Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи
Проведено комплексний аналіз результатів геофізичних досліджень, гідролого-гідрогеологічних умов та розвитку інженерно-геологічних процесів на південній околиці м. Кривий Ріг у районі відвалів “Лівобережні” та хвостосховищ “Войкове” і “Об’єднане”, що належать ПАТ “Південний гірничозбагачувальний ком...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
2017
|
| Назва видання: | Геоінформатика |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162405 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи / О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський // Геоінформатика. — 2017. — № 4. — С. 75-83. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162405 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1624052025-02-23T17:37:12Z Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи Упорядочение стоков высокоминерализированных вод из отвалов южного Кривбасса для преодоления геоэкологического кризиса Regulation of highly mineralized drainage in the yuzhnyi Krivbass dump to prevent geo-ecology crisis Шевченко, О.Л. Кирилюк, О.С. Пігулевський, П.Г. Геоінформаційні аспекти природокористування Проведено комплексний аналіз результатів геофізичних досліджень, гідролого-гідрогеологічних умов та розвитку інженерно-геологічних процесів на південній околиці м. Кривий Ріг у районі відвалів “Лівобережні” та хвостосховищ “Войкове” і “Об’єднане”, що належать ПАТ “Південний гірничозбагачувальний комбінат”. Показано, що основні впливи відвалів і хвостосховищ на навколишнє середовище пов’язані з фільтраційними втратами через дно й борти споруд, а також розпорошенням забруднювальних речовин з поверхонь відвалів. За результатами вивчення тектонічної будови осадового чохла та докембрійського фундаменту, змін хімічного складу стічних вод розроблено оптимальну схему відведення шахтних дренажних вод з урахуванням природних умов і геологічних особливостей території. Дренажний комплекс здатний стримувати розвиток небезпечних інженерно-геологічних процесів, пов’язаних переважно із фільтраційними втратами та накопиченням атмосферних вод у відвалах. Розраховано параметри адаптованих до місцевих умов дренажних та очисних споруд, обґрунтовано можливість скидання підготовлених шахтних вод до водоносного горизонту у тріщинуватих кристалічних породах докембрію. Динамічність змін гідрологічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов переконує у необхідності проведення геоекологічного моніторингу для оперативного реагування на нові прояви небезпечних процесів та явищ. Проведен комплексный анализ результатов геофизических исследований, гидролого-гидрогеологических условий и развития инженерно-геологических процессов в районе отвалов “Левобережные”, хвостохранилищ “Войково” и “Объединенное”, расположенных на южной окраине г. Кривой Рог. Основное влияние отвалов и хвостохранилищ на окружающую среду связано с фильтрационными потерями через дно и борта сооружений, а также с дефляцией загрязняющих веществ с поверхности хвостовых отложений. Изучение особенностей тектонического строения кристаллического фундамента и осадочного чехла, изменений химического состава сточных вод позволило более широко использовать природные условия, в том числе геологические особенности территории для отвода шахтных дренажных вод и сдерживания опасных инженерно-геологических процессов, связанных преимущественно с фильтрационными потерями и накоплением атмосферных вод в отвалах. Установлено 7 проблемных источников, проявлений и очагов активизации негативных процессов: фильтрационное замещение (выдавливание) с признаками оплывания на откосах дамб хвостохранилища “Войково” и “Объединенное”; нисходящая фильтрация загрязненных вод вследствие нарушения целостности защитного экрана отвалов “Левобережные” в первый от поверхности водоносный горизонт и в нижележащие карбонатные отложения неогена, что усиливает процессы карстообразования; загрязнение от не менее 3 источников открытых потоков высокоминерализованных вод от подошвы откосов отвалов “Левобережные”; заболоченная местность на север от с. Новоселовка, через которую проходит балка, собирающая все загрязненные поверхностные потоки с отвалов; засолонение и загрязнение грунтов в радиусе 1 км вокруг отвалов вследствие растекания высокоминерализованных грунтовых вод и выпаривания с концентрированием солей, а также ветровой эрозии; активизация процессов карстообразования, суффозии и поверхностной эрозии на участках крутых склонов в селах Рудничное, Новопетровка, Новоселовка, Ингулец и пгт Широкое. Для каждого пункта разработаны дренажные и очистительные мероприятия, обоснована возможность сбрасывания подготовленных шахтных вод в водоносный горизонт в трещиноватых кристаллических породах докембрия; рассчитаны