Введение к работе
Актуальность работы. Исследуемый регион относится к Южно Ферганской сурьмяно-ртутной провинции, где геолого-поисковые работы проводились с 30-х годов XX века. Здесь расположена преобладающая часть сурьмяных, ртутных, а также комплексных месторождений Кыргызстана, эксплуатация которых продолжается до настоящего времени. Интенсивность развития геологоразведочных, а также эксплуатационных работ (с применением как традиционных, так и новых современных технологий) неизбежно оказывает влияние на сложившиеся экосистемы.
Основными составляющими экосистемы являются поверхностные и подземные воды, а также ледники в виде твердых запасов воды. Водные артерии исследуемого региона берут начало из осевой части известных гор Алайского хребта, и охватывают практически весь южный регион Кыргызстана. К ним относятся реки: Лейлек, Бирксу, Сох, Шахимардан, Исфайрам, Абшир, Кыргызата, Акбура, Гулча, Карадарья, которые питают главную реку Центральной Азии Сырдарью. Сырда-рья, являясь основной водной артерией государств Кыргызстана, Узбекистана и Таджикистана имеет стратегическое значение для данных республик.
Сохранение экологической безопасности при геологоразведочной и горнодобывающей деятельности на сурьмяно-ртутных месторождениях может предотвратить возможные нарушения исходного равновесия экосистемы Центральной Азии.
Поисково-разведочные работы в рудных районах, а также в пределах эксплуатируемых месторождений проводились, как правило, буровыми скважинами. Большая часть бурения скважин осуществляется с применением буровых растворов, основанных на довольно токсичных химических реагентов.
С учетом того, что в каждой скважине после ликвидационных работ сохранятся остаточные буровые растворы (примерно около 1 м3\ то этот объем бурового раствора в сумме по всем скважинам исследуемого региона нанесет огромный ущерб его экологии. Любые геотехногенные, сейсмические процессы могут благоприятствовать попаданию буровых растворов, как в подземные, так и поверхностные воды. Благодаря геологическим особенностям рассматриваемого региона подземные и поверхностные воды нередко связаны между собой.
Сохранение буровых растворов в разведочных скважинах, а также дальнейшее их попадание в подземные воды наблюдаются почти повсеместно на сурьмяно-ртутных месторождениях Хайдаркан, Кадамжай, Чаувай, Улутоо и Терексай, что негативно влияет на биосферу региона.
В связи с вышесказанным, весьма актуальным является геоэкологическое изучение существующих сурьмяно-ртутных объектов исследуемого региона с целью обеспечения охраны и рационального использования природной среды, а также хозяйственной деятельности человека при проведении геологоразведочных работ.
Главной задачей данной работы является геоэкологическое изучение сурьмяно-ртутной провинции Кыргызстана, а также выявление влияния природных и ан-
тропогенных факторов на экосистему в процессе поисково-разведочных, горных работ в данном регионе.
Для достижения данной цели и решения задачи, необходимо выполнение следующих исследований:
Выявить морфогенетические принадлежности сурьмяно-ртутных оруденений Кыргызской Республики и провести геоэкологический анализ.
Разработать классификацию по физико-механическим свойствам рудных и рудовмещающих горных пород с целью определения оптимального расхода взрывчатых веществ химически не влияющих на природную среду.
Разработать и рекомендовать буровой раствор, экологически мало влияющий на загрязнение почв, поверхностных и подземных вод.
Выдать рекомендации по сокращению применения бурового раствора с химическими реагентами, негативно влияющими на хозяйственную деятельность человека и сложившуюся экосистему региона.
Оценить эколого-экономический эффект экологически безвредного бурового раствора на пектиновой основе.
Методы исследований.
Метод актуализма использован при анализе опубликованной, фондовой литературы в сравнении с описанием известных рудных объектов региона и объектами за его пределами.
При анализе экспериментальных материалов использованы современные и математические методы с применением разработанных компьютерных программ.
