Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Организация гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на месторождениях горючих сланцев

ВАК РФ 25.00.07, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Организация гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на месторождениях горючих сланцев"

На правах рукописи"'-КУТЯЙКИНА Мария Николаевна

ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ШАХТ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ

Специальность 25.00.07- Гидрогеология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Юлий Александрович Норватов

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Борис Владимирович Боревский,

кандидат геолого-минералогических наук

Фридрих Платонович Стрельский

Ведущее предприятие - ОАО «СПб Гипрошахт».

Защита диссертации состоится 21 декабря 2005 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 18 ноября 2005 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.г.-м.н., профессор

А.Г.МАРЧЕНКО

¿ГГ/0

2 2ШЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Ликвидация нерентабельных угольных, а также сланцевых шахт, путем их затопления подземными водами сопровождается значительным изменением техногенного гидродинамического режима, что существенно сказывается на экологической ситуации в горнопромышленных регионах.

В ряде случаев ликвидация шахт должна осуществляться путем их консервации с сохранением шахтного водоотлива. Так, на Ленинградском месторождении горючих сланцев в связи с ограничением сбыта товарного сланца поставлен вопрос о ликвидации одной из двух шахт - шахты им. С.М. Кирова. Комплекс выполненных исследований показал, что затопление шахты может привести к существенному загрязнению шахтных и подземных вод летучими фенолами и тяжелыми металлами. Организация «сухой» консервации шахты требует значительных и долговременных эксплуатационных затрат, поэтому принято решение об использовании откачиваемых шахтных вод после их очистки для водоснабжения г. Сланцы.

Для контроля экологической безопасности, связанной как с негативными последствиями затопления сланцевых шахт, так и с их ликвидацией способом «сухой» консервации с использованием шахтных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, необходимо проведение комплексного экологического мониторинга, составной частью которого является гидрогеоэкологический мониторинг. Главная идея при организации и проведении гидрогеоэкологического мониторинга должна заключаться в его априорной ориентации на использование постоянно действующих геофильтрационных и миграционных моделей изучаемого месторождения для анализа и прогнозных оценок техногенного режима подземных вод, а также обоснования инженерных решений.

Весомый вклад в развитие теории и научно-методических основ гидрогеоэкологии внесли В.А. Мироненко, В.М. Шестаков, В.М. Гольдберг, В.И. Осипов, В.Г. Румынии, Ф.М. Бочевер,

*ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

А.Е. Орадовская, H.H. Веригин, A.A. Рошаль, C.JI. Шварцев, Е.В. Пиннекер и другие исследователи.

Тем не менее, научно-методические принципы организации гидрогеоэкологического мониторинга и, в частности, методики создания постоянно действующих моделей геофильтрационных и миграционных процессов, развивающихся при ликвидации горнодобывающих предприятий, разработаны в недостаточной степени. Эта ситуация предопределила основные задачи дополнительных исследований.

Цель работы состоит в организации эффективного гидрогеоэкологического мониторинга на месторождениях горючих сланцев для обоснования мероприятий по обеспечению экологической безопасности ликвидации шахт

Основные задачи исследований:

- изучение закономерностей гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод, сформированных при длительной эксплуатации месторождений горючих сланцев;

- разработка численных геофильтрационных моделей для анализа и прогноза техногенного гидродинамического режима подземных вод на Ленинградском месторождении горючих сланцев;

- создание численных миграционных моделей для анализа и прогноза гидрохимического режима подземных вод;

- постановка и проведение лабораторных экспериментов для оценки условий загрязнения шахтных вод фенолами и тяжелыми металлами в период эксплуатации месторождения и при затоплении шахты им. С.М. Кирова;

- разработка методических рекомендаций по организации гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев.

Научная новизна работы:

- при интерпретации результатов режимных наблюдений на созданных геофильтрационных моделях уточнены фильтрационные параметры основных водоносных горизонтов

и относительных водоупоров, определяющие условия формирования водопритоков в горные выработки и особенности загрязнения подземных вод при затоплении шахт;

- на основе натурных наблюдений и лабораторных экспериментов установлены закономерности трансформации состава и повышения концентраций токсичных компонентов в шахтных водах в процессе затопления горных выработок;

- впервые разработана миграционная модель Ленинградского сланцевого месторождения, учитывающая специфический характер загрязнения водоносных горизонтов фенолами путем их ветрового переноса и осаждения на земной поверхности.

Практическая значимость работы.

Результаты работы использованы институтом «СПб Гипрошахт» при проектировании гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском сланцевом месторождении.

Личный вклад автора анализ источников загрязнения подземных вод при эксплуатации шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев;

создание геофильтрационной модели и проведение серии численных экспериментов для уточнения фильтрационных параметров ордовикского водоносного комплекса и условий его питания;

прогноз (с применением численной геофильтрационной модели) условий затопления шахты им. С.М. Кирова; разработка миграционной модели и проведение серии численных экспериментов для анализа и прогноза процессов загрязнения подземных и шахтных вод; проведение лабораторных экспериментов для оценки условий загрязнения шахтных вод фенолами;

- разработка принципов организации гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на Ленинградском сланцевом месторождении.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований докладывались на: научно-методической конференции «Проблемы современной инженерной геологии», X Толстихинские чтения, Санкт-Петербург, 2002 г.; Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века», Саратов, март 2002 г.; научно-методической конференции «Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики», Санкт-Петербург, декабрь 2004 г.

Основные положения диссертации отражены в 5 опубликованных работах.

Объект исследований

В качестве объекта исследований в рамках данной работы выбрано Ленинградское месторождение горючих сланцев, где при ликвидации шахты им. С.М. Кирова была предусмотрена возможность использования шахтных вод для водоснабжения города Сланцы.

Структура работы

Диссертация изложена на 230 страницах, включая введение, 5 глав, заключение, список литературы из 141 наименования, содержит 50 рисунков, 35 таблиц, 2 приложения.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору геолого-минералогических наук профессору Ю.А. Норватову за постоянную помощь на всем протяжении подготовки диссертационной работы; заведующему кафедрой гидрогеологии и инженерной геологии СПГГИ профессору В.В. Антонову и сотрудникам кафедры - профессору Р.Э. Дашко, профессору А.И. Короткову, профессору Кирюхину В.А., доценту Н.С. Петрову и ассистенту М.Г. Стуккей за полезные советы и замечания по существу работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. При затоплении шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев неизбежно загрязнение водоносных горизонтов фенолами и солями тяжелых металлов, которое обусловлено трансформацией гидродинамического режима подземных вод, определенной с применением геофильтрационной модели

Сложность гидрогеологических условий эксплуатации Ленинградского месторождения горючих сланцев, обусловленная геологическим строением продуктивной толщи, предопределяет необходимость применения камерно-столбовых систем при разработке пласта сланцев. Водопритоки в шахты (1000 м3/час в шахту им. С.М. Кирова, 3500-4000 м3/час в шахту «Ленинградская») формируются за счет вод ордовикского водоносного комплекса, представленного полого залегающей толщей карбонатных отложений, в пределах которой выделяются везенбергский, кукерский и таллиннский водоносные горизонты, разделенные слабопроницаемыми пластами мергелей и доломитов. Промпласт горючего сланца приурочен к подошве кукерского водоносного горизонта. Питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков по площади развития ордовикского водоносного комплекса. На фоне сформировавшегося техногенного гидродинамического режима ордовикского комплекса фиксируется фенольное загрязнение подземных, шахтных и поверхностных вод.

