Переоценка эксплуатационных запасов дренажных подземных вод технического назначения Михайловского ГОК

Фрагмент модельной карты изменения уровней в надъюрском водоносном комплексе на территории деятельности МГОКа на 2000 год

Разработка Михайловского железорудного месторождения в Курской области ведётся с 1960 года с предварительным (опережающим) водопонижением, для чего по периметру существующего карьера создан подземный дренажный комплекс с системой горизонтальных подземных выработок (штреков) в сочетании с дренажными скважинами.

В формировании водопритока в разрабатываемый карьер участвуют подземные воды всех развитых в районе карьера водоносных горизонтов: от верхнего - в песчано-глинистых отложениях четвертичного возраста до архей-протерозойского - в трещиноватых кристаллических породах. Суммарный водоприток подземных вод всем горизонтам на современный момент составляет около 2 500 м³ в час.

Под влиянием многолетней эксплуатации дренажной системы карьера вокруг него сформировалась обширная депрессионная воронка уровней подземных вод с радиусом несколько десятков километров и понижением в центре до 100 м и более (по нижним водоносным горизонтам).

На базе Михайловского железорудного месторождения действует горно-обогатительный комбинат (МГОК), который является предприятием по добыче и переработке богатых руд и железистых кварцитов. Разработка месторождения ведется открытым способом. Вскрышные породы и железные руды отрабатываются по транспортной системе с внешним отвалообразованием.

В результате техногенного воздействия на окружающую среду здесь произошли значительные изменения ландшафта и всей водохозяйственной и экологической обстановки: появился карьер площадью около 12 км² и глубиной более 250 м, отвалы вскрышных пород, созданы многочисленные технические водоёмы, спрямлены или засыпаны русла некоторых рек и т.д. Наряду с полным осушением некоторых водоносных горизонтов в прибортовой части карьера, в районе гидротехнических сооружений произошёл подъём уровней подземных вод и их загрязнение в отдельных зонах (хвостохранилище, отвалы, технические водоёмы).

Кроме этого, большие изменения произошли на территории промплощадки (обогатительной фабрики) МГОКа. Под влиянием утечек воды, используемой в процессе обогащения, здесь образовался постоянный техногенный водоносный горизонт, с которым связано подтопление фундаментов производственных зданий.

На многих реках территории деятельности МГОКа в разное время созданы многочисленные искусственные водоемы, как связанные, так и не связанные с деятельностью предприятия. Общее количество прудов и водохранилищ за последние 50 лет здесь возросло с 9 до 82, суммарный объём - с 2,7 до 114 млн. м³. Сооружение искусственных водоёмов, как и всегда в подобных случаях, привело к изменению речного стока, т.е. к снижению максимальных расходов весеннего половодья и к увеличению меженный сток рек.

В 2002 году компания "Геолинк Консалтинг" завершила работу по прогнозу изменения гидрогеологической ситуации в зоне влияния дренажной системы карьера. При этом прогноз выполнялся применительно к проектным вариантам развития дренажной системы в ближайшие 25 лет.

Для решения поставленной задачи была создана и передана в эксплуатацию МГОКу автоматизированная система объектного мониторинга подземных вод территории Михайловского железорудного района. Она включает в себя подсистемы:

• наблюдений за уровнями подземных вод и расходами водоотлива
• накопления и обработки данных (база данных и ГИС-система)
• прогнозирования (гидрогеологическая постоянно-действующая модель ПДМ)

В процессе работ модель была адаптирована к объекту мониторинга путём решения серии обратных задач с использованием ретроспективной и современной информации о состоянии подземных вод территории. При этом в модели учтены особенности питания, испарения и разгрузки подземных вод в зависимости от ландшафтно-геоморфологических условий, а также взаимовлияние дренажной системы карьера, действующих и проектных водозаборов в пределах и вне рассматриваемой территории.

Прогнозные решения на модели позволили оценить возможные изменения гидрогеологической и всей водохозяйственной ситуации на объектах ГОКа. При этом оценен водоприток к дренажной системе, а также его влияние на экологические условия территории. За счёт углубления региональной воронки депрессии в нижних водоносных горизонтах происходит некоторое снижение уровня первого от поверхности водоносного горизонта, что может привести к осушению некоторой части мелких колодцев. Сокращается, а на некоторых участках полностью прекращается испарение с уровня грунтовых вод, исчезают некоторые родники, изменяется характер взаимосвязи подземных вод с поверхностными. На ближайших к карьеру городских водозаборах подземных вод для хозпитьевого водоснабжения будет происходить дальнейшее снижение уровней в целевых водоносных горизонтах. Понижение уровня от современного состояния составит на 40-60 м.

По результатам прогнозного моделирования были оценены и утверждены государственной комиссией по запасам полезных ископаемых эксплуатационные запасы дренажных подземных вод. Общая величина эксплуатационных запасов составляет 48,7 тыс. м³/сут. Она соответствует прогнозному водопритоку подземных вод в дренажную систему карьера на расчётный срок 25 лет. При этом в процессе разработки карьера до проектных отметок водопритоки могут изменяться в пределах 45-54 тыс. м³/сут. В значительной степени его величина будет определяться темпом проходки штреков и дренажных скважин.