Лекция 4. Мониторинг шахтных и карьерных вод горнодобывающих предприятий и кадастр данных мониторинга
Мониторинг шахтных и карьерных вод относится к локальному мониторингу, целью которого является информационное обеспечение рационального использования государственного фонда недр, включая подземные воды, а также управление недропользованием и охраной недр.
Мониторинг шахтных (карьерных) вод является составной частью проекта освоения месторождения, разработанного специализированной организацией и согласованного в установленном порядке с уполномоченным органом охраны и использования недр, а также имеющим положительное заключение экологической экспертизы.
Проект включает в себя три стадии мониторинга подземных вод:
I - стадия: оценка изученности объекта, разработка программы наблюдений и создание наблюдательной сети;
II - стадия: регулярные работы по наблюдению за состоянием объекта;
III - стадия: обработка данных, оценка состояния водного объекта за истекший период и последний год наблюдений и составление прогноза его изменений.
Первая стадия начинается с оценки изученности объекта, разработки программы наблюдений и создания наблюдательной сети.
Обязательным условием включения водного объекта в Единый государственный водный фонд страны и осуществление мониторинга подземных вод является общая изученность водного объекта, которая соответствует гидрогеологической съемке масштаба 1:200 000 и обеспечивает получение данных, характеризующих:
- глубину залегания подземных вод (для трещинно-грунтовых вод) и мощность водовмещающих пород (для водоносных горизонтов и комплексов);
- условия водообмена и защищенность подземных вод;
- уровни и пьезометрические поверхности подземных вод;
- физические свойства, химические и микробиологические показатели;
- глубина динамического уровня;
- радиус влияния;
- производительность шахтного водоотлива;
- приток подземных вод в шахту;
- использование подземных вод.
Разработка программы ведения мониторинга включает в себя методику наблюдений за режимом химического состава подземных вод, состоянием уровня, баланса и ресурсов подземных вод.
Наблюдательную сеть составляют специально оборудованные гидрогеологические (режимные) скважины, водомерные посты на реках, водоемах и накопителях сбрасываемых вод, хвостохранилищах, промплощадках. Водомерные пункты оборудуются на водосборниках у насосных станций (в стволах дренажных шахт, зумпфах карьеров).
Наблюдательные скважины размещаются на выделенных путем специального анализа важнейших лентах тока - движения подземных вод, а для ореолов рассеяния площадные системы наблюдательных скважин располагаются по линиям вдоль и в крест основного переноса загрязняющих веществ. Основные наблюдательные створы размещаются по нескольким лучам, отходящим от источника загрязнения и замыкающимся на охраняемых объектах. При размещении пунктов наблюдения учитывается все многообразие условий и факторов взаимообусловленности формирования подземных вод и динамика их состояния в границах соподчиненных месторождений, водоносных горизонтов (комплексов) и бассейнов.
Перед созданием режимной наблюдательной сети подготавливается картографическая основа мониторинга подземных вод в масштабе 1:25000 или 1:50000. Составляются гидрогеологическая карта условий природной защищенности подземных вод от загрязнения, гидрохимическая карта с показом расположения наблюдательной сети и участка шахтного или карьерного водоотлива.
Содержание и методика наблюдений должны обеспечивать получение достоверных данных о темпе осушения горного массива, положение уровня подземных вод на всей площади нарушенного гидродинамического режима, оценку влияния осушения (или подтопления) на окружающую среду.
На второй стадии мониторинга подземных вод, при регулярных работах по наблюдению за состоянием водного объекта, производятся, согласно программы режимных наблюдений, замеры параметров водоотлива и уровней в режимных скважинах, отбор проб для определения химического состава и содержания микрокомпонентов в подземных водах.
На третьей стадии происходит создание информационной базы мониторинга подземных вод (накопление информации об уровенном и температурном режиме и изменении химического состава и содержания микрокомпонентов при естественном и нарушенном режимах подземных вод, о количестве извлеченных на поверхность подземных вод), составление прогнозов уровня и изменения химического состава и содержания микрокомпонентов, баланса.
При ведении мониторинга обязательно выделяется группа основных и специальных показателей и характеристик, имеющих контрольные величины (глубины динамического уровня, производительности водозаборных сооружений или заданные пределы концентрации компонентов химического состава).
Слежение за изменчивостью естественных условий формирования ресурсов подземных вод и влиянием техногенного воздействия в границах учитываемых водных объектов позволяет контролировать реальность разведанных и прогнозных эксплуатационных запасов, вводить при необходимости коррективы, осуществлять подсчет запасов в изменившихся условиях или, напротив, рекомендовать меры, предупреждающие негативные последствия естественных изменений или техногенного воздействия.
Сущность контроля состояния подземных вод по качественным показателям состоит в проведении систематических работ по наблюдению за динамикой общей минерализации воды, ее температуры, органолептических свойств, компонентов общего химического состава и загрязнения, нормируемых, в частности, стандартом для питьевых вод.
Цикличность ведения мониторинга - годовая с анализом динамики его параметров. Сущность цикличности выражается в том, что результаты обработки данных по завершении третьей стадии требуют (в рамках первой стадии) привлечения новых материалов по объекту, корректировки программы наблюдений и совершенствования наблюдательной сети.
Стадия регулярных наблюдений возобновляется также с учетом результатов, полученных ранее.
В качестве обобщенного контрольного признака мониторинга целесообразно принять положение и параметры межени, отражающей внутригодовое формирование баланса грунтовых вод и вод неглубоко залегающих напорно-безнапорных водоносных горизонтов, а также конкретные показатели качества воды, специфические для данного района или содержащие близкие к предельным концентрациям.
Внутригодовые наблюдения при этом разделяются на три фазы:
фазу наблюдений за состоянием подземных вод в период зимней межени и зимне-весенним изменением состояния подземных вод (январь-апрель);
фазу наблюдений за состоянием подземных вод в период формирования летне-осенней межени (май-сентябрь); при этом возможна оптимизация внутригодовой программы и сети наблюдений с учетом данных первой фазы;
фазу наблюдений за состоянием подземных вод в период формирования зимней межени (октябрь-декабрь); на этот период приходится начало обработки годовых данных и установление внутригодовой тенденции состояния водного объекта.
Стадия обработки данных и оценки состояния водного объекта циклически повторяется и ежегодно ее результаты используются для нового цикла мониторинга.