Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор методов формирования гидроотвалов и хвостохранилищ 9
1.1 .Общие сведения 9
1.2 Факторы, определяющие состояние намывных горнотехнических сооружений 15
1.3. Технологические факторы формирования гидроотвалов и хвостохранилищ 19
1.3.1. Хвостохранилища КМА 27
1.3.2. Гидроотвалы тонкодисперсных грунтов КМА 41
1.4. Анализ аварий на намывных горнотехнических сооружениях . 44
ВЫВОДЫ 50
2. Оптимизация гидротранспорта раздельнозернистых материалов 51
2.1. Выбор оптимальных режимов работы гидротранспортных систем с учетом параметров рабочего колеса землесоса и диаметра пульповода 51
2.1.1. Предварительные сведения 51
2.1.2. Гидравлический расчет магистрального трубопровода 52
2.1.3. Расчет удельных потерь напора на трение и суммарных потерь при гидравлической транспортировке хвостов по трубопроводу диаметром 426 мм 53
2.1.4. Расчет удельных потерь в плавучем трубопроводе
диаметром 500 мм 54
2.1.5. Расчет суммарных потерь при длине магистрального пульповода 1300 м, плавучего пульповода 100 м 54
2.1.6. Пересчет характеристики землесоса при работе на гидросмеси 57
2.1.7.Расчет мощности грунтового насоса 62
2.2. Уменьшение износа пульповодов, снижение потерь напора и энергозатрат при добавлении в пульпу тонкодисперсного (глинисто-мелового) материала 64
Выводы 72
3. Обеспечение устойчивости и повышение вместимости хвостохранилища лгока и отвала сгока в балке «Крутой ЛОГ» 74
3.1 .Исходные данные для технологических решений 74
3.1.1. Краткая характеристика хвостохранилища и гидроотвала ЛГОКа 74
3.1.2. Расчеты устойчивости откосных сооружений хвостохранилища ЛГОКа при его возведении выше отметки 232м 78
3.1.3. Расчеты и контроль устойчивости откосных сооружений хвостохранилища и гидроотвала Балка Суры («Безымянная») 84
3.2. Краткая характеристика хвостохранилища и отвала СГОКа 91
3.2.1. Некоторые технологические решения формирования гидроотвально-хвостового хозяйства СГОКа 92
ВЫВОДЫ 98
4. Мониторинг отвально-хвостового хозяйства для обеспечения промышленной и экологической безопасности 100
4.1. Экологические аспекты формирования намывных горнотехнических сооружений КМА 100
4.2. Экологический мониторинг 103
4.2.1. Литогеохимический мониторинг 104
4.2.1.1. Анализ полученных результатов ПО
4.2.2. Гидрохимический мониторинг 114
4.2.2.1. Анализ полученных результатов 133
Выводы 133
Заключение 135
Список использованных источников
- Технологические факторы формирования гидроотвалов и хвостохранилищ
- Гидравлический расчет магистрального трубопровода
- Краткая характеристика хвостохранилища и гидроотвала ЛГОКа
- Литогеохимический мониторинг
Введение к работе
Актуальность работы. Горно-обогатительными комбинатами черной металлургии России уложено с помощью гидротранспорта свыше 2,5 млрд.
м хвостов и 1 млрд. м воды и ежегодно укладывается более 100 млн. т. хвостов. Гидроотвалы горных предприятий РФ содержат более 1,5 млрд. м вскрышных пород. Площадь, занятая только гидроотвалами и хвостохранилищами КМА, составляет около 5000 га.
Действующие намывные горнотехнические сооружения Лебединского ГОКа (ЛГОКа), хвостохранилище (проектная площадь 1766 га, выход хвостов до 19,4 млн. м в год, максимальная высота 95м) и гидроотвал меловых пород вскрыши с песчаной ограждающей дамбой из вскрышных пород (проектная площадь 330 га, укладываемый объем гидровскрыщи до 6 млн.м /год, максимальная высота 45м), формируют единое гидроотвально-хвостовое хозяйство ЛГОКа, создание которого направлено на рациональное складирование хвостов, снижение безвозвратных потерь воды путем посекционного заполнения хвостохранилища и объединения прудов-осветлителей этих сооружений. К гидроотвально-хвостовому хозяйству ЛГОКа непосредственно примыкают меловой отвал и хвостохранилище Стойленского ГОКа (проектная площадь - 650 га, выход хвостов - до 9 млн. м"' /год, максимальная высота - 47 м), формируя «узел» объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств Старо-Оскольского железорудного района КМА. Отходы обогащения комбината КМАРуда складируются в хвостохранилище ЛГОКа.