параметры дренажа. Динамичность изменений гидрологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий убеждает в необходимости проведения геоэкологического мониторинга для оперативного реагирования на новые проявления опасных процессов и явлений. Purpose The paper aims to evaluate the environmental impact of Levoberezhnyi dumps and Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries located at the south outskirts of Kryvyi Rih; to study the sedimentary cover tectonic structure and pre-Cambrian base features, sewage chemical composition alteration to be utilized under natural conditions, geological features of the location designed for mine drainage and containment of dangerous engineering and geological developments due to filtration losses and atmospheric waters accumulation in the dumps. Methodology We used a complex analysis of the geophysical research results, hydrologic and hydrogeology conditions and engineering and geological developments in Levoberezhnye dumps and Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries locations to determine their impact on the environment. Findings We have revealed 6 problematic sources, displays and seats of negative and phenomena activation: filtration substitution with signs of Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries dam dump gutter; descending filtration of contaminated water in the former from the surface water level and carbonate deposits of neogene situated below as the result of breaking the protection screen that accelerates the karst formation; at least 3 sources of contaminated water open flows of Levoberezhnye foot slope dumps; a marshy ravine situated to the north from Novoselovka settlement that takes the dumps contaminated surface flows; soil salinization and contamination within the radius of 1 km around the dumps as a result of highly mineralized subsoil waters spreading and vaporization, and salts concentration as well as of wind erosion; activation of karst formation, suffusion and surface erosion on the steep slopes area in Rudnichnoe, Novopetrovka, Novoselovka, Inhulets settlements and small town of Shyrokoie. Practical value/ implications We have suggested measures for drainage and purification; we have also grounded the possibility of mine waters discharging into the water leveling in cracked crystalline rocks of pre- Cambrian period; drainage parameters have been calculated. The dynamics of hydrologic, hydro-geological, engineering, and geologic conditions supports the necessity of carrying out geo-ecologic monitoring in order to react promptly to new types of dangerous processes and phenomena. 2017 Article Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи / О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський // Геоінформатика. — 2017. — № 4. — С. 75-83. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1684-2189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162405 550.83+550.837:550.82:551.244:551.495 (477.63) uk Геоінформатика application/pdf Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Геоінформаційні аспекти природокористування Геоінформаційні аспекти природокористування |
| spellingShingle |
Геоінформаційні аспекти природокористування Геоінформаційні аспекти природокористування Шевченко, О.Л. Кирилюк, О.С. Пігулевський, П.Г. Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи Геоінформатика |
| description |
Проведено комплексний аналіз результатів геофізичних досліджень, гідролого-гідрогеологічних умов та розвитку інженерно-геологічних процесів на південній околиці м. Кривий Ріг у районі відвалів “Лівобережні” та хвостосховищ “Войкове” і “Об’єднане”, що належать ПАТ “Південний гірничозбагачувальний комбінат”. Показано, що основні впливи відвалів і хвостосховищ на навколишнє середовище пов’язані з фільтраційними втратами через дно й борти споруд, а також розпорошенням забруднювальних речовин з поверхонь відвалів. За результатами вивчення тектонічної будови осадового чохла та докембрійського фундаменту, змін хімічного складу стічних вод розроблено оптимальну схему відведення шахтних дренажних вод з урахуванням природних умов і геологічних особливостей території. Дренажний комплекс здатний стримувати розвиток небезпечних інженерно-геологічних процесів, пов’язаних переважно із фільтраційними втратами та накопиченням атмосферних вод у відвалах. Розраховано параметри адаптованих до місцевих умов дренажних та очисних споруд, обґрунтовано можливість скидання підготовлених шахтних вод до водоносного горизонту у тріщинуватих кристалічних породах докембрію. Динамічність змін гідрологічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов переконує у необхідності проведення геоекологічного моніторингу для оперативного реагування на нові прояви небезпечних процесів та явищ. |
