Західний науковий центр НАН України та МОН України

20 лютого 2014 року відбулося виїздне засідання виконкому Ради ЗНЦ НАН України і МОН України (фотозвіт)

Франківський національний технічний університет нафти і газу


Засідання виконкому

Присутні:

  1. Назарчук Зіновій Теодорович, академік НАН України, голова Західного наукового центру НАН України і МОН України;
  2. Зинюк Олег Дмитрович, к.т.н., заступник голови – директор Західного наукового центру НАН України і МОН України;
  3. Корній Валентина Василівна, к.т.н., учений секретар Західного наукового центру НАН України і МОН України;
  4. Романюк Роман Романович, к.ф.-м.н., завідувач відділу Західного наукового центру НАН України і МОН України;
  5. Залізняк Богдан Васильович, к.філол.н., наук. співр. Західного наукового центру НАН України і МОН України;
  6. Рибін Володимир Миколайович, к.т.н., доцент, учений секретар Південного наукового центру НАН України і МОН України;
  7. Драгомерецький Олександр Валентинович, к.г.-м.н., доцент кафедри інженерної геології і гідрогеології Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова;
  8. Кошелев Олександр Вікторович, м.н.с., відділ водного середовища Інституту біології південних морів ім. О.О. Ковалевського НАН України;
  9. Крижанівський Євстахій Іванович, член-кор. НАН України, ректор Івано-Франківського національного університет нафти і газу;
  10. Семчук Ярослав Михайлович, д.т.н., проф., завідувач кафедри безпеки життєдіяльності і промислової екології Івано-Франківського національного університету нафти і газу;
  11. Кузьменко Едуард Дмитрович, д.г.-м.н., проф., завідувач кафедри геотехногенної безпеки та геоінформатики Івано-Франківського національного університету нафти і газу;
  12. Шкіца Леся Євстахіївна, д.т.н., проф., завідувач кафедри інженерної та комп’ютерної графіки Івано-Франківського національного університету нафти і газу;
  13. Костів Іван Юрійович, к.х.н., директор ДП «НДІ Галургія»;
  14. Садовий Юрій, заступник директора ДП «НДІ Галургія»;
  15. Зозуля Іван Іванович, к.х.н., технічний директор ТзОВ «Інститут «Гірхімпром»;
  16. Гайдін Анатолій Маркович, керівник наукового сектору ТзОВ «Інститут «Гірхімпром»;
  17. Дяків Василь Олексійович, старший науковий співробітник ТзОВ Інститут «Гірхімпром»;
  18. Чікова І.В., науковий співробітник ТзОВ «Інститут «Гірхімпром»;
  19. Долін Віктор Володимирович, д.г.-м.н., завідувач відділу біогеохімії Інституту геохімії навколишнього середовища НАН України;
  20. Максимчук Валентин Юхимович, д.ф.-м.н., проф., керівник Карпатського відділення Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України;
  21. Дещиця Степан Андрійович, к.г.-м.н., старший науковий співробітник Карпатського відділення Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАНУ;
  22. Яворський Віктор Теофілович, д.т.н., проф., зав. кафедри хімії і технології неорганічних речовин Національного університету «Львівська політехніка»;
  23. Козловський Микола Павлович, д.б.н., директор Інституту екології Карпат НАН України;
  24. Шуровський Олексій Дормидонтович, головний геофізик ДП «Спецгеологорозвідка»;
  25. Ніколаєнко Олесандр Андрійович, ДП «Спецгеологорозвідка»;
  26. Буряк Костянтин Омелянович, д.т.н., проф., завідувач кафедри Івано-Франківського національного університету нафти і газу;
  27. Яковлєв Євген Олександрович, головний науковий співробітник На¬ціонального інституту стратегічних досліджень при Президентові України;
  28. Полутренко Мирослава Степанівна, д.х.н., проф., зав. кафедри хімії Івано-Франківського національного університету нафти і газу.


Засідання виконкому відкрив голова ЗНЦ академік НАН України З.Т. Назарчук

Засідання виконкому відкрив голова ЗНЦ академік НАН України З.Т. Назарчук, який оголосив порядок денний і запросив до слова ректора Івано-Франківського національного університету нафти і газу чл.-кор. НАН України Є.І. Крижанівського, який зокрема, сказав, що Калуш – одне з екологічно некомфортних для життя місць. Проблема полягає в тому, що свого часу внаслідок неправильних рішень щодо розташування й експлуатації хвостосховищ, відвалів, акумулюючих ємностей та способу ліквідації шахтних порожнин, що утворилися в результаті господарської діяльності хімічних підприємств у Калуському районі, було порушено екологічну рівновагу в товщі гірських порід Калуш-Голинського родовища калійних солей. Це спричинило численні провали земної поверхні над площею шахтних полів у Калуші, руйнування будинків і комунікацій, засолення водоносних горизонтів у місті, селах Кропивник і Сівка-Калуська.



Кузьменко Єдуард Дмитрович

Кузьменко Єдуард Дмитрович

Постановка проблеми.

Видобуток солі в Калуському гірничопромисловому районі здійснювався в період з 1867 по 2007 рр. підземним (рудники «Калуш» та «Ново-Голинь») та відкритим (Домбровський кар’єр) способами. У результаті техногенної діяльності виникла загроза трансграничної надзвичайної водно-екологічної ситуації (НВЕС) у басейні р. Дністер та безпеки життєдіяльності населення, яка визначається наступними чинниками:

  • неконтрольоване накопичення висококонцентрованих розсолів у Домбровському кар’єрі, які при пасивному спостереженні через декілька років у кількості біля 3 млн. м3 на рік надходитимуть у водоносний горизонт, позв’язаний гідравлічно з притоками Дністра, що неминуче веде до трансграничного забруднення поверхневих і підземних вод Дністровського басейну;
  • деформація земної поверхні над підземними видобувними камерами, об’ємом близько 17 млн. м3, що спричинює значне просідання земної поверхні з витісненням розсолів, утворення солених озер та раптові провали з пошкодженням і руйнуванням будівель і споруд у м. Калуш і навколишніх селах.

Найбільш небезпечними слід вважати наступні чотири об’єкти:

  1. Домбровський кар’єр;
  2. хвостосховища;
  3. солевідвали;
  4. шахтні поля підземного видобутку.
Загальна характеристика території Калуш-Голинського родовища

Домбровський кар’єр.

Домбровський кар'єр експлуатується з 1967 р. Подріблення руди і скельних розкривних порід проводилось буро-вибуховим способом, транспортування руди та розкривних порід здійснювалось автомобільним транспортом. Рихлі розкривні породи розроблялись чотирма уступами висотою до 10 м з організацією селективної виїмки: грунтово-рослинного шару, суглинків, галечників і гіпсо-глинистої «шляпи». Скельні розкривні породи та рудний поклад - уступами висотою до 15 м. За весь період експлуатації з Домбровського кар’єру видобуто 35,4 млн. м3 розкривних порід і 14,7 млн. м3 калійної руди, разом 50,1 млн. м3 гірничої маси. Механізм утворення соляних розсолів у Домбровському кар’єрі – це результат взаємодії атмосферних опадів із соленосними породами. На сьогоднішній день площа водозбору атмосферних опадів становить 360 – 380 га. З урахуванням середньорічної кількості опадів 700 мм, поступлення вод в кар’єр тільки за рахунок атмосферних опадів становить близько 1 млн. м3 на рік. Крім цього, з припиненням відкачки дренажних вод у зовнішні водойми весь приток води з гравійно-галькового водоносного горизонту поступає в кар’єр близько 2 млн. м3. Таким чином загальний приток вод в кар’єр становить близько 3 млн. м3 на рік. Станом на грудень 2013 року заповнений простір Домбровського кар’єру складає близько 19,5 млн. м3 розсолів з абсолютною відміткою +275 м. Абсолютні мінімальні відмітки підошви водоносного горизонту за даними буріння складають від +273.5 м. до +282 м. На сьогоднішній день незаповненим залишається простір об’ємом 32.1 млн. м3 . Розраховуючи зміни, що стались у динаміці поступлення вод у кар’єр, реальною є небезпека поступлення токсичних розсолів, що накопичені в кар’єрі, у водоносний горизонт і далі в басейн р. Дністер.

Хвостосховища

На хвостосховищі №1, площа якого складає 54 га, заскладовані галітові відходи об'ємом 12 - 14 млн.м3. В 1988 р. був розроблений проект рекультивації хвостосховища, яким передбачена гірничотехнічна і біологічна рекультивація. В 1993 році виконано технічну рекультивацію шляхом покриття поверхні шаром суглинку та гіпсо-глинистої породи, товщиною 1,5 м. Із-за відсутності коштів не були проведені вторинне планування чаші хвостосховища та біологічна рекультивація. У результаті неоднорідного ущільнення хвостів утворилися просідання поверхні, що викликає накопичення на поверхні хвостосховища №1 поверхневих вод. В 1996-97 рр. виконувались роботи з ліквідації карстових воронок, засипці вимоїн та очищенню укосів від новоутворених нашарувань мірабіліту. У даний час на хвостосховищі спостерігаються наскрізні промоїни глибиною до 3 м, прогресує водна ерозія схилів. Із хвостосховища вимиваються розчинні солі та витікають через бічні укоси дамб. Ці відходи, під дією атмосферних опадів, проникають у водоносний горизонт і далі підземними потоками переносяться в південно-східному напрямку в сторону р. Лімниця.

Хвостосховище №2 побудоване в 1984 році. Площа 48 га, на даний час загальна кількість рідкої фракції 1,7 млн.м3 та твердої фракції біля 7 млн.м3. Під час випадання інтенсивних опадів можливий перелив розсолів через тіло дамби, що спричинить розмив укосів і руйнування дамби та виливу великої кількості розсолів у зовнішні водойми. Уздовж дамби на території хвостосховища почали розвиватися карстові процеси, які приводять до утворення просідання та фільтрації розсолів через тіло дамби, що спричиняє забруднення навколишнього природного середовища. На хвостосховищі спостерігається фільтрація розсолів через тіло дамби. Низові укоси дамби в місцях виконаних привантажень піддаються водній ерозії.

Хвостосховище №3 в стадії будівництва. Накопичено 0,25 млн. м3 розсолів.

Солевідвали

Розкривні породи кар'єру, в основному, заскладовані в двох породних відвалах: №1 і №4. На зовнішньому відвалі №1, площа якого рівняється 48 га, заскладовано 11,3 млн. м3 розкривних порід. Висота відвалу - 55 м. У 1988 р. розроблено робочу документацію на рекультивацію. У 1998 і 1999 роках у північній частині відвалу завезено і підготовлено для планування 90,5 тис. м3 суглинку, у 2000 р. в південно-східній частині відвалу - 10 тис. м3. В 2004 році на рекультивацію відвалу №1 завезено 49530 м3 суглинку, на ремонт автодоріг 4750м3 гравійно-піщаної суміші - усього 54280 м3 порід Домбровського кар'єру. Рекультивована площа - 35 га На зовнішньому відвалі №4, площа якого рівняється 39 га, заскладовано 7,4 млн. м3 розкривних порід. Висота відвалу - 30 м. В 1989 р. розроблено робочу документацію на рекультивацію. В 1992 - 2004 роках виконана гірничотехнічна рекультивація на площі 34,1 га. Поскільки рекультивацію не завершено, проходить вилуговування соленосних відходів атмосферними водами та фільтрація соляних розчинів у водоносний горизонт і поверхневі водотоки.