Совершенствование формирования гидроотвалов и хвостохранилнщ - актуальная научно-практическая задача. Её решение позволяет обеспечить промышленную и экологическую безопасность намывных горнотехнических сооружений, сократить площади земельного отвода под эти объекты, осуществлять эффективное использование их поверхности. Разработка и внедрение рациональных технологий формирования намывных сооружений ЛГОКа осуществляется прежде всего их комплексным геологическим обеспечением.
способами формирования, устойчивостью дамб при их наращивании за счет усиления откосных сооружений в сочетании с проведением дренажных мероприятий, максимальным использованием особенностей рельефа овражнобалочной сети и учетом ряда других факторов.
Необходимость проведения работ в данном направлении определяется, принятыми в 1997г., Федеральными Законами №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и №117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений», которые регулируют деятельность при проектировании, строительстве, эксплуатации и ликвидации гидротехнических сооружений.
Цель работы заключается в разработке геолого-технологического обоснования формирования объединенных гидроотвально-хвостовых хозяйств на основе оптимизации параметров гидротранспорта и складируемых материалов, методов оценки изменения состояния откосных сооружений и экологического мониторинга, обеспечивающих промышленную и экологическую безопасность высоких темпов наращивания существующих и рекультивации заполненных хвостохранилищ.
Идея работы - на основе комплексного мониторинга геологических, технологических и экологических параметров сооружений формируемого гидроотвально-хвостового хозяйства ЛГОКа производить оперативную оценку его состояния и возникающих гидрогеомеханических процессов на границе с меловыми отвалами СГОКа для своевременного изменения параметров отвалообразования с целью предотвращения возникновения негативных последствий.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Разработка геолого-технологического обоснования формирования гидроотвально-хвостовых хозяйств базируется на результатах натурных исследований техногенных грунтов и вмещающих их пород, наблюдениях за состоянием этих сооружений и оперативной оценке с применением удаленного гидрогеомеханического контроля и прогнозе устойчивости и уплотняемости отвальных массивов
2. Параметры ведения отвальных работ (интенсивность намыва и отсыпки, конструкция откосных сооружений, типы и расположение дренажных
устройств) на гидроотвалах, хвостохранилищах и отвальных насыпях необходимо корректировать на основе мониторинга, включающего маркшейдерские, инженерно-геологические, геомеханические, гидрогеологические, литогеохимические и гидрогеохимические наблюдения за состоянием этих объектов. Важнейшими элементами мониторинга обводненных техногенных массивов являются натурные измерения норового давления и расчет коэф- ^ фициента запаса устойчивости отвального сооружения.
3. Характеристики укладываемых масс могут регулироваться режимами гидротранспортирования, изменением параметров гидропереноса, а также добавлением тонкодисперсных глинисто-меловых (вскрышных) отложений.
4. Экологический мониторинг при формировании хвостохранилищ следует осуществлять путем литогеохимического мониторинга хвостов и перекрывающих их «экранов» - отложений различного состава и гидрогеохимического мониторинга Прудковых, дренажных вод и донных осадков для оценки миграции токсичных элементов и их соединений и надежности консервации хвостов.
Научная новизна работы заключается в геолого-технологическом обосновании параметров отвальных сооружений, рационального состава гидросмеси при транспортировке раздельнозернистых абразивных материалов, экологической безопасности хранилищ отходов рудообогащения.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается:
• результатами проектных проработок ^рекомендуемых решений, основанных на результатах натурных и лабораторных исследований физикомеханических и геомеханических свойств намывных отложений гидроотвально-хвостового хозяйства ЛГОКа и вмещающих их пород;
• сходимостью результатов расчетов и натурных экспериментов и наблюдений;
• положительной апробацией полученных результатов при обосновании параметров головной дамбы хвостохранилища и гидроотвала «Балка Суры» ЛГОКа; внедрением рекомендаций на намывных сооружениях КМА. Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий: анализ опыта возведения намывных горнотехнических сооружений и причин возникновения аварий на объектах России и ряда зарубежных стран; системно-структурный анализ строения гидроотвалов и хвостохранилищ; натурные и лабораторные исследования состояния и свойств намывных и насыпных техногенных отложений и пород их оснований; дистанционный контроль устойчивости откосных сооружений; гидрохимический анализ воды, водных и аммонийно-ацетатных вытяжек, донных осадков, а также методы теорий фильтрационной консолидации и предельного напряженного состояния и опытно-промышленные испытания разработанных рекомендаций на действующих отвальных сооружениях.
