/ затопления соляних шахт. Для цього виконано наступив:

а/ визначен! г!дрох!м!чн! 1 геох!м!чн! критерП для д!агностики генезису розсолопрояв!в та науково обгрунтовано стад!йн!сть "1'х розвитку при розробц! кал!йних родовищ;

б/ за результатами досл!джень отрйман! дан! з впливу вологост! соляного масиву на м1цн!сть соляних пор!д р!зного мхнерального складу та з розчинення Тх у вод!;

в/ експериментально обгрунтовано склад розеол!в, неагресивних до ка'!н!т-сильв!штових пор1д, розм!щення яких у г!рничих вироб-ках винлючас розчинення м!жкамерних ц!лик!в; г/ роэроблен! принципи регульованого затопления соляних шахт водою, недонасичеаими : насичениыи розеолами, як! реализован! на шахт! "Калуга" Калуш-Голинського родовища, внасл!док чого зме-ншилися процеси розвитку карсту 1 зеуву земно? поверхн! над г1р-ничими виробками.

3. Розроблено теоретична I ыетодолог1чк1 шдходи для вир!-иення проблеми эахисту зовн!шньо'1 аони геолог)чного середовища кал!йних родовищ в1д сольового забруднэння:

а/ вивчено формування багатокомнонентних ареал!в засоления п1д-земних вод при одночасн^й дху процеохв фхльтрац! I, дисперсИ, грав1тац1йног сегрегац['1 методом ф1зичного модэлвЕаиня; б/ за результатами доелIдайнь розроблекий комплекс водоохоронних заход!в при п!дземн1й 1 в!дкрпт!й розробц1 калШ:их родовищ; в/ опрацьована технолоМя ЕадкритоТ розробки соляних родовищ з внутр!шн!м вхдвалоутворенням, що знг-.чно зменшуз к!льк1сть розео-л!в, як! утворюються в наел! до к вилуговування соляних уступав карьеру атмосфврнимИ оладами. Даний спос!б реал1зований при розробц1 п!вн1чно{ дёлянки Домбровського кар'еру Калуш-Голинського родо-.вища;

г/ вивчено 1 науково обгрунтованб явищэ водопроникностх пор1д г!псо-глинисто* шапки при фхльтрац!!" високом1н"ерал1зованих розео-л1в, однотипних за складом з природними поровими водами I ним доведено, що 1з пор1д г!псо-глинисто{ шапки можна споруджува-ти протиф1льтрац!йн1 екрани; впершв такий екран був впроваджений п!д солев1двал * 4 Домбровського кар'еру.

4. Запропоноваио обгрунтована методика прогнозуванн." зм1ни природного стану геолог1чного середовища кал!йних родовищ, як! плануються до розробки. Методом аналог!? проведено к1льк!сне прог-нозування розвитку техногенних фактор!в при в!дкрит1й розробц! родовища Велика Белина у Песедкаипатт!.

о. Розроблён! методичн! основи проведения I 1нтерпритац11 режимних спостережень за г1дрох!м1чним та г1дродиням!чним режимом п1дэемних вод у районах розробки калШшх родовищ.

40 •

0СН0ВН1 ПОЛОЖЕНИЯ ДИСЕРТАЦ11 0ПУШ1К0ВАН1 В ТАКИХ НАУЮВИХ ПРАЩХ

1. Геологические условия разработки участка "Пийло" Калуш-Голын-ского месторождения калийных солей. - Тр. ВНИИГ, вып.78, 1976, с.21-30. /сшвавтор В.К.Шпницький/.

2. О соляном карсте в кольцевой дренажной траншее Домбровского калийного карьера. - В кн.: Геологическое строение провинций гор.очих ископаемых Украины. - Киев: Наукова думка, 1978,

с.111-116 У сп1вавтори В.П.Телег1н, В.О.Ходгна/.

3. Исследование проницаемости глинистых грунтов для устройства экранов под солеотвалы и хвостохранилища на калийных произ-' водствах Предкарпатья. - В сб.: Калийная промышленность СССР и окружающая среда. - Минск: Наука и техника, 1983, с.127-131.

4. Исследование влияния природных и техногенных факторов на формирование химического состава грунтовых вод Калуш-Голын-ского месторождения калийных солей. - В кн.: Эвапориты Украины. - Киев: Наукова думка, 1985, С.143-15Г. - •

5. Исследование •процессов засоления подземных вод рассолами сложного состава на калийных предприятиях Предкарпатья. -

В кн.: Охрана геологической среды на калийных месторождениях. - Л.: ВНИИГ, 1985, с.146-154.