Шахтні поля

Видобуток руди та експлуатація переробного комплексу супроводжувались негативним впливом на оточуюче середовище. Порожнини рудників “Калуш” та ”Ново-Голинь”, які відробили запаси та припинили експлуатацію, не були закладені твердими матеріалами, які б підтримували в стійкому стані гірничий масив, а стали заповнюватись розсолами. Цей спосіб “закладки” не гарантує надійну роботу підтримуючих гірничих масивів між камерних ціликів, внаслідок чого відбувається просідання денної поверхні з її затопленням та утворенням провальних воронок. У місцях просідання денної поверхні відбувається засолення підземних вод за рахунок видавлення їх з видобувних камер при просіданні.

Динаміка засолення підземних вод

Важливою проблемою сьогодення в Калуському промисловому регіоні є забруднення підземного водоносного горизонту різноманітними хімічними сполуками, в тому числі і солями. Основними джерелами забруднення водоносного горизонту соляними компонентами є хвостосховища №1 і №2, шламонакопичувачі, зовнішні відвали Домбровського кар’єру. На шахтних полях рудника «Кауш» забруднювачем є соляні розсоли, що витісняються з підземних порожнин, в зонах мульд просідання. На руднику «Ново-Голинь», площа якого перебуває в початковій стадії просідання, джерел забруднень поки що немає. Для відслідковування ореолу засолення, а також для визначення ступеня мінералізації підземних вод використовуються спостережні свердловини, що обладнані фільтрами на перший водоносний горизонт. Це - горизонт галькових відкладів, який залягає на глибині від 6 до 23 м і має потужність від кількох метрів до 15 метрів. Цей горизонт, по-перше, є джерелом питних вод для навколишніх селищ Калуcької гірничо-міської агломерації, а по-друге, є горизонтом транзиту засолених вод. Попередня оцінка швидкості пересування ореолу в південному напрямку, тобто в напрямку р. Лімниця в 2012 – 2013 рр. дає біля 200 м за рік. На сьогодні визначений ореол соляного забруднення, який прослідковується від хвостосховищ №1 і №2, через Домбровський кар’єр у бік р. Лімниця. Загальна площа ореолу засолення понад 1200 Га. У районі хвостосховищ та біля підніжжя відвалів концентрація солей у воді значно вища. Незначний за площею ореол сформувався на схід від хвостосховища №1 по старому руслу потоку Кропивник, площа якого складає приблизно 30 га. На Північному каїнітовому та Центральному каїнітовому полях рудника «Калуш» виявлено та оконтурено два ореоли засолення підземних вод, загальна площа яких складає 53 Га. Мініралізація вод у межах ореолів змінюється від 1,8 – 10,0г/л. до 36 – 60 г/л. Основна небезпека забруднення підземних вод полягає в тому, що це забруднення може досягти р. Лімниця і далі водозабору для м. Калуш на р. Лімниця. У даний час унаслідок недостатньої кількості даних оцінити, коли це станеться (і чи станеться взагалі), неможливо. Додаткова небезпека забруднення може виникнути при повному затопленні рудника "Ново-Голинь".

Довідка про стан виконання заходів.

На території Калуського гірничо-промислового району роботи розпочаті в кінці серпня 2013 року і проводилися згідно програми робіт. Виконувалися геофізичні, топогеодезичні. бурові, гідрогеологічні, еколого- геологічні та гідрохімічні дослідження.

Роботи проводились у масштабі 1:2 000 - 1:10 000. Геофізичні роботи проводились методами гравірозвідки й електророзвідки. Комплекс геофізичних робіт включав площову розвідку - 0.73 км (20x20 і 40x40) і профільну електророзвідку - 4,5 пог. км з кроком спостережень 20-30 м, виконаний в районі найближчого північного облямування Домбровського кар'єру та західного облямування ставків-накопичувачів. Остання площа частково охоплює східний фланг Сівка-Калуського шахтного поля.

При цьому передбачалось виконання наступних геологічних задач:

  • площинного і в розрізі картування основних фаціально-речовинних різновидів гірських порід, які приймають участь в геологічній будові Калуської дільниці;
  • виявлення в плані і в розрізі можливих локальних зон і місць розущільнення та підвищеної електропровідності гірських порід, потенціально пов'язаних з наявністю каналів фільтрації і накопичення водних розсолів і процесами карстоутворення;
  • встановлення ореолу засолення водоносного горизонту в межах Домбровського кар’єру – р. Лімниця;
  • визначення напружено-деформованого стану гірських порід в межах відпрацьованого рудника «Ново-Голинь»;
  • проведення топогеодезичних вимірювань з метою визначення динаміки осідання земної поверхні в межах рудника «Ново-Голинь»;
  • створення ЦМР Домбровського кар’єру;
  • прогнозування динаміки затоплення кар’єру та концентрації розсолів у часі і просторі.

У результаті побудована гравіметрична карта локальних аномалій Калуської дільниці в масштабі 1:2500 та геоелектричні розрізи вдовж шістьох профілів у масштабі 1:1000. Побудовано карти опорів та карти мінералізації водоносного горизонту в межах досліджуваної ділянки. Побудовано карти напружено-деформованого стану гірничого масиву за даними природного імпульсного електромагнітного поля Землі. Створено ЦМР Домбровського кар’єру та виконано прогноз динамки наповнення кар’єру та концентрації розсолів в просторі та часі. Побудовано карти мульд осідання земної поверхні за даними топогеодезичних зйомок. За даними первинної інтерпретації комплексу геолого-геофізичних матеріалів для всієї ділянки встановлена нижня гіпсометрична поверхня проникнення солевих розчинів у глинисто-сольову товщу; встановлений значний діапазон зміни потужності утворень гіпсо-глинистої „шляпи", можливо пов'язаний із регіональними і локальними процесами суфозії та карстоутворення; виявлено дві зони (канали) можливої фільтрації води з галечникового водоносного горизонту в кар’єр; локалізовано в розрізі декілька місць можливого розвитку карстових процесів; встановлено, що східний фланг Сівка-Калуського шахтного поля припадає на область розущільнення верхньої частини геологічного розрізу, яка до того ж можливо знаходиться під дією системи тектонічних порушень. Гідрогеологічні та бурові роботи були направлені на розвиток режимної мережі та на визначення основних гідрогеологічних і гідрохімічних параметрів галечникового водоносного горизонту. У процесі робіт було пробурено 18 режимних свердловин і 1 картувальна для визначення розрізу на північному схилі Домбровського кар'єру. В усіх свердловинах проводилися геофізичні дослідження, дослідні відкачки і відбір проб води на повний хімічний аналіз. Крім бурових робіт, проводилися ремонтні та відновлювальні роботи в 10-ти існуючих режимних свердловинах. Після ремонту у свердловинах також проведені геофізичні дослідження, дослідні відкачки і відбір проб води на повний хімічний аналіз. У результаті гідрогеологічних і бурових робіт створена режимна мережа із 28 свердловин, по яких отримані гідрогеологічні та гідрохімічні параметри, вивчено 10 джерел на схилах кар'єру, обстежено і закартовано зсув на північному схилі кар'єру. Еколого-геологічні роботи дозволяють провести комплекс вивчення забруднення грунтів, поверхневих і підземних вод в районі Домбровського кар'єру.

У ході виконання еколого-геологічних робіт в межах Домбровського кар'єру, гірничо-промислової агломерації м. Калуша та її околиць виконано обсяги випробувальних робіт:

  1. Випробування поверхневих відкладів (грунтів) - 557 проб.
  2. Випробування донних відкладів - 205 проб.
  3. Випробування поверхневих вод - 57 водопунктів.
  4. Випробування ґрунтових вод - 49 водопунктів.
  5. Проведена пробопідготовка літохімічних проб для лабораторних досліджень - 762 проби.
  6. Проведена поточна камеральна обробка польових матеріалів.

Із лабораторних досліджень виконано:

  1. Повний хімічний аналіз проб води - 106 проб.
  2. Аналіз проб води на мікроелементи та органічні сполуки (нафтопродукти, феноли, ПАР) - 22 проби.

У теперішній час польові роботи в районі Домбровського кар'єру виконані приблизно на 75%. Роботи будуть завершені після отримання фінансування.

Отримані польові та аналітичні матеріали підготовлені для камеральної обробки та побудови гідрогеологічних та еколого-геологічних карт у ГІС МарInfo. Для проведення камеральної обробки матеріалів заказані електронні карти масштабу 1:10 000 та аерофотознімки масштабу 1:2 000.

Висновки

  1. Після повені 2008 та 2010 рр. (< 10 % забезпеченості) відбулася активізація карстово-суфозійного процесу в прибортовій частині Домбровського кар’єру, що призвело до розущільнення пухких покривних порід та істотного підвищення їх проникності. Унаслідок цього збільшилися водоприпливи у чашу кар’єру та активізувалося вилуговування солепородного покриву, обвально-зсувні деформації покривних порід, руйнування кільцевої дренажної траншеї. Водночас зменшилася ймовірність повеневого переповнення Домбровського кар’єру з катастрофічним проривом високо мінералізованих вод в басейн рр. Лімниця та Дністер.
  2. Попередні оцінки (ІФНТУНГ, ДУ ІГНС НАНУ, ДП НДІ «Галургія», ІТДІП НАНУ, УГК Держгеолсужби Мінприроди України) свідчать, що при досягненні поверхні кар’єрних вод тіла надсолевого водоносного горизонту (2015—2017 рр.) відбудеться поступове виположення депресійної лійки зі зменшенням водоприпливу у кар’єр та формуванням суцільно-плаского потоку мінералізованих вод до регіональної дрени в руслі р. Лімниця.
  3. Можливо ускладнення водно-екологічної ситуації унаслідок аномальної повені (1–2 % забезпеченості, один раз на 50—100 років) та аварійного прориву р. Сівка в кар’єр, що призведе до гідравлічного витіснення мінералізованих водних мас у басейн р. Лімниця.
  4. Процес заповнення водоносного горизонту розсолами є невідворотним. Кар’єрні розсоли мінералізацією 30-60 г/л, будуть рухатися, з поступовим розбавленням прісними інфільтраційними водами, у бік р. Лімниця, як регіональної дрени потоку ґрунтових (надсолевих) вод. Час “добігання” кар’єрних вод в контурі “борт кар’єра – русло р. Лімниця” орієнтовно становить 15–20 років. Мінералізація «фронту» ґрунтових вод на урізі річкової долини за попередніми розрахунками становитиме 5-10 г/л при дренажному розвантаженні 800-1000 м3/добу?1км, що істотно не вплине на формування хімічного складу вод Дністра.
  5. Результати моніторингових спостережень та узагальнення піввікових аналітичних даних свідчать про сучасний вихід природно-техногенної системи Домбровського кар’єру в квазістабільний стан протягом найближчих 3—4 років.
  6. Відмічається активізація зсувних процесів на північному борті Домбровського кар’єру, активному розвитку яру від кар’єру в сторону річки Сівка і загрози прориву річкових вод під час весняної повені, терміново потрібно ліквідувати всі карсти та промоїни і укріпити північний борт Домбровського кар’єру.
  7. Відмічається засолення площі навкруг Домбровського кар’єру 1200 Га, при цьому ореол засолення знаходиться на відстані 200 м. від р. Лімниця. Джерелами засолення є хвостосховища та солевідвали.