Научное значение работы состоит в установлении: пространственно-временной изменчивости физико-механических свойств намывных отложений для получения надежной информации об их уплотняемости, несущей способности и устойчивости откосных сооружений; целесообразности удаленного гидрогеомеханического контроля с заданной периодичностью замеров норового давления и расчетов коэффициента запаса устойчивости; эффективности различных конструкций экранов, «стерильности» хвостов и гидрогеохимической оценки вод хвостохранилищ для их последующего использования.
Практическая ценность работы заключается: в обосновании способов и средств, обеспечивающих безопасную технологию формирования намывных горнотехнических сооружений, и разработке элементов технологических схем, позволяющих ее совершенствовать; в установлении экологических показателей намывных техногенных отложений; в разработке рекомендаций по параметрам отвальных сооружений.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанные рекомендации по параметрам гидравлического транспортирования для комбината «КМАРуда» позволили обосновать эксплуатацию труб 0 800мм при работе в заиленном режиме. Рассчитанные параметры формирования головных плотин гидроотвально-хвостового хозяйства ЛГОКа использованы в технических проектах их наращивания. Выполненными геохимическими исследованиями отходов рудообогащения ЛГОКа установлена их относительная экологическая безопасность и обоснована эффективная работа глинистомеловых экранов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научных семинарах конференции «Неделя горняка» (МГГУ, Москва, 2007-2009гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 36 рисунков, 22 таблицы и список использованных источников из 134 наименований.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, Д.Т.Н., проф. Мосейкину В.В. за помощь на всех этапах работы над диссертацией, заведз^ющему кафедрой геологии МГГУ, д.т.н., проф. Гальперину A.M.
за ценные советы и консультации, а также сотрудникам кафедры геологии МГГУ за помощь и поддержку.
Технологические факторы формирования гидроотвалов и хвостохранилищ
Гидромеханизированные технологии применяются при разработке вскрышных пород, выемке угля в шахтах, добыче песчано-гравийной массы и складировании золошлаков теплоэлектростанций, гидровскрыши, отходов рудообогащения полезных ископаемых, формируя в последних двух случаях гидроотвалы и хвостохранилища.
Важнейшими требованиями, при формировании гидроотвалов и хвостохранилищ являются: достаточная вместимость при минимальных площадях и расстояниях транспортирования до мест складирования, расположение на безрудных площадях, отсутствие помех развитию горных работ, обеспечение их производственной и экологической безопасности.
Намывные горнотехнические сооружения - наиболее опасные в экологическом отношении объекты. С их формированием связаны изъятие значительных земельных площадей (более 4 га/млн.м3 укладываемого материала для КМА, в Кузбассе - более 8 га/млн.м ), загрязнение воздушного и водного бассейнов. Потеря устойчивости ограждающих дамб может привести к затоплению прилегающих территорий и, соответственно, заилению глинистыми и токсичными пульпами плодородных земель, дополнительному (по отношению к обусловленному фильтрационными потерями) загрязнению поверхностных и подземных вод, что представляет опасность для жизнедеятельности человека [8,15,25,98,112].
Горнодобывающими предприятиями черной и цветной металлургии РФ эксплуатируется около 300 хвостохранилищ (более 150 - намывных), в которых уложено более 4 млрд.м хвостов [7,8,25,68,70,98,105]. Причем, более 180 (по данным горного надзора России) находятся в аварийном 10 состоянии, но продолжают эксплуатироваться, т.к. последние 10 лет не было построено ни одного нового хвостохранилища.
Гидровскрышные работы выполняются в бассейне КМА (где общий объем вскрыши, уложенной в гидроотвалы к 2008г. составил около 450 млн.м ), Кузбассе ( общий объем складированной гидровскрыши к 2000г. около 800 млн.м ), Канско-Ачинском бассейне, на Семилукских карьерах огнеупорных глин и на ряде месторождений цветных металлов.