Прогноз изменений гидродинамического режима подземных вод при затоплении шахты им. С.М.Кирова осложнен необходимостью учета нестационарности фильтрационных процессов, неоднородности водоносных горизонтов, их гидравлической связи через относительные водоупоры, инфильтрационного питания подземных вод, перетекания шахтных вод из затопленных выработок в шахту «Ленинградская». Учет этих и других факторов возможен лишь с применением численной геофильтрационной модели, созданной на базе программного продукта МСЮРЬО\У\ Численная модель

отражала гидрогеологическое строение месторождения на площади около 700 км2, включающей поля шахт им. С.М. Кирова и «Ленинградская». Структура модели в разрезе представлена пятью слоями, соответствующими трем водоносным горизонтами (везенбергскому, кукерскому и таллиннскому), разделенным относительными водоупорами.

На первом этапе моделирования выполнено уточнение фильтрационных параметров ордовикского комплекса путем решения обратной задачи на основе данных об уровенном режиме водоносных горизонтов и водопритоках в шахты. На модели имитировался гидродинамический режим подземных вод, наблюдаемый в 1978 году - к этому году сформировался квазистационарный режим всех водоносных горизонтов, систематические наблюдения за которым выполнялись по 120 пьезометрам (в дальнейшем наблюдательная сеть была полностью утрачена).

В результате моделирования установлены уточненные параметры проводимости водоносных горизонтов: везенбергского - 350м2/сутки, кукерского - 10-80 м2/сутки, таллиннского - 12-50 м2/сутки. Коэффициенты фильтрации вкрест напластования водоупоров по площади горных работ - (3 -6)-10"4 м/сутки, за пределами этих площадей - 10"4 м/сутки. Интенсивность инфильтрационного питания ордовикского водоносного комплекса (1,5 - 2)-10"4 м/сутки.

Дополнительная имитация на модели гидродинамического режима, сформированного к 1999 году при развитии горных работ на шахте «Ленинградская», подтвердила достоверность подобранных фильтрационных параметров.

Распределение напоров по всем горизонтам, полученное на модели с учетом современного состояния горных работ, послужили начальными условиями для прогноза условий затопления шахты им. С.М. Кирова. Структура численной модели, используемой для прогнозных оценок, полностью отвечала структуре эпигнозной модели. Задача решалась в нестационарной постановке с учетом недостатка насыщения сдренированного при эксплуатации шахты техногенного комплекса и упругоемкости водонасыщенного породного массива. При моделировании фиксировалось сокращение

водопритока в выработанное пространство при повышении в нем уровней со средней скоростью 1,5 м/мес. Продолжительность периода затопления шахты достигает 800-1000 суток (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема изменения уровенного режима кукерского водоносного горизонта при затоплении выработанного пространства шахты им. С.М. Кирова. Условные обозначения:

-везенбергский водоносный горизонт; СЬкк - кукерский водоносный горизонт; 02Й - таллиннский водоносный горизонт

1 Ь ^ техногенный комплекс; 2---положение уровня везен-

бергского водоносного горизонта; 3------положение пьезометрического

уровня кукерского водоносного горизонта в процессе затопления шахты

При отметках земной поверхности +40-+45 м пьезометрический уровень шахтных вод в горных выработках может установиться на отметках +5 м. Напоры везенбергского горизонта при затоплении шахты практически не изменятся. Разность напоров везенбергского горизонта и напоров в горных выработках предопределяет сохранение режима перетекания вод везенбергского горизонта в затопленное выработанное пространство. Напоры таллиннского горизонта установятся несколько ниже напоров кукерского горизонта. На конечной

стадии затопления шахты водопритоки в выработанное пространство сократятся до 500 м3/час. Через разделительный массив в шахту «Ленинградская» будет дополнительно поступать около 400 м3/час загрязненных вод из затапливаемой шахты.

Интенсивность перетекания загрязненных шахтных вод в таллиннский водоносный горизонт составит 100 м3/час.

Таким образом, затопление шахты им. С.М. Кирова приведет к изменению гидродинамического режима подземных вод, при котором загрязненные шахтные воды будут поступать в шахту «Ленинградская» по кукерскому водоносному горизонту, а также в таллиннский водоносный горизонт, используемый для водоснабжения.

Натурные наблюдения показали, что затопление горных выработок приводит к повышению концентраций летучих фенолов и тяжелых металлов в шахтных водах.

Лабораторное изучение процессов гидролиза горючих сланцев с образованием фенолов проводилось на образцах, отобранных из продуктивного горизонта и в зонах карстовых нарушений шахты им. С.М.Кирова Водные вытяжки фенолов из образцов получены дистиллированной водой, а также растворами №ОН и НС1 при диапазоне исходного значения рН от 4,2 до 9,0 и величинах потенциала ЕЙ, отвечающих окислительной обстановке (+559тУ - +341 тУ).

Эксперименты подтвердили возможность перехода в раствор летучих фенолов из сланцев - в различных физико-химических условиях - концентрации фенолов оказались выше ПДК. Установлено, что концентрация фенолов не зависит от соотношения твердой и жидкой фаз, а определяется количеством органического вещества в сланце, которое подвержено гидролизу при нейтрализации раствора до рН=7,6 -7,8. Максимальная интенсивность перехода фенолов в раствор характерна для образцов сланца из продуктивного пласта.

Содержание тяжелых металлов в шахтных водах связано с окислением сульфидных минералов, которое при затоплении горных выработок активизируется.

Реальная перспектива дополнительного загрязнения шахтных вод в затопленных выработках предопределяет необходимость сохранения водоотлива при ликвидации шахты им. С.М. Кирова.

2. Численная миграционная модель ордовикского водоносного комплекса должна учитывать специфику загрязнения подземных вод фенолами за счет их ветрового переноса, осаждения на земной поверхности и инфильтрационного поступления в подземную гидросферу

Гидрохимический режим подземных вод на Ленинградском месторождении горючих сланцев в разные годы изучали Н.Г. Паукер, А.И. Короткое, Н.С. Петров, М.В. Цивьян, В.М. Баньковская, B.C. Ванчугов. Однако оценки фенольного загрязнения ограничивались определениями содержания фенолов в шахтных и поверхностных водах. Отсутствие компьютерных технологий исключало возможность разработки численной миграционной модели месторождения. Систематический контроль и прогноз качества подземных и шахтных вод при организации гидрогеоэкологического мониторинга должен выполняться с использованием постоянно действующей численной миграционной модели.

Миграционная модель Ленинградского месторождения горючих сланцев создавалась на основе программы MT3D (США), которая позволяет имитировать перенос загрязнителей трехмерными потоками. Для больших временных интервалов (годы) квазидиффузионная постановка является общепринятой, так как сорбционные эффекты в гетерогенных породах с двойной пористостью проявляются только на начальных этапах миграции.

При подготовке миграционной модели использованы:

- разработанная численная геофильтрационная модель месторождения;

- карта фенольного загрязнения земной поверхности по данным снеговой съемки;

- результаты натурных и лабораторных экспериментов по

определению миграционных параметров ордовикского комплекса;

- информация о миграционных параметрах карбонатных отложений (по литературным источникам).

Появление летучих фенолов в подземных, шахтных и поверхностных водах связано с загрязнением земной поверхности и снегового покрова на территории месторождения за счет ветрового переноса и осаждения газообразных выбросов в атмосферу продуктов переработки сланца. Фенольное загрязнение снегового покрова фиксировалось по результатам съемок, выполненных в разные годы на территории Сланцевского района.

Поступление фенолов с земной поверхности в подземную гидросферу является сложным, нестационарным в годовом цикле, процессом. В зимний период идет накопление фенолов в снеговом покрове, в период снеготаяния происходит привнос фенолов в водоносные горизонты с разной интенсивностью на различных участках месторождения. В летний период фенолы поступают в водоносные горизонты за счет инфильтрации атмосферных осадков. Схема инфильтрационного загрязнения подземных вод может быть охарактеризована некоторой осредненной величиной интенсивности поступления фенолов в везенбергский горизонт. Однако при многолетнем непрерывном поступлении фенолов в этот горизонт, его воды могут характеризоваться максимальными стабильными

концентрациями фенолов. В этом варианте везенбергский водоносный горизонт может рассматриваться как обеспеченный источник фенольного загрязнения кукерского и таллиннского водоносных горизонтов.

