Создание безлюдной режимной сети наблюдательных пунктов на месторождении им. В. Гриба

Ф.Г. Атрощенко, к.г.-м.н., ведущий научный сотрудник ВНИМИ (Санкт-Петербург)

К.А. Лопатин, коммерческий директор ООО «Полтраф СНГ» (Санкт-Петербург)

В.А. Мартынова, аспирант, ведущий инженер кафедры геологии МГГУ; А.М. Петряков, аспирант МГГУ

Верхотинское алмазное месторождения им. В. Гриба расположено в западной части Мезенского района Архангельской области, в 115 км к северо-востоку от г. Архангельска и в 25 км к северо-востоку от месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова. Район месторождения представляет собой заболоченную и залесенную пологоволнистую равнину, пересеченную речными долинами и многочисленными карстовыми логами, осложненную озерными и болотными впадинами и карстовыми воронками. Преобладающие абсолютные отметки поверхности составляют 110–125 м, максимальные – до 140 м, наблюдаются на юго-западе, по левому берегу р. Падун.

В северной и северо-восточной части территории распространены обширные болотистые понижения с отметками 95–105 м. Речные долины узкие (50–200 м), склоны, высотой 10–25 м (на р. Падун – до 50 м), крутые (под углами до 30–40°), изрезаны многочисленными логами. Днища озерно-речных систем, как правило, заболочены. Склоны карстовых логов крутые (до 10–20°), высотой до 10 м. На водоразделе рек Падун и Черная часто встречаются карстовые воронки и впадины диаметром от 2–3 до 30–50 м и глубиной до 1–3 м (отдельные карстовые воронки достигают в диаметре 100 м при глубине 10–15 м). Болота вместе с заболоченными участками леса занимают около 65% площади.

Гидрографическая сеть района относится к бассейнам сёмужьих нерестовых рек Сояна и Мегра и представлена небольшими по протяженности (до 20–30 км) реками и ручьями. Основные реки района – р. Падун, протока Ерна, протока Черная и реки Кукомка и Волчья. На площади работ расположены пять крупных Басурмановых озер: Волчье, Мертвое, Черное, Северное и Южное. Происхождение озер, за исключением Мертвого – смешанное, тектонически ослабленная зона подверглась воздействию карстовых процессов и ледника. Озеро Мертвое – ледникового происхождения [1].

Сложные гидрогеологические условия и наличие в зоне воздействия горных работ двух бассейнов семужьих рек (Мегра и Сояна) и Соянского биозаказника потребовали разработки в проекте режимной наблюдательной сети, ориентированной не только на оценку изменения гидрогеологических условий в районе месторождения, но, в первую очередь, на изучение и предотвращение влияния открытой разработки алмазоносной трубки на экологическую безопасность сложившейся в регионе экосистемы [2, 3, 6]. В связи с этим в проекте разработки месторождения предусмотрено равномерное расположение по площади по всем сторонам света пунктов наблюдений режимной сети, а в разрезе – охватывание всех значимых гидрогеологических пластов. В частности, наблюдательные пункты режимной сети, состоящие из 2–3 скважин, распространены с севера от оз. Мертвого на юг до Ернинских озер и с востока от Басурмановых озер до реки Падун – на западе.

Кроме того, для оценки влияния горных дренажей на условия обмеления и степени возможного загрязнения басеейнов семужьих рек в проекте предусмотрена организация гидропостов (ГП) на реках Волчья, Кукомке (2 гидропоста), Ерне, Падуне и протоке Черной. На всех озерах также будут созданы уровенные посты (УП) для наблюдений за колебаниями уровней и составом вод. В целом на месторождении кроме 75 водопонизительных скважин (ВПС) дренажного контура будет создана сеть наблюдательных пунктов, состоящая из более 50 скважин различной глубины, 6 гидропостов на реках и 5 уровенных постов на озерах.

В пределах месторождения выделены следующие гидрогеологические подразделения.

1. В разрезе четвертичных отложений, распространенных на изучаемой территории повсеместно, выделено и изучено 11 водоносных и водоупорных горизонтов различного происхождения.

2. Среднекаменноугольная – нижнепермская водоносная серия (C2-P1) распространена на всей территории района на междуречных пространствах. На участке месторождения она представлена олмугской и окуневской свитами (C2ol-ok), сложенными карбонатными, местами интенсивно закарстованными, породами, объединенными в олмуго-окуневский водоносный горизонт.

3. Урзугский (урзуго-воереченский) водоносный комплекс (C2ur-vr) широко распространен на территории участка. Перекрывается карбонатными породами, а также отложениями валдайской морены, залегает на отложениях падунской свиты венда и на кратерных образованиях трубок взрыва. Под четвертичные отложения выходит узкими полосами, окаймляющими карбонатную толщу С2-Р1 возраста.

4. Воды трубок взрыва (i-nD3-C2) связаны с туфогенно-осадочной толщей кратерной фации и кимберлитами жерловой фации.

5. Падунский водоносный комплекс (V2pd) распространен на всей территории участка. Под четвертичные отложения он выходит на западе участка и в пределах палеодолин. На остальных участках месторождения комплекс перекрывается отложениями урзугской свиты среднего карбона. Водовмещающие породы представлены мелко- и среднезернистыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов.

6. Мезенский слабоводоносный комплекс (V2mz) распространен повсеместно. На территории участка перекрывается отложениями падунской свиты, а подстилается терригенной толщей усть-пинежской свиты. Водовмещающие породы представлены тонким переслаиванием алевролитов, аргиллитов и песчаников.

7. Усть-пинежский слабоводоносный комплекс (V2up) развит повсеместно. В связи с большой глубиной залегания водоносный комплекс изучен слабо.