Гидровскрыша карьеров КМА размещается в восьми гидроотвалах, из которых в настоящее время эксплуатируется лишь гидроотвал Лебединского ГОКа. Основные параметры гидроотвалов КМА приведены в табл. 1.1. Наиболее крупные гидроотвалы карьеров КМА - овражно-балочного типа. К равнинному типу относятся законсервированные гидроотвалы № 1,2,3 Лебединского карьера и гидроотвал «Михайловский».
При заполнении гидроотвалов преимущественно использовали сосредоточенный способ выпуска пульпы. Рассредоточенный намыв применяли на гидроотвалах Михайловского карьера. Песчаные ограждающие дамбы формировали путем безэстакадного и одно- и двухстороннего намыва. [14,15,23,41,50,84,100,118]. Конструктивными элементами гидроотвалов и хвостохранилищ являются ограждающие дамбы (первичного и последующего обвалования), внутренние зоны, пруд-отстойник, водозаборные и водосбросные устройства (канавы, колодцы, водоводы, ливнестоки), пульпопроводы.
В зависимости от рельефа района расположения намывных сооружений различают следующие типы гидроотвалов и хвостохранилищ: овражно-балочные - располагаются в оврагах или балках, в низовых перегороженных плотиной (головной дамбой - упорной призмой); равнинные - намываются на равнинных участках со всесторонним обвалованием. Достоинство равнинных намывных техногенных массивов в отсутствии ответственных водосбросных сооружений для отвода и сброса естественного стока; овражно-равнинные - устраиваются на равнинах, пересеченных оврагами, которые перекрываются плотинами, а равнинная часть обваловывается; пойменные - формируются на поймах рек, с обвалованием с двух-трех сторон в зависимости от формы рельефа; косогорные - намываются на склонах (косогорах), ограждаемые с трех сторон дамбами обвалования, с четвертой - склоном; котлованные - устраиваются в выработанных пространствах карьеров и разрезов. При складировании токсичных пульп требуют создания противофильтрационного экрана, исключающего загрязнение подземных вод; котловинные - в природных понижениях местности (котловинах). Потребность в дамбах определяется объемом и формой котловины.
Гидравлический расчет магистрального трубопровода
Отсутствие надежного инженерно-геологического и геотехнического обоснования технологии формирования гидроотвалов и хвостохранилищ приводит к аварийным ситуациям и авариям: скоротечным и катастрофическим деформациям намывных массивов.
Рассмотрим примеры ряда аварий намывных сооружений из отечественной горнотехнической практики.
Весьма значителен (по объему сместившихся грунтов) оползень северного откоса на гидроотвале № 1 в Лебединском карьере КМА (1964 г.). В гидроотвал за 7 лет уложено 40 млн.м четвертичных суглинков и меловых песков, причем суглинки (слой мощностью 4-6 м) намыты в нижней части гидроотвала. Основание отвала сложено торфом и аллювиальными суглинками. Геометрические параметры откоса гидроотвала до оползня следующие: средний угол наклона 12; общая высота 36 м; высота и угол наклона нижнего и верхнего ярусов соответственно 16 м и 17, 20 м и 19; ширина бермы 16 м. Прудок-отстойник в районе оползня находился на расстоянии 200 м от бровки обвалования. В результате оползания откоса гидроотвала кран, работавший на намыве, сполз вниз на 24 м и в сторону выноса на 120 м. Оползание основной массы грунтов произошло в течение 30-40 мин; после этого наблюдались незначительные смещения пород, закончившиеся через 4-5 ч и сопровождавшиеся глухими подземными ударами и шумом. Оползень в плане циркообразной формы. Ширина его по хорде, стягивающей концы дугообразного главного уступа, 420 м. Длина по оси оползня 430 м, площадь 15 га, объем оползневых масс 1,8 млн.м .
Оползем были нарушены высоковольтные электролинии и пульпопроводы гидромеханизации, а также перекрыто русло р.Осколец. Нарушение равновесия значительного объема грунтов - результат совместного влияния ряда неблагоприятных условий и факторов: наличие слабых пород в основании откоса и нижней намывной части гидроотвала; несоответствие темпа наращивания гидроотвала скорости уплотнения намытых суглинков и коренных торфяно-илистых, пород; возрастание гидродинамических сил по мере увеличения высоты гидроотвала.
