Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи

Abstract

Проведено комплексний аналіз результатів геофізичних досліджень, гідролого-гідрогеологічних умов та розвитку інженерно-геологічних процесів на південній околиці м. Кривий Ріг у районі відвалів “Лівобережні” та хвостосховищ “Войкове” і “Об’єднане”, що належать ПАТ “Південний гірничозбагачувальний комбінат”. Показано, що основні впливи відвалів і хвостосховищ на навколишнє середовище пов’язані з фільтраційними втратами через дно й борти споруд, а також розпорошенням забруднювальних речовин з поверхонь відвалів. За результатами вивчення тектонічної будови осадового чохла та докембрійського фундаменту, змін хімічного складу стічних вод розроблено оптимальну схему відведення шахтних дренажних вод з урахуванням природних умов і геологічних особливостей території. Дренажний комплекс здатний стримувати розвиток небезпечних інженерно-геологічних процесів, пов’язаних переважно із фільтраційними втратами та накопиченням атмосферних вод у відвалах. Розраховано параметри адаптованих до місцевих умов дренажних та очисних споруд, обґрунтовано можливість скидання підготовлених шахтних вод до водоносного горизонту у тріщинуватих кристалічних породах докембрію. Динамічність змін гідрологічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов переконує у необхідності проведення геоекологічного моніторингу для оперативного реагування на нові прояви небезпечних процесів та явищ.

Проведен комплексный анализ результатов геофизических исследований, гидролого-гидрогеологических условий и развития инженерно-геологических процессов в районе отвалов “Левобережные”, хвостохранилищ “Войково” и “Объединенное”, расположенных на южной окраине г. Кривой Рог. Основное влияние отвалов и хвостохранилищ на окружающую среду связано с фильтрационными потерями через дно и борта сооружений, а также с дефляцией загрязняющих веществ с поверхности хвостовых отложений. Изучение особенностей тектонического строения кристаллического фундамента и осадочного чехла, изменений химического состава сточных вод позволило более широко использовать природные условия, в том числе геологические особенности территории для отвода шахтных дренажных вод и сдерживания опасных инженерно-геологических процессов, связанных преимущественно с фильтрационными потерями и накоплением атмосферных вод в отвалах. Установлено 7 проблемных источников, проявлений и очагов активизации негативных процессов: фильтрационное замещение (выдавливание) с признаками оплывания на откосах дамб хвостохранилища “Войково” и “Объединенное”; нисходящая фильтрация загрязненных вод вследствие нарушения целостности защитного экрана отвалов “Левобережные” в первый от поверхности водоносный горизонт и в нижележащие карбонатные отложения неогена, что усиливает процессы карстообразования; загрязнение от не менее 3 источников открытых потоков высокоминерализованных вод от подошвы откосов отвалов “Левобережные”; заболоченная местность на север от с. Новоселовка, через которую проходит балка, собирающая все загрязненные поверхностные потоки с отвалов; засолонение и загрязнение грунтов в радиусе 1 км вокруг отвалов вследствие растекания высокоминерализованных грунтовых вод и выпаривания с концентрированием солей, а также ветровой эрозии; активизация процессов карстообразования, суффозии и поверхностной эрозии на участках крутых склонов в селах Рудничное, Новопетровка, Новоселовка, Ингулец и пгт Широкое. Для каждого пункта разработаны дренажные и очистительные мероприятия, обоснована возможность сбрасывания подготовленных шахтных вод в водоносный горизонт в трещиноватых кристаллических породах докембрия; рассчитаны параметры дренажа. Динамичность изменений гидрологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий убеждает в необходимости проведения геоэкологического мониторинга для оперативного реагирования на новые проявления опасных процессов и явлений.

Purpose The paper aims to evaluate the environmental impact of Levoberezhnyi dumps and Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries located at the south outskirts of Kryvyi Rih; to study the sedimentary cover tectonic structure and pre-Cambrian base features, sewage chemical composition alteration to be utilized under natural conditions, geological features of the location designed for mine drainage and containment of dangerous engineering and geological developments due to filtration losses and atmospheric waters accumulation in the dumps. Methodology We used a complex analysis of the geophysical research results, hydrologic and hydrogeology conditions and engineering and geological developments in Levoberezhnye dumps and Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries locations to determine their impact on the environment. Findings We have revealed 6 problematic sources, displays and seats of negative and phenomena activation: filtration substitution with signs of Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries dam dump gutter; descending filtration of contaminated water in the former from the surface water level and carbonate deposits of neogene situated below as the result of breaking the protection screen that accelerates the karst formation; at least 3 sources of contaminated water open flows of Levoberezhnye foot slope dumps; a marshy ravine situated to the north from Novoselovka settlement that takes the dumps contaminated surface flows; soil salinization and contamination within the radius of 1 km around the dumps as a result of highly mineralized subsoil waters spreading and vaporization, and salts concentration as well as of wind erosion; activation of karst formation, suffusion and surface erosion on the steep slopes area in Rudnichnoe, Novopetrovka, Novoselovka, Inhulets settlements and small town of Shyrokoie. Practical value/ implications We have suggested measures for drainage and purification; we have also grounded the possibility of mine waters discharging into the water leveling in cracked crystalline rocks of pre- Cambrian period; drainage parameters have been calculated. The dynamics of hydrologic, hydro-geological, engineering, and geologic conditions supports the necessity of carrying out geo-ecologic monitoring in order to react promptly to new types of dangerous processes and phenomena.