Проблемы самореабилитации гидросферы и очистки шахтных вод на постэксплуатационном этапе (на примере Левихинского рудника, Средний Урал)

Формирование состава подземных и поверхностных вод гидросферы водосборов, которые нарушены горными работами, зависит как от природных, так и, в значительной степени, техногенных факторов. При этом техногенные факторы могут быть ведущими в течение продолжительного периода, исчисляемого иногда десятками и даже сотнями лет. После прекращения добычи возврат горнопромышленной территории в состояние, близкое к естественному, возможен, как показывает мировой опыт, в исключительных случаях, чаще всего, если геохимическая активность полезного ископаемого невысока, а процесс рекультивации и ревитализации планируется еще на этапе проектирования отработки. В старопромышленных районах большое значение приобретают процессы самовосстановления гидросферы, которые определяют время, в течение которого территория должна рассматриваться как объект накопленного вреда окружающей среде. В настоящее время на отработанных и затопленных в начале 2000-х годов медноколчеданных рудниках Свердловской области суммарный вынос соединений металлов шахтными водами в зонах разгрузки составляет сотни (марганец, цинк) и даже тысячи тонн в год (железо). Продолжительность самореабилитации гидросферы горнопромышленных территорий на постэксплуатационном этапе, т. е. длительность периода, в течение которого содержание основных загрязняющих компонентов (меди, цинка, железа, сульфат-иона) снижается до предельно-допустимых или фоновых значений, составляет десятки и даже сотни лет. В течение этого времени для предотвращения загрязнения подземной и поверхностной гидросферы требуется проведение дорогостоящих мероприятий по реализации системы очистки подземных и поверхностных вод старопромышленной территории. Исследования выполнены на основе данных наблюдений за химическим составом водных объектов территории отработанного Левихинского рудника с начала 2000-х годов.

Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Проблемы самореабилитации гидросферы и очистки шахтных вод на постэксплуатационном этапе (на примере Левихинского рудника, Средний Урал) // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 488–500. DOI: 10.25018/0236—1493—2020—31-0-488-500.

Исследования выполнены в рамках Программы фундаментальных научных исследований РАН, тема 0328—2019—005 в соответствии с планом 2019—2021 гг., и при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20—45—660014.

Рыбникова Людмила Сергеевна¹ — докт. геол.-минерал. наук, главный научный сотрудник лаборатории экологии горного производства, luserib@mail.ru,
Рыбников Петр Андреевич^1,2 — канд. геол.-минерал. наук, заведующий лабораторией геоинформационных и цифровых технологий в недропользовании, доцент кафедры инженерной экологии, ribnikoff@yandex.ru,
¹ Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075 г. Екатеринбург, ГСП-219, Мамина-Сибиряка 58,
² Уральский государственный горный университет, 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30.

1. Рыбникова Л.С. Рыбников П.А. Гидрогеологические исследования в горном деле на постэксплуатационном этапе // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2018. № 4. С. 25–39.

2. Abandoned mines and the water environment. Science Report. Environment Agency, Bristol, 2008. 40 p.

3. Wolkersdorfer C. Water management at abandoned flooded underground mines. Fundamentals. Tracer tests. Modelling. Water treatment. Springer, 2008. 465 p.

4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области в 2016 году». Екатеринбург: ООО «Типография Для Вас», 2017. 330 с.

5. Рыбникова Л.С. Рыбников П.А. Закономерности формирования качества подземных вод на отработанных медноколчеданных рудниках Левихинского рудного поля (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2019. Т. 64. № 3. С. 282—299. (L.S. Rybnikova and P.A. Rybnikov. Regularities in the Evolution of Groundwater Quality at Abandoned Copper Sulfide Mines at the Levikha Ore Field, Central Urals, Russia. Geochemistry International, 2019, Vol. 57, no 3, pp. 298–313).

6. Nordstrom D.K., Bowell R.J., Campbell K.M., Alpers C.N. Challenges in Recovering Resources from Acid Mine Drainage // Mine Water and Circular Economy. IMWA 2017. Wolkersdorfer C., Sartz L, Sillanpää M., Häkkinen A. (Editors). Lappeenranta, Finland. 2017. pp. 595—602.

7. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приложение к приказу Министерства сельского хозяйства РФ от 13 декабря 2016 г. N 552 (с изменениями от 12 октября 2018 г.).

8. Орехова Н.Н., Шадрунова И.В. Образование и комплексная переработка природно-техногенных вод при эксплуатации медно-цинковоколчеданных месторождений. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 185 с.

9. Khokhryakov A.V., Fadeichev A., Tseytlin E.M. Analysis of environmental issues of mining enterprises basing on integral environmental hazard index // Inzynieria Mineralna. Volume 15, Issue 1, January-June 2014. pp. 283—285.

10. Nodwell M., Kratochvil D. Sulphide precipitation and ion exchange technologies to treat acid mine drainage. ICARD 2012. 9 International Conference on Acid Rock Drainage, Ottawa, ON. 2012.

11. Кондрашкин А.В., Кузовков С.В. Рудник и родник. Технологические подходы к очистке карьерных и подотвальных вод при добыче руд цветных металлов // Инженерная защита. 2015. №7. С. 88—93.

12. Fifth Five-Year Review for Iron Mountain Mine Superfund Site Redding, California. US EPA. San Francisco. 2013. 252 p.

13. Корнилков С.В., Антонинова Н.Ю., Рыбников П.А., Дмитриев А.Н. Технологоэкономические аспекты переработки техногенно-минеральных образований горнорудных предприятий // Труды Конгресса с международным участием и Конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований». Екатеринбург: УрО РАН, 2017. С. 34—38.

14. Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. Экологический ущерб и ценность гидроминерального сырья в недрах отработанных медноколчеданных рудников Среднего Урала // Сергеевские чтения. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Пермь, 2019. С. 527—532.

15. Совершенствование технологии нейтрализации шахтных вод Левихинского рудника / Козин В.З., Колтунов А.В., Морозов Ю.П., Осинцев В.А., Русский В.В., Перестронин И.Н., Тюрина Г.Л. // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 1997. №11–12. C. 211–214.