| format |
Article |
| author |
Шевченко, О.Л. Кирилюк, О.С. Пігулевський, П.Г. |
| author_facet |
Шевченко, О.Л. Кирилюк, О.С. Пігулевський, П.Г. |
| author_sort |
Шевченко, О.Л. |
| title |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| title_short |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| title_full |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| title_fullStr |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| title_full_unstemmed |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| title_sort |
упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного кривбасу для подолання геоекологічної кризи |
| publisher |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Геоінформаційні аспекти природокористування |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162405 |
| citation_txt |
Упорядкування стоків високомінералізованих вод з відвалів південного Кривбасу для подолання геоекологічної кризи / О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський // Геоінформатика. — 2017. — № 4. — С. 75-83. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| series |
Геоінформатика |
| work_keys_str_mv |
AT ševčenkool uporâdkuvannâstokívvisokomíneralízovanihvodzvídvalívpívdennogokrivbasudlâpodolannâgeoekologíčnoíkrizi AT kirilûkos uporâdkuvannâstokívvisokomíneralízovanihvodzvídvalívpívdennogokrivbasudlâpodolannâgeoekologíčnoíkrizi AT pígulevsʹkijpg uporâdkuvannâstokívvisokomíneralízovanihvodzvídvalívpívdennogokrivbasudlâpodolannâgeoekologíčnoíkrizi AT ševčenkool uporâdočeniestokovvysokomineralizirovannyhvodizotvalovûžnogokrivbassadlâpreodoleniâgeoékologičeskogokrizisa AT kirilûkos uporâdočeniestokovvysokomineralizirovannyhvodizotvalovûžnogokrivbassadlâpreodoleniâgeoékologičeskogokrizisa AT pígulevsʹkijpg uporâdočeniestokovvysokomineralizirovannyhvodizotvalovûžnogokrivbassadlâpreodoleniâgeoékologičeskogokrizisa AT ševčenkool regulationofhighlymineralizeddrainageintheyuzhnyikrivbassdumptopreventgeoecologycrisis AT kirilûkos regulationofhighlymineralizeddrainageintheyuzhnyikrivbassdumptopreventgeoecologycrisis AT pígulevsʹkijpg regulationofhighlymineralizeddrainageintheyuzhnyikrivbassdumptopreventgeoecologycrisis |
| first_indexed |
2025-11-24T04:51:20Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:51:20Z |
| _version_ |
1849645995836571648 |
| fulltext |
75ISSN 1684-2189 ГЕОІНФОРМАТИКА, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
Актуальність проблеми. Для комплексного оці-
нювання стану геоекологічних систем у районах
локалізації відходів гірничозбагачувальних підпри-
ємств і прогнозу наслідків впливу на них техноген-
них чинників, що генеруються цими об’єктами, та
за завданням Державної служби екологічної безпеки
у Дніпропетровській обл. визначено об’єкти пер-
шочергових досліджень з метою обґрунтування па-
раметрів технічних засобів захисту підземних вод і
ґрунтів. З аналізу екологічної ситуації, яка склалася
у Кривбасі, найзагрозливішою вона вбачається на
Лівобережному відвалі ПАТ “Південний гірничо-
збагачувальний комбінат” (ПАТ “ПівдГЗК”). На
об’єкті зберігаються найпотужніші обсяги твердих
відходів у Кривбасі: це відходи важких металів II–III
класів небезпеки, що несуть загрозу забруднення
ґрунтів і ґрунтових вод. Крім цих відвалів забрудню-
вачами геологічного середовища та поверхневих вод
Південного Кривбасу є розташовані поряд ставок-
накопичувач шахтних вод у б. Свистунова, хвостос-
ховища “Войкове” та “Об’єднане” (рис. 1).
Спостерігається фільтрація високомінералізова-
них вод з території відвалів ПАТ “ПівдГЗК”, що при-
з водить до забруднення ґрунтів, ґрунтових вод і вод
р. Інгулець. Вміст заліза у ґрунтових водах безпо-
середньо в межах ділянки Лівобережного відвалу в
15–2800 разів вищий за ГДК (0,2 мг/дм3); вміст ман -
УДК 550.83+550.837:550.82:551.244:551.495 (477.63)
УпорядкУвАння стоків вИсокоМінЕрАЛіЗовАнИх вод З відвАЛів
півдЕнноГо крИвбАсУ дЛя подоЛАння ГЕоЕкоЛоГічної крИЗИ
о.Л. Шевченко1, о.с. кирилюк2 , п.Г. пігулевський3
1ННІ “Інститут геології” Київського національного університету імені Тараса Шевченка, вул. Васильківська,
90, м. Київ, 03022, Україна, e-mail: shevch62@gmail.com
2Інститут проблем природокористування та екології НАН України, вул. Мономаха, 6, м. Дніпро, 49000,
Україна, e-mail: ippe-main@svitonline.com
3Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, просп. Акад. Палладіна, 32, м. Київ, 03680, Україна,
e-mail: pigulev@ua.fm
Проведено комплексний аналіз результатів геофізичних досліджень, гідролого-гідрогеологічних умов та
розвитку інженерно-геологічних процесів на південній околиці м. Кривий Ріг у районі відвалів “Лівобережні”
та хвостосховищ “Войкове” і “Об’єднане”, що належать ПАТ “Південний гірничозбагачувальний комбінат”.