Генезис фенольного загрязнения подземных вод подтверждается результатами лабораторных экспериментов по определению содержания фенолов в образцах четвертичных и ордовикских отложений (рисунки 2 и 3).

Обе возможные схемы фенольного загрязнения везенбергского горизонта с последующим переносом фенолов в

суглинок с

обломками выветрелый

-т-

2 2 5 3 Глубина, м

Рисунок 2 - Изменение концентрации фенолов в водных вытяжках из четвертичных пород

8 0,02

н

3

а «

о

X

4 о о

В)

8 §

X

1) ■е-

5 *

6 §

о

0,016 -0,012 0,008 " 0,004

известняк

О

известняк глинистый

известняк мергелистый

сланец

доломит

известняк глинистый I/ изв^

известняке прослоями сланца

известняк глинистый

—I— 10

—Г-

30

Глубина, м

50

70

Рисунок 3 - Изменение концентрации фенолов в водных вытяжках из карбонатных пород

ордовикском комплексе учтены при создании численной миграционной модели. Неоднородность поля фенольного загрязнения этого горизонта имитировалась с учетом результатов снеговых съемок.

В соответствии с принятой для моделирования схемой квазидиффузионного массопереноса с учетом опыта изучения отечественными и зарубежными исследователями миграционных параметров карбонатных отложений, а также результатов натурного эксперимента, выполненного ранее при миграционном опробовании ордовикских отложений на Эстонском месторождении горючих сланцев, при создании миграционной модели приняты следующие константы гидродисперсии: для кукерского и таллиннского горизонтов -5 м, для везенбергского горизонта - Юм, для относительных водоупоров - 1м. Значение активной пористости трещиноватых карбонатных отложений принято равным 0,1 с учетом результатов лабораторных и натурных экспериментов. Анализ чувствительности модели к изменению принятых значений констант гидродисперсии показал, что уменьшение или увеличение этого параметра на 40% незначительно сказывается на изменении концентраций фенолов в водоносных горизонтах.

В результате моделирования процесса загрязнения ордовикского комплекса в период, предшествующий затоплению шахты, получено квазистационарное распределение концентраций фенолов по пластам, которое принято в качестве начальных условий для прогноза нестационарного массопереноса, развивающегося после затоплении шахты им. С.М.Кирова. При моделировании этого периода в затопленных выработках задавалась концентрация фенолов в шахтных водах, повышенная за счет процессов гидролиза.

Согласно выполненным прогнозным оценкам через три года после затопления шахты С.М.Кирова можно ожидать повышения содержания фенолов в водах кукерского и таллиннского горизонтов до величин, превышающих ПДК.

Моделирование процесса загрязнения подземных вод тяжелыми металлами показало, что концентрации ряда элементов в водах кукерского и таллиннского горизонтов уже через три года после затопления шахты также могут превысить

пдк.

Выполненные прогнозные оценки следует считать ориентировочными - они могут быть уточнены после корректировки параметров миграционной модели с использованием информации о фактическом загрязнении водоносных горизонтов, которая должна быть получена при реализации предлагаемого гидрогеоэкологического мониторинга.

3. Эффективность планируемого гидрогеоэкологического мониторинга обеспечивается за счет использования разработанных геофильтрационной и миграционной моделей месторождения, а также при организации наблюдательной сети предлагаемой структуры и при реализации модельно ориентированной методики наблюдений за контролируемыми процессами

Главной целью гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев является обеспечение экологической безопасности использования шахтных вод для водоснабжения города Сланцы. В результате выполненных исследований для достижения этой цели сформулированы следующие конкретные задачи мониторинговых исследований:

- оценка миграционных параметров ордовикского комплекса;

- уточнение схемы фенольного загрязнения подземных вод с учетом сезонных изменений гидродинамического и гидрохимического режимов ордовикского комплекса;

- разработка модели формирования состава шахтных вод с учетом его трансформации при затоплении горных выработок;

- прогноз изменений гидрохимического режима подземных вод, а также состава шахтных вод, откачиваемых из шахты им. С.М. Кирова, при возможном затоплении шахты «Ленинградская»;

- разработка предложений по инженерным мероприятиям, обеспечивающим использование шахтных вод для безопасного водоснабжения г. Сланцы.

Решение этих задач возможно в рамках мониторинговых

Рисунок 4 - Блок-схема организации гидрогеоэкологического мониторинга

Для обеспечения эффективности гидрогеоэкологического мониторинга необходимо проведение натурных наблюдений за гидродинамическим и гидрохимическим режимом подземных вод. Информативность этих наблюдений обеспечивается при оборудовании семнадцати наблюдательных станций. Станции наблюдений за режимом подземных вод должны быть представлены двенадцатью группами («кустами») открытых пьезометров, оборудованных на контролируемые водоносные горизонты, а также пятью скважинами с размещенными в них датчиками гидростатического давления, которые контролируют нисходящие потоки подземных вод на площади горных работ. Кустовое расположение скважин существенно повышает эффективность интерпретации результатов наблюдений на численных геофильтрационных и миграционных моделях. Пункты наблюдений располагаются на участках, характеризующихся повышенной чувствительностью к изменению фильтрационных параметров при изменении напоров (в процессе решения на модели обратных гидрогеологических задач).

Замеры уровней водоносных горизонтов, опробование подземных и поверхностных вод проводится каждый квартал, опробование шахтных вод, используемых для водоснабжения - 3 раза в месяц. В периоды снеготаяния и паводка замеры уровней водоносных горизонтов выполняются через 5-10 дней с синхронным определением содержания фенолов в водах везенбергского горизонта. После выяснения закономерных изменений гидродинамического и гидрохимического режима подземных вод регламент наблюдений может быть скорректирован.

Информация о режиме подземных вод должна быть дополнена результатами ежегодной снеговой съемки и определений загрязнения земной поверхности. Интерпретация результатов наблюдений должна выполняться с использованием разработанных численных моделей. Подготовленная структура миграционной модели может служить основой для оценки

активной пористости и коэффициентов гидродисперсии ордовикского комплекса и уточнения условий поступления фенолов в водоносные горизонты в годовом цикле. При выявлении нестационарности процессов фенольного загрязнения геофильтрационная модель должна быть скорректирована. С использованием скорректированных по результатам натурных наблюдений численных моделей должны выполняться прогнозы гидродинамического и гидрохимического режима подземных вод: в частности, может быть выполнена оценка условий затопления действующей в настоящее время шахты «Ленинградская», а также прогноз изменений условий фенольного загрязнения подземных и шахтных вод при ликвидации предприятия по переработке сланцев. Для обеспечения достоверности прогноза изменений гидрохимического режима подземных вод и условий использования шахтных вод для водоснабжения следует разработать модель формирования шахтных вод.

В рамках мониторинга должна быть предусмотрена разработка предложений по мероприятиям, обеспечивающим безопасное водоснабжение г. Сланцы. Основным инженерным мероприятием является корректировка технологии очистки шахтных вод с учетом прогнозных изменений их состава.

Заключение

В диссертационной работе содержится новое решение актуальной научно-технической задачи, связанной с организацией эффективного гидрогеоэкологического мониторинга для обеспечения безопасного водоснабжения г. Сланцы.

Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. На основе решения обратных гидрогеологических задач с использованием численной геофильтрационной модели уточнены фильтрационные параметры и характеристики

инфильтрационного питания ордовикского водоносного комплекса

2. Разработана концептуальная модель фенольного загрязнения шахтных и подземных вод за счет выброса в атмосферу и ветрового переноса продуктов переработки сланцев.