Крупные прорывы дамб зафиксированы на гидроотвале «Балка Чуфичева» Лебединского ГОКа (1981г.) и на хвостохранилище Качканарского ГОКа (1999г.) [13,23,78]. На первом в результате прорыва более 1 млн.м3 меловой пульпы разрушена примерно третья часть (около 300 м по фронту) дамбы высотой 22 м на участке ее примыкания к склоне балки с углом откоса 30-35. Снятие почвенного слоя и гумусированных суглинков в основании не производилось. Основные причины разрушения дамбы: недопустимое приближение прудка к обвалованию, что обусловило увеличение равнодействующей сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления примерно в 2,5 раза по сравнению со случаем удаления прудка на 200 м от гребня дамбы; ослабленный контакт на примыкании дамбы к склону (рис. 1.4).
Дамба разрушена оползнем-потоком, возникшим, по-видимому, из-за нарушения технологии намывных работ. После восстановления дамбы в ее тело заложили датчики порового давления, а также провели зимнее (со льда) зондирование внутренних зон из намывных меловых отложений.
Хвостохранилище ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий» эксплуатируется с 1963 года и состоит из 3-х отсеков: Рогалевского, Промежуточного и Выйского, перепады отметок в которых составляли соответственно 18,6 м и 31,0 м. 2 ноября 1999 г. в 17 часов на этом хвостохранилище вследствие разрушения водосбросного сооружения из Рогалевского отсека в Промежуточный произошла авария с размывом примыкающего участка Разделительной дамбы, образованием прорана глубиной до 12 м и шириной до 130 м и изливом воды из прудка-отстойника объемом до 5 млн.м с образованием волны прорыва. В течение примерно двух часов заполнялся Промежуточный отсек. Затем произошли его переполнение и перелив через гребни дамб №№ 1,2, Восточный и Раздельной дамб с образованием четырех проранов шириной от 70 до 110 м, глубиной от 11 до 16 м и перемещением потока частично в Выйский отсек и на прилегающие территории (до 2 млн.м ).
В связи с неравномерным намывом дамб в Промежуточном отсеке прудок был отжат в северном направлении, что ограничило его возможности по аккумуляции потока и ускорило перелив через дамбы (рис. 1.5). Одна из причин аварии - разрушение водосбросного сооружения с каменно-набросной водосливной перемычкой, расположенного на примыкании Разделительной (общей для Рогалевского и Промежуточного отсеков) дамбы к коренному берегу. Значительные масштабы аварии определило отставание намыва Промежуточного отсека от Рогалевского (на 18 м по высоте) и его недостаточная вместимость из-за задержки строительства пульпонасосной станции.
Краткая характеристика хвостохранилища и гидроотвала ЛГОКа
Современное природоохранное законодательство требует осуществлять мониторинг за состоянием окружающей природной среды и ее отдельных компонентов в зоне деятельности предприятий [116]. Под мониторингом в данном случае понимается система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды в процессе осуществления хозяйственной деятельности. Мониторинг включает слежение за экологическим состоянием: атмосферы; гидросферы - т.е. поверхностных (водоемы и водотоки) и подземных (грунтовые и подземные воды) водных объектов; литосферы (главным образом почв и грунтов); биосферы, атмосферных осадков и т.п.. Перечень контролируемых компонентов природной среды, безусловно, зависит от специфики конкретного предприятия.
Экологический мониторинг в процессе функционирования предприятий горнорудной отрасли является весьма важной и актуальной задачей. Примечательно, что именно мониторинг за экологическим состоянием отдельных компонентов природной среды в зоне деятельности горных предприятий позволяет целенаправленно и обоснованно внедрять наиболее эффективные инженерные методы ее защиты [39,89,99,104,119].
Особую экологическую опасность среди производственных объектов ГОКов играют хранилища отходов рудообогащения, которые занимают значительные площади и в силу специфики фракционного состава складируемых материалов весьма подвержены ветровой эрозии, в результате которой может осуществляться массированный разнос пылеватых частиц из хвостохранилищ на окрестные территории. Кроме того, возможны и прямые контакты хвостов и биосферы. В этой связи одним из важнейших природоохранных мероприятий на горно-обогатительных комбинатах является поэтапная консервация действующих и рекультивация заполненных хвостохранилищ, территории которых возвращаются в хозяйственное использование, в том числе и для нужд сельского хозяйства. Надежность консервации хранилищ хвостов рудообогащения является одним из главных условий экологического благополучия восстановленных территорий, что чрезвычайно важно при передаче их сельхозпредприятиям.