Долін Віктор Володимирович

Долін Віктор Володимирович

Фізико-хімічні процеси формування складу розсолів Домбровського кар’єру

Динаміка водного балансу Домбровського кар’єру характеризується двома періодами, умовно розділеними повінню 2008 р. (забезпеченість <10%). Динаміка водопритоків у кар’єр та зростання об’єму розсолів з високою достовірністю описується експоненційними залежностями, параметри яких є основою для прогнозування водного балансу кар’єру. За цією моделлю підняття дзеркала поверхні розсолу до відмітки +278 м (найнижча точка підошви водоносного горизонту, яка згідно цифрової моделі ІФНТУНГ відповідає об’єму розсолів 22 млн. м3) прогнозується у 2015—2016 рр. Ця подія визначить початок третього умовного періоду, в якому зміниться структура водного балансу кар’єру (внаслідок збільшення підземної складової); відповідно прогнозовані параметри вимагатимуть істотного корегування на базі моніторингових спостережень та експериментального визначення гідравлічних (прибортова зона) та фільтраційних (латеральна зона потоку ґрунтових вод) параметрів галечникового водоносного горизонту. Головною характерною рисою цього періоду стане можливість відносної стабілізації дзеркала поверхні розсолів при незначних перевищеннях підошви надсольового горизонту, який відіграватиме роль кільцевої (гідравлічно недосконалої ) дрени.

Другий (сучасний) умовний період існування Домбровського кар’єру, який розпочався після повені 2008 р., характеризується експоненційним зменшенням мінералізації поверхневого шару розсолів. За умови збереження балансу водопритоків прогнозована сумарна концентрація мінеральних компонентів в період досягнення найнижчої відмітки підошви водоносного горизонту (+278 м) становитиме 50—60 г?дм—3.

За головними компонентами води Домбровського кар’єру відносяться до хлоридно-натрієвого типу, за класифікацією Курлова – до хлоридно-натрій-магнієвого, Пітьєвої – до хлоридно-сульфатного-натрій-магнієвого з підвищеним вмістом калію. З часом спостерігається тенденція щодо збільшення відносної еквівалентної частки іонів натрію і хлору та зменшення калію, магнію і сульфатів.

Висока позитивна кореляція між величинами мінералізації, концентрацій основних компонентів та густини розсолів, стабільність відносного еквівалентного складу розсолів, розподіл компонентів по глибині протягом майже піввікового існування кар’єру, свідчить про те що формування їхнього хімічного складу досі визначалося переважно процесами розчинення рудного тіла та вміщуючих порід, які відбуваються в кінетичній області. З часом відбувається збільшення внеску дифузії йонів у формуваня хімічного складу розсолів. Прогнозується, що у південній дільниці кар’єру, внесок процесів розчинення і дифузії врівноважиться в період 2014—2016 р., що характеризуватиметься лінійним розподілом компонентів по глибині. Надалі розподіл концентрацій компонентів по глибині визначатиметься переважно процесом дифузії йонів та розподіл їх по глибині набуватиме експоненційного характеру. У північній дільниці кар’єру розподіл калію, магнію і сульфатів вже у 2013 р. визначався переважно процесами дифузії.

На базі експериментальних результатів ДП «Калійний завод», ДП НДІ «Галургія» та цифрової моделі кар’єру, розробленої ІФНТУНГ, розраховано основні параметри кінетично-дифузійної моделі тіла наповнення кар’єру залежно від об’єму розсолу.

Теоретично обґрунтовано та експериментально вивчено основні фізико-хімічні процеси формування хімічного складу розсолів Домбровського кар’єру. Швидкість розчинення рудного тіла та вміщуючих порід на порядок вища, ніж швидкість висхідної дифузії гідратованих іонів, а отже саме дифузійно-конвективні процеси визначатимуть мінералізацію та формування хімічного складу поверхневих шарів розсолу.

Експериментально досліджено параметри розчинності основних соленосних порід. Враховуючи середнє співвідношення мінералів у рудному тілі, розрахункова концентрація насиченого розчину калійної руди становить 426 г?дм—3, що відповідає результатам попередніх досліджень. Хімічний склад поверхневих шарів розсолів Домбровського кар’єру передусім формується за рахунок продуктів розчинення галіту та сильвініту, які характеризуються найбільшими константами швидкості дифузії.

Експериментально встановлено, що градієнт температури істотно впливає на швидкість масоперенесення у товщі розсолу: створення різниці температур у 20 оС втричі пришвидшує масоперенесення у вертикальному розрізі.

Експериментально визначено коефіцієнт дифузії метилового оранжевого в насичений розсіл галіту, який становить 2,4?10—6 см2/с. Співвідношення визначеної величини D та коефіцієнтів дифузії KCl і NaCl у воді відповідає співвідношенню молекулярних мас речовин, що дифундують. Отримані дані є підставою для оцінки кількості прісної води, яка надходить через поверхню у нижні шари розсолів Домбровського кар’єру. Кількість прісної води, яка може продифундувати протягом 1 року у нижні шари розсолів становить понад 180 тис. т. Такий об’єм води з мінералізацією менше 1 г?дм—3 здатен розчинити близько 80 тис. т солевміщуючих порід, які складають борти та підошву кар’єру, що слід враховувати при оцінюванні ерозійно-суфозійних процесів.

Запропоновано експрес-метод визначення хімічного складу розсолів за фізичними властивостями (густиною та мінералізацією) з уточненням розрахованих концентрацій за співвідношенням еквівалентного вмісту компонентів.

Експериментально визначені параметри швидкості розчинення та дифузійно-конвективного масоперенесення є критеріями оцінки формування хімічного складу розсолів, які в подальшому будуть використані у просторово-часовій геоінформаційній моделі Домбровського кар’єру.



Яковлєв Євген Олександрович

Яковлєв Євген Олександрович

I. Характеристика зв’язку катастрофічних просідань денної поверхні в зоні впливу діяльності дочірнього підприємства (ДП) " Калійний завод" ВАТ "Оріана" з природно-техногенною активізацією карстово-суфозійного процесу.

Карст є процесом, який відбувається при взаємодії води з розчинними гірськими породами. При заляганні у покрівлі розчинних порід пухких осадових відкладень під дією низхідного руху підземних вод можливе зміщення у карстові порожнини малозернистих фракцій, що призводить до розущільнення (суфозії) породного масиву, утворення локальних пустот і осідання денної поверхні при їх стисканні.

У загальному плані розчинні гірські породи поділяються на карбонатні (крейда, вапняки, доломіти), сульфатні (гіпси, ангідрити), галогенні (калійні та кам'яні солі). Слід відмітити, що у природних умовах розчинність карбонатних, сульфатних та галогенних порід (за існуючими натурними та експериментальними оцінками) змінюється у співвідношенні, відповідно, 1:100:1000 (до 10000 – для калійних солей).

Значне збільшення у зоні впливу діяльності ДП "Калійний завод" ВАТ "Оріана" катастрофічних деформацій денної поверхні можна вважати заключною фазою процесу природно-техногенного прискорення руху підземних вод по поверхні та у породному масиві калійних солей внаслідок розвитку депресій та підйому рівнів, збільшення опадів та, як результат, надходжень прісних поверхневих та інфільтраційних вод з підвищеною розчинною здатністю (агресивністю). Осідання поверхні над гірничими виробками, що затоплюються, у більшій мірі пов’язані з погіршенням їх геомеханічної стійкості внаслідок поверхневого вилуговування ціликів та дифузійного зволоження порід у зоні контакту з недостатньо насиченими розчинами.

Зважаючи на підвищену сейсмічність регіону, впливовим фактором карстоутворення можна вважати тектонічні і сейсмічні рухи верхньої зони порід, при яких утворюються додаткові тріщини та зони позм’якшення з підвищенням водонасиченості та проникності.

Породи, в масиві яких при певних умовах може відбуватися процес карстоутворення, поширені на 60% території України. Але сучасною принциповою відмінністю карстового процесу є його катастрофічна природно-техногенна активізація в зоні впливу солевидобувних підприємств (СВП) Карпатського регіону (Калуське, Солотвинське, Стебницьке) під комплексним впливом техногенно-геологічних, гідрометеорологічних та сейсмогеофізичних чинників.

ІІ. Характеристика еколого-небезпечних процесів та об’єктів

ДП "Калійний завод" збудовано в 1965-1967 рр. з метою розвитку розробки Калуш-Голинського родовища калійних солей та їх комплексної переробки. На сучасному етапі функціонування технологічний комплекс підприємства має рудники підземного видобутку солей Домбровський кар’єр, відвали засолених розкривних порід, хвостосховища та шламонакопичувач (рис.4). В межах усіх вищезазначених об’єктів має місце уповільнення поверхневого стоку та пов’язана з цим техногенна активізація живлення підземних вод, вилуговування розчинних сольових сполук, різномасштабні порушення рівноважного напруженого стану породного масиву з осіданням денної поверхні, проявом руйнівних деформацій інженерних споруд, активізацією карстово-суфозійного процесу.

Згідно з результатами аналізу головними факторами катастрофічних порушень екологічного стану геологічного середовища (ГС) в межах зони впливу діяльності ДП "Калійний завод" ВАТ "Оріана" (верхня зона порід, в яких акумулюється прояв більшості техногенних чинників) можна вважати наступні:

  1. формування територіального поля прискореної фільтрації прісних підземних вод та природно-техногенної активізації вилуговування солепородного масиву з катастрофічним розвитком карстово-суфозійного процесу (КСП);
  2. розташування в межах площі активізації КСП чисельних об’єктів Калуської промислово-міської агломерації (ПМА), Калуського солевидобувного підприємства та прилеглих населених пунктів (сс. Хотінь, Кропивник, Сівка-Калуська, Голинь).

В цілому до головних об’єктів катастрофічного погіршення безпеки життєдіяльності (БЖД) в межах Калуської ПМА та прилеглих територій (загальна площа техногенного гідрогеофільтраційного поля до 80-100 км2) можна віднести (рис.4,5, таблиця):

  • рудник "Калуш";
  • рудник "Голинь";
  • рудник "Ново-Голинь";
  • Домбровський кар’єр;
  • відвали Домбровського кар’єру;
  • хвостосховища;
  • шламонакопичувач.

За час експлуатації родовища загальний об’єм вилучених породних мас (практично обсяг усіх гірничих виробок) склав біля 19 млн.м3, які за раніше існуючими вимогами проектів відробки та вимог правил безпеки у більшості випадків повинні були закладатися інертними матеріалами з метою максимального попередження осідань поверхні та активізації водообміну.

Рудник "Калуш" має найбільш складний гірничо-видобувний комплекс і складається з Північного каїнітового, Північного сильвінітового, Центрального та Хотінського рудних полів, який формувався протягом 1867-1978 рр., тобто більше 100 років із великою зміною технологій та просторової структури гірничих виробок. Явища осідання денної поверхні найбільш активно (за даними моніторингу) проявлялись в межах Центрального та Північного каїнітового шахтних полів у 1975, 1980, 1985-1987, 1993, 1995, 1997, 2001, 2002 роках. Обсяг лійок осідання (орієнтовно біля 12 проявів) змінювався від 30 до 3000 м3. Заповнення виробок недостатньо насиченими (відносно фізико-хімічної рівноваги з солепородним масивом) розсолами формує загрозу послаблення стрічкових міжкамірних ціликів (МКЦ), подальшого збільшення руйнівних осідань поверхні та витиснення і прискорення міграції солоних вод у зоні активного водообміну (ЗАВ) водоносних горизонтів з наступним витоком у річкову мережу. До речі, мінералізація вод ЗАВ змінюється від 2-10 до 30-60 г/дм3 (за даними 2006 р.) зі збільшенням площі забруднення підземної гідросфери.