3. Выполненные с использованием разработанной геофильтрационной модели месторождения прогнозные оценки изменений гидродинамического режима позволяют сделать вывод о неизбежном загрязнении таллиннского водоносного горизонта фенолами и тяжелыми металлами при затоплении шахты им. С.М. Кирова

4. На основе выполненных лабораторных экспериментов и 4 натурных наблюдений определена возможность

существенного повышения концентраций фенолов и тяжелых металлов в водах затопленных выработок.

5. Разработана численная миграционная модель ордовикского водоносного комплекса, предназначенная для анализа и прогноза его гидрохимического режима, определяющего состав шахтных вод, используемых для водоснабжения г. Сланцы.

6. Разработаны основные принципы и методика модельно ориентированного гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев для контроля безопасного использования загрязненных шахтных вод после их очистки.

7. Предложенные научно-методические принципы к 1 организации гидрогеоэкологического мониторинга могут • быть использованы при разработке мероприятий по

обеспечению экологической безопасности в связи с ликвидацией шахт в Прибалтийском сланцевом бассейне.

Список публикаций по теме диссертации

1. Петров Н.С. Полевые и лабораторные исследования по оценке фенольного загрязнения шахтных вод на Ленинградском месторождении горючих сланцев / Петров Н.С., Потапов A.A., Кутяйкина М.Н. // Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики: Сб. докл.конференции. СПб, 2002. С. 177-182.

2. Кутяйкина М.Н. Привлечение численного моделирования геофильтрации для прогнозных оценок изменения гидродинамического режима при затоплении шахты им. С.М. Кирова на Ленинградском месторождении горючих сланцев. Геологи XXI века: Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов (Саратов, 25-27 марта 2002г.). Саратов: Изд-во СО ЕАГО, 2002. С. 359.

3. Норватов Ю.А. Обоснование необходимости гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев / Норватов Ю.А., Петров Н.С., Петрова И.Б., Кутяйкина М.Н. // Записки Горного института. СПГГИ (ТУ) том 153, 2002. С. 196-198.

4. Кутяйкина М.Н. Привлечение численных моделей фильтрационных и миграционных процессов для прогноза изменения гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод при затоплении сланцевой шахты / Кутяйкина М.Н., Норватов Ю.А. // Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские Чтения». Выпуск 5. Молодежная сессия. Москва, 2003. С. 328-332.

5. Кутяйкина М.Н. Экологические проблемы при затоплении сланцевых шахт. Материалы пятой межвузовской молодежной научной конференции. Санкт-Петербургский государственный университет, 2004. С. 230-231.

РИД СПГГИ. 11.11.2005. 3.471. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

РНБ Русский фонд

2006^4 25516

л

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кутяйкина, Мария Николаевна

Введение.

1. Обзор состояния проблемы организации и постановки гидрогеоэкологического мониторинга при затоплении шахт.

1.1.Гидрогеологические проблемы, возникающие при ликвидации нерентабельных шахт.

1.2.Изученность вопросов геоэкологии и организации гидрогеоэкологического мониторинга.

1.3.Обзор и анализ проведенных на Ленинградском месторождении горючих сланцев исследований гидрогеоэкологической направленности.

2. Формирование техногенного режима подземных вод в процессе длительной эксплуатации сланцевого месторождения.

2.1.Особенности формирования гидродинамического режима подземных вод при эксплуатации месторождения.

2.2.Принцип построения постоянно действующих моделей для исследования гидрогеологических условий.

2.3.Разработка численной геофильтрационной модели.

3. Гидрохимическое опробование природных и шахтных вод месторождения и оценка возможности их загрязнения при затоплении шахты им. С.М. Кирова.

3.1. Анализ особенностей формирования химического состава природных и шахтных вод в процессе эксплуатации месторождения.

3.2. Анализ источников загрязнения подземных и шахтных вод и концептуальная модель фенольного загрязнения водоносных горизонтов.

3.3. Экспериментальные исследования миграционных характеристик горных пород и оценка возможности загрязнения шахтных вод летучими фенолами и тяжелыми металлами.

4. Прогнозные оценки изменения гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод при затоплении шахты им. С.М. Кирова с применением численного моделирования.

4.1. Прогноз изменений гидродинамического режима подземных вод при затоплении шахты им. С.М. Кирова.

4.2. Разработка численной миграционной модели и ее использование для анализа и прогноза гидрохимического режима подземных вод.

4.3. Прогноз изменений гидрохимического режима подземных вод при затоплении шахты им. С.М. Кирова.

4.4. Обоснование необходимости ликвидации шахты им. С.М. Кирова методом «сухой» консервации.

5. Методические рекомендации по организации гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев.

5.1. Цели, задачи и структура мониторинга.

5.2. Особенности конструкции наблюдательной сети, рекомендации по методике проведения режимных наблюдений и опытно-миграционных работ

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Организация гидрогеоэкологического мониторинга при ликвидации шахт на месторождениях горючих сланцев"

Актуальность работы. В последние годы в России согласно Государственной программе реструктуризации топливной промышленности проводится ликвидация многочисленных нерентабельных угольных, а также сланцевых шахт. Ликвидация шахт путем их затопления подземными водами сопровождается значительным изменением техногенного гидродинамического и гидрохимического режима, что существенно сказывается на экологической ситуации в горнопромышленных регионах. При неуправляемом затоплении шахт не исключаются внезапные прорывы шахтных вод и увеличение водопритоков в горные выработки соседних действующих шахт, подтопление городских и промышленных территорий, загрязнение поверхностных и подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

В ряде случаев ликвидация шахт должна осуществляться путем их консервации с сохранением шахтного водоотлива. Так, на Ленинградском месторождении горючих сланцев в связи с ограничением сбыта товарного сланца поставлен вопрос о ликвидации одной из двух шахт — шахты им. С.М. Кирова. Комплекс натурных исследований, гидрохимических опробований шахтных вод, лабораторных экспериментов и прогнозных оценок показал, что затопление шахты может привести к существенному загрязнению шахтных и подземных вод летучими фенолами и тяжелыми металлами, что и предопределило необходимость ликвидации шахты с сохранением системы водоотлива. Организация «сухой» консервации шахты потребует значительных и долговременных эксплуатационных затрат, поэтому принято решение об использовании откачиваемых шахтных вод после их обязательной очистки для водоснабжения г. Сланцы.

Для обеспечения экологической безопасности, связанной как с негативными последствиями затопления сланцевых шахт, так и с их ликвидацией способом «сухой» консервации с использованием шахтных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, необходимо проведение комплексного экологического мониторинга, составной частью которого является гидрогеоэкологический мониторинг. В рамках гидрогеоэкологического мониторинга режимные наблюдения должны быть направлены на контроль гидродинамического и гидрохимического режима подземных вод, состава шахтных вод, выполнение оперативных и долговременных прогнозов изучаемых процессов и на обоснование инженерных мероприятий по управлению этими процессами на конкретных объектах. В связи с этим, одна из главных идей при организации и проведении гидрогеоэкологического мониторинга должна заключаться в его априорной ориентации на использование постоянно действующих геофильтрационных и миграционных моделей изучаемого месторождения - основного инструмента для анализа и прогнозных оценок техногенного режима подземных вод, а также обоснования инженерных решений.

Весомый вклад в развитие теории и научно-методических основ гидрогеоэкологии внесли В.А. Мироненко, В.М. Шестаков, В.М. Гольдберг, В.И. Осипов, В.Г. Румынии, Ф.М. Бочевер, А.Е. Орадовская, Н.Н. Веригин, А.А. Рошаль, C.JI. Шварцев, Е.В. Пиннекер и другие исследователи.

Тем не менее, научно-методические принципы организации гидрогеоэкологического мониторинга и, в частности, методики создания постоянно действующих моделей геофильтрационных и миграционных процессов при ликвидации горнодобывающих предприятий разработаны в недостаточной степени. Эта ситуация предопределила основные задачи дополнительных исследований, последовательность решения которых отразилась на структуре работы.

