Геофильтрационное обоснование водно-балансовых составляющих водосбора ликвидируемых угольных шахт

Для оценки водно-балансовых составляющих ликвидируемых угольных шахт была создана региональная численная геофильтрационная модель. Внешней границей модели является объединенный водосбор всех шахтных полей. Адекватность модели доказана путем решения обратных задач геофильтрации; получено удовлетворительное совпадение натурных и модельных балансовых составляющих и положения уровней подземных вод. При воспроизведении современной ситуации на модели отчетливо выделяются депрессионные воронки вокруг каждой из шахт, при этом формируется и региональная депрессионная воронка. В первом модельном пласте сохраняется водоносный горизонт, что соответствует реально существующим условиям: в долинах рек и балок продолжают разгружаться родники. Исследование процесса затопления и его последствий выполнялось путем анализа результатов решения прогнозных задач в нестационарной постановке. Было имитировано отключение всех водоотливов, заполнение емкости горных выработок и водоносных горизонтов, восстановление уровня подземных вод. После отключения шахтного водоотлива начинается заполнение депрессионной воронки, восстанавливается разгрузка в реки. Подъем уровней подземных вод в пределах шахтных полей происходит за 2–4 года. Полное заполнение региональной депрессионной воронки заканчивается через 5–7 лет. В пониженных участках прогнозируется подтопление селитебной и промышленной застройки.

Рыбников П. А., Рыбникова Л. С. Геофильтрационное обоснование водно-балансовых составляющих водосбора ликвидируемых угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 1-1. – С. 193–207. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2025_11_0_193.

Работа выполнена в рамках Государственного задания ИГД УрО РАН № 075-00412-22 ПР. Тема 2 (2022–2024 гг.) «Разработка геоинформационных технологий оценки защищенности горнопромышленных территорий и прогноза развития негативных процессов в недропользовании» (FUWE-2022-0002) г. р. №1021062010532-7-1.5.1.

Рыбников Петр Андреевич — канд. геол.-минерал. наук, доцент, Уральский государственный горный университет, e-mail: ribnikoff@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-7829-5035,
Рыбникова Людмила Сергеевна — д-р геол.-минерал. наук, главный научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН, e-mail: luserib@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-4221-7879.

Рыбникова Л.С., e-mail: luserib@mail.ru.

1. Корнилков С. В., Антонинова Н. Ю., Панжин А. А., Шубина Л. А., Исаков С. В. О подходах к геоинформационному мониторингу с целью оценки динамики формирования горных предприятий как природно-технологических систем // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 41—51. DOI: 10.21440/0536-1028-2020-8-41-51.

2. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А., Смирнов А. Ю. Формирование гидрогеологических условий Челябинского угольного бассейна на постэксплуатационном этапе // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. — 2023. — № 2. — С. 3—18. DOI: 10.31857/ S0869780923020078.

3. Соколов И. В., Корнилков С. В., Панжин А. А. Геоинформационные технологии сопровождения процессов горного производства // Горная промышленность. — 2023. — № S5. — С. 41—46. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-5S-41-46.

4. Хохряков А. В., Студенок Г. А., Фролов С. Г. Комплексный подход к решению горно-экологических задач на основе анализа внутренних и внешних факторов и оценки рисков // Известия Уральского государственного горного университета. — 2023. — № 1(69). — С. 114—121.

5. Яковлев В. Л. О методологии комплексного освоения запасов месторождений твердых полезных ископаемых для разработки стратегии развития минерально-сырьевой базы России // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 7. — С. 5—20.

6. Rybnikova L. S., Rybnikov P. A., Smirnov A. Y. Post-mining of Chelyabinsk coal basin (Russia): The effects of mine flooding // Mine Water and the Environment. 2023, vol. 42, pp. 472—488.DOI: 10.1007/s10230-023-00947-1.

7. Гавришин А. И. Загрязнение шахтных и грунтовых вод в Шахтинском районе Восточного Донбасса // Горный журнал. — 2021. — № 8. — С. 80—83. DOI: 10.17580/gzh.2021.08.15.

8. Семячков А. И., Почечун В. А., Семячков К. А. Гидрогеоэкологические условия техногенных подземных вод в объектах размещения отходов // Записки Горного института. — 2023. — Т. 260. — С. 168—179.

9. Тарасенко И. А. Геохимические особенности состава и закономерности формирования подземных вод в природно-техногенных гидрогеологических структурах районов ликвидированных угольных шахт. — М.: Изд-во ГЕОС, 2018. — 247 с.

10. Черникова С. А. Геодинамическое обоснование мониторинга процесса затопления угольных шахт Донбасса (на примере Стахановско–Брянковского региона). Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Пермь, 2004. — 21 с.

11. Соколов И. В., Корнилков С. В., Панжин А. А. Геоинформационные технологии сопровождения процессов горного производства // Горная промышленность. — 2023. — № S5. — С. 41—46.

12. Мохов А. В. Гидравлические аспекты режима гидросферы на полях угольных шахт (на примере Восточного Донбасса) // Геология и геофизика Юга России. — 2023. — Т. 13. — № 3. — С. 191—199. DOI: 10.46698/VNC.2023.93.35.015.

13. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А. Гидродинамическая модель затопления рудников горноскладчатого Урала / Сергеевские чтения. Геоэкологическая безопасность разработки месторождений полезных ископаемых. Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии в рамках Года экологии в России. — М.: Изд-во РУДН, 2017. — С. 416—421.

14. Anderson M. P., Woessner W. W., Hunt R. J. Applied groundwater modeling simulation of flow and advective transport. Academic Press, 2nd edition, 2015, 564 p.

15. Chiang W. H., Kinzelbach W. 3D-Groundwater modeling with PMWIN, 1st edition. SpringerVerlag Berlin Heidelberg New York, 2001, 346 р.

16. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 2: Украинская ССР, вып. 3. Бассейны Северского Донца, рек Крыма и Приазовья. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 361 с.

17. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 1: РСФСР, вып. 3. Бассейн Дона. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 559 с.

18. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики (за 1971— 1975 гг. и весь период наблюдений). Т. 6: Украина и Молдавия, вып. 3. Бассейн р. Северского Донца и рек Приазовья. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 204 с.

19. Попов В. С., Соляков И. П., Щеголев Д. И. Гидрогеология СССР. Т. 6: Донбасс. — М.: Недра, 1971. — 480 с.

20. Гидрогеологическая карта СССР, масштаб 1:200 000, серия Донбасская М-37-XXXIII. — ГКП треста «Киевгеология», 1975.