Показано, що основні впливи відвалів і хвостосховищ на навколишнє середовище пов’язані з фільтраційними
втратами через дно й борти споруд, а також розпорошенням забруднювальних речовин з поверхонь відвалів.
За результатами вивчення тектонічної будови осадового чохла та докембрійського фундаменту, змін хімічного
складу стічних вод розроблено оптимальну схему відведення шахтних дренажних вод з урахуванням природних
умов і геологічних особливостей території. Дренажний комплекс здатний стримувати розвиток небезпечних
інженерно-геологічних процесів, пов’язаних переважно із фільтраційними втратами та накопиченням
атмосферних вод у відвалах. Розраховано параметри адаптованих до місцевих умов дренажних та очисних споруд,
обґрунтовано можливість скидання підготовлених шахтних вод до водоносного горизонту у тріщинуватих
кристалічних породах докембрію. Динамічність змін гідрологічних, гідрогеологічних та інженерно-геологічних
умов переконує у необхідності проведення геоекологічного моніторингу для оперативного реагування на нові
прояви небезпечних процесів та явищ.
ключові слова: Криворізький басейн, відвали, хвостосховища, інженерно-геологічний стан, геоекологічна
система, підтоплення, інженерні заходи.
гану – у 2–132 рази вищий за ГДК; стронцію і літію —
відповідно у 1,2–4,79 і 1,2–6,33 раза. Вміст нафто-
продуктів у ґрунтових водах дорівнює 4,3 мг/дм3,
що суттєво перевищує ГДК (0,3 мг/дм3). Вміст
свинцю, цинку, міді, кадмію, нікелю, кобальту, ні-
тритів у ґрунтових водах повсюдно перевищує ГДК.
Вміст хрому загального перевищує ГДК (1,0 мг/дм3)
і становить 3,0—6,0 мг/дм3. Вода має мінералізацію
8,3 мг/дм3 (станом на 2016 р. мінералізація витоків
мінералізованих вод з відвалів сягає 9,4–10,2 г/дм3,
загальна жорсткість – 111,1–121,7 мг-екв./дм3).
Забруднення джерел водозабезпечення є од-
ним із головних негативних чинників впливу на
здоров’я населення в районі розміщення відвалів:
рівень захворюваності порівняно з 1989 р. у 2005 р.
збільшився на 30 %. У зв’язку із цим ми розгляну-
ли можливі заходи, які б дали змогу попередити
або хоча б мінімізувати забруднення ґрунтових і
поверхневих вод у межах впливу відвалів, а також
запобігти розвитку руйнівних гірничо-геологічних
процесів (карст, підтоплення, зсуви).
сучасний стан об’єктів досліджень. У результа-
ті обстеження території розміщення перелічених
вище об’єктів виділено такі джерела та прояви не-
безпечних процесів, що потребують втручання:
1. Фільтраційне випирання з ознаками опливання
на укосах дамб хвостосховищ “Войкове” та “Об’єднане”.
76 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
2. Низхідна фільтрація забруднених вод унаслі-
док порушення цілісності захисного екрана відвалів
“Лівобережні” у перший від поверхні водоносний
горизонт та у нижче залягаючі карбонатні відклади
неогену, що посилює процеси карстоутворення.
3. Щонайменше 3 витоки відкритих потоків за-
бруднених вод від підошви укосів відвалів “Лівобе-
режні” у південному напрямку, що спричиняє під-
топлення значних площ: а) поблизу колишнього села
Новопетрівка, – витратою близько 0,31 м3/с (підто-
плено не менше 2 га земель Новолатівської сільради);
б) приблизно в центрі підошви південного укосу від-
валу, витратою близько 0,22 м3/с, з поширенням вод
уздовж підошви відвалу на південь; площа підтоплен-
ня – приблизно 1,5–1,7 га; в) від підошви південно-
го укосу східної частини відвалів “Лівобережні” до
ставка “Новоселівський”, витратою близько 0,8 м3/с;
площа підтоплення – приблизно 7–8 га, яка відо-
кремлена від північної околиці с. Новоселівка негли-
бокою балкою (рис. 1). Ставок у межах надзаплавної
тераси р. Інгулець утворився на місці старого кар’єру
переважно внаслідок живлення водами цього витоку.
За останні сім років хімічний склад вод підтопленої
площі змінився із сульфатно-хлоридного магнієво-
натрієвого на сульфатний магнієвий, мінералізація
зросла з 8,6 до 9,4–10,2 г/дм3.