Цель работы состоит в организации эффективного гидрогеоэкологического мониторинга на месторождениях горючих сланцев для обоснования мероприятий по обеспечению экологической безопасности ликвидации шахт

Основные задачи исследований: изучение закономерностей гидродинамического и гидрохимического режимов подземных вод, сформированных при длительной эксплуатации месторождений горючих сланцев; разработка численных геофильтрационных моделей для анализа и прогноза техногенного гидродинамического режима подземных вод на Ленинградском месторождении горючих сланцев; создание численных миграционных моделей для анализа и прогноза гидрохимического режима подземных вод; постановка и проведение лабораторных экспериментов для оценки условий загрязнения шахтных вод фенолами и тяжелыми металлами в период эксплуатации месторождения и при затоплении шахты им. С.М. Кирова; разработка методических рекомендаций по организации ч гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении горючих сланцев. »

Научная новизна работы: при интерпретации результатов режимных наблюдений на созданных геофильтрационных моделях уточнены фильтрационные параметры основных водоносных горизонтов и относительных водоупоров, определяющие условия формирования водопротоков в горные выработки и особенности загрязнения подземных вод при затоплении шахт; на основе натурных наблюдений и лабораторных экспериментов установлены закономерности трансформации состава и повышения концентраций токсичных компонентов в шахтных водах в процессе затопления горных выработок; впервые разработана миграционная модель Ленинградского сланцевого месторождения, учитывающая специфический характер загрязнения водоносных горизонтов фенолами путем их ветрового переноса и осаждения на земной поверхности.

Практическая значимость работы.

Результаты работы использованы институтом «СПб Гипрошахт» при проектировании гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском сланцевом месторождении.

Личный вклад автора

- анализ источников загрязнения подземных вод при эксплуатации шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев;

- создание геофильтрационной модели и проведение серии численных экспериментов для уточнения фильтрационных параметров ордовикского водоносного комплекса и условий его питания;

- прогноз (с применением численной геофильтрационной модели) условий затопления шахты им. С.М. Кирова;

- разработка миграционной модели и проведение серии численных экспериментов для анализа и прогноза процессов загрязнения подземных и шахтных вод;

- проведение лабораторных экспериментов для оценки условий загрязнения шахтных вод фенолами;

- разработка принципов организации гидрогеоэко-логического мониторинга при ликвидации шахт на Ленинградском сланцевом месторождении.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований докладывались на: научно-методической конференции «Проблемы современной инженерной геологии», X Толстихинские чтения, Санкт-Петербург, 2002 г.; Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века», Саратов, март 2002 г.; научно-методической конференции «Тенденции и перспективы развития гидрогеологии и инженерной геологии в условиях рыночной экономики», Санкт-Петербург, декабрь 2004 г.

Основные положения диссертации отражены в 5 опубликованных работах.

Объект исследований

В качестве объекта исследований в рамках данной работы выбрано Ленинградское месторождение горючих сланцев, где при ликвидации шахты им. С.М. Кирова была предусмотрена возможность использования шахтных вод для водоснабжения города Сланцы.

Структура работы

Диссертация изложена на 23 9 страницах, включая введение, 5 глав, заключение, список литературы из 133 наименований содержит 50 рисунков, 35 таблиц, 2 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Гидрогеология", Кутяйкина, Мария Николаевна

Основные выводы по результатам экспериментальных работ можно сделать следующие.

Во-первых, концентрации фенолов во всех растворах, контактирующих со сланцем, оказываются больше ПДК. При этом в любых условиях интенсивность растворения «неизмененного сланца», заметно выше, чем сланца, подвергшегося изменениям в зонах карстообразования. Наибольшие содержания фенолов следует ожидать, с одной стороны, на контакте сланца с известняками или при проникновении в поры сланца вод с повышенной общей щелочностью (например, подземных вод из смежных горизонтов), а с другой стороны, в зонах, где сланец контактирует с сульфидными минералами, по крайней мере, на ранних стадиях этого контакта. Обе ситуации могут оказаться опасными при затоплении шахты, так как указанные зоны окажутся полностью водонасыщенными. Причем концентрации фенолов в воде на этих участках могут достигать первых десятков мкг/л, что более чем на порядок превышает ПДК.

Во-вторых, вызывает опасения ситуация с растворением сульфатов кальция из горючего сланца. В вытяжках из смеси неизмененного сланца и сульфидных минералов при явно нереальном для пористой среды соотношении твердой и жидкой фаз концентрации сульфатов уже равны ПДК (500 мг/л). Еще более опасна ситуация с общей жесткостью, которая во всех вытяжках из «неизмененного сланца» с соотношением твердой и жидкой фаз более или равной 1:10 уже равна или больше ПДК (7 мг-экв/л) и имеет тенденцию к увеличению при приближении к реальной доле минеральной части в водонасыщенной пористой среде.

Негативное влияние здесь также может оказать затопление шахты, так как в этом случае сланец окажется водонасыщенным и доля содержащихся в нем вод, а, следовательно, и сульфатов и ионов жесткости в общем подземном балансе возрастет. Это явление приобретает особую опасность, если учесть, что на рассматриваемой территории в атмосферных осадках, инфильтрующихся в водоносные горизонты, иногда концентрации сульфатов также достаточно высоки и измеряются первыми сотнями мг/л [45,49].

Оценка сорбционных параметров горных пород кукерского горизонта по отношению к фенолам. Опыты по изучению сорбции фенолов производились на трех образцах известняка кукерского горизонта в нарушенном (перетертом) состоянии: 1) образец № 2/21 (известняк доломитизированный, глубина - 55,8м); 2) образец № 2/23 (известняк с прослоями мергеля, глубина 62,0м); 3) образец № 2/24 (известняк глинистый, глубина 67,8м). Водные вытяжки из данных пород показали отсутствие фенолов, сорбированных на их поверхности в естественных условиях (таблица 3.8).

Методика оценки сорбционной емкости пород в опытах соответствовала общепринятой [73,84,93]. Во всех трех (по числу образцов) сериях опытов применялась единая градация концентраций фенола в исходных растворах: 0,030 мг/л, 0,075 мг/л и 0,250 мг/л, а соотношение твердой и жидкой фазы составляло 1:10. Все пробы выдерживались при периодическом интенсивном их перемешивании в течение 65 часов, после чего фильтраты проб анализировались на содержание фенолов. Расчет концентрации фенолов, адсорбировавшихся на твердой фазе, производился по формуле: тт пх где А - концентрация фенолов на твердой фазе, мг/кг; Со и С - соответственно исходная и конечная концентрация фенолов в жидкой фазе, мг/л; Уж - объем жидкой фазы, л; mm - масса твердой фазы, кг.

При интерпретации результатов экспериментов принималось, что деструкция фенолов является реакцией 1-го порядка, и, следовательно, скорость ее протекания подчинялась экспоненциальному закону:

С= С0*ехр(-Л*/) где t - время проведения эксперимента, сут; Я - параметр скорости реакции, 1/сут. Величина Я для исходных концентраций 0,030 мг/л, 0,075 мг/л и 0,250 мг/л составила соответственно 0,123 1/сут, 0,135 1/сут и 0,142 1/сут (средняя величина -Я ф = 0,133 1/сут). Эти данные использовались в дальнейшем для корректировки величины С в формуле (3.1), исходя из принципа, что сначала происходила сорбция фенолов на породе, а затем его окисление в растворе, так как скорость первой реакции несоизмеримо более высока, чем скорость второй реакции.

Полученный средний параметр скорости можно использовать для оценки самопроизвольного снижения концентрации фенолов в водах водоносных горизонтов. Согласно полученному значению Яср снижение содержания фенолов в 2 раза («период полураспада») может происходить за 5,2 суток.