6. Рассолопроявления в стволах калийных рудников Прикарпатья. -Шахтное строительство. №9, 1986, с.13-15 /сп!вавтори С.С.Ко-р1нь, Ю.М.Жексембаев/.

7. Прогнозирование рассолопроявлений в калийных рудниках Прикарпатья. - Советская геология, №7, 1987, с.12-15 /сп!вавтори С.С.Кор1нь, Т.М.Мосора/.

8. Охрана подземных вод при открытой разработке калийных солей. Авторе^, канд. дисс. - М.: ПНШИС, 1988 , 22 с.

9. Гидрогеологические и гидрохимические особенности галогенных формаций Прикарпатья. - В сб.: Проблемы морского и континентального галогенеза. - Новосибирск, 1983, с.120-123.

10. Исследование и разработка мероприятий по*защите подземных вод от засоления при открытой разработке калийных солей. -В сб.: Добыча и переработка пойиминёральных калийных руд

' Прикарпатья. - Л.: ВНИИГ, 1985, с.96-100 /ипнавтср С.С.Ко-piHb/.

11. Методы борьбы с водопритоками на калийных рудниках Прикарпатья. - Шахтное строительство. №4, М., 1989, с.7-9 /cniB-автор П.К.Гаркушин/.

12. Технология строительства глинистых гидроизоляционных экранов под солеотвалы и оценка их прочности. - В сб.: Экологические проблемы районов деятельности калийных предприятий.-В сб.: Охрана подземных и поверхностных вод. - Л : ВНШГ, 1989, с.49-54.

13. Отработка околоствольных целиков на калийных рудниках Прикарпатья. - Шахтное строительство. №12, М., 1990 /сп!вавтор П.К.ГаркуиинЛ ' ' '

14» Технология закладочных работ на калийных рудниках Прикарпатья. - Подземное и шахтное строительство. №3, М,, 1991, с.12-16 /сшвавтор П.К.Гаркушин/.

15. A.C. №1453355. Способ выявления зон проникновения вод в горные выработки сернокислых калийных солей. Опубл. в бюл. ОИ, »3, 1989 /спхвавтори C.C.KopiHb, Т.М.Мосора/.

16. A.C. №1257239. Способ ликвидации рудников на месторождениях калий!.'мх солей. Опубл. в бол. ОИ, №34, 1986 /еп!вавтори Д.е.Широбоков, В.В.Рибк1н, А.А.Дуб1нгак, В.I.Анраменко, М.П.Нестеров, М.Н.Сосновський, Л.Ф.Шендеров/.

1?. A.C. И521685. Рассол для смешивания с инертным заполнителем при закладке выработанного пространства калийных рудников. Опубл. в бюл. ОИ №42, 1989 /сшвавтори Д.С.Широбоков, В.В.Рибк!н, М.П.Нестеров, В.I.Авраменко, Л.Ф.Шендеров/.

18. A.C. №1532703. Способ огкрытой разработки соляных месторождений. Опубл. в бюл. ОИ, №48, 1989 /гливавтори 1.€.Хмара; В.ОЛ'русов, B.I .Авраменко, C.C.KopiHb, Л.Ф.Шендеров, 1.6.1ва-нишин, М.Г.Перегчнець/.

19. Проблемы охраны геологической среды в районах интенсивного развития горнодобывающей промышленности Украинской ССР. Препринт 83-40 АН УССР. И-т геологических наук. Киев, 1988, 55 с. /сглвавтори З.М.Шестопалов, ,Б.О. Корженевський/.

20. О рудничных расс.олопроявлениях Калуш-Голынского месторождения. В реф. сб. Калийная промышленность.. - М.: НИИТЭХШ, 1977, вып.2, с.12-13 /cnimBTop В.К.Л!пницький/.

21. Уточнение водообильности гравийно-галечниковых отложений Калуш-Голынского месторождения калийных, солей. - В реф. сб. Калийная промышленность. - М.: ШШГЗХИМ, 1977, вып.5, с. 712 /сп!вавтори В.К.Ипницький, РЛ.Когут/.

22. Динамика рудничного водопритока в районе шахтного ствола №6 рудника "Калуш". - ß реф. сб. Калийная промышленность. -Ы.: НШТЭХИМ, 1978, вш.2, с.10-13 /сп!вавтор В.КЛПпниць-кий/.