Незатопленим залишилось Хотінське шахтне поле (загальний обсяг гірничих виробок біля 830 тис.м3), в межах якого розташоване частина с. Хотінь. Якщо прийняти до уваги підвищене інфільтраційне живлення підземних вод в межах с. Хотінь та неглибоке розташування гірничих виробок (70-100м), то можна припустити високу ймовірність катастрофічного прориву у гірничний простір вод р. Лимниця, так як річкові долини Карпат мають переважно тектонічне походження, в межах яких породи відрізняються зменшенням міцності, підвищеними значеннями тріщінуватості, проникності та здатності до вилуговування.

Сучасні осідання денної поверхні в межах рудника змінюються від 0,5 до 5,1 м, прогнозні величини сягають до 7.1-9.1м, які в умовах активізації карстово-суфозійного процесу здатні суттєво погіршити інженерно-геологічні умови Калуської ПМА та БЖД в її межах.

Рудник "Голинь" знаходився в експлуатації з 1930 по 1972 р.р. з формуванням біля 1,7 млн. м3 порожнин. Ліквідація рудника розпочалася з 1996 р. За даними Держуправління екобезпеки Мінприроди в Івано-Франківській області осідання денної поверхні знаходиться на стадії затухання (сучасні осідання сягають 15-30 мм/рік) при фактичному максимальному опусканні на 3,5 м та його прогнозному значенні 4,9 м.

Враховуючи вищенаведене, керівництвом ВАТ "Інститут гірничо-хімічної промисловості" (ВАТ "Гірхімпром") було рекомендовано затоплення рудника розсолами лише у випадку катастрофічних просідань денної поверхні та гідравлічних проривів води у гірничі виробки.

На нашу думку, затоплення гірничого простору рудника "Голинь" в умовах сучасних гідрогеомеханічних деформацій породного масиву не буде ефективним природоохоронним засобом внаслідок можливих надходжень прісних вод, активізації вилуговування міжкамерних ціликів та дифузійного водонасичення сольових порід з їх наступним послабленням та активізацією деформацій.

Рудник "Ново-Голинь" знаходився в експлуатації з 1966 по 1995 рр. з формуванням за цей період біля 12,0 млн. м3 загального обсягу гірничих виробок. Ліквідація рудника розпочалася з 1996 р., головним технологічним засобом при цьому була подача біля 7,2 млн. м3 розсолів (до 60% загального обсягу гірничих виробок).

За оцінками Держуправління екобезпеки Мінприроди в Івано-Франківській області заповнення виробок розсолами виконується з відставанням від проектного графіку та недостатнім рівнем моніторингу навколишнього природного середовища.

Домбровський кар’єр на сучасному етапі функціонування ДП "Калійний завод" є єдиним сировинним джерелом підприємства. Розробка кар’єру проведена двома окремими дільницями: Південною (відпрацьована у 1982 р. із заповненням розсолами у кількості до 5,2 млн. м3) та Північної, в межах якої має місце значне ускладнення розкривних робіт внаслідок погіршення геомеханічної стійкості порід. Крім того, гірничо-видобувні роботи в Північній ділянці виконуються в умовах перевищення рівня розсолів з боку Південної ділянки на 18 м, тобто до 18 т/м2 горизонтального зрушувального зусилля на поверхні роздільного цілика, яке може обумовити його прискорене геомеханічне та карстове руйнування.

На нашу думку, в умовах активізації карстово-суфозійного процесу та реологічних (довгострокових, повільних, пластичних) деформацій солепородного масиву з одночасною можливістю прояву у ньому сейсмічних гідрогеодеформацій (проф. Вартанян Г.С., проф. Рудько Г.І., проф. Лущик А.В., проф. Трофімчук О.М., акад. Шестопалов В.М., 1986-2006рр.), формується велика гідрогеомеханічна небезпека катастрофічного прориву розсолів у виробничу зону Північної ділянки Домбровського кар’єру.

За оцінками регіональних підрозділів Мінприроди (Державне управління екобезпеки, Держгеолслужба), щорічно у кар'єрі внаслідок інфільтрації поверхневих та гідрогеофільтрації підземних вод формується біля 1,2 млн.м3 розсолів. Наявні дані дозволяють зробити висновок, що розсоли є ненасиченими і тому їх фільтрація у підземний потік в напрямку р. Сівки (відстань 80-150м) може сприяти активізації карстово-суфозійного процесу з ризиком катастрофічного прориву розсолів у стік річок Лімниця та Дністер. Останній є джерелом питно-господарчого водопостачання Калуської ПМА, населених пунктів України та Молдови.

Відвали №1 та №4 (обсяг заскладованих солевміщуючих порід біля 18,7 млн. м3) за існуючими оцінками є сталими джерелами забруднення ґрунтів, поверхневих і підземних (площа до 1,5 км2) вод з мінералізацією до 5,5 г/л. Згідно даних моніторингу щорічно під впливом інфільтраційних вод утворюється до 300 тис. м3 розсолів з мінералізацією 127-240 г/дм3 (вилуговування солей до 200 т/добу), ореол забруднення вод якими досяг місцевих джерел питно-господарського водопостачання м. Калуша (вул. Долинська).

Хвостосховища №1 та №2 загальним обсягом до 24,8 млн. м3 та площею до 10 км2 мають складну фізико-хімічну структуру накопичень (співвідношення рідкої розсольної та придонної мулової тиксотропно-пливунної фракцій) з прогресивним розвитком гідрохімічного забруднення підземних вод, активізацією карстово-суфозійного процесу та розмивом укосів дамб. За попередніми оцінками площа гідрогеохімічного забруднення підземних вод перевищує 1,5 км2, а їх мінералізація 10,6-54,3 г/дм3 (в десятки разів вище фонових).

На даний проміжок часу хвостосховище №1 знаходиться в стані незавершеної рекультивації (з 1993р.), а хвостосховище №2 експлуатується в умовах часткового переповнення (до 0,1 м станом на вересень 2005р.), наявністі ділянок локальних просочувань та розущільнень, що підтверджується результатами геофізичних досліджень (Прикарпатське державне підприємство "Спецгеологорозвідка", Івано-Франківський державний технічний університет нафти та газу, відп. виконавець проф. Кузьменко Е.Д., 2004р.).

За даними Держуправління екобезпеки Мінприроди по Івано-Франківській області у грудні 2004р. фахівцями ДП "Проектний центр" ВАТ "Гірхімпром" було проведене візуальне обстеження технічного стану дамби хвостосховища №2, наявності системи екомоніторингу (п'єзометри або спостережні свердловини, топогеодезичні репери) і матеріалів інструментальних спостережень. За даними інструментальної зйомки рівень заповнення хвостосховища №2 рідкою фазою на початку 2004 р. перевищував проектні значення на 0.38-0.55 м, а наприкінці цього року – на 0.7-0.9 м при повному затопленні пляжів. При цьому в окремих місцях були відмічені суцільні розмиви основної дамби і опорної призми поверхневими водами, локальні виходи фільтраційних вод у низовому укосі. Останнє, на наш погляд, може свідчити про суттєве розущільнення дамбового породного масиву внаслідок водонасичення і розвитку внутрішніх гідрогеомеханічних деформацій та гідравлічних каналів із-за несталого режиму порових тисків.

На нашу думку, це може сприяти прискореному проникненню солених вод у тіло дамби, з наступною деградацією глинисто-колоїдних структур і катастрофічним зниженням зчіплення та об'ємної ваги дамбоформуючих порід.

В умовах підвищеної сейсмічності та активізації опадів з наступними аномальними повенями та прискореними підйомами рівнів поверхневих і підземних вод це, без сумніву, може стати високоймовірними чинниками руйнування дамби (натурний аналог – руйнування дамби сховища Стебницького СВП у 1983р. з викидом 5 млн. м3 насичених розсолів) та викиду 9,8 млн. м3 солеглинистої пульпи у басейні р. Дністер.

Шламонакопичувач знаходиться в експлуатації з 1974 р. з метою утримання слабомінералізованих вод хвостосховища №1 і наповненням на 01.01.2007 в обсязі до 1,3 млн. м3 при проектному 0,91 млн. м3, тобто при гідротехнічному перевантаженні майже у 1,5 рази. За даними Держуправління екобезпеки в окремих зонах дамби шламонакопичувача спостерігаються витоки розсолів (мінералізація до 41 г/дм3) з дебітом 4-20 м3/год. у напрямку старого русла р. Кропивник.

На нашу думку, це може свідчити також про можливість надмірного водонасичення тіла дамби шлаконакопичувача та зниження його інженерно-сейсмогеологічної стійкості в цілому в умовах додаткового впливу карстово- суфозійних розущільнень та деформації верхньої зони геологічного середовища.

Соціально-економічна та техногенно-екологічна ситуація у Калуській промислово-міській агломерації неодноразово розглядалась на державному та обласному рівнях (комісія з питань техногенно-екологічної безпеки та надзвичайних ситуацій Івано-Франківської облдержадміністрації у 2003-2004рр., Державна комісія з питань техногенно-екологічної безпеки та надзвичайних ситуацій 21.01.04), розроблено "План заходів з ліквідації наслідків діяльності ДП "Калійний завод" на період 2003-2012 рр.", прийнято розпорядження Кабінету Міністрів України від 19.02.2002 №485-р. "Про затвердження плану заходів з ліквідації екологічних наслідків діяльності дочірнього підприємства "Калійний завод" ВАТ "Оріана". Однак, через недостатнє фінансування еколого-технологічних заходів, а також, на наш погляд, їх незадовільну комплексність та переважаючу орієнтацію на ліквідацію аварійних наслідків, соціально-економічний та екологічний рівні безпеки життєдіяльності мають стійку тенденцію до погіршення.

В той же час, аналізуючи просторово-часову динаміку розвитку головних небезпечних екологоформуючих процесів (карстово-суфозійних з осіданням денної поверхні, забруднення підземних і поверхневих вод, деформацій гідротехнічних, будівельних споруд та ін.), можна дійти висновку, що в межах Калуської промислово-міської агломерації відбуваються незворотні процеси порушення стійкості геологічного середовища та перетворення кризової еколого-техногенної ситуації у катастрофічну національного, а з часом, транскордонного рівня. Крім того , на наш погляд, можна погодитись з висновком фахівців ВАТ "Гірхімпром", що в умовах суцільної ураженості території Калуської промислово-міської агломерації карстово-суфозійними процесами та прискорення руйнівних деформацій поверхні, заходи з ліквідації екологічних наслідків діяльності ДП "Калійний завод" ВАТ "Оріана", які були затверджені розпорядженням Кабінету Міністрів України від 19.08.02 №485-р, є недостатніми для стабілізації і покращання інженерно-геомеханічної стійкості верхньої зони порід. Орієнтовні оцінки свідчать, що навіть, за умови повного закриття підприємства час стабілізації системи "гідрогеофільтраційний процес підземних вод – рівноважне вилуговування солепородного масиву-осідання гірничих виробок та денної поверхні" займе десятки років. Важкопрогнозований характер розвитку при цьому карстово-суфозійного процесу значно погіршить безпеку життєдіяльності в межах Калуської ПМА та прилеглих територій.

ІІІ. Пропозиції щодо стабілізації та поліпшення соціально-економічної та техногенно-екологічної безпеки життєдіяльності у Калуській промислово-міській агломерації

1. Терміново, протягом літньо-осіннього меженного періоду 2007 р. зі зниженими опадами та річковим стоком, виконати комплексне еколого-геофізичне обстеження території впливу виробничої діяльності ДП "Калійний завод" ВАТ "Оріана" з використанням неруйнуючих методів оцінки гідромеханічного стану верхньої зони порід та місць прояву карстово-суфозійних процесів (електрофізичних, гравітаційних, варіацій електромагнітного поля Землі, газо- геохімічного обстеження, дистанційного зондування Землі, оцінки змін рельєфу, топо-геодезичні зйомки та ін.), методика яких розроблена та успішно впроваджена фахівцями Івано-Франківського національного університету нафти та газу (наук. керівник проф. Кузьменко Е.Д.).

2. Виконати на базі результатів еколого-геофізичного обстеження районування території Калуської ПМА за ступенем еколого-техногенного ризику внаслідок активізації карстово-суфозійного процесу та погіршення інженерно-геологічних умов БЖД та провести протягом 2007-2008 рр. розширення та реконструкцію системи моніторингу навколишнього середовища на об’єктовому та територіальному рівні.

3. Розробити з урахуванням еколого-техногенного районування території Калуської ПМА першочергові заходи щодо зниження ризику надзвичайних ситуацій на об’єктах ДП "Калійний завод" ВАТ "Оріана" з явними ознаками аварійних порушень проектно-технологічних параметрів (витоки на дамбах, перевищення рівнів у хвостосховищах та ін.).

4. Приймаючи до уваги переважаючу роль техногенних порушень режиму рівнів та підвищення швидкості руху і мінералізації підземних вод доцільно створити комплексну постійнодіючу модель з оцінкою фільтраційного поля підземної гідросфери, процесів вилуговування і змін геомеханічного стану порід та осідання денної поверхні (виконавці – Інститут геологічних наук НАН України, Івано-Франківській національний технічний інститут нафти і газу, Український державний геолого-розвідувальний інститут та Державний інформаційний геологічний фонд "Геоінформ" Держгеолслужби Мінприроди, ІПНБ РНБО України; відп. виконавець – Відділення наук про Землю НАН України).

5. Створити при Івано-Франківській обласній державній адміністрації міжвідомчу постійно-діючу науково-технічну раду з аналізу еколого-техногенної та соціально-економічної безпеки життєдіяльності у Калуській ПМА.

6. Розробити проекти Концепції і Загальнодержавної програми із підвищення безпеки життєдіяльності та подальшого соціально-економічного розвитку Калуської промислово-міської агломерації з урахуванням того, що ВАТ "Оріана" має забезпечити потреби національного агрокомплексу у калійних добривах, виробництво яких суттєво впливає на стан продовольчої безпеки країни.



Гайдін Анатолій Маркович

Гайдін Анатолій Маркович

Програма ревіталізації Калуського гірничо-промислового району

Звалище промислових відходів на внутрішньому відвалі кар'єру. На відвалі навалені різноманітні промислові відходи, в тому числі токсичні. Рівень води в кар'єрі піднімається і до кінця поточного року поверхня звалища буде затоплена. Токсичні речовини забруднюють воду озера, що утворюється в кар'єрі. Пропонується негайно: насипати на поверхню звалища вирівнюючий шар грунту, постелити непроникливе синтетичне покриття, насипати зверху шар глинистої породи товщиною 2-3 м. В результаті відходи будуть ізольовані від водної товщи озера.

Хвостосховище №1 - джерело засолення поверхневих і ґрунтових вод. Тут накопичено біля 15 млн. т солей. Верхня 6-метрова частина дамби відсипана без влаштування водотривкого екрану, тому розсоли з хвостосховища височуються по всьому периметру. Щорічно виноситься біля 90 тис. т солей, в результаті чого засолена вода в колодязях і річках. Пропонується влаштувати у верхній частині дамби протифільтраційну завісу типу «стіна в грунті». В результаті забруднення ґрунтових і поверхневих вод в околиці хвостосховища припиниться.

Солевідвали - найбільше джерело забруднення поверхневих і ґрунтових вод. Дощі розмивають відвали. Вода під основою відвалу має мінералізацію 290-320 г/л. Розсіл забруднює річку Сивку і грунтові води. Розпочаті роботи з рекультивації відвалів не завершені. Пропонується провести гідроізоляцію поверхні відвалів водотривкими глинами і геоматами. В результаті припиниться забруднення ґрунтових і поверхневих вод в околиці відвалів.

Хвостосховище №2 і шламосховище - загроза переповнення. У цих ємностях накопичені як тверді солевмісті відходи, так і розсоли. Внаслідок того, що атмосферні опади переважають над випаровуванням, рівень ропи в хвостосховищах весь час піднімається. У випадку катастрофічного паводку дамби будуть розмиті і розсоли витечуть в річку так, як це було в Стебнику у 1983 році. Пропонується організувати переробку концентрованих розсолів, що залягають в глибокій частині чаші хвостосховища. В якості екстреного заходу може проводитися поступове нарощування висоти дамб.

Домбровський кар'єр не створює реальної загрози довкіллю. Борти кар'єру обвалилися і виходи солей прикриті нерозчинними породами. Концентрація солей у верхніх шарах озера неухильно зменшується. Через 10 років кар'єр буде затоплений та сам по собі перетвориться в озеро. Вода в озері до глибини 17 м буде майже прісною, глибше будуть розповсюджені розсоли різної концентрації. Щоб не сталося підтоплення в околиці озера, необхідно прорити випускний канал до старого русла р. Сивки.

Домбровське озеро знаходиться на відстані всього 2 км від центру Калуша. Коли сформується озеро с площею водного дзеркала біля 100 га, з довжиною берегової линії 8 км, Калуш одержить шанс перетворитися в місто-курорт.



Костів Іван Юрійович

Костів Іван Юрійович

Техногенно-екологічна ситуація в зоні впливу об’єктів колишнього калійного підприємства в Калуші і зокрема Домбровського кар’єру

Сьогодні ситуація на об’єктах колишнього калійного виробництва погіршується. В Домбровському кар’єрі рівень дзеркала розсолів підвищується і станом на 1 січня 2014 року становив 276,4 м. До середньої відмітки підошви галькового водоносного горизонту (278 м) залишилось ще 1,6 м. Враховуючи щорічне підвищення рівня розсолів 2-3 м в залежності від інтенсивності атмосферних опадів, можна прогнозувати вже в цьому році підвищення рівня дзеркали розсолів до середнього рівня підошви водоносного горизонту. Однак на деяких ділянках водоносний горизонт знаходиться нижче середньої відмітки водоносного горизонту. Наприклад, є ділянка з відміткою рівня підошви водоносного горизонту +273 м. Це означає, що розсоли з Домбровського кар’єру вже близько 2-3 років витікають у гальковий водоносний горизонт і засолюють його. Підтвердженням цьому є різке зростання рівня засоленості підземних вод в деяких спостережних свердловинах поблизу карєру.

Особливу небезпеку сьогодні становить Північний борт Домбровского кар’єру. Неподалік від нього, всього за 200 м від краю борту, протікає річка Сівка. З уступу Північного борту витікають потужні струмки, деколи місця витікання змінюються. Сьогодні від кар’єру в сторону Сівки розвивається яр, мають місце значні просідання поверхні, відколюються і зміщуються один відносно іншого значні масиви грунту, утворюються карстові провали на поверхні. Це свідчить про розвиток водотоку між кар’єром і річкою Сівкою. Рівень поверхні води в Сівці +298 м, тобто поверхня річкової води вища на 22 м від поверхні дзеркала розсолів в кар’єрі. На даний час небезпека не проявляється. Але під час повені, коли маленька річечка стає велетенською і рівень води підвищується на 3-4 м, появиться загроза прориву річкової води в кар’єр. Падаючи з висоти, вода перемішається з розсолами кар’єру, чаша кар’єру швидко наповниться і високомінералізовані води будуть перетікати через східний та південно-східний борти Домбровського кар’єру, що спричинить серйозні техногенно-екологічні наслідки.

Уникнути загрози руйнування Північного борту Домбровського кар’єру зараз можна шляхом термінового відновлення його попереднього фізичного стану, засипання яру, тріщин і карстів гіпсо-глинистими матеріалами і гірським каменем з наступним створенням підземної протифільтраційної завіси вздовж Північного борту.

Рівень дзеркала розсолів буде постійно зростати. Мінералізація розсолу на поверхні в весняний період і після інтенсивних злив знижується до 30-40 г/л. Але протягом літа слабомінералізовані розсоли з поверхні під дією вітру та інших фізичних факторів перемішуються з концентрованішими нижніми шарами і мінералізація на поверхні поступово збільшується. В жовтні 2013 р. вона становила 86 г/л. Тому очікувати на повне опріснення води на поверхні соляного озера немає підстав.

Потрібні інженерно-технічні заходи зі зменшення притоку атмосферних і грунтових вод в Домбровський кар’єр. Можна знизити загальний приток вод в кар’єр до 1,0-1,5 млн. куб. метрів за рік і таку кількість розсолів переробляти для утримання поверхні озера на постійному рівні. Одночасно поступово замулювати найглибші ділянки Домбровського кар’єру нагромадженими на поверхні землі техногенними матеріалами.

Для перероблення концентрованих розсолів Домбровського кар’єру, мінералізація яких на глибині нижче 20 м досягає 300-350 г/л, ДП «НДІ Галургія» розроблені технології, які включають випарювання в багатокорпусних вакуум-випарних батареях із окремим виділенням і одержанням технічної солі вищого і першого сортів, калімагнезії рівня якості кращих світових зразків, а також концентрованого хлоридмагнієвого розчину або кристалічного бішофіту.

Із 1 млн. куб. метрів розсолу Домбровського кар’єру можна отримати 210 тис. тонн технічної солі, 110 тис. тонн калімагнезії і 50 тис. тонн кристалічного бішофіту.

Для зменшення капітальних затрат на виробництво з перероблення розсолів італійська компанія VOMM Smpianti e Processi SpA запропонувала свою технологію, яка полягає в повному висушуванні рідини на гарячій стальній поверхні.

Недоліком технології компанії VOMM є витрата великої кількості палива. Готовим продуктом технології є суміш солей калію, магнію і натрію, яка має низьку ціну і може використовуватись лише як протиожеледний засіб, тобто має обмежене застосування. У технології утворюється гаряча вода, яка має проблематичне застосування, особливо в літній період. Тому можна очікувати від технології VOMM невеликої економічної вигоди.

Перевагою її є відносно низька вартість капітальних затрат і використання різних видів палива, у тому числі низькосортного місцевого., зокрема відходів ведення лісового господарства, деревообробки, переробки сільськогосподарської продукції, несортованого побутового сміття, торфу, бурого вугілля тощо.

Технологію компанії VOMM можна вигідно поєднати з випарюванням у багатокорпусній, наприклад, трикорпусній вакуум-випарній установці (ВВУ). Обєднана схема полягає в наступному. Вихідний розчин Домбровського кар’єру подають у перший корпус трикорпусної ВВУ. Випарювання здійснюється в змішаному режимі руху розчину і прямотечійному режимі руху теплоносія: розчин із першого корпусу поступає в третій, а з нього насосом перекачується в другий корпус, із якого виводиться випарена суспензія на фільтрування. Гріюча пара із модуля компанії VOMM подається в гріючу камеру першого корпусу, сокова пара з першого поступає на підігрів у гріючу камеру другого корпусу, а сокова пара з другого корпусу поступає на обігрів у гріючу камеру третього корпусу. Сокова пара з третього корпусу поступає в барометричний конденсатор, де конденсується оборотною водою. Відпрацьована вода після барометричного конденсатора з температурою не вище 45 0С використовується в тепличному господарстві або подається на градирню, де охолоджується до температури 22-25 0С і скидається в природні водойми.

Випарена суспензія після трикорпусної ВВУ подається на згущення і фільтрування на фільтруючій центрифузі, на якій відділяється і промивається свіжою водою технічна сіль вищого або першого сорту, а фільтрат і розчин після відстоювання суспензії подається на випарювання на модуль компанії VOMM. Висушена калійно-магнієва сіль після модуля відділяється на циклоні і подається на затарювання. Вона містить до 20 % К2О; до 10 % MgO і може використовуватись як місцеве калійно-магнієве добриво.

Таким чином поєднання технології компанії VOMM і технології випарювання в трикорпусній ВВУ дає змогу отримати товарну технічну сіль і калійно-магнієве добриво, які будуть мати вищу ціну, ніж протиожеледний засіб у вигляді суміші солей. Крім того за цією технологією зменшується в 2,0-2,5 рази витрата палива, оскільки пара від модуля VOMM не конденсується водою, а подається як гріюча пара в перший корпус ВВУ. Ще одгією перевагою є відсутність утворення гарячої води з температурою біля 95 0С після конденсації парів. Поєднання технологій дасть змогу також збільшити продуктивність однієї нитки, оскільки модуль компанії VOMM може переробити 300 000 куб. метрів розчину, а для утворення такої кількісті розчину після ВВУ необхідно переробити близько 1 млн. куб. метрів свіжого розчину.

Необхідно за кошти інвестора створення і обстеження дослідно-промислового виробництва з використанням модуля компанії VOMM на реальних розсолах Домбровського кар’єру.

Ще одним техногенно-небезпечним об’єктом колишнього калійного виробництва в Калуші є хвостосховище № 2. В ньому заскладовано біля 8 млн. куб метрів твердих соляних відходів перероблення полімінеральних калійних руд і близько 1,2-1,5 млн. куб. метрів високомінералізованих розсолів. Борти цього хвостосховища ослаблені, в деяких місцях вини просіли, спостерігається витікання з них розсолів. Пропозиції з нарощування на 3 м висоти бортів з тим, щоб атмосферні опади шаром прісної води поступово закрили розсоли, є нездійсненними, оскільки затрати на зміцнення і нарощування бортів будуть великими, а дзеркало озера, яке зараз перебуває на висоті біля 25 м вище рівня поверхні землі, добре продувається вітром і перемішується з шарами розсолів із глибини, ніколи не стане опрісненим. Тому розсоли із хвостосховища № 2 потрібно випустити трубопроводом, який залишився ще недобудованим, в чашу Домбровського кар’єру, а саме хвостосховище рекультивувати.. Одночасно потрібно виконати заходи на кар’єрі зі зменшення притоку в нього прісних вод і з перероблення високо- мінералізованих розсолів.



Козловський Микола Павлович

Козловський Микола Павлович

Оцінка перспектив ревіталізації посттехногенних територій в Калуському гірничопромислового регіоні.

Зменшення забруднення верхів’я басейну Дністра є нагальною проблемою, оскільки на невеликій гірській частині басейну формується третина його стоку. Особлива увага повинна бути приділена недопущення техногенних екологічних катастроф, як це мало місце у 1983 р. коли росоли калійних солей зруйнували всю водну екосистему верхів’я басейну Дністра, призвели до загибелі в ній всіх живих організмів.

Протягом останніх 20-ти років Інститут екології Карпат НАН України в рамках виконання відомчих фундаментальних і прикладних тем НАН України та договірної тематики проводить дослідження наслідків техногенного навантаження на наземні екосистеми в межах територій гірничо-хімічних підприємств Західної України, які, з огляду на зміну кон’юнктури світового ринку, втратили рентабельність і знаходяться на етапі закриття/консервації (райони видобутку сірки та калійних солей).

Співробітники Інституту брали участь в реалізації трьох проектів з відновлення екологічної рівноваги і ландшафту в зоні діяльності Яворівського ДГХП „Сірка”, Роздільського ДГХП „Сірка” та ДГРП „Подорожненський рудник” в частині вивчення процесів природного заростання та ґрунтоутворення на порушених землях (виконання договірної тематики з ВАТ „Інститут гірничо-хімічної промисловості” та Відділенням гірничо-хімічної сировини Академії гірничих наук України).

Започатковано науковий моніторинг ґрунтів та рослинного покриву в межах основних елементів посттехногенного ландшафту означених вище територій (договірна тема з Державним управлінням екології та природних ресурсів у Львівській області). Згідно з розпорядженням Голови Львівської ОДА, з 2013 р. Інститут є єдиною науковою установою, яка визначена суб’єктом обласної системи моніторингу навколишнього середовища в Львівській області в частині оцінки стану ґрунтів і рослинного покриву в межах девастованих ландшафтів гірничо-хімічних підприємств регіону. В 2013 р. в рамках виконання відомчої прикладної теми НАН України „Обґрунтування і розроблення програми моніторингу відновлення біогеоценотичного покриву територій, порушених видобутком сірки” (2011-2013 рр., керівник теми – с.н.с., к.б.н. Оксана Марискевич) розроблено науково-практичні рекомендації для проведення моніторингу відновлення біогеоценотичного покриву територій, порушених розробкою родовищ самородної сірки, впровадження яких у практику підтверджено відповідними актами Департаменту екології та природних ресурсів Львівської ОДА та ДП НДП „Екотрансенерго” (ця структура створена на базі колишнього Яворівського ДГХП „Сірка”).

З 2014 р. Інститут продовжує роботи цього напряму, розробляючи наступну відомчу прикладну тему НАН України „Оцінка перспектив та розроблення способів ревіталізації посттехногенних територій сіркодобувних підприємств України” (2014 – 2016 рр.).

У рамках виконання відомчої базової теми Інституту протягом 1993-1997 рр. було встановлено вплив техногенного навантаження (видобуток калійних солей) на структурні та функціональні параметри наземних екосистем, що сформувалися внаслідок видобутку калійних солей (відвали Домбровського кар’єру, санітарна зона діючого магнієвого заводу в м. Калуш тощо). На підставі отриманих результатів у 2002 р. на прохання КП „Зеленбуд” виконавчого комітету Калузької міської ради було розроблено практичні рекомендації щодо біологічної рекультивації порушених земель.

У рамках розробки пропозицій щодо запобігання надзвичайним ситуаціям в Калузькому регіоні, Інститут може долучитися до опрацювання заходів щодо відновлення екологічної рівноваги цієї території в частині ревіталізації ґрунтового й рослинного покривів в рамках проекту ліквідації Домбровського кар’єру.



Максимчук Валентин Юхимович

Максимчук Валентин Юхимович, Дещиця Степан Андрійович

Результати електромагнітного моніторингу окремих проблемних об’єктів агломерації Калуша.

Потенційні загрози, що виникли внаслідок розробки Калуш-Голинського родовища калійної солі на сьогодні створюють реальну небезпеку для оточення. Для вирішення актуальних інженерно-геологічних, екологічних задач щодо оцінки стану середовища верхньої частини геологічних розрізів, виявлення і вивчення динаміки негативних процесів (карстових, фільтраційно-суфозійних, зсувних, забруднення підземних вод), які переважно розвиваються на глибинах до 100–200 м, Карпатським відділенням ІГФ у 90-х роках створено, опрацьовано на проблемних територіях регіону (Яворів, Стебник, Калуш тощо) і в подальшому модернізовано апаратурно-програмний швидкодіючий комплекс, який дозволяє виконувати малоглибинні класичні електромагнітні (ЕМ) зондування геологічного середовища у ближній зоні джерела поля (ЗСБ) і модифікації методу на максимально високих частотах. За просторовим розподілом електропровідності упевнено виділяються усі важливі елементи відповідних геологічних розрізів, а також зміни, зумовлені процесами деградації чи консолідації середовища. Такі дослідження за останні 10–15 років були проведені на низці екологічно проблемних об’єктів гірничо-промислового комплексу м. Калуш.

Основні результати робіт.

Хвостосховище №2. Електромагнітні зондування (6 циклів) вздовж осі та поперек дамби проводились з 2003 по 2013 роки. Методично спостереженнями вздовж осі виділено ослаблені ділянки, що характеризуються аномально високою провідністю, а детальними зондуваннями виділених ділянок за поперечними профілями виявлялись просторові характеристики розущільнених областей тіла дамби. Спостереженнями відмічаються динамічні зміни інтенсивності фільтраційних процесів в області контакту нарощеної частини дамби з основною залежно від навантаження (2005 р.) та рівня наповнення хвостосховища рідкими відходами (2006–2007 рр.), а також поступове розущільнення (2007–2013 рр.) тіла основи дамби. Подальша експлуатація хвостосховища пов’язується з нарощенням дамби, що вимагає її детального обстеження та проведення робіт для виключення активізації фільтраційних процесів на аномальних ділянках.

Ділянки забруднення підземних вод високомінералізованими відходами. Спостереження з метою виявлення масштабів та динаміки поширення забруднення проведено за сіткою профілів і пікетів, розташованих на прилеглих до Домбровського кар’єру територіях та в межах житлових масивів міста. Проведеними спостереженнями визначено, що вивчення забруднення геологічного середовища відходами калійного виробництва доцільно проводити поетапно. Виділено 3 етапи робіт: профільні (спрямовані на виявлення зон забруднення рідкими відходами калійного виробництва); параметричні (на свердловинах, для зіставлення результатів хімічного аналізу проб води з результатами зондувань); періодичні (спостереження по окремих профілях з метою визначення динаміки зон забруднення).

Проведеними спостереженнями підтверджено, що на сьогодні відвали є основним джерелом забруднення підземних вод та локалізовано наближені до зовнішніх відвалів підземні водотоки високої мінералізації, що зумовлюють інтенсивне забруднення прилеглих територій.

На основі кореляційних зв’язків рівня нормованих вимірюваних сигналів з концентрацією солей виділено ділянки поширення прісних, слабо- і високо- мінералізованих вод, а періодичними спостереженнями – динаміку засолення водоносного горизонту на прилеглій до Домбровського кар’єру території (між кар’єром і р. Млинівкою). Останнє свідчить, що поряд з загальним зростанням мінералізації підземних вод на південній ділянці, зростає її забруднення, зумовлене інфільтрацією високо-мінералізованих вод з території, прилеглої до західного борту Домбровського кар’єру. Наявність потужного шару високомінералізованих вод на глибинах 20–30 м засвідчують результати зондувань по двох паралельних до західного борту профілях. Для уточнення геоелектричної ситуації та екологічних обставин необхідно додатково провести детальні ЕМ зондування цієї ділянки.

Ділянка між р. Сівкою та північним бортом Домбровського кар’єру. За результатами детальних електромагнітних зондувань на цій ділянці виділено імовірні області інфільтрації річкових вод та атмосферних опадів у гравійно-гальковий водоносний горизонт, здійснено картування підземних водотоків у напрямку до кар’єру, що зумовлюють руйнування північного борту, зроблено електромагнітні оцінки стану гіпсоглинистої шапки та ступеня розвитку карстових процесів у рудному тілі.



Шуровський Олексій Дормидонтович

Шуровський Олексій Дормидонтович

Геофізичний моніторинг стану геологічного середовища на відпрацьованому калуш-голинському родовищі калійних солей

Калуш-Голинське родовище калійних солей експлуатувалось більше 100 років відкритим способом в Домбровському кар’єрі і підземною виробкою Калуського і Ново-Голинського рудників. У межах відпрацьованого родовища знаходяться села Хотін, Сивка Калуська, Кропивник та м. Калуш Івано-Франківської області. У результаті довготривалої експлуатації родовища в агломерації міста виникла екологічно небезпечна ситуація: відбуваються просідання і провали земної поверхні над шахтними полями та забруднюється відходами виробництва, які накопичені в хвостосховищах і солевідвалах Домбровського кар’єру, єдиний в районі горизонт питної води.

Родовище знаходиться у межах Самбірського покриву внутрішньої зони Передкарпатського прогину. Самбірський покрив, виконаний утвореннями нижніх і верхніх молас, зірваний зі своєї основи та насунутий на зовнішню (Більче-Волицьку) зону прогину. Фронт Стебницького насуву (границя Самбірського насуву) розташований на північному заході неподалік від м. Калуш.

Розріз родовища калійних солей складений породами стебницької світи, перекритих відкладами балицької світи і галицької серії. Стебницька світа представлена переважно глинами з прошарками пісковиків і алевролітів. Балицька світа поділяється на нижню і верхню. Нижньобалицька світа представлена мергелями, над якими залягає соленосна товща з гіпсоангідритовим горизонтом у підошві. Соленосна товща (соленосна брекчія з галітовим цементом) уміщує калійний пласт лангбейніт-каїнітового складу та вкраплення карналіту і сильвініту. У зоні вивітрювання порід соленосної товщі розвинута гіпсо-глиниста «шапка». Верхньобалицька світа представлена глинами, алевролітами і мергелями з прошарками галіту. Породи балицької світи перекриті четвертинними гравійно-гальковими відкладами (водоносним горизонтом питної води), суглинками та частково відкладами галицької серії, які складаються з мергелів, пісковиків, глин і туфітів богородчанської світи, гіпсів і ангідритів тиранської світи, мергелями, глинами і туфами косовської світи, а також глинами з пісковиками, алевролітами і конгломератами бугловського горизонту.

У межах родовища зустрічаються три водоносних горизонти, які живляться атмосферними опадами, часткове розвантаження якого іде на поновлення карстових вод по товщі гіпсо-глинистої «шапки» і соленосних відкладів.

Геофізичний моніторинг стану геологічного середовища проводився методами високоточної гравіметрії та зондування становленням електромагнітного поля у ближній зоні (ЗСБ) масштабу 1:2000 по окремих профілях. Гравіметричні спостереження проводились за спеціальною методикою О.К. Маловічко, ЗСБ – у варіанті «петля в петлі» та в режимах, оптимально визначених моделюванням.

Геофізичні дослідження виконані на Північному і Центральному каїнітовому, Хотинському сильвінітовому шахтних полях рудника «Калуш» та на дільницях «Східна Голинь» і «Сивка Калуська» рудника «Ново-Голинь». Рудники «Калуш» і «Ново-Голинь» розрізняються геологічним розрізом. На першому руднику соленосні відклади нижньобалицької світи перекриті верхньобалицькими відкладами, на другому – вони виходять під товщу четвертинних порід.

Зони розвитку карсту і потенційного провалля земної поверхні. На Північному і Центральному каїнітових полях, які розташовані на східних окраїнах м. Калуш, на даний час відомо 22 провалля земної поверхні з видавлюванням до поверхні концентрованих розсолів, якими заповнені (з метою консервації) гірничі виробки, і які забруднюють водоносний горизонт та річку Сивку.

На Північному і Центральному каїнітових полях виявлено низку глибинних зон розущільнення, які пов’язані з від’ємними різницевими гравітаційними аномаліями інтенсивністю до -0,06•10-5 м/с2. У плані з ними співпадають аномалії високої електропровідності, які контролюють зони проникнення розсолів.

Комплексні аномалії є потенційно небезпечними щодо прояву карсту на денній поверхні. Карст розвивається знизу вверх за рахунок обвалу склепіння відпрацьованих камер унаслідок руйнування міжкамерних ціликів.

На Хотинському сильвінітовому полі, яке розташоване у межах однойменного села, на відміну від попередніх шахтних полів рудника «Калуш» консервація підземних виробок заповненням їх концентрованими розсолами не проводилась. Різницеві від’ємні аномалії сили тяжіння незначної інтенсивності біля -0,02•10-5 м/с2 знаходяться у зоні розтягу на границі мульди закономірного просідання земної поверхні над підземними виробками, еконебезпечних об’єкт не виявлено.

Дільниця Східна Голинь рудника «Ново-Голинь» охоплює с. Кропивник і його околиці. У межах рудного поля виявлено дві великі від’ємні аномалії різницевого поля сили тяжіння інтенсивністю від -0,02•10-5 м/с2 до -0,06•10-5 м/с2.

Північна аномальна зона розташована за межами населеного пункту на сільськогосподарських угіддях і має три епіцентри, які супроводжуються аномаліями електропровідності. Вони свідчать про інтенсивний розвиток розущільнення у часі і їх потрібно віднести до небезпечних щодо ймовірного виникнення провалів земної поверхні.

Південно-західна аномальна зона знаходиться у межах с. Кропивник. У мульді просідання денної поверхні розташовані дві локальні різницеві від’ємні аномалії сили тяжіння інтенсивністю -0,06•10-5 м/с2. Звертає на себе увагу аномалія, яка розташована по вул. Івана-Франка. Цю аномалію потрібно віднести до небезпечних щодо можливого провалу земної поверхні.

Дільниця Сивка Калуська рудника «Ново-Голинь» охоплює однойменне село і його околиці. На дільниці виявлено декілька зон розущільнення, які мають розвиток у часі та супроводжуються аномальною електропровідністю. Ці зони потенціально небезпечні щодо прояву карстоутворення на денній поверхні.

Дослідження стану дамби хвостосховища №2. Виконано ЗСБ по усьому периметру дамби. Виявлені зони високої електропровідності деталізовані кроком 10 м, що дозволило виявити значну кількість місць можливого прориву дамби розсолами на глибинах до 5-10 м від її поверхні (рисунок 8). Небезпеку прориву тіла дамби ліквідовано пониженням рівня розсолів.

Картування ореолів техногенного забруднення горизонту питної води. Техногенне забруднення поверхневих і підземних вод відбувається через хвостосховище, Домбровський кар’єр з його відвалами солі, ємностями акумуляції та за рахунок видавлювання розсолу, яким законсервовані гірничі виробки, в провалах земної поверхні.

Моніторингом методом ЗСБ закартовано ореоли техногенного забруднення водоносних горизонтів від хвостосховищ, акумулюючих ємностей та солевідвалів західній, східній та південній околиць Домбровського кар’єру. За даними гідропараметричних спостережень на спеціалізованих свердловинах побудовано графіки кореляційної залежності між концентрацією солей і характеристиками індукованого електричного сигналу для різних часових інтервалів, що дало змогу перейти від електричних до гідрохімічних параметрів.

Результати геофізичного моніторингу комплексом високоточної граві- і електророзвідки вирішують всі проблеми, що пов’язані з еконебезбечними змінами у часі в геологічному середовищі. В подальшому ці роботи необхідно продовжувати у комплексі з спостереженням за просіданням денної поверхні і аналізом проб води зі спостережних свердловин. Для цього необхідно скласти проект на площинний детальний комплексний геофізичний, геодезичний та геохімічний моніторинг в межах виявлених небезпечних об’єктів з залученням усіх фахівців, що безпосередньо зайняті вирішуванням цих проблем. Особливо необхідно звернути увагу на шахтне поле відпрацьованого рудника «Голинь» (с. Кропивник), де назрівають можливі провали денної поверхні і де спостережень за змінами геологічного середовища не здійснювалось.



Яворський Віктор Теофілович

Яворський Віктор Теофілович

На кафедрі хімії і технології неорганічних речовин Національного університету «Львівська політехніка» виконана науково-дослідна робота «Технологія перероблення накопичених розчинів хвостосховищ калійних виробництв Прикарпаття в кондиційні продукти».

Об'єктом досліджень були реальні відхідні розчини хвостосховищ Калуського і Стебницького калійних виробництв.

Хвостосховища – це екологічно небезпечні об'єкти через постійну загрозу прориву дамб, засолювання навколишніх ґрунтів. підземних вод і річок басейну Дністра, звідки здійснюють водозабір численні комунальні і промислові підприємства. З іншого боку, розчини хвостосховищ – це концентрована і дешева порівняно з добуванням калійної руди сировина, яку можна переробити в потрібні для сільського господарства і промисловості продукти.

Метою роботи було розроблення технології повного перероблення розчинів хвостосховищ калійних виробництв Прикарпаття у кондиційні продукти: харчовий, кормовий і технічний натрію хлорид, хлоридвмісну і безхлоридну калімагнезію, епсоміт і бішофіт.

На підставі виконання значного обсягу теоретичних та експериментальних досліджень досягнуто такі результати:

  1. Запропоновано і розроблено нові методи одержання бішофіту (MgCl2•6H2O), епсоміту (MgSO4•7H2O), калімагнезії (K2SO4•MgSO4);
  2. Запропонована і розроблена нова технологія повного перероблення відхідних розчинів хвостосховищ калійних виробництв з одержанням харчового, кормового і технічного натрію хлориду, калімагнезії, епсоміту та бішофіту;
  3. Розроблено вихідні дані для проектування дослідно-промислової установки продуктивністю 10000 кг/год початкового розчину.