Результаты сорбционных экспериментов, полученные с использованием формулы (3.1), сведены в таблицу 3.10. Схема протекания сорбционного процесса в разных образцах различна. Для пробы № 2/24 (глинистый известняк) характерно уменьшение коэффициента распределения КР=АЮ по мере увеличения концентрации фенолов в растворе, что вполне согласуется с известным видом изотермы адсорбции Ленгмюра, когда кривая зависимости А - f (С) является выпуклой (рис. 3.4), а эта зависимость описывается уравнением: где К] - константа адсорбции Ленгмюра, л/мг; А^-концентрация вещества на твердой фазе при «бесконечной» концентрации в растворе (при концентрации на пределе растворимости вещества), мг/кг. Коэффициенты распределения Кр для рассматриваемого глинистого известняка оказываются во много раз большими, чем для двух других пород.

5 2,000 ■д- 1,800 1,600

§. 1,200

0 1,000 со 0,800

1 0,600 p- 0,400

J 0,000 v§ 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 Концентр, в воде (С), мг/л

Рис.3.4 Изотерма адсорбции фенолов (стандартная). Обр.2/24

Заключение

В диссертационной работе на примере Ленинградского месторождения горючих сланцев затронуты научно-технические аспекты организации гидрогеологического мониторинга при ликвидации нерентабельных сланцевых шахт Прибалтийского сланцевого бассейна. Традиционно ликвидация сланцевых и угольных шахт в России осуществляется путем их затопления. В диссертации на основании результатов лабораторных экспериментов и полевых наблюдений показано, что прямое затопление шахты им. С.М. Кирова на Ленинградском месторождении горючих сланцев, помимо возрастания водопритоков в соседнюю эксплуатируемую шахту «Ленинградскую», может также привести к загрязнению шахтных, подземных и поверхностных вод Сланцевского горнопромышленного региона летучими фенолами и тяжелыми металлами. Данные выводы и послужили основанием для ликвидации шахты методом сухой ее консервации. Необходимость организации гидрогеоэкологического мониторинга на месторождении связана как с полным отсутствием режимной сети на месторождении, так и тем обстоятельством, что мониторинг направлен на обеспечение безопасного водоснабжения г. Сланцы -при ликвидации шахты имени С.М. Кирова с сохранением шахтного водоотлива шахтные воды будут использоваться (после их очистки) для хозяйственно-питьевого водоснабжения города.

Применительно к Ленинградскому месторождению горючих сланцев организация и проведение гидрогеоэкологического мониторинга заключена в его априорной ориентации на использование разработанных нами постоянно действующих геофильтрационной и миграционной моделей месторождения — важного инструмента для анализа и прогноза техногенного режима подземных вод, выбора и обоснования необходимых инженерных решений.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

С 1. Разработана концептуальная модель фенольного загрязнения шахтных и подземных вод за счет выброса в атмосферу и ветрового переноса продуктов переработки сланцев.

2. На основе решения обратных гидрогеологических задач с использованием численной геофильтрационной модели уточнены фильтрационные параметры и характеристики инфильтрационного питания ордовикского водоносного комплекса

3. Выполненные с использованием разработанной геофильтрационной модели w месторождения прогнозные оценки изменений гидродинамического режима позволяют сделать вывод о неизбежном загрязнении таллиннского водоносного горизонта фенолами и тяжелыми металлами при затоплении шахты им. С.М. Кирова

4. На основе выполненных лабораторных экспериментов и натурных наблюдений определена возможность существенного повышения концентраций фенолов и тяжелых металлов в водах затопленных выработок.

5. Разработана численная миграционная модель ордовикского водоносного комплекса, предназначенная для анализа и прогноза его гидрохимического режима, определяющего состав шахтных вод, используемых для водоснабжения г. Сланцы.

6. Разработаны основные принципы и методика модельно ориентированного гидрогеоэкологического мониторинга на Ленинградском месторождении I горючих сланцев для контроля безопасного использования загрязненных шахтных вод после их очистки.

7. Предложенные научно-методические принципы к организации гидрогеоэкологического мониторинга могут быть использованы при разработке мероприятий по обеспечению экологической безопасности в связи с ликвидацией шахт в Прибалтийском сланцевом бассейне.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кутяйкина, Мария Николаевна, Санкт-Петербург

1. Бауков С.С., Паап Ю.А. О материнском веществе керогена кукерсита // В сб. «Геохимия горючих сланцев», Таллинн, БИТ, 1978, с. 16-18

2. Бокий Л.Л., Стрельский Ф.П. Изучение естественных и искусственных режимов подземных вод на действующих и перспективных шахтных полях Прибалтийского бассейна. Л., ВНИМИ, 1980. Фонды ВНИМИ

3. Бондарик Г.К. Управление природно-техническими системами. Возможности и ограничения // Изд. Вузов. Геология и разведка, 1994, №1

4. Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М., Недра, 1973. 304 с.

5. Боревский Б.В., Плугина Т.А. Возможности использования гидрохимических данных при оценке взаимосвязи водоносных горизонтов и проницаемости раздельных слоев. Труды ВСЕГТШГЕО, вып. 93, М., Недра, 1976, с. 15-29

6. Бочевер Ф.М., Лапшин Н.М., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М., Недра, 1979, 254с.

7. Ю.Ванчугов B.C., Симонов В.В. Исследования влияния р. Плюссы на обводненность южных флангов смежных шахт им. С.М. Кирова и «Ленинградская». СПб, ЛПСЭ, 1990, фонды ОАО «Ленинградсланец»

8. П.Вартанян Г.С., Грязнов Т.А., Пересулько Д.И., Шпак А.А., Сычев К.И. Литомониторинг — важный элемент системы охраны природной среды // Советская геология, № 11, 1987, с. 110-118

9. Веригин Н.Н., Васильев С.В., Саркисян B.C., Шержуков Б.С. Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород. М., Недра, 1977. 271с.

10. Вернандский В.И. Биосфера и ноосфера. М., Наука, 1989, 261с.

11. Н.Вернандский В.И. Научная мысль как планетарное явление. М.: Наука, 1991.271 с.

12. Гавич И.К. Теория и практика применения моделирования в гидрогеологии. М.: Недра, 1980. 358 с.

13. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М.: Недра, 1988. 348 с.

14. Гавич И.К., Кожетев В.А., Перцовский В.В. Разведочное (имитационное) моделирование при оптимизации гидрогеологических изысканий //Водные ресурсы, 1985, №4, с. 86-92

15. Газизов М.С. Карст и его влияние на горные работы. М., Наука, 1971, 204с.

16. Гаррелс P.M., Крайст 4.JI. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968. 368 с.

17. Гатальский М.А. Карст силурийских и ордовикских карбонатных пород Прибалтики // Геология и геохимия. Л., ВНИГРИ, 1957, с.31-50

18. Геология и окружающая среда. Международное руководство в трех томах. Том 2 «Добыча полезных ископаемых и геологическая среда». Под ред. Г.С. Вартаняна, 260с.

19. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Том 2, м., Недра, 1968, 445с.

20. Геология СССР. Том. 1, Ленинградская, Псковская и Новгородская области. Полезные ископаемые. М., Недра, 1975, 326с.

21. Герасимова И.П. Научные основы современного мониторинга окружающей среды. Известия АН СССР. Серия география, 1975, № 3, с. 1325

22. Гидрогеология СССР. Том III, Ленинградская, Псковская и Новгородская области. М., Недра, 1967, 328с.

23. Гидрогеология. Охрана водных ресурсов. Экология. Гидрология. Эколого-гидрогеологический словарь. Под рад. А.Н. Воронова. СПб.: изд. С.-Петербургского ун-та, 1996. - 160с.

24. Гольдберг В.М. Методические рекомендации по гидрогеологическим исследованиям и прогнозам для контроля охраны подземных вод от загрязнения. М.: ВСЕГИНГЕО, 1980, 86 с.