23. Исследование влияния влажности ка прочностные свойства соляных пород Предкарпатья. - В реф. сб. Калийная промышленность. - М.: ШИГОХИМ, 1978, вып.З, с.3-6 /сп!вавто'ри В.К.Л1пницький, Г.0.Калачи!ков/.

24. Натурные и лабораторные исследования характера и скорости растворения соляных пород рудника "Калуш". - В реф. сб. Калийная промышленность. - М.: ШИ'ГЭХИМ, 1979, вып.6, с.15-18 /сп1вавторк 0.0.Ходп1а, Г.О.Калачн!ков/..

б. Влияние главного хвостохранилища ПО "Хлорвинил" на засоление подземных вод района. - В реф. сб. Калийная промышленность. - Ы.: НИИТЭХИМ, 1900, вып.б, с.1-3 /сп!вавтор В.К.Л1пницький/.

6. Гидрогеология Калут-Голынского месторождения и перспективы повышения извлечения калийных солей из недр. - В реф. сб. Калийная промышленность. - М.: НИИТЭХИМ, 1981, вып.1„ с.14-16 /сп!вавтор В.К.Л1пницький/.

;7. Результаты исследования засоления грунтовых вод на калийных предприятиях Предкарпатья. - В реф. сб. Калийная промышленность. - М., : НИИТЭХИМ, 1983, вып.1, с.9-13.

18. Влияние разработки калийных солей в Домбровском карьере на окружающую среду. - М.: ЦНШЭИЛшцепром, Деп. №1365, 1980, 7 с /сп1вавтор 1.Ы.Манцрик/.

¡9. Анализ влияния подземной разработки калийных, каменносоля-ных месторождений на геологическую среду. - Черкассы: ОНИИТЭХШ, 9617ХП-85 Деп., 1984, 14 с.

¡0. Изучение миграции высокоминерализованных рассолов в районе хвостохранилища Калушского производственного обьединения "Хлорвинил" на физической модели. - В сб..Совершенствование технологии добычи и переработки калийных руд Прикарпатья. -Черкассы: ОНИИТЭХИН, »952ХП-84 Деп., 1985, с.86-95.

11. Обоснование мощности водозащитной потолочины для условий Предкарпатских калийных месторождений. - Черкассы: ОНИИТЭХИМ, /Ш44ХП-85 Деп., 1985 , 6 с /сл!вавтор П.К.Гаркушн/.

12. Охрана геологической среды при открытой разработке калийных месторождений Прикарпатья. - В сб. Исследования в области технологии добычи и переработки калийных руд Прикарпатья. -Черкассы: 0НИИ1ЭХИМ, Ш77ХП-85 Деп., 1986, с.Ю-18 /сп!вав-тори С.С.Кор1нь, Г.М.Повстен, Т.М.Мосора/.

33. Миграция солей при фильтрации из промышленных бассейнов, солеотвалов и методы их изучения. - Черкассы: ОНИИТЭХИМ, ШЗХП-89 Деп. /сп1вавтор Т.Ы.ЦосораУ. ,

34. Результаты исследований по ликвидации рудника "Калуи" - Тез. докл. и сообщ. на совещании "Проблемы снижения вредного влияния, горных работ на окружающую среду" /23-25 сентября 1980 г., г.Новый Роздол/ М.: ИХП, 1980, с,50-53 /сп1Бав-тор ВЛ .Авраыенко/.

35. Влияние подземной разработки калийных солей на изменение режима грунтовых вод в районе рудника "Калуга". - Тез. докл. республ. научно-технической конференции "Хозяйственный ые-низм рационального природопользования при добыче полезных

. ископаемых". - Таллин, 1980, с.108-111 /сп1вавтор Л.Ф.Петря-шин/.

36. Исследование солеотвалов Домбровского карьера на геологическую среду. - В сб. Охрана окружающей среды на предприятиях Минудобрений. - Тез. докл. семинара г.Черкассы. - ОНИИТЭХШ 1982, с.113-114.

37. Исследование глинистых экранов с целью охрану геологической среды на калийных предприятиях Предкарпатья. - В сб. Охрана труда и. природной среды при добыче и обогащении полезных ископаемых. - Тез. докл. республиканской научно-технической конференции г.Кохтла-Ярве, сентябрь 1982. - Кохтла-Ярве,

1982, с.173-176.

