ОЦІНКА ВПЛИВУ УРАЗЛИВОСТІ ПІДЗЕМНИХ ВОД НА ЕКОЛОГІЧНУ БЕЗПЕКУ ЦЕНТРАЛЬНОГО ДОНБАСУ В УМОВАХ ЗАКРИТТЯ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ

summary

У Розділі 1 “ВПЛИВ ЗАКРИТТЯ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ НА ТЕХНОГЕННО-ЕКОЛОГІЧНУ БЕЗПЕКУ ГЕОЛОГІЧНОГО СЕРЕДОВИЩА, СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ” розглядаються питання оцінки і прогнозування зміни стану екологічних параметрів ГС у процесі масового закриття шахт.

Донбас є одним з найбільших вугільних басейнів у світі, геолого-промислове освоєння якого перевищує 200 років. З цим пов'язаний комплекс накопичених техногенних змін ГС (структурно-геологічних, гідрогеологічних, геохімічних та ін.), що ускладнюють закриття вугільних шахт. Через збільшення глибини ведення гірничих робіт (до 900-1300 м), зниження рівня підземних вод і вилучення великих обсягів вугілля і порід зростало регіональне порушення рівноваги в системі "гірські породи – підземні води".

Реструктуризація вугільної промисловості Донбасу (масове закриття шахт) вимагає термінового вивчення впливу змін гідрогеологічних, гідрогеохімічних, геохімічних умов на прояв широкого спектра еколого-геологічних процесів, що зумовлюють екологічну безпеку регіону.

Вивчення проблем, пов’язаних з впливом закриття вугільних шахт на стан ГС, проводяться в Росії, Польщі, Німеччині та інших країнах, але вуглепромислові райони Донбасу мають значно більші масштаби розвитку гірничих робіт по глибині і площі. На відміну від країн далекого зарубіжжя для України характерна еколого-технологічна недосконалість вугледобувних робіт, в результаті чого при закритті шахт спостерігаються прояви негативних екологічних наслідків, що істотно впливають на погіршення стану ГС, насамперед підземних вод, а це, у свою чергу, призводить до зниження рівня умов життєдіяльності.

Актуальні наукові пошуки різних складових частин досліджуваної проблеми містять роботи сучасних дослідників В. Д. Бабушкина, М. І. Бєсєди, В. М. Гольдберга, Л. С. Галецького, Г. А. Голодковської, М. І. Дробнохода, А. М. Дудика, І. С. Зекцера, В. Н. Єрмакова, М. М. Коржнєва, В. С. Ковалевського, Є. П. Котелевця, В. І. Лялька, В. А. Мироненка, В. С. Міщенка, Л. Ф. Миронова, М. С. Огняника, І. С. Пашковського, А. Я. Радзівілла, В. Г. Руминіна, Е. В. Соботовича, О. А. Улицького, В. М. Шестопалова, В. М. Шестакова, Є. О. Яковлева, Л. С. Язвіна та ін.

Цікавими та оригінальними для дослідження різноманітних проблем еколого-геологічного характеру та адаптації їх до умов реструктуризації вугільної галузі є публікації І. Д. Багрія, Б. О. Горлицького, С. І. Дорогунцова, Є. Я. Жовінського, Г. Л. Коффа, Г. В. Лисиченка, А. В. Лущика, Г. І. Рудька та ін.

На підставі зробленого автором аналізу значної кількості робіт, зокрема зарубіжних авторів, присвячених УПВ і оцінці прояву основних чинників, що зумовлюють погіршення стану ГС було розширено комплекс досліджень щодо оцінок техногенно-геологічної системи (ТГС) “шахта – ГС” та зон їх впливу. Серед них варто особливо відзначити таких вчених як: L. J. Andersen, Th. Dracos, М. Civita, H. J. Exler, S. S. Foster, R. E. Jackson, L. Aller, J. H. Lehr, E. Gosk, A. C. Skinner, H. Inhaber, J. Vrba, A. Zaporozec та ін.