25. Гольдберг В.М., Ганза С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М., Недра, 1984, 262с.

26. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. М., Гидрометеоиздат, 1987, 247с.

27. Голубев B.C., Гарибянц А.А. Гетерогенные процессы геохимической миграции. М.: Недра, 1968. 191 с.

28. Горелов Л.А. Экология наука - моделирование (философский очерк). -ММ., Наука, 1985, 207 с.

29. ГОСТ 2872-84 «Вода питьвая». М.: Изд-во стандартов, 1982

30. Гриненко В.А., Газизов М.С. О природе сульфидов в Прибалтийском сланцевом бассейне по данным изотопного состава серы // Геохимия, 1966, №12, с.25-31

31. Данилова Г.А., Дубарь Г.П., Кирюков В.В., Майоров Н.Ф. Сланценосная толща и геология карста Ленинградского месторождения горючих сланцев. В сб. «Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев». Л., ЛГИ, 1973, с.3-15

32. Дашко Р.Э. Характеристика прочности пород промышленного пласта и непосредственной кровли на Ленинградском месторождении горючих сланцев. В сб. «Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев». Л., ЛГИ, 1973, с.80-94

33. Жернов И.Е., Шестаков В.М. Моделирование подземных вод. М.: Недра, 1970

34. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. — М.: Гидрометеоиздат, 1979

35. Изучение влияния р. Плюссы на обводнение выработок действующих шахт комбината «Сланцы». Фонды СЗТГУ, 1965

36. Кирюхин В.А. Экологическая гидрогеология на рубеже веков. В сб. Экологические проблемы гидрогеологии. Восьмые Толстихинские чтения: материалы научно-методической конференции / СПГГИ, СПб, 1999, с. 3-7

37. Коносавский П.К. , Мироненко В.А., Румынии В.Г. Разработка и апробация моделей индикаторного опробования комплексов трещиноватых пород // Геоэкология, 1993, №3, с. 104-124

38. Коносавский П.К., Соловейчик К.А. Математическое моделирование геофильтрационных процессов. Учебное пособие. СПб, СПбГУ, 2001 г., 96с.

39. Концепция государственного мониторинга подземных вод Российской Федерации. М., Комитет по геологии и минеральным ресурсам, 1992

40. Короткое А.И. Исследование гидрохимии и динамики подземных вод г. Сланцы. Л., ЛГИ, 1974 (отчет по теме 115)

41. Коротков А.И. Режим карстовых вод Ленинградского месторождения горючих сланцев. В сб. «Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев». Л., ЛГИ, 197-3, с. 95-115

42. Коротков А.И., Петров Н.С. Исследование химического состава, режима и возможности загрязнения подземных вод на Ленинградскомместорождении горючих сланцев; разработка мероприятий по охране водоносных горизонтов. Л., ЛГИ, 1979 (отчет по теме 6277)

43. Коротков А.И., Петров Н.С., Баньковская В.М. Экологические проблемы эксплуатации Ленинградского месторождения горючих сланцев. В сб. Вопросы гидрогеологии и гидрогеомеханики горного производства. СПб., ВНИМИ, 1998

44. Крайнов С.Р. Компьютерное моделирование процессов формирования химического состава подземных вод // Разведка и охрана недр. 19966, 31». С. 10-16

45. Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. М., Недра, 1980, 285 с.

46. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. М.: Наука, 2004. -677 с.

47. Куренной В.В., Купцова Э.Д. Литомониторинг и геоэкологические исследования // Гидрогеология, инженерная геология и охрана окружающей среды. Обзор ВИЭМС. М., 1990. 82с.

48. Лебедева Н.П., Стефанова Е.И., Фадеев Н.П. Применение сканирующего электронного микроскопа для исследования органических микроэлементов горючих сланцев // В сб. «Геохимия горючих сланцев», Таллинн, БИТ, 1978, с.88-89

49. Левин А.С. Новые данные геохимической характеристики глубинного карста Ленинградского месторождения горючих сланцев. В сб. «Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев». Л., ЛГИ, 1973, с. 122-137

50. Левин А.С. О вторичных изменениях горючих сланцев Ленинградского месторождения // Изв. АН СССР. Сер. Геол., 1976, №1, с. 125-129

51. Левин А.С. Основные вопросы геологии месторождений горючих сланцев. М., Наука, 1982, 79 с.

52. Левин А.С. Охрана геологической среды в горнодобывающих районах. Кохтла-Ярве, 1991, 248с.

53. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Шестаков В.М. Численное моделирование геофильтрации. М., Недра, 1988

54. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Поспелов А.В. Имитационное моделирование в геофильтрационных процессах // Водные ресурсы. 1985, №4, с. 60-75

55. Ломтадзе В. Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. Л., Недра, 1972, 311с.

56. Ломтадзе В.Д. Охрана геологической среды при разработке месторождений полезных ископаемых // Зап. ЛГИ, 1984, т. 100, с. 3-16

57. Лукер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М., Недра, 1986. 208с.

58. Методические указания по оценке гидрогеологических условий ликвидации угольных шахт, обоснование мероприятий по управлениюрежимом подземных вод и обеспечению экологической безопасности. ИПКОН, Москва, 1997

59. Методы лабораторного определения физических характеристик горных пород. ГОСТ 51780-84 . Грунты. М., 1984

60. Мироненко В.А. О концепции государственного гидрогеологического мониторинга России // Геоэкология, 1993, №1, с. 19 -29

61. Мироненко В.А. Об альтернативных подходах к реабилитации загрязненных подземных вод // Проблемы изучения химического состава подземных вод: 6 Толстихинские чтения, СПб, 11-12 ноября, 1997

62. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. М., Недра, 1986

63. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Горнопромышленная гидрогеология. М., Недра, 1989

64. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. JI., Недра, 1988, 279с.

65. Мироненко В. А., Петров Н.С. Загрязнение подземных вод углеводородами//Геоэкология, 1995, №1, с. 3-27

66. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. Том 1,2 и 3. Изд. МГУ, 1998-1999

67. Мироненко В.А., Румынии В.Г., Учаев В.К. Охрана подземных вод в горнодобывающих районах (опыт гидрогеологических исследований). JL, Недра, 1980,320с.

68. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Теория и методы интерпретации опытно-фильтрационных работ. М., Недра, 1978, 325с.

69. Норватов Ю.А. Изучение и прогноз техногенного режима подземных вод. Л., Недра, 1988,261с.

70. Норватов Ю.А. Некоторые вопросы гидрогеологического обоснования способов ликвидации шахт. В сб. «Вопросы гидрогеологии и гидрогеомеханики и горного производства. СПб, ВНИМИ, 1998

71. Норватов Ю.А., Петров Н.С. Проведение мониторинга влияния шахтных вод на загрязнение питьевых водоисточников г. Сланцы Ленинградской области. Отчет по теме, СПб, ВНИМИ, 2000г.