Для оценки надежности консервации хвостохранилищ и степени воздействия деятельности ГОКов на почвы окружающих территорий безусловно необходим лито-геохимический мониторинг в зоне их возможного влияния.
Определенную экологическую опасность на ГОКах помимо хвостов рудообогащения представляют технологические воды хвостохранилищ, часть которых, несмотря на реализуемые мероприятия по оборотному водоснабжению, может проникать в ОПС и оказывать негативное воздействие на поверхностные водные объекты и подземные воды. В этой связи при устройстве хранилищ мокрых хвостов рудообогащения должны быть реализованы инженерные решения, направленные на предотвращение (сокращение) возможного проникновения технологических вод в окружающее пространство. В этой связи неотъемлемой составной частью экологического мониторинга деятельности ГОКов должен быть гидрохимический мониторинг поверхностных и подземных водных объектов в зоне влияния этих предприятий.
В качестве объекта для оценки возможного воздействия рекультивированных хвостохранилищ Лебединского ГОКа на почвы восстановленных территорий было выбрано рекультивированное хвостохранилище балки Казиновской по двум площадям (рис.4.1) № I и № II, переданным для сельскохозяйственного использования под посевы многолетних трав и посевы зерновых соответственно.
Одновременно, помимо выявления степени надежности консервации хвостов решалась и задача оценки экологического состояния как хвостов, так и почв и грунтов как рекультивированных, так и окружающих территорий с целью установления степени воздействия на них производственной деятельности Лебединского ГОКа.
При рекультивации этих площадей была использована различная технология. Так на площади № I хвосты перекрывались намывными слоями мела и суглинков с последующим нанесением слоя чернозема. На площади № II хвосты перекрывались суглинками, по которым производилась отсыпка чернозема. Таким образом, имелась возможность проведения исследований по хвостохранилищам, различающихся конструкцией экрана, что позволило оценить эффективность данных инженерных сооружений в предотвращении миграции вещества из тела хвостохранилища в плодородный слой [59,80].
Для оценки надежности консервации хвостов рудообогащения Лебединского ГОКа, а именно для выявления возможной миграции различных минеральных веществ из тела хвостохранилища через породы экрана в почвы и почвенно-растительный слой, было проведено вертикальное зондирование через почвенный слой, породы экрана до вещества хвостохранилища включительно, путем проходки шурфов, с поинтервальным отбором проб. На площади I глубина шурфов составляла 0,75 - 1,15м, мощность почвенного слоя - 10 см, а чернозема 0,15 - 0,3 м, мощность суглинков 0,2 - 0,4м, мощность мелового слоя 0,20 - 0,5м.
Литогеохимический мониторинг
В то же время вода основного водоема (И) имеет максимальную общую минерализацию (827 мг/л), карбонатную жесткость (4,87) и содержит максимальные концентрации соединений кремния (SiCb) (8 мг/л), гидрокарбонат-иона (297 мг/л), натрия (58 мг/л), магния (34 мг/л) и марганца (0,3 мг/л) при минимальных содержаниях железа общего (0,1 мг/л) и наименьшем значении рН (7,0) (рис. 4.5).
В свою очередь вода водотока (III) характеризуется максимальными (рис. 4.5) концентрациями железа общего (0,98 мг/л), калия (46 мг/л), сульфат-иона (272 мг/л), фторидов (0,74 мг/л) и закисного железа (0,25 мг/л), а также наибольшими значениями общей (7,5) и некарбонатной (2,83) жесткости. Одновременно она характеризуется минимальными содержаниями аммония (0,1 мг/л), нитритов (0,02 мг/л), растворенного кислорода (3,31 мг/л), соединений кремния (SiC ) (4 мг/л) и Ni (0,001 мг/л). По содержанию ряда компонентов (литий, бор, стронций, калий, хлор) воды основного водоема (II) и водотока (III) идентичны. Сравнение результатов гидрохимических анализов воды по всем сериям проб со значениями ПДК различных веществ в водах культурно-бытового назначения (табл. 4.4) показали, что по концентрации большинства макрокомпонентов (Na, К, Mg, Fe06IH., SO4, СІ, фториды), микроэлементов (Cd, Li,Mn, Sr, Cu, Ni т.п.) и значениям ряда показателей (рН, общая минерализация) исследованные воды отвечают санитарно-гигиеническим требованиям к водам культурно-бытового назначения. Действительно (табл. 4.4), концентрации основных катионов (Na, К, Fe06m.) и анионов (сульфаты, нитриты, фториды и т.п.) составляют десятые доли ПДК. Содержания ряда микроэлементов (Li, Ni, Sr, Сг) также составляют десятые доли ПДК. Многие элементы (As, Hg, Zn, Си и т.п.) содержатся в количестве сотых долей ПДК и менее. Концентрации близкие к ПДК, но превышающие ее, установлены для общей жесткости и равные - для аммония в точке гидроопробования I.