38. Использование вскрышных пород глинистой шляпы /ГШ!/ для экранирования шламохранилиц на Калужском ПО "Хлорвинил".-В сб. Рациональное складирование отходов калийной промыи-ленности. - Тез. докл. совещания г.Харьков. - М., ВОДПЮ,

1983, с.99-101.

39. Прогнозирование изменения геологической среды при открытой

разработке калийных солей. В сб. "Внедрение достижений кауч-но-технического прогресса в практику геологических и маркшейдерских работ на продприятиях Уинудббрений. Тез. докл. научно-технического совещания г.Ивано-Франковск. - 11., «инуд., 1987, с.53-55. .

40. Зв'язок розсолопрояв1в у калШшх рудниках Перодкарпаття з геолог!чноэ будовою родовища. Тез. дол. наради-сем1нару з розпитку геологороэв! дувальшх 1 видобувнихроб1т у Зах1д-ноыу рег1он! УкраУни, й.1вано-Оранк1вськ. - 1вано-Франк1вськ, 1992, с.59-60 /сп!вавтор С.С.Кор1нь/.

41. Особливост! геолог!чного сэредовгаца калШних родовищ. Тез. доп. на ы!жнародному симпозиум! "Мхоценоа! евапорити Центрального Ларатет1су: фащ!, корисн! копалини,'проблеми екологЩ", ц.Льв!в - Варшава, 1994, с.75-76.

12. Вплив розробкя кал1йних родовищ на геолог1чие середовюде. Тез. доп. на м1янародному симпоз1ум1 "Шоцеюэв! евапоритц' Центрального Паратет1су: фац!I, корисн! копалини, проблеми еколог1{", м.Льв1в.-Варшава, 1994, с.76-77 /сп!вавтори

С.С.Коршь, ¡.О.Лукаш/.,

13. Розсолопропви в кал!йних рудниках Прикарпаття I природа !х утворення. Тез. доп. на м1жнародному симпоэ1ум! "Шоценов1 евапорити Центрального Паратет1су: фац1У, корисн! копалини, проблеми еколог!'(", м.Льв1 в.-Варшава, 1994, с.54-55 /сп!в-автори С.С.Кор1нь, Т.М.Мосора, I.ОДукая, Ю.В.Садовий/.

46

Annotation

Semchuk Уa, M. The Scientific and Methodical Principles of Geological Et¡vi roimen к Protection in the Potassium Deposits Mining Regions ( the Precarpsthia is an example ). The thesis for a Doctor's of Technical Sciences degree ; speciality 11.00.11 the (.-nviroriraent protection and rational, exploration of natural resources. The state gallurgical research institute, Kaluah 1994.

There are presentad 39 scientific works and 4 author's evidences are defended ; they con'tain^ing the theoretical aiid experimental studies of the problem, of geological environment 'protection in thi process of potassium deposits mining.

The oeuses and conditions of the formation of technogenius factors, which have an influence on the geological environment | in the regions of underground and opencast -mining of potassium deposits, were studied.The methodical principles of regulated water and solution flooding of potassium mineg have been worked out,Technological and preventive аз,well as-loc&lizational water protection measures on. the plots of potassium production waste storing are suggested, There have been grciunded the principles of the forecast of geological environment change in the regiohs of potassium deposits to be mined.

Аннотация ,

СемчукЯ.М. Научные методические основы охраны геологической среды в районах разработки калийных месторождений /на примере Прэдкарпатья/. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности II.00.II - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. 'Государственный научно-исследовательский институт галургии, г.Калуш, 1994.

Защищается 39 научных работ и 4 авторских свидетельств, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования

[О проблеме охраны геологической среда при разработке калийных [есторождений. >

Изучены причины и условия формирования техногенных факто-

ов, влияхщих на геологическую среду, в районах подъемной и ° - „ '

ткрытой разработок калийных месторождений. Разработаны мегоди-еские основы регулируемого эатоплВния водой и рассолами калийных

рудников. Предложены технологические, профилактические и ло-ализационные водоохранные мероприятия, на участках складирова-ия отходоа калийного производства. Обоснованы принципы прогно-ировакйя изменения геологической среды калийных месторождений, панируемых к-разработке. "

Клячов! слова: йал1йна шахта, кар'ер, геолог!чне середо-ище, техногенн1 фактор«, регульоване затопления г!рничих ви-обок, солев!двали, хвостосховгаце, г1,щЙ1золяц1йн! екрани.

Йошукач /^т- Я.Семчук.*