72. Норватов Ю.А., Петрова И.Б. Гидрогеологическое прогнозирование при ликвидации шахт. Горный вестник, №4, 1998

73. Норватов Ю.А., Петрова И.Б., Миронов А.С., Норватова О.И. Гидрогеологические проблемы ликвидации шахт в Восточном Донбассе. В сб. «Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики» / Санкт-Петербургский университет, 2002, с. 132-137

74. Норватов Ю.А., Петрова И.Б., Петров Н.С. Экологические проблемы ликвидации эксплуатации шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев. Уголь, №11, 2001

75. Осипов В.И. Геоэкология — междисциплинарная наука о экологических проблемах геосфер // Геоэкология. Инженерная гидрогеология, гидрогеология, геокриология, 1993, №1, с.4-18

76. Паукер Н.Г. Гидрохимический метод в шахтной гидрогеологии. Л., Записки ЛГИ. Том 48, вып. 2,1965

77. Паукер Н.Г. Отчет о гидрогеологических исследованиях, проведенных в 1959-61 гг. на площади действующих шахт Ленинградского месторождения горючих сланцев. Л., ЛГИ (отчет по теме 739)

78. Паукер Н.Г. Характеристика карстовых проявлений на Ленинградском месторождении горючих сланцев и их классификация. В сб. «Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев». Л., ЛГИ, 1973, с.54-79

79. Петров Н.С., Румынии В.Г. Исследования некоторых механизмов самоочищения подземных вод в лабораторных условиях. В кн. Гидрогеологические проблемы охраны подземных вод. Записки ЛГИ, 1982, т.92, с. 43-53

80. Петров Н.С. Изменение химического состава подземных вод в процессе эксплуатации Ленинградского месторождения горючих сланцев. Л., изд-во ЛГИ, т. 103, 1985, с. 103-109

81. Петров Н.С., Короткое А.И. Проблемы охраны подземных вод на месторождениях горючих сланцев Прибалтийского сланцевого бассейна. В сб. Охрана труда и природной среды при добыче и обогащении полезных ископаемых. Кохтла-Ярве, 1982, с. 115-118

82. Петров Н.С. Исследование самоочищения подземных вод в горнодобывающих районах (на примере Сланцевско-Кингисеппского горнопромышленного района). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геол.-мин.наук. JL, 1982

83. Петров Н.С., Норватов А.Ю., Русанов И.В. Опытно-миграционное опробование трещино-пористых карбонатных пород на Эстонском месторождении горючих сланцев. Горючие сланцы, №11/2, 1994, с. 135-146

84. Перельман А.И. Геохимия. М: Высшая школа, 1979. 423 с.

85. Плотников Н.И., Краевский С. Гидрогеологические аспекты охраны окружающей среды. М., Недра, 1983

86. Плотников Н.И., Рогинец И.И. Гидрогеология рудных месторождений. М., Недра, 1987, 287с.

87. Плотников Н.И. Введение в экологическую гидрогеологию. Научно-методические основы и прикладные разделы. М.: Изд-во МГУ, 1998. 240с.

88. Положение о порядке осуществления государственного мониторинга состояния недр РФ. МПР России, 2001

89. Попов Э.П. «Закономерности изменения структурно-плотностных свойств пород в пределах карстовых нарушений». В сб. "Горногеологическое значение карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев". Л., ЛГИ, 1973,с. 138-158

90. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на Ленинградском месторождении горючих сланцев ВНИМИ.С.Пб.1996 г. 102 с.

91. Применение методов математического моделирования при решении задач фильтрации подземных вод и массопереноса. Труды ВСЕГИНГЕО, вып. 110, М., 1976

92. Проект на проведение работ по мониторингу подземных вод Сланцевского района Ленинградской области. (1 этап создание наблюдательной сети). Санкт-Петербург, 1994, фонды СЗРТЦ

93. Разработка геомеханического и гидрогеологического обоснования мероприятий по ликвидации шахт. СПб, 1997, фонды ВНИМИ

94. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы) М.: Россия молодая, 1994. 336 с.

95. Рошаль А.А. Методы определения миграционных параметров. В кн. «Гидрогеология и инженерная геология». Обзор ВИЭМС. М., 1980, 62с.

96. Рошаль А. А. Полевые методы определения миграционных параметров. В кн. Гидрогеология и инженерная геология. Обзор ВИЭМС. М., 1980, 68 с.

97. Румынии В.Г., Петров Н.С. Исследования некоторых механизмов самоочищения подземных вод в лабораторных условиях. В сб. Гидрогеологические проблемы охраны подземных вод. Записки ЛГИ, 1982, т.92, с.43-53

98. Румынии В.Г. О теоретических моделях миграции в гетерогенных средах. В кн.: Моделирование в гидрогеологии и инженерной геологии. Новочеркасск. Изд. НПИ, 1983, с.34-46

99. Румынии В.Г. Изучение массопереноса при гидрогеологических исследованиях с целью охраны подземных вод. Учебное пособие. Л., изд. ЛГИ, 1985, 102 с.

100. ИЗ. СанПиН 2.1.4.559-96. Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Издательство стандартов, 1996

101. Сводный отчет о геологоразведочных работах, проведенных на площади Ленинградского месторождения горючих сланцев для поля реконструируемой шахты им. С.М. Кирова, Фонды СЗТГУ, 1968

102. Сергеев Е.М. Инженерная геология наука о геологической среде // Инженерная геология, 1979, №1, с. 3-19

103. Теория и методология экологической геологии. Под ред. В.Т. Трофимова. М.: МГУ, 1997, 386 с.

104. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. ВСЕГИНГЕО. 1990. 127с.

105. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая гидрогеология в системе геологических наук // Отечественная геология. 1998, №2. с. 37-43

106. Тютюнова Ф.И. Физико-химические процессы в подземных водах. М., Наука, 1976,127с.

107. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод. М., Недра, 1981, 304с.

108. Цивьян М.В. Сланцеперерабатывающее производство и его влияние на санитарное состояние внешней среды. Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Л., 1973

109. Шварцев С. Л. Гидрогеоэкология, ее содержание и фундаментальные основы развития. В сб. «Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики / Санкт-Петербургский университет, 2002, с.204 — 209

110. Шестаков В.М. Принципы гидрогеодинамического мониторинга // Разведка и охрана недр. 1988, №8, с.45-49

111. Шестаков В.М. Мониторинг подземных вод принципы, методы, проблемы // Геоэкология, 1993, №6, с.1 - 11

112. Шестаков В.М. Принципы геофизико-экологического мониторинга //Геоэкология, 1994, №4

113. Фоменко В.И., Забейда М.И., Новоселова Т.Н. Методические рекомендации по организации режимных наблюдений в горнорудных регионах. Белгород, ВИОГЕМ, 1981, 48 с.

114. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод. М., Недра, 1981. 304с.

115. Frind Е., Matanga G. The dual formulation of flow for contaminant transport modeling.-Water Resources Research.-1985.-Vol.21.- №2 p.p. 159169

116. Gelhar L.W., Collims M.A. General analysis of longitudinal dispersion in nonuniform flow. Water Resources Research.-1971.-Vol. 19.- №1 p.p.161-180

117. Grove D.E., Beetem W.A. Porosity and dispersion constants calculations for a fractured carbonate aquifer using the two well tracer methord.- Water Resources Research.-1971.-Vol.7(l) p.p. 128-134

118. Kinzelbach W., Rausch H. Aquifer Simulation там же 25

119. Maloszewski P., Zuber A., Mathematical modeling of tracer behavior in short-term experiments in fissured rocks. Water Resources Research.-1990.-26(7), p.p. 1517-1528

120. Novakovsky K.S., Lapcevic P.A. Field measurements of radial solute transport in fractured rock.WRR v.30, 1,94, p.p.37-44

121. Tsang Y.W., Tsang C.F., Neretnieks I., Moreno L. Flow and tracer transport in fractured media: a variable aperture channel model and its properties.- Water Resources Research.-1988, -p.p.2049-2060

122. Welty C., Gelhar L.W. Evaluation of longitudinal dispersivity from nonuniform flow tracer tests, Journ. of Hydrology, 1994, p.p. 153; 71-102

123. Zuber A., Motyka J. Matrix porosity as the most important parameter of fissured rocks for solute transport at large scale.- Journal of Hydrology, 1994, v.158, p.p. 19-46

124. Lynn W.Gelhar, C. Welty, K.R.Rehfeldt A Critical Review of Data on Field-Scale Dispersion in Aquifers Water Resources Research.-1992.-Vol.28.-№7-p.p. 1955-1974

125. McDonald M.G. and Harbaugh A.W. A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model: U.S., 1984, Geological Survey Open-file Report, p.p.83-875