Одним словом, поверхностные воды изучаемой территории отвечают санитарно-гигиеническим требованиям к водам культурно-бытового назначения за исключением воды, отобранной у основания головной дамбы хвостохранилища ЛГОКа, которая не соответствует нормативам по показателю общей жесткости, что не критично. Не оценивалось микробиологическое и паразитологическое состояние водных объектов проектируемой территории в связи с отсутствием явных источников биогенного загрязнения.
В плане возможного негативного воздействия вод опробованных водных объектов на разного рода конструкционные материалы необходимо отметить следующее. В связи с тем, что воды всех водных объектов и водные вытяжки донных грунтов имеют нейтральную (рН 7) и слабощелочную (до 7,8) реакцию, они безопасны с точки зрения общекислотной агрессивности к бетонам. Согласно нормативным документам по этому виду агрессии опасны воды с рН менее 5.
В связи с тем, что содержания в водах сульфат-ионов составляет 272 (III), 261 (II), 238 (I) мг/л, то они обладают различной сульфатной агрессией к бетону. Так воды, отобранные у основания головной дамбы ЛГОКа (I) характеризуются содержанием SO4238 мг/л, хлор-ионов 30 мг/л. В то же время воды основного водоема (II) и водотока (III) содержат сульфатов 261 мг/л и 272 мг/л соответственно при концентрации хлор-иона 30 мг/л. Согласно нормативным документам сульфатной агрессией могут обладать воды с содержаниями SO4 250 мг/л и высокими концентрациями хлор-ионов. Отсюда следует, что воды у основания головной дамбы ЛГОКа сульфатнонеагрессивные, в то время как воды остальных объектов (И, III) могут обладать слабой сульфатной агрессией.
По агрессии выщелачивания опробованные воды не опасны, т.к. содержания в них гидрокарбонат-ионов (НС03 ) составляет 4,56 (I), 4,87 (II), 4,67 (III) мг-экв., тогда как согласно нормативным документам по этому показателю опасными являются воды, содержащие НС03 в интервале 0,4 -1,5 мг-экв.
Сравнение химического состава водных вытяжек донных осадков различных водных объектов (табл. 4.5) как по концентрации макрокомпонентов и микроэлементов, так и по показателям качества позволило установить следующие тенденции.
По значениям рН водные вытяжки донных осадков как основного водоема (И), так и водотока (III) превышают величины этого показателя, соответствующие воде - 7.65 против 7.0 и 7.8 против 7.1 соответственно. В то же время величина общей минерализации водных вытяжек значительно меньше этого показателя для соответствующих вод. В основном водоеме минерализация водной вытяжки составляет 378 мг/л на фоне 827 мг/л, а водная вытяжка донных осадков водотока составляет 157мг/л при общей минерализации воды 823 мг/л.
Иными словами водные вытяжки донных осадков являются менее минерализованной субстанцией по сравнению с водой соответствующего водного объекта.
В то же время содержания ряда микроэлементов (Sr, Li, Mn, Си, Ni, FeoGlIl.) в водных вытяжках превышают аналогичные значения для воды как основного водоема (II), так и водотока (III) (рис. 4.6). Этот факт может свидетельствовать о наличии в донных осадках определенной доли водорастворимых форм этих микроэлементов.
Помимо определения химического состава водных вытяжек донных осадков проводилось и определение химического состава их ацетатно-аммонийных вытяжек. Определение химического состава водных вытяжек донных осадков позволяет установить наличие в них водорастворимых форм ряда компонентов и микроэлементов. Однако в донных осадках могут существовать и иные формы фиксации химических элементов. Именно с целью выявления неводорастворимых соединений микроэлементов проводились ацетатно-аммонийные вытяжки, которые позволяют, в частности установить наличие в осадках компонентов, фиксирующихся в органическом веществе, видимо, в виде металлоорганических комплексов.