4. Заболоченість місцевості на північ від с. Но-
воселівка, через яку проходить балка, що збирає усі
забруднені поверхневі потоки з відвалів.
5. Засолення та забруднення ґрунтів у радіусі 1
км навколо відвалів через розтікання високоміне-
ралізованих ґрунтових вод та випаровувальне кон-
центрування солей, а також вітрову ерозію [2].
6. Високомінералізовані надлишки зворотних
шахтних вод у ставку-накопичувачі у б. Свисту-
нова: місткість ставка не дає змоги приймати та
акумулювати весь обсяг зворотних шахтних вод,
що призводить до його переповнення, аварійного
стану підпірних споруд і постійної загрози забруд-
нення у вегетаційний період вод р. Інгулець.
7. Ділянки крутих схилів у селах Рудничне, Но-
вопетрівка, Новоселівка, Інгулець та смт Широке,
де активізувалися процеси карстоутворення, суфо-
зії та поверхневої ерозії.
Для врегулювання екологічної ситуації в ці-
лому та вибору ефективних контрзаходів потрібен
комплексний системний підхід, що передбачає
узгодження і координування заходів на переліче-
них локальних ділянках між собою. Наприклад,
враховуючи те, що ставок-накопичувач у б. Свис-
тунова переповнений, при осушенні відвалів або
перехопленні фільтраційних потоків на хвостосхо-
вищах слід розраховувати на оборотні системи, з
поверненням дренажних вод до накопичувачів, або
облаштовувати свердловини для закачування соло-
них вод нижче глибин активного карстоутворення
та не допускати їх надходження до р. Інгулець.
Слід ураховувати також закономірності гідрогеохі-
Рис. 1. Схема розміщення відвалів:
1 – “Лівобережні”; хвостосховища:
2 – “Войкове”, 3 – “Об’єднане”;
4 – ставок- накопичувач шахтних
вод у б. Свистунова; Д – лінія
дренажу
Fig. 1. Scheme of dump placement:
“Livoberezhny” (1); “Voykove” tail-
ing (2) and “Obyednane” tailing (3)
and the rate of mine water storage in
the “Svistunov” beam (4); drainage
line (Д)
77ISSN 1684-2189 ГЕОІНФОРМАТИКА, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
мічних умов, характерні для територій хвостосхо-
вищ і відвалів.
Гідрогеохімічні закономірності. У межах зон
впливу основних гідротехнічних споруд гірничо-
рудного об’єкта – хвостосховищ і гідровідвалів, є
певні закономірності формування складу підзем-
них вод. Ці закономірності визначаються спрямо-
ваністю окисно-відновних реакцій, що проходять
за активної участі мікроорганізмів. Достатньо різ-
кі зміни гідрохімічної та мікробіологічної обста-
новки відбуваються у напрямку: водойма (ставок-
накопичувач) – донні відклади – зона міграції
підземних вод. Основними процесами у ме жах
ставка в б. Свистунова та інших подібних йому на-
копичувачів двохфазних стоків гірничорудних під-
приємств є окиснення, а також реакції обміну та
сорбційно-десорбційні процеси, серед яких здебіль-
шого переважають сорбція іонів важких металів на
завислих часточках, утворення органо-мінеральних
високомолекулярних лігандів та їх коагуляція. Під
час окиснення сульфідних мінералів (у гідровідва-
лах) та “хвостів” залізних руд (у хвостосховищах)
утворюються сульфати, йони заліза і водню. Утво-
рюється також сірчана кислота, яку можна нейтра-
лізувати карбонатними породами, тоді як закисне
залізо в умовах Еh = 350…380 мВ і рН = 7,6…8,0
переходить на вищий ступінь окиснення і гідролі-
зується з утворенням слаборозчинного гідроксиду
окисного заліза. Значне зростання вмісту сульфатів
(до 150–350 мг/дм3) призводить до того, що частина
закисного заліза комбінується із сульфат-йонами і
лишається в розчині.
Різка зміна фізико-хімічної обстановки (Еh =
= 150…250 мВ і рН = 6,0…7,5) спостерігається під
час фільтрації техногенних розчинів через донні
відклади – відбуваються відновлювальні процеси,
посилені діяльністю кількох груп мікроорганізмів
(тіонових, сульфатредукуючих і денітрифікуючих
бактерій). Ці процеси ведуть до самоочищення
руднічних вод від нітратів, що відновлюються до
вільного азоту, і сульфатів, що переходять в кар-
бонати з виділенням сірководню та вуглекислоти.