Підвищений інтерес до даної проблематики викликаний як її новизною, так і прискореним розвитком перш за все принципово нового комплексу еколого-геологічних процесів, що активно впливають на погіршення екологічної безпеки територій, які знаходяться під впливом закриття шахт:

•         підйом рівнів підземних вод кам'яновугільного водоносного комплексу в зонах впливу шахт, закритих методом "мокрої” консервації (повне затоплення), у зв’язку з розвитком процесів підтоплення і затоплення (насамперед площ денної поверхні, що підроблені гірничими виробками);

•         додаткові переміщення масивів гірських порід і просідання денної поверхні над гірничими виробками, у тому числі в зонах давно закритих шахт;

•         посилення гідрогеохімічної міграцій забруднень при підтопленні місць складування відходів, територій з відстійниками і ставками-накопичувачами шахтних вод та промислових стоків, геохімічно забруднених територій та ін., а також зростання внаслідок цього хімічної (електрохімічної) агресивності ґрунтів і ґрунтових вод відносно залізобетонних і металевих конструкцій;

•         зростання ризику забруднення підземних і поверхневих вод, у тому числі в зонах розміщення водозабірних споруд;

•         зниження інженерно-сейсмогеологічної стійкості породних масивів (зон підробки, міжшахтних ціликів, перемичок) унаслідок локального накопичення потенційної енергії, зумовленої відновленням депресій рівнів підземних вод при затопленні шахт, а також розвитком зон гідрогеомеханічних напруг.

Головними чинниками, що вивчаються при оцінках наслідків закриття шахт, є параметри ГС і показники техногенного навантаження на нього, а основним результатом їх взаємодії є погіршення якості підземних вод.

Таким чином, для оцінки впливу закриття шахт на еколого-гідрогеологічний стан ГС можна використовувати УПВ, що характеризує чутливість підземних вод до прояву тієї чи іншої техногенної дії. За значенням і змістом УПВ протилежна захищеності і може слугувати об'єктивним критерієм для розроблення різних заходів щодо охорони підземних вод. Тобто поняття УПВ включає природні параметри ГС, взаємозв'язок (взаємодія) яких між собою і з техногенними чинниками дає можливість виконувати цільові (функціональні) та інтегральні (адитивні) еколого-геологічні оцінки.

У Розділі 2 “КОНЦЕПТУАЛЬНІ, ТЕОРЕТИЧНІ І МЕТОДОЛОГІЧНІ ЗАСАДИ УРАЗЛИВОСТІ ПІДЗЕМНИХ ВОД” розглядаються концептуальні положення УПВ, формулюються основні понятійні визначення проблеми. Пропонується загальна структура картографічної моделі, що здатна відобразити зміни екологічного стану підземної гідросфери в процесі масового закриття вугільних шахт.

Концепція УПВ широко розробляється у світі, починаючи з 50-х років минулого століття, перш за все виходячи із задач оцінки схильності водоносних горизонтів і окремих водозаборів до дії радіоактивного забруднення. Успіхи, досягнуті передусім у таких передових країнах, як США, Росія, Україна, Франція, Великобританія, Данія, Швеція, Нідерланди та ін., створили базу для розробок новітніх поглядів на інші джерела забруднення підземних вод, способи захисту водоносних горизонтів від забруднень різної природи (промислове, аграрне, побутове та ін.), що вимагає деталізації проблем, пов’язаних із захищеністю підземних вод.

Сама ідея, яка закладена в понятті “захищеність”, виходить переважно з оцінки ступеня благополуччя стану об'єкта, який досліджується. Тобто акцент робиться на тих чинниках, які забезпечують надійність ізоляції водоносного горизонту від забруднення, що впливає на балансовий і якісний стан підземних вод (їх хімічний і газовий склад, величину ресурсів та ін.).

Оцінка УПВ базується на більшій кількості чинників, ніж захищеність; значна частина їх з часом змінюється, що істотно розширює можливості використання УПВ при вивченні наслідків техногенного впливу на підземні води. Уразливість водоносного горизонту залежить як від статичних параметрів (потужності порід зони аерації, фільтраційних та сорбційних властивостей захисних шарів), так і від розподілу поля напору в межах досліджуваної території, інтенсивності і характеру техногенного навантаження та ін. Отже ми можемо стверджувати, що уразливість + існуюче зовнішнє і внутрішнє техногенне навантаження = ризик забруднення.

Ступінь УПВ визначається не тільки природними, на й техногенними чинниками. Ми розглядаємо три основних природних чинники, які контролюють вплив ГС на  ступінь УПВ: