Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические и методологические основы комплексной геоэкологической оценки территории 11
1.1 Анализ современных методик геоэкологической оценки территории 11
1.2 Современные методические подходы к комплексному геоэкологическому картографированию территории 17
1.3 Применение геоинформационных подходов для анализа геоэкологического состояния территории 23
1.4 Выводы 27
Глава 2 Методические основы проведения комплексной геоэкологической оценки районов разработок железорудных месторождений 28
2.1 Алгоритм комплексной геоэкологической оценки районов 38
2.2 Основные методические подходы 30
2.3 Критерии и показатели комплексной оценки геоэкологического состояния районов 37
2.4 Методические основы создания оценочных карт геоэкологического содержания на основе ГИС-технологий 39
2.5 Выводы 46
Глава 3 Комплексная характеристика территории Белгородской области 47
3.1 Географическое положение и природно-климатические условия формирования экологической обстановки на территории Белгородской области 47
3.2 История освоения железорудного района Курской магнитной аномалии (КМА) Белгородской области 68
3.3 Современные природно-антропогенные геосистемы 71
3.4 Экономико-географические и социальные условия формирования экологической обстановки на территории Белгородской области 77
3.5 Выводы 97
Глава 4 Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки железорудных месторождений КМА (на примере Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений) 98
4.1 Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки Лебединского и Коробковского месторождений и прилегающих,территории 98
4.2 Прогнозирование геоэкологического состояния территории при освоении Гостищевского месторождения 123
4.3 Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений: сравнительный анализ 141
4.4 Выводы 153
Заключение 155
Библиографический список 158
Приложения 180
- Применение геоинформационных подходов для анализа геоэкологического состояния территории
- Методические основы создания оценочных карт геоэкологического содержания на основе ГИС-технологий
- История освоения железорудного района Курской магнитной аномалии (КМА) Белгородской области
- Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки Лебединского и Коробковского месторождений и прилегающих,территории
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Освоение и разработка месторождений полезных ископаемых оказывает негативное воздействие на окружающую среду, при этом характер нарушений природной среды неодинаков и зависит коренным образом от применяемых способов и систем разработок.
Для оценки последствий такого рода воздействий важное значение имеет применение комплексной геоэкологической оценки, включающей подходы и методы учета способа, интенсивности и масштаба техногенного воздействия горнорудного производства на природную среду. Особенно эти проблемы актуальны для железорудного района Курской магнитной аномалии (КМА), в частности в Белгородской области, где уже более 50 лет различными способами разработки интенсивно добываются богатые железные руды. Сложившаяся экологическая ситуация в регионе КМА крайне напряженная и имеет четко выраженный пространственный характер, определяемый действующими здесь крупными горно-обогатительными комбинатами.
В связи с расширением горнодобывающего комплекса КМА, особенно актуальным становится необходимость выявления характера нарушений природной среды на местах разработок месторождений и прилегающих территориях с целью недопущения широкомасштабной деградации окружающей среды.
В качестве объектов геоэкологической оценки нарушенных территорий в настоящей работе рассматриваются три крупных и экономически значимых для Центрально-Черноземного региона и России месторождения КМА: Лебединское, Коробковское и Гостищевское, где добыча богатых железных руд ведется различными способами. Места разработок данных месторождений характеризуются мощным комплексом техногенных нарушений и широким спектром экологических проблем, решение которых требует незамедлительных действий.
В исследованиях подобного уровня помимо применения традиционных географических методов, важную роль играет использование ГИС-технологий, в том числе с применением геоинформационных методов.
Использование в географических исследованиях ГИС-технологий, дает возможность составления и применения различных интегральных карт и картографических материалов посредством интегрирования на картографической основе тематических баз данных.
Карты такого рода наглядно иллюстрируют геоэкологическую ситуацию, позволяют оценить ее и быстро реагировать на все происходящие изменения.
Объекты исследования - районы разработок Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд КМА и прилегающие к ним территории в границах Старооскольского, Губкинского и Яковлевского административных районов Белгородской области.
Предмет исследования - геоэкологическое состояние территорий Старооскольского, Губкинского и Яковлевского административных районов Белгородской области, сложившееся в результате нарушения природной среды, в следствие разработки Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд.
Цель работы - геоэкологическая оценка современного состояния районов разработок Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд КМА с разными способами разработки: открытой, шахтной и скважинной.
Для достижения поставленной цели потребовалось последовательно решить следующие задачи:
изучить существующие методы геоэкологической оценки и подходы к созданию интегральных карт территорий в целом и горнопромышленных районов в частности;
обосновать применяемые методические подходы, критерии и показатели, используемые для оценки геоэкологического состояния территорий
разработок Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений;
проанализировать природно-климатические условия и антропогенные факторы, влияющие на формирование экологической обстановки Белгородской области;
разработать и составить серию оценочных карт с использованием геоинформационных методов моделирования на основе ГИС-технологий, отражающих изменение природной среды в результате разработки месторождений железных руд;
провести комплексную геоэкологическую оценку мест разработок Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд КМА и прилегающих территорий в пределах Старооскольского, Губкинского и Яковлевского административных районов Белгородской области в масштабе 1: 200 000, и выявить ареалы с различным уровнем остроты экологических ситуаций.
Методология и методы выполнения исследований. Исходной теоретической и методологической основой диссертационной работы явились положения, разработанные отечественными учеными географами И.П. Герасимовым, В.Б. Сочавой, Д.Л. Армандом, Н.А. Солнцевым, Н.Ф. Глазовским, А.Г. Грином, Н.Н. Клюевым, Л.И. Мухиной, Б.И. Кочуровым, А.В. Антиповой и др. При картографировании экологической ситуации исследуемых территорий важное значение имели работы А.А. Лютого, Н.Н. Комедчикова, B.C. Тикунова, Б.И. Кочурова. При всем многообразии существующих методических подходов для геоэкологической оценки территории была выбрана методика, разработанная Б.И. Кочуровым. При этом были учтены особенности характера нарушений природной среды, вызванные функционированием объектов горнодобывающего и перерабатывающего комплекса КМА. Значительно расширен выбор оцениваемых компонентов, с позиций способов разработок месторождений. В диссертации реализованы как
7 традиционные географические методы исследований (сравнительно-описательный, районирование, статистический, системным подход), так и математические методы и расчеты в комплексе с геоинформационными методами моделирования на основе ГИС-технологий. В качестве программного обеспечения выполнения исследования использовался ГИС пакет ARC/INFO, программная среда ArcView GIS версии 3.1 (ESRI Inc.).
Фактический материал. В основе диссертационной работы лежат результаты многолетнего комплексного изучения и анализа геолого-экологического состояния Белгородской области, полученные из фондовых материалов ФГУНП «Аэрогеология», Госцентра «Геомониторинг», ОАО «Белгородгеология», ГП «Невскгеология», НИИ КМА, ВСЕГИНГЕО, «Экоресурс» и других организаций, а также натурные наблюдения автора. В качестве основных источников информации для проведения комплексного геоэкологического исследования были использованы фактические материалы, опубликованные в изданиях Государственного комитета по охране окружающей среды Белгородской области, Комитета по земельным ресурсам и землеустройству Белгородской области, Белгородского областного комитета государственной статистики при Госкомстате России. При составлении оценочных и тематических карт использованы материалы спутниковых съёмок компании DigitalGlobe программного обеспечения продукта Google планета Земля, имеющие высокий уровень разрешения, топокарты масштаба 1:200 000, тематические картографические материалы территории Белгородской- области, а также результаты исследования экологического состояния региона КМА. Научная новизна работы заключается в следующих положениях:
Разработан алгоритм геоэкологической оценки территорий разработок железорудных месторождений в зависимости от способа их освоения;
Впервые для Старооскольского, Губкинского и Яковлевского административных районов Белгородской области в масштабе 1: 200 000 проведена комплексная геоэкологическая оценка современного
8 состояния территорий с выделением ареалов остроты экологических ситуаций. Результаты оформлены в виде карт; 3. Разработана и составлена серия геоэкологических карт с использованием ГИС-технологий.
На защиту выносятся следующие положения:
Методические подходы (алгоритм) к геоэкологической оценке районов разработки Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд КМА с различными способами добычи, на основе применения ГИС-технологий.
Особенности природно-ландшафтной дифференциации территории и ее естественной защищенности, характера и степени антропогенной нагрузки по видам использования земель, эколого-хозяйственное состояние территории в районах разработки месторождений железных
РУД-
3. Современная экологическая ситуация в районах разработки
Лебединского, Коробковского и Гостищевского месторождений железных руд КМА.
Практическая и теоретическая ценность работы. Теоретические и практические результаты проведенного исследования имеют важное значение при планировании хозяйственной деятельности на территории Старооскольского, Губкинского и Яковлевского административных районов Белгородской области. Предложенная методика может быть использована специалистами для решения широкого спектра эколого-географических задач, комплексного территориального анализа, разработки мер поддержания устойчивого экологического развития Белгородской области по следующим направлениям: а) разработка первоочередных природоохранных мер с целью оздоровления экологической обстановки и восстановления природно-
9 ресурсного потенциала территорий; б) выбор участков нового хозяйственного освоения оптимизация землепользования и выбор участков нового хозяйственного освоения при размещении горнопромышленных объектов.
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением комплекса современных методов обработки информации и анализа фактического материала, а также системным подходом к изучению территорий.
Личный вклад автора заключается В' сборе, систематизации и анализе фактических материалов, обработке космоснимков и создании с помощью программного обеспечения ArcView GIS серии одномасштабных тематических, интегральных и оценочных карт (карт рельефа, карт распространения залежей богатых железных руд КМА, карт природно-ландшафтной дифференциации территории, карт распространения депрессионных воронок, карт распространения мелового карста, карт проявления процессов^ эрозии и дефляции, карт современного землепользования, карт загрязнения поверхностных вод и нарушения режима грунтовых вод, карт загрязнения- почв тяжелыми металлами, карт классификации земель по степени' антропогенной преобразованное, карт напряженности эколого-хозяйственного состояния территорий по коэффициентам абсолютной1 и относительной напряженности, карт ареалов геоэкологических проблем, карт прогноза возникновения^ геоэкологических проблем, карт экологических ситуаций и карт прогноза экологических ситуаций). В процессе работы был разработан алгоритм геоэкологической оценки мест разработок железорудных месторождений в зависимости от способа их освоения.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ в том числе в научных журналах «Проблемы региональной экологии» (2007), ИзвестияРАН; сер. Географическая (2006), соответствующих списку ВАК РФ, а также в сборниках материалов Международных научно-практических конференций. Научные результаты и положения, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на конференциях: «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской
10 России и сопредельных странах» (Белгород, 2004), «Стратегии устойчивого управления природными ресурсами» (Бангкок, 2005), «Государственное регулирование различных аспектов природопользования» (Бхопал, 2006), «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2006), «Геоситуационный анализ» (Казань, 2007), «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике» (Белгород, 2007).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 206 наименований. Общий объем работы составляет 191 страницу, включает 11 таблиц, 33 рисунка, 6 приложений, 16 полученных картографических материалов.
Автор выражает признательность своим научным руководителям члену-корреспонденту РАН, профессору Н.Ф. Глазовскому, д.г.н., профессору Б.И. Кочурову за методическое руководство в проделанной работе и благодарит за постоянную помощь и внимание к.г.н. А.В. Антипову, к.г.н. С.К. Костовска, к.г.н. В.А. Лобковского и всех коллег, оказавших помощь и содействие в работе над диссертацией.
Применение геоинформационных подходов для анализа геоэкологического состояния территории
Интенсивное развитие хозяйственной деятельности способствует активизации негативных процессов, приводящих к ухудшению состояния природной среды. В связи с этим, большое значение приобретают научные и практические направления связанные с количественной и качественной оценкой! техногенных воздействий, созданием систем комплексных оценок геоэкологического состояния территории, а также моделирования и прогнозирования развития экологической ситуации.
Геоинформационное обеспечение в исследовании территории. Оценка состояния территории с позиций экологической обстановки подразумевает комплексный анализ воздействия природных и антропогенных факторов. Получение комплексных оценок территорий затруднено многообразием характеристик природных и техногенных объектов, разнотипностью существующей информации, что повышает актуальность задач связанных с сопоставимостью разнородных данных.
В настоящее время, решение подобного круга задач невозможно без применения современных компьютерных технологий и геоинформационных подходов [16]. Геоинформационные методы становятся неотъемлемой частью геоэкологических исследований и инструментом решения сложных экологических проблем.
Важным инструментом являются ГИС-технологии, в качестве которых во всем мире применяется современная мощная технология географических информационных систем (ГИС). Географическая информационная система (ГИЄ) - система; обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. ГИЄ . содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных), включает соответствующий задачам набор функциональных возможностей, в которых реализуются операции; геойнформационных технологий; поддерживаемых программным, аппаратным, информационным, нормативно-правовым, кадровым и организационным обеспечением [90J. ГИС-технологии . сочетают компьютерные программы, методы математико-картографического моделирования. и традиционные: картографические методы,исследования земной поверхности; Опыт и принципы создания ГИС для?; комплексных оценок территории наиболее полное изложены, в работах ВЛ7 Жукова; В:С. Салищева; СИ; Сербенюка- и др: [62], А.В: Кощкарева [90; 91], В:С. Тикунова [181], Н.Н. Комедчикова[81;;82], С.Н.Серебенюка [105], А.В: Симонова, ЛИ; Симоновой В.Т. Жукова; [74], ЛіМ. Бугаевского [26] ; f A.M. Берлянта [22; 23]; и других ученых. Геоинформационные методы исследования, их роль и место в решении задач экологической направленности. Геоинформационные методы исследования являются эффективным средством для изучения закономерностей окружающей среды в пространственном и временном аспектах. Их применение дает возможность параллельного использования информационных баз данных, математических алгоритмов, картографических, статистических методов исследования; и методов; моделирования для визуализации экологической обстановки и решения задач экологического содержания.
Для моделирования оценочных синтетических характеристик и построения моделей, ориентированных на моделирование оценочных синтетических карт, можно применять алгоритм; разработанный B.C. Тикуновым [181].. Частью алгоритма является следующая формула: \x -x\
где n — количество оцениваемых единиц (территориальных, площадных); т - количество показателей (xtJ); х - наилучшие (или наихудшие) для каждого показателя оценочные значения; тах/т,„х — экстремальные значения показателей, наиболее отличающиеся от величин х.
Нормированный показатель, принимающий значение от 0 до 1 соответственно попадает в интервал 0 х 1. В этом случае, если рассматривать нормированные показатели как приведенные к своеобразной соизмеримой форме, возможно находить их суммарные значения:
Алгоритм позволяет получать синтетические характеристики оценочного положения объектов по единой шкале, ранжировать их на основе этих оценок. Ранжирование объектов дает возможность выразить отклонение всей системы показателей, присущим объектам, от «наилучших» или «наихудших» оценочных значений и тем самым соизмерить их между собой с содержательных позиций. Кроме того, нормировка позволяет установить количественные соотношения между значениями оценочных характеристик для исследуемых объектов.
Геоинформационные методы моделирования с успехом применяются для картографирования параметров окружающей среды, что позволяет в дальнейшем, при получении новых данных, использовать имеющиеся карты для выявления масштабов и темпов развития природных и антропогенных процессов. При вводе дистанционных данных и результатов полевых наблюдений с помощью таких методов можно осуществлять мониторинг локальных и широкомасштабных антропогенных воздействий.
С использованием геоинформационных методов стало возможным моделирование влияния и распространения загрязнения от точечных и пространственных объектов на местности в различных природных средах. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты или же на карты застроенных территорий. В итоге становиться возможным оперативно оценивать ближайшие и прогнозировать будущие последствия экстремальных ситуаций, а также исследовать влияние действующих загрязнителей.
На региональном уровне геоинформационные подходы широко используются для получения оптимальных решений проблем, связанных с распределением и контролируемым использованием земельных ресурсов, улаживанием конфликтных ситуаций природопользования с возможностью сопоставления границ землепользования с характеристиками природной среды.
Внедрение геоинформационных методов исследований природных и антропогенных процессов открывает широкие перспективы для анализа и прогнозирования экологической ситуации.
На этапе обработки и анализа данных существенное место занимает техническая оснащенность исследования, включающая подходящие для решения поставленной задачи аппаратные средства и программное обеспечение. Лидирующее положение в решении задач геоэкологического содержания и процедуре составления картографической продукции принадлежит программному обеспечению ARC/INFO, что определяется его следующими функциональными возможностями: наличием открытой системы, которая может взаимодействовать с другими программными продуктами и дополняться» разнообразными приложениями к общей пространственно-объектной модели; интерактивным режимом составления карт; функциями, позволяющими собрать воедино, проанализировать и представить в наглядной картографической форме обширную, разноплановую, привязанную к местности и объектам информацию; мощными возможностями быстрого анализа данных с моделированием хода развития предполагаемых ситуаций; визуализацией динамических карт высокого качества.
На сегодняшний день, применение программного обеспечения ARC/INFO в решении задач геоэкологических исследований, доказывает высокую эффективность болынинства.разработок. Созданная в такой программной среде ГИС предоставляет возможность специалистам одновременно оперировать большим количеством разнообразной информации, объединять разнородные данные для получения комплексных оценок состояния объектов окружающей среды на единой основе, мгновенно решать проблему оперативного картографирования, создавать серии интегральных интерактивных карт сложных по содержанию.
Методические основы создания оценочных карт геоэкологического содержания на основе ГИС-технологий
Методические основы создания комплексных карт геоэкологического содержания заключаются в предварительном создании специализированной картографической основы, разработке серии одномасштабных цифровых тематических карт с помощью программного обеспечения ArcView GIS 3.1, а также обработки материалов космических съемок.
На первом этапе в ArcView GIS 3.1 создается модель, которая включает картографическое изображение нескольких данных в виде тематических слоев и связанных с ними файлов с определенной информацией, представленной в виде атрибутивных таблиц. В таблицах содержится набор исходных данных, которые принадлежат к определенной теме и соответствуют определенному картографическому объекту (точечному, линейному, полигонному).
В качестве исходного картографического материала для разработки комплексных карт наилучшим образом подходит топографическая основа административных районов масштаба 1:200 000, переведенная в цифровую форму.
Цифровая основа исследуемых территорий представляет собой визуализацию в отдельных слоях ArcView GIS 3.1 следующих элементов: рельефа поверхности, гидрографической сети, водных объектов, лесов, транспортной сети, населенных пунктов, границ административных районов; месторождений, объектов горнодобывающего комплекса. Эти элементы сгруппированы в отдельные папки: пространственные данные хранятся в формате shp-файлов, атрибутивные - в локальной базе в формате dbf-файлов, структурированных в виде тем. Все объекты сгруппированы в слои в соответствии с их типом (линейным, полигональным, точечным). Информация о них содержится в двух файлах: графическом описание объектов и его основных характеристиках.
В итоге, при наложении всех созданных тем, получается многослойное картографическое отображение системы отдельных картографических слоев, или базовая картографическая основа, обладающая некоторой информацией, с возможностью ее расширения.
С целью наиболее точного отображения современной экологической обстановки районов разработок железорудных месторождений КМА требуется создать в ArcView GIS 3.1 следующие промежуточные тематические одномасштабные карты, характеризующие природное и экологическое состояние: топографические карты территории; карты, рельефа; карты распространения залежей руд; карты природно-ландшафтной дифференциации территорий; карты распространения депрессионных воронок; карты распространения мелового карста; карты проявления процессов эрозии и дефляции; карты современного землепользования; карты загрязнения поверхностных вод и нарушения режима грунтовых вод; карты загрязнения почв тяжелыми металлами; карты классификации земель по степени антропогенной преобразованности; карты напряженности эколого-хозяйственного состояния территорий по коэффициентам- абсолютной и относительной напряженности; карты геоэкологических проблем; карты прогноза ареалов геоэкологических проблем; карты экологических ситуаций.
Все карты составляются методом нанесения на картографическую основу сопряженных результатов наземных и дистанционных методов изучения территории, - представленных серией информационных слоев масштаба 1: 200 000. .
На следующем этапе проведения геоэкологической оценки территорий разработок рудных месторождений в пределах административных районов создаются карты землепользования с целью классификации земель по степени антропогенной преобразованности и установления интенсивности распределения антропогенных нагрузок территорий.
В качестве основных исходных фактических материалов используются современные материалы космической съемки территории, продукта Google Планета Земля fhttp.-//earth.google.com/), в рамках которого в сеть Интернет выложены спутниковые фотографии всей земной поверхности с высоким разрешением порядка 11"х17" (4800 пикселей, пример печати - 890 Кбайт), полученными от компании DigitalGlobe, а также материалы космоснимков ОСП «Мир», «КАТЭ», КФА-1000» и др.
Методика обработки космоснимков, при разработке карт землепользования, состоит из следующих этапов:
1. Привязки космического снимка к географическим координатам;
2. Цифрового нанесения на снимок объектов линейной инфраструктуры (гидросеть, железные и автомобильные дороги) с одновременным формированием баз данных;
3. Выделения земель, используемых как естественные угодья (природоохранные, пастбищные угодья), возделываемые земли (сенокосы (ближние), пахотные земли), застроенные земли (гидротехнические сооружения, селитебные территории, объекты горнодобывающего и перерабатывающего комплекса КМА), согласно схеме экологического ранжирования отдельных видов использования территорий и акваторий [9].
История освоения железорудного района Курской магнитной аномалии (КМА) Белгородской области
Впервые напряжённость магнитного поля в районе Курской магнитной аномалии была обнаружена в 1783 г. академиком-П.Б. Иноходцевым. В 1874 г. магнитные аномалии в районе Белгорода были выделены.И.Н. Смирновым,,в 1883 г. - Н.Д. Пильчиковым, в 1890 г. - Э.Е. Лейстом, в- 1889 г. - Д.Д. Сергиевским и в 1896 г.- Т. Мурро.
Учеными были составлены геомагнитные карты и обосновано наличие железных руд на участках аномалий [61].
Разведка железных руд месторождений КМА осуществлялась в несколько этапов: С 1918 по 1926 гг. была организована Особая комиссия под председательством И.М. Губкина, которая установила связь высокой; напряжённости магнитного поля с присутствием богатых железных руд (более 61% Ге).
В период с 1930- 1941 гг. в бассейне. КМА впервые были обнаружены значительные запасы богатых железных руд на Коробковском, Лебединским Стойленском и Салтыковском месторождениях. По данным на 0 Г. 10.1941 г.. подсчитанные запасы составляли 317,6 млн. тонн [61].
С 1948; по 1960 гг. интенсивно проводились гидрогеологические: и инженерно-геологические исследования на Погромецком; Яковлевском,-Гостищевском, Мелихово-Шебекинском, Ириоскольском,, Салтыковском, Осколецком, Лебединском месторождениях. В 1952 г. был введен в эксплуатацию первый опытный рудник им. Губкина на Коробковском месторождении.
С 1955 по 1960 гг. в Белгородском рудном районе КМА осуществлялась детальная разведка Гостищевского и Яковлевского месторождений. Для всей территории КМА была выполнена магнитометрическая съемка масштаба Г:200 000, составлена сеть сейсморазведочных маршрутов, проведены магнитометрические и гравиметрические съемки масштабов 1:50 і 000 — 1:25 000, сопровождающиеся бурением скважин.
В 1960 г. были разведаны Больше-Троицкое и Чернянское месторождения, проводилась разведка Висловского, Приоскольского (1984 г.), Лебединского (1984 г.), Коробковского (1972 г., 1985 г.), Стойленского (1992 г;) месторождений; Разведанные: балансовые запасы, железистые кварцитов оказались значительными (74,31 млрд. тонн) и конкурентно-способными с запасами ведущих стран-производителей товарной железорудной продукции, формирующих мировые цены на железную руду (Бразилия, Венесуэла, Австралия, Индия, ЮАР), суммарно располагающими более чем 100 млрд. тонн разведанных запасов богатых руд (содержащих в среднем более 55%, а в основном 60-65% железа).
В 1988 г. под руководством Н.А. Соколова были составлены геолого-экономические карты железорудных месторождений КМА в масштабе 1:500 000. Рассчитаны экономические показатели месторождений железных руд и перспективных участков. Общий экономический потенциал ресурсов железных руд КМА на 01.01.1997 г. составил 1154 млрд. долл. США, в том числе чистая прибыль 471 млрд. долл. США [61].
Работы по изучению комплекса КМА продолжились до настоящего времени Курско-Белгородской картосоставительной партией, Белгородской (ныне ОАО «Белгородгеология»), Юго-Западной (АО «Курскгеология», «Орелгеология»), Воронежской (ГП «Воронежгеология»), Московской (ГУП «Геосинтез-Центр») экспедициями и ГГП «Центргеология». Были составлены схематические геологическая и металлогенетическая карты докембрия масштаба 1:500 000, проведены работы по изучению и картированию железорудных формаций, выявлены закономерности железорудного осадконакопления в докембрии, составлена карта железорудных формаций КМА масштаба 1:200 000, дана оценка перспектив железорудных формаций на железные руды с составлением прогнозных карт масштаба 1:200 000 [192].
В результате проведенных работ по исследованию района КМА, учеными было установлено, что на территории Белгородской области сосредоточено свыше 90% всех запасов железных руд КМА (более 300 месторождений), представляющих собой кору выветривания железистых кварцитов. Открытие КМА послужило мощным толчком к промышленному освоению крупных запасов месторождений и развитию на их базе центров черной металлургии, удовлетворяющих растущие потребности экономики России в сырье и продукции.
Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки Лебединского и Коробковского месторождений и прилегающих,территории
Территории освоения Лебединского, Коробковского и Гостищевского железорудных месторождений КМА расположены в наиболее освоенной части Белгородской области. Здесь сосредоточено промышленное и сельскохозяйственное производство, быстрыми темпами развивается урбанизация, проходят транспортные магистрали регионального значения, функционируют крупные предприятия . горнодобывающего и перерабатывающего комплекса. Высокая плотность хозяйственной деятельности и интенсивность использования природных ресурсов привели к существенным изменениям природной среды данных территорий. Характер и масштабы этих воздействий таковы, что они коренным образом зависят от свойств природной среды территорий и способа разработки данных месторождений.
Комплексная геоэкологическая оценка районов разработки Лебединского и Коробковского месторождений и прилегающих территории
Геоэкологическую оценку районов разработок Лебединского месторождения целесообразно проводить наряду с Коробковским, так как данные месторождения образуют единое рудное поле, находятся в непосредственной близости друг к другу на территории административных районов с общей границей (рис. 4.1).
Сгарооскольский и Губкинский административные районы Белгородской области
Рис. 4.1. Топографическая карта Старооскольского и Губкинского административных районов Белгородской области. На первом этапе проводился сбор информации о территориальном проявлении антропогенного воздействия, вызванного разработкой Лебединского и Коробковского месторождений. Наличие официальной статитстической и картографической информации о гэокологическом состоянии территорий исследования, представленной на уровне административного района, позволило проводить анализ в границах Старооскольскиого и Губкинского административных районов Белгородской области
Староосколъский административный район расположен в северозападной части Белгородской области, на берегах реки Оскол и ее правового притока - реки Осколец, в 156 км от г. Белгорода. На западе район граничит с Губкинским, на юге с Чернянским и Красненским административными районами, на севере с Курской, на востоке с Воронежской областями Центрального экономического района. Площадь района составляет 1 693,5 км2. Это один из ведущих горно-металлургических районов страны. Именно здесь, 100 в 1 км от г. Губкин ив 10 км от г. Старый Оскол расположено Лебединское месторождение, которое разрабатывается открытым способом (рис.4.2).
Добыча железистых кварцитов характеризуется высокой интенсивностью ведения горных работ. С северо-запада Лебединское месторождение граничит с Коробковским месторождением, с юго-востока - Стойло-Лебединским и Стойленским месторождениями, вместе с Крамским и Стретенским участками они образуют единое рудное поле. Степень изученности Лебединского месторождения довольно высокая: на месторождении пробурено около 600 скважин общим объемом более 130 тыс. м3.
На базе месторождения действуют Губкинская ТЭЦ, Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК), Оскольский цементный завод, Лебединский горно-обогатительный комбинат (ЛГОК). На данный момент ЛГОК - это крупнейшее в Европе и странах СНГ предприятие по добыче и обогащению железной руды и производству высококачественного железорудного сырья для черной металлургии.
Предприятие занимает 10 тыс. га земли, потребляет 40% электроэнергии Белгородской области и около 700 млн. м3 воды. Размеры карьера в плане составляют 5x3 км, достигнутая глубина 330 м, а проектная - 450 м, при абс. отм. -250 м. Максимальная вертикальная мощность рудного тела доходит до 60 м, а средняя 21,6 м. Содержание железа в руде составляет 34%, а в концентрате достигает 68%). Прогнозные запасы месторождения - 5,5 млрд. тонн, что гарантируют долгосрочную обеспеченность сырьем существующих здесь предприятий. За время работы комбината из недр было извлечено более 3 млрд. тонн горных пород.
Губкинский административный район расположен в северной части области, граничит с Прохоровским, Корочанским, Чернянским и Старооскольским районами Белгородской области, а также с соседней Курской областью. Площадь района - 1 492,2 км . Ведущую роль в экономическом потенциале района занимает горнорудная промышленность, базирующаяся на рудах Коробковского месторождения, разрабатываемого способом шахтной добычи (рис.4.3).
Это месторождение объединяет три участка: Коробковский, Юго-восточный и Стретенский. Железные руды залегают в замковой части Коробковской синклинали (главное рудное поле) и в северо-западном крыле Южно-Лебединской синклинали (Стретенский участок). Мощность рыхлых обводненных осадочных пород, перекрывающих руды, от 66,6 до 177,4 м.
На базе месторождения построен подземный рудник - шахта им. Губкина и функционирует самый первый комбинат КМА - «КМА-руда». Система разработки месторождения этажно-камерная с наклонным днищем и вибровыпуском руды, производительность - 6,5 млн. тонн железистых кварцитов в год. В настоящее время происходит наращивание мощности комбината КМАруда, что связано с вовлечением в отработку Стретенского участка и нового эксплуатационного горизонта в абсолютных отметках от —150 до -250 м. По экономическим показателям шахтная добыча менее рентабельна, чем добыча открытым способом отработки. В частности, себестоимость продукции комбината КМАруда на 22-25% выше, чем Лебединского ГОКа.
На втором этапе был выбран масштаб исследований 1:200 000, при котором выявляются основные объекты и процессы на местности с достаточной детализацией и точностью, необходимой для решения задач данной диссертационной работы.