Молекули Н2S та йони НS– забезпечують утворення
сірководневого бар’єра, що протидіє винесенню за-
ліза. Вибір акцептора Н+ за наявності окиснювачів
контролюється термодинамічними параметрами
окисно-відновної реакції. Переважає денітрифіка-
ція, в результаті якої утворюється N2 та S2O4
–2. На-
слідком діяльності мікроорганізмів є також зміна у
співвідношенні компонентів карбонатної системи,
оскільки вуглець у різних формах є основою біо-
логічного обміну в клітинах. У водній фазі донних
відкладів вміст НСО3
– та СО2 зростає до 350 і 30 мг/
дм3 та більше відповідно.
У водоносних пластах, що мають гідравлічний
зв'язок з водоймами-накопичувачами, міграція тех-
ногенних елементів супроводжується менш різко
вираженими фізико-хімічними процесами, що про-
ходять переважно в окиснювальному середовищі.
Відбувається окиснення за участі тіонових бакте-
рій, сполук сірки (Н2S та НS-), які були відновлені
при фільтрації через донні відклади. Якщо наявні
крейдяні породи, то забруднювальні компоненти
(у тому числі нітрати) консервуються у пористих
блоках шляхом молекулярної дифузії.
Заходи та підходи до вивчення і мінімізації загроз.
Розглянемо у тому самому зазначеному порядку
можливі заходи та підходи до вивчення і мінімі-
зації загроз.
1. Боротьба із фільтраційними випираннями та
опливанням укосів дамб хвостосховищ полягає у
зниженні гідростатичного та порового тиску ріди-
ни завдяки закладанню горизонтальних дрен над
глинистим екраном і додаткових горизонтальних
свердловин. Відведення дренажних вод за межі
хвостосховищ потрібно ув’язувати із заходами на
проблемних осередках за п. 2–4.
2, 3. Наявність фільтраційних втрат забруднених
вод з відвалів “Лівобережний” у перший від поверхні
водоносний горизонт проявляється у підвищеній
мінералізації ґрунтових і міжпластових вод, про що
зазначено вище.
З метою обґрунтування параметрів технічних
засобів захисту підземних вод та уповільнення і
припинення небезпечних інженерно-геологічних
процесів, що пов’язані з відвалами та хвостосхо-
вищами, ми проаналізували результати геолого-
геофізичних досліджень [4]. За допомогою останніх
визначено осередки максимальних фільтраційних
втрат забруднених вод з відвалів “Лівобережні” та
хвостосховища “Об’єднане” у перший від поверхні
водоносний горизонт.
Згідно з геолого-геофізичними дослідженнями
[4], було виявлено тектонічне порушення, вздовж
якого за геоелектричними даними у наш час від-
буваються постійні фільтраційні втрати із відвалів
“Лівобережні” та хвостосховища “Войкове” (рис. 2,
напрямок потоку показано стрілкою).
У розділеному розривними порушеннями об-
водненому масиві вплив гідростатичного та по-
рового тиску рідини призводить до вторинних
деформацій гірських порід (під тиском товщ, що
лежать вище, і підземних вод). Насамперед у зо-
нах тектонічних порушень активізуються мінера-
лізовані фільтраційні потоки, які прямують з від-
валу “Лівобережні” та хвостосховища “Войкове” на
с. Новоселівка, що прискорює карстоутворення,
зсуви та провали на забудованій території (рис. 2).
Загальний фільтраційний потік від хвосто-
сховищ ПАТ “АрселорМиттал Кривий Ріг” і ПАТ
“ПівдГЗК” (відповідно до наданої нам інформації
[2]) у напрямку до дренажних систем становить
близько 73 760 м3/добу. Проте дренажною систе-
мою перехоплюється 72 357 м3/добу. Решту, а саме
1404 м3/добу (0,52 млн м3/рік, або 2 % загального
об’єму фільтраційних вод), формують втрати під
78 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
дренажами хвостосховищ, які з надходженням у во-
доносні горизонти кардинально змінюють гідроди-
намічний та гідрохімічний режими підземних вод.
Незворотні фільтраційні втрати хвостосховищ
ПАТ “ПівдГЗК” та ставу оберненого водопостачан-
ня становлять 1,93 млн м3/рік. З них під дренажами
у підземні води “проскакує”:
– з хвостосховища “Войкове” – 0,1 млн м3/рік,
що дорівнює 4 % загального обсягу фільтраційних
втрат;
– з хвостосховища “Перша карта” – 0,14 млн м3/
рік, або 5,7%;
– з хвостосховища “Четверта карта” – 0,12 млн м3/
рік, або 5%.