На підставі виконаних матеріально-енергетичних розрахунків розроблено функціональну схему повного перероблення відхідних розчинів хвостосховища, яка складається з таких стадій:

  1. випарювання вихідного розчину з кристалізацією натрію хлориду, відділення осаду від розчину способом гарячого фільтрування, промивання і сушіння осаду з отриманням кондиційного продукту (харчового, кормового або технічного);
  2. охолодження випареного розчину до 20-250С з виділенням у тверду фазу осаду леоніту K2SO4•MgSO4•4Н2О з домішками натрію і калію хлоридів, його фільтрування та сушіння з отриманням кондиційної хлоридвмісної калімагнезії;
  3. охолодження розчину до низьких температур (мінус 5)0С з кристалізацією епсоміту, його фільтрування і промивання з отриманням кондиційного продукту;
  4. випарювання розчину з виділенням натрію хлориду в тверду фазу, відділення осаду фільтруванням, промивання і сушіння осаду з отриманням кондиційного харчового, кормового або технічного продукту;
  5. висолювання сульфатних солей з відфільтрованого розчину додаванням водного розчину ізопропілового спирту з виділенням у тверду фазу осаду леоніту, його фільтрування та сушіння з отриманням безхлоридної калімагнезії;
  6. розшарування відфільтрованого розчину на дві фази: спиртову і водну, з поверненням останньої на стадію висолювання 5;
  7. відгонка ізопропілового спирту зі спиртового розчину з виділенням в тверду фазу бішофіту, забрудненого домішками, відділення осаду, конденсація парів ізопропілового спирту і води та поверненням конденсату на стадію висолювання 5;
  8. екстрагування магнію хлориду з бішофіту, забрудненого домішками, в розчин за допомогою водного розчину ізопропілового спирту, відділення осаду залишкових солей від розчину і його сушіння;
  9. відгонка ізопропілового спирту з розчину з кристалізацією бішофіту, відділення осаду від розчину, конденсація парів ізопропілового спирту і води та поверненням конденсату на стадію 8.

На підставі цієї функціональної схеми розроблено технологічну, яка передбачає використання типового стандартного обладнання, не потребує високої витрати реагентів, оскільки водно-органічні розчинники використовують циклічно. У розробленій технології вперше застосовано нові методи одержання нових кондиційних продуктів, які промисловість України не випускає (безхлоридної калімагнезії, епсоміту, бішофіту).

Показники одержаних продуктів відповідають вимогам чинних ДСТУ або ТУ.

Виконані узагальнені техніко-економічні розрахунки переконливо засвідчили, що з 10,95 т початкового розчину можна одержати 1 т хлоридвмісної калімагнезії, 1,496 т харчової кухонної солі, 0,2 т безхлоридної калімагнезії, 0,545 т епсоміту і 0,604 т бішофіту. Одержання низки кондиційних продуктів, кожен з яких має важливе значення для сільського господарства і промисловості, забезпечить рентабельність та прибутковість технологічного процесу.

На підставі результатів цієї науково-дослідної роботи розроблені «Вихідні дані для проектування дослідно-промислової установки продуктивністю 10000 кг/год розчину хвостосховища».

За цією тематикою опубліковано 30 наукових статей, у тому числі 9 у фахових виданнях, 7 – у закордонних виданнях, 1 – у виданні, що входить до наукометричних баз даних, одержано 4 патенти України. Захищено 2 кандидатські та 5 магістерських робіт. Видано 2 підручники з грифом МОН. Результати роботи демонстрували на IV Міжнародній виставці «Сучасні заклади освіти», 28 лютого-2 березня 2013 р., м. Київ, Виставковий центр "Київ-ЕкспоПлаза".

Отже, виконаний аналіз комплексу технічних рішень щодо повного перероблення розчинів хвостосховищ переконливо свідчить, що існує реальна можливість такої утилізації.


Учасниками дискусії визначено основні висновки:

Головним пріоритетом екологічної стабілізації Калуського гірничо-промислового району має бути ведення перманентного геолого-екологічного моніторингу. Програмою «Проведення комплексного еколого-геологічного моніторингу на території Калуського гірничо-промислового району», яка частково реалізована в 2013 р., передбачено наступне.

  1. Результати досліджень за програмою «Проведення комплексного еколого-геологічного моніторингу на території Калуського гірничо-промислового району» покласти в основу комплексу фізико-математичних моделей за геофізичним, геофільтраційним, гідрогеохімічним, інженерно-геологічним, геодезичним та еколого-гігієнічним напрямами, що дасть змогу прогнозувати стан довкілля та ризик розвитку надзвичайної ситуації і своєчасно рекомендувати заходи щодо її відвернення.
  2. Результати моделювання є вихідними даними для розроблення проектних рішень щодо запобігання або мінімізації наслідків надзвичайної ситуації, будівництва захисних споруд та удосконалення системи моніторингу.

Вважати за доцільне наступні першочергові заходи щодо поліпшення екологічної ситуації в зоні Калуської гірничо-промислової агломерації.

  1. Перехоплення та відведення частини низькомінералізованого поверхневого стоку в басейн р. Дністер в періоди паводків.
  2. Реалізація проектного рішення ВАТ «Гірхімпром» щодо скиду рідкої фракції з хвостосховища № 2, а саме 0,5 млн. м3 треба терміново скинути в незаповнені пустоти шахти «Ново-Голинь», а решту біля 1 млн. м3 – у Домбровський кар’єр та невідкладно рекультивувати хвостосховище №2.
  3. Розроблення технології та створення дослідно-промислової установки з перероблення концентрованих розсолів Домбровського кар’єру (ДП НДІ «Галургія», ІФНТУНГ, НУ «Львівська політехніка»).
  4. Реалізація проектного рішення ВАТ «Гірхімпром» щодо завершення рекультивації солевідвалів.
  5. Ліквідація усіх карстопроявів у межах північного борту Домбровського кар’єру та укріплення борту підсипкою.

При розробці проекту передбачити кошти на виконання фізичних, наукових, проектних та моніторингових робіт. Проект має пройти державну експертизу та затвердження КМУ і набути статус державної програми.





Активні учасники засідання

УХВАЛА
виїзного засідання Західного та Південного наукових центрів НАН України і МОН України

Розглянувши найважливіші аспекти проблеми запобігання транскордонної надзвичайної ситуації у Калуському гірничопромисловому районі, Західний та Південний наукові центри відзначають, що негативні зміни у навколишньому природному середовищі м. Калуша, с. Кропивника і с. Сівки-Калуської вже призвели до значного перевищення гранично допустимих норм хімічного забруднення ґрунтів і водних джерел, що суттєво обмежує можливість безпечної життєдіяльності населення та ускладнює подальшу господарську діяльність.

Основними джерелами забруднення ґрунтових і поверхневих вод є солевідвали та хвостосховища, а також різноманітні відходи на внутрішньому відвалі Домбровського кар’єру. У випадку значних дощових опадів можливе переповнення хвостосховища №2, що призведе до надзвичайної ситуації, подібної тій, що сталася у Стебнику 1983 року. Прискорене затоплення Домбровського кар’єру може спричинити надходження солоних вод у надсольовий водоносний горизонт, який є єдиним джерелом питно-господарського водопостачання Калуської промислово-міської агломерації, а також забруднення стоку річок Лімниця та Млинівка, які є притоками транскордонної ріки Дністер. Проникнення агресивних вод до соледобувних шахт Ново-Голинь та Хотинська може призвести до активізації карсту у солепородному масиві та руйнівних деформацій у межах прилеглих населених пунктів. Ситуація в Калуському гірничопромисловому районі суттєво ускладнюється через недостатньо скоординовану дію органів державної, регіональної та місцевої влади у природоохоронній сфері. У випадку транскордонного сценарію еколого-техногенної ситуації у Калуському регіоні Україна порушить положення міжнародних природоохоронних конвенцій, які вона підписала, у т.ч. “Конвенції про оцінку впливу на навколишнє середовище у транскордонному контексті”.

З метою уникнення вказаної техногенної загрози, Західний та Південний наукові центри НАН України і МОН України ухвалили:

  1. Вважати першочерговими такі заходи:
    • завершення у 2014 році природоохоронних заходів Програми “Проведення комплексного еколого-геологічного моніторингу на території Калуського гірничо-промислового району на 2013-2014 рр.” із створенням мережі гідрогеологічних свердловин;
    • укріплення північного борту Домбровського кар’єру підсипкою та ліквідація карстів і промоїн для запобігання прориву річкових вод під час весняної повені;
    • дослідження на вміст пестицидів, фунгіцидів, солей важких металів (Нg, Pb, Cd, Cr) і мікрокомпонентного складу стічних вод дренажної траншеї та розсолів Домбровського кар’єру для опрацювання технології відведення низькомінералізованого поверхневого стоку (вода з кільцевої дренажної траншеї) у басейн річки Дністер з метою зниження поступлення вод у Домбровський кар’єр у періоди паводків;
    • гідроізоляція відходів на внутрішньому відвалі Домбровського кар’єру;
    • рекультивація солевідвалів і хвостосховища № 1 і 2.
  2. Рекомендувати Івано-Франківському національному технічному університету нафти і газу, ДП НДІ «Галургія», Інституту геохімії навколишнього середовища НАН України, Інституту телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, Національному інституту стратегічних досліджень при Адміністрації Президента України, Науково-інженерному центру радіогідрогеоекологічних полігонних досліджень при Президії НАН України, ТзОВ «Інститут Гірхімпром» продовжити науковий супровід щорічних моніторингових спостережень у рамках Програми “Проведення комплексного еколого-геологічного моніторингу на території Калуського гірничо-промислового району у 2013-2014 р.р.” (відповідальні виконавці: Кузьменко Е. Д., Костів І.Ю., Долін В.В., Довгий С.О., Яковлєв Є.О., Руденко Ю.Ф., Юнко М.Д.).
  3. Звернутися до Міністерства екології та природних ресурсів України, Державної служби геології та надр України щодо фінансування еколого-геологічного моніторингу і виконання заходів для запобігання надзвичайної ситуації на території Калуського гірничо-промислового району із залученням науково-проектних установ Західного та Південного наукових центрів НАН України і МОН України (відповідальні виконавці: Кузьменко Е.Д., Зинюк О.Д., Черкез Є.А., Шмуратко В.І., Драгомирецький О.В.).
  4. Звернутися до Івано-Франківської обласної ради та Івано-Франківської обласної державної адміністрації з клопотанням передбачити кошти на розроблення «Комплексного проекту екологічної реабілітації на території впливу Калуського калійного виробництва» при формуванні переліку заходів для фінансування з обласного фонду охорони навколишнього природного середовища у 2014 році та визначити замовника цього проекту для підготовки запиту (відповідальні виконавці: Романюк Р.Р., Юнко М.Д.).
  5. Івано-Франківському національному технічному університету нафти і газу, Національному університету «Львівська політехніка», Одеському національному політехнічному університету, ДП НДІ «Галургія», Інституту геохімії навколишнього середовища НАН України, ТзОВ «Інститут Гірхімпром» за участі ПАТ «Компанія Райз», інших зацікавлених інвесторів організувати вивчення та розгляд пропозицій щодо переробки розсолів Домбровського кар’єру з одержанням товарних хлориду натрію, калімагнезії тощо (відповідальні виконавці: член-кор. НАН України Крижанівський Є.І., Яворський В.Т., Кожухарь В.Я., Костів І.Ю., Долін В.В., Юнко М.Д.).
Концепція розвитку НАН України на 2014-2023 роки
Мапа сайту
Розширена мапа сайту
Новини та події
Вітаємо колектив Львівського національного університету імені Івана Франка з 360-літтям університету!
Присуджено Державні премії України в галузі науки і техніки 2020 року
Запрошуємо на міждисциплінарний семінар Обрії науки
Погода

волог.:

тиск:

вітер:

волог.:

тиск:

вітер:

волог.:

тиск:

вітер:

волог.:

тиск:

вітер:

волог.:

тиск:

вітер:

Календар
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
Західний науковий центр
Національної академії наук України та
Міністерства освіти і науки України
79007, м. Львів, вул. Матейка 4
e-mail: zncnan@mail.lviv.ua, znc@ukrpost.ua
Тел./факс: (032) 297-07-74