При оценке эффективности разработанной технологии проводились лабораторные и экспериментальные исследования.
Основные положения, выносимые на защиту:
.Выявлены синдиагенетические, синэпигенетические, экзогенно-эпигенетические особенности оруденения стратиформных сурьмяно-ртутных оруденений, влияющие на утечку и миграции бурового раствора при проведении геологоразведочных работ.
Составлена классификация по физико-механическим свойствам горных пород и руд, а также зависимость расхода взрывчатых веществ от группы пород.
Разработан и рекомендован буровой раствор на пектиновой основе, обезвреживающий загрязнение почв, пород, поверхностных и подземных вод, при проведении геологоразведочных и горных работ для каждой из выделенных групп пород.
4 Выдана рекомендация по сокращению применения бурового раствора с химическими реагентами, негативно влияющими на хозяйственную деятельность человека при проведении геологоразведочных, горных и эксплуатационных работ. Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:
а) подтверждены полигенность и полихронность стратиформно сурьмяно-
ртутного оруденения Кыргызской Республики и выявленных их морфогенетиче
ские особенности, влияющие на расходы и миграции бурового раствора;
б) дополнена ранее существующая классификация горных пород сурьмяно-
ртутных месторождений (по буримости) по физико-механическим свойствам гор
ных пород, влияющая на хозяйственную деятельность человека и экосистему ре
гиона при эксплуатации природных ресурсов;
в) определены оптимальные соотношения компонентов и параметров пектинового раствора для бурения скважин на сурьмяно-ртутных месторождениях Кыргызской республики, которые снижают экологическое загрязнение почв, пород, поверхностных и подземных вод.
Практическая значимость результатов исследования заключается в следующем:
а) Определенные морфогенетические особенности стратиформного сурьмяно-
ртутного оруденения позволяют вычислить объем расходов бурового раствора и
выявить основные пути его миграции в приповерхностной части литосферы;
б) разработанная классификация горных пород и руд по физико-механическим
свойствам оптимизирует расход взрывчатых веществ и буровых растворов;
в) рекомендованный экологически чистый буровой раствор на пектиновой ос
нове является экологически безопасным и не влияет на экосистему исследуемого
региона.
Реализация результатов. Отчеты с результатами исследований и рецептурой бурового пектинового раствора, а также рекомендация по применению данного раствора были переданы в распоряжение Южно-Кыргызской геологической экспедиции для практического использования. Внедрение результатов исследования позволило получить экономический эффект в сумме 1 040 790 сомов при стабильном ведении геологоразведочных работ.
Личный вклад. Автором проведены все лабораторные и экспериментальные исследования. Разработан экологически безвредный буровой раствор на пектиновой основе. Составлена классификация горных пород по физико-механическим свойствам, абразивности и дополнена классификация горных пород по буримости. На основе системного анализа фондовой и опубликованной литературы классифицированы стратиформные морфологические типы сурьмяно-ртутных оруденений исследуемого региона.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждены на научно-технической конференции «Перспективы развития и использования минеральных ресурсов Кыргызской Республики» (Бишкек, 1995 г.), конференции, посвященной Международному году гор (Бишкек, 2002 г.), Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова (Бишкек, 2009 г.); IX Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». Москва (Россия) - Котону (Бенин) (Москва; РУДН, 2010 г.), I Международной научно-практической конференции «Образование. Инновации. Карьера» (Междуреченск, 2011 г.), X Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр» (Махачкала, 2011 г.), а также содержаться в статьях и докладах вестниках Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова, Кыргызско-Узбекского университета, Ошского государственного университета, Высшей школы Казахстана, журналах национальной аттестационной комиссии Кыргызской Республики и «Естественные и технические науки» (по перечню ВАК РФ).
Основные результаты исследований, представленные в диссертационной работе, опубликованы в 27 научных трудах (в том числе, в рецензируемых журналах).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введе-