Отже, загальні фільтраційні втрати (0,52 + 1,93)
становлять 2,45 млн м3/рік.
Ми розрахували параметри додаткового комбі-
нованого дренажу для перехоплення частини цих
втрат (0,0076 м3/с) і поверхневих потоків від від-
валів “Лівобережні” у південному напрямку із су-
марними витратами близько 1,33 м3/с (третя група
проблемних локацій у вищенаведеному переліку) і
запропонували оригінальне технічне рішення щодо
їх утилізації. Воно полягає у скиді мінералізова-
них вод через водоприймальні поглинальні сверд-
ловини до водоносного горизонту у тріщинуватих
кристалічних породах докембрію, що містить під-
земні води ще більшої мінералізації. Таким чином,
значною мірою розв’язуються проблеми, пов’язані
з підтопленням і техногенним живленням ставка
«Новоселівський». Для нейтралізації сірчаної кис-
лоти та зменшення вмісту заліза і нітратів у воді
перед її скиданням передбачено установку відстій-
ника із карбонатним фільтром.
Комбінований дренаж складатиметься з вогни-
щевого дренажу, конструкцію якого запозичено з
меліоративного будівництва [5, 7] і яку у гірничому
водовідведенні практично не застосовують, та ла-
нок вертикального дренажу сифонного типу. Остан-
ній рекомендується там, де коефіцієнти фільтрації
порід на глибині 4,5–8,5 м, по яких відбувають-
ся фільтраційні втрати під дренами, становлять не
менше як 5 м/добу. Водозбірний закритий колек-
тор матиме довжину близько 2,6 км, діаметр 1220 мм
і пропускну здатність 1,354 м3/с – при роботі пов-
ним перерізом і гідравлічному ухилі 0,001 (вико-
ристовуємо також природний ухил місцевості).
Трубчастий колектор слід закласти вздовж тальвегу
балки із заглибленням до 3,7 м (по підошві) в гирлі,
де розташований бетонований відстійник (рис. 3),
через який пробурюють свердловини на водонос-
ний горизонт тріщинних вод завглибшки близько
Рис. 2. Карта-схема розривної тектоніки за даними інтерпретації локальної складової гравітаційного поля (нумерація об’єктів
відповідає нумерації на рис. 1)
Fig. 2. Map-diagram of discontinuous tectonic according to the interpretation data of local component of the gravity field (object
numbers corresponds to that in Figure 1)
79ISSN 1684-2189 ГЕОІНФОРМАТИКА, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
75 м. Верхня частина трапецієподібної траншеї над
колектором може бути заповнена цеолітовим туфом
середніх фракцій, що має високу сорбційну ємність
[1, 6, 8]. У відстійнику з боків і над перфорованою
трубою, перекритою сітчастим фільтром, заклада-
ють шари подрібненого вапняку (0,4 м над трубою)
та цеолітового туфу (0,15 м), через які вода підійма-
ється до гирла свердловин (на 0,3 м нижче поверхні
землі) і переливом потрапляє у кристалічні породи
фундаменту.
Відведення надлишкових вод з перезволожених
ділянок, що прилягають до схилів, за допомогою
комбінованого та вертикального дренажу та ски-
дання їх нижче місцевого базису ерозії (у криста-
лічні породи) дає змогу уникнути катастрофічного
розвитку карстоутворювальних процесів, що про-
являються на схилах (див. п. 7).
У нижній частині відвалів лесоподібні суглин-
ки основи та хвости дрібних і пилуватих фракцій
ущільнилися під вагою накопичень і мають низькі
коефіцієнти фільтрації (0,1 – 0,009 м/добу). Тому
перенасичені атмосферною вологою відклади, які
лежать вище, мають високий потенціал до опли-
вання та зсунення. Контурний дренаж у цьому
випадку є неефективним. Для осушення відвалів
“Лівобережні” (див. п. 2) на відмітці 140 м (вище
ущільнених порід) слід пробурити віялоподібний
ряд горизонтальних свердловин від укосів до цен-
тру. Цей захід спрямований також на зменшення
припливу забруднених вод з відвалів у водоносні
горизонти.
Обсяги інфільтраційних вод, які треба перехоп-
лювати, можна визначити з рівняння
(1)
де Р – середня багаторічна річна кількість опадів,
м; Е – витрати вологи в зону аерації та випаро-
вування з поверхні акумульованих у відвалі вод, м;
μ – коефіцієнт водовіддачі, д.о.; t – час, за який
треба відвести певну кількість води, с; F – площа
відвалів, м2.