Из анализа гидрогеологических условий территории месторождения трубки им. В. Гриба следует, что преимущественное влияние на условия обводнения горных выработок окажут, в первую очередь, падунский и урзугский водоносные комплексы [2, 3]. На устойчивость уступов и бортов карьера при его разработке до глубины 450 м будет влиять не только степень осушенности указанных водоносных пластов, но и остаточные напоры в слабоводоносном мезенском комплексе. Учитывая, что защита горных выработок от обводнения в проекте ориентирована главным образом на падунский водоносный комплекс как наиболее мощный и водообильный, при ведении горных работ в его пределах существенное значение имеет оценка условий взаимосвязи падунского комплекса с вышележащими горизонтами и речными водотоками и водоемами. Наличие высокоемкостных (водоотдача 10–15%) горизонтов в переуглубленных древних долинах и в современных долинах рек обеспечит сокращение радиуса воронки депрессии в верхнем регионально развитом горизонте. При этом происходит существенное сглаживание и растягивание во времени процесса обмеления рек в меженные периоды под влиянием работы горных дренажей [6–7].

Проект осушения горных выработок с помощью водопонижающих скважин (ВПС) и связанный с ним проект создания наблюдательных пунктов режимной сети для оценки изменений эколого-гидрогеологической ситуации в области влияния горных работ отражают сложности ведения режимных наблюдений на территории месторождения [4–5]. В частности, основные трудности ведения режимных наблюдений заключаются в следующем:

- наличие более 120 наблюдательных точек, расположенных в радиусе от 1 до 7 км от центра карьера;

- частота наблюдений от 2–3 раз в сутки по ВПС и ближним наблюдательным скважинам, до 1 раза в 1–7 суток по удаленным пунктам;

- наблюдения будут вестись в условиях сложной пересеченности местности, заболоченности и залесенности территории;

- необходимость ведения наблюдений при слабой оснащенности (технической и кадровой) гидрогеологической службы строящегося ГОКа.

Вышеотмеченные трудности вынудили руководство компании обратиться к опыту создания безлюдной системы съема и передачи информации от каждого наблюдательного пункта. Предлагаемая система дистанционного контроля и передачи данных наблюдений за уровнями, температурой, минерализацией в наблюдательных и эксплуатационных скважинах, на гидропостах в реках и водоемах в общем виде представляет собой регистратор данных для измерения уровня (температуры, минерализации), накопительную систему и передающую систему.

Передача данных осуществляется с использованием систем GSM, GPRS, радио- или спутниковой связи. Для организации безлюдной режимной сети наблюдений предусмотрено применение оборудования дня из ведущих мировых фирм.

Заключение

На горных предприятиях РФ, в том числе и алмазодобывающих, оперирующих преимущественно в северных регионах страны, основной экологической проблемой является сохранение хрупкого экологического равновесия, характерного для северных регионов.

К охраняемым объектам относятся водотоки и водоемы (искусственные и естественные, имеющие статус рыбохозяйственного значения высшей категории), осушаемые водоносные горизонты питьевых вод (падунский и др.), биозаказник «Соянский», прилегающие к карьерам лесные и болотные массивы. В частности, осушение верхней части геологического разреза месторождения (особенно почвенного слоя) может привести не только к смене растительности, но и климата на обширной территории в районе воздействия горных работ. Согласно требованиям Министерства природных ресурсов РФ на каждом из указанных месторождений в процессе разработки должна быть создана сеть наблюдательных пунктов (скважин, гидропостов и т.д.). При этом необходимо контролировать характер развития воронки депрессии в первом от поверхности водоносном горизонте, степень нарушенности гидрохимического и гидробиологического режимов в водоносных горизонтах, содержащих питьевую воду, водотоках и водоемах региона.

На месторождении им. В. Гриба реализуется разработанная в стране концепция создания гидрогеологического мониторинга регионального уровня. В век компьютерной техники и высоких технологий создание информационной базы с помощью хлопушек уже не отвечает требованиям, предъявляемым к качеству информационной поддержки численного моделирования изучаемого объекта. В общем виде авторами предлагается создание системы дистанционного способа съема и передачи информации с наблюдательных пунктов с необходимой для расчетов частотой наблюдений и последующим построением гидродинамических (температурных, гидрохимических) моделей объекта, на которых будет проводиться обработка полученных данных и составление прогнозных оценок развития ситуации на объекте в процессе его эксплуатации.

В результате на объекте будет решаться комплексная задача: материальное обеспечение наблюдательных пунктов соответствующими системами дистанционного съема и передачи данных, изучение объекта с последующим уточнением проекта разработки месторождения, к примеру, с гидрогеологической точки зрения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Архангельская алмазоносная провинция / Под ред. Богатикова О. А. М.": Изд"во МГУ, 1999." 522 с.

2. Атрощенко Ф. Г. Опыт эффективного решения гидрогеоэкологических проблем при проектировании ГОКа на месторождении алмазов им. М. В. Ломоносова / Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики. "СПб. Изд"во С."Петерб. гос. ун"та, 2002. " С. 215–227.

3. Венд Юго"Восточного Беломорья / Станковский А. Ф, Веричев Е. М., Гриб В. П., Добейко И. П. // Известия АН СССР, 1981. Сер. геол., № 2. – С. 78–88.

4. Концепция государственного мониторинга подземных вод Российской Федерации. Москва, 1992.

5. Королев В.А. Мониторинг геологической среды, М.: Изд"во МГУ. " 1995. " 272 с.

6. Малов А.И. Подземные воды Юго"Восточного Беломорья, Екатеринбург, 2003. " 234 с.

7. Мироненко В. А., Атрощенко Ф. Г. Гидрогеологические условия освоения месторождения алмазов Архангельского региона // Экологические проблемы региона и основные направления рационального природопользования. " Архангельск, 1991." С. 67–69.