Для розрахунків прийнято середню багаторіч-
ну кількість опадів 0,420 м, водовіддачу уламкових
порід (окиснені руди та сланці) – 0,15, площу від-
валів – 818 000 м2. Тоді загальна кількість води,
яку треба відвести, або загальні витрати дренажних
споруд, дорівнюватиме близько 0,519 м3/с, а модуль
дренажного стоку, який є головним показником
ефективності роботи проектованого дренажу, ста-
новитиме:
Рис. 3. Розріз бетонованого відстійника з двома свердловинами-водоскидами, устя яких розміщуються у тріщинуватих
кристалічних породах фундаменту. Нижні частини свердловин від забою обсипані гравієм, над ними – бентонітова пробка,
вище затрубний простір зацементовано. Мінералізована вода (8–9 г/дм3) надходить у відстійник по дренажному колектору,
над гирлом якого закладено двокомпонентний сорбувальний фільтр
Fig. 3. The transverse profile of a concrete settling basin with two wells-spillway; the mouth of wells is located in the cracked crystalline rocks
of the foundation. The lower part of the wells is covered with gravel, over it – bentonite plug, above the annulus is cemented. The mineralized
water (8–9 g /dm3) enters the reservoir through the drainage collector, a two-component sorption filter is laid over the mouth
80 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
л · с–1 · га–1. (2)
Наступний крок – розрахунок кількості дре-
нажних ліній на задану площу. Витрати однієї дре-
ни можна розрахувати за припущення рівномірнос-
ті руху води, використавши формулу Шезі:
(3)
де S – площа поперечного перетину дрени, яка за
умов роботи дрени повним перетином дорівнює
πr2; V – швидкість вільного потоку води в дрені;
І – гідравлічний ухил, що дорівнює куту закладан-
ня дрени; С – коефіцієнт Шезі (м0,5/с) – функція
коефіцієнта шорсткості (n) та гідравлічного радіуса
(R), для трубчастих дрен може бути визначений з
напівемпіричного рівняння П.Ф. Горбачова [3]:
(де n = 0,1). (4)
Після перетворень, враховуючи, що радіус
дрени r = d/2 (d – діаметр дрени або колектора),
гідравлічний радіус R = πr2/2πr = d/4, можна за-
писати:
(5)
Приймемо рекомендовані значення параметрів
для трубчастих дрен і самостічних мереж водовід-
ведення: І = 0,0035; d = 0,3 м. Врахуємо також,
що реальне наповнення труби складатиме не більш
як 0,7. Тоді:
= 0,041 м3/с.
Для дренажних труб і колекторів круглого пере-
тину, за повного їх наповнення, рекомендується у
рівнянні (3) визначати швидкість за формулою:
(6)
де K – особливий коефіцієнт шорсткості, який для
керамічних труб дорівнює 0,27, для бетонних –
близько 0,28, для пластикових – 0,19. Тоді за кое-
фіцієнта шорсткості 0,28, повна витрата дрени ста-
новитиме 0,057 м3/с.
Визначено, що площа, яку можна дренувати ко-
лектором заданого діаметра, дорівнює 64,67 га (Q/q =
41,0/ 0,634). Тоді загальна кількість водозбірних
колекторів для відвалу становитиме: Nдр = 818/64,67 =
13 одиниць (818 га – сучасна площа відвалів “Ліво-
бережні”. Те саме значення отримаємо, поділивши
загальний обсяг водонадходження на витрати з од-
ного колектора: 0,5188/0,041 = 13 од. Для ефек-
тивного водопониження до цих колекторів треба
підвести кілька рядів поперечних дрен меншого
діаметра. Якщо відстань між дренами дорівнюва-
тиме 35 м, що відповідає складу порід і коефіцієнту
водовіддачі, то сумарна довжина дрен на площі во-
дозбору одного колектора дорівнюватиме 18 477 м.
Оскільки конфігурація відвалів у плані має непра-
вильну форму, окремі дрени матимуть різну довжи-
ну. Для осушення всієї площі відвалів необхідно
закласти 240200 м дрен. За ширини відвалів близько
1600 м відстань між виходами колекторів і крайніх
колекторів від краю відвалів становитиме 114,3 м.
При цьому дрени слід закладати у місцях макси-
мального височування води, тобто там, де породи
більш промиті.
4. Осушення заболоченої місцевості на пів-
ніч від с. Новоселівка можна виконати, заклавши
горизонтальний трубчастий поперечний дренаж на
глибину до 2,5 м з колонками-поглиначами (рис. 4)
на ділянках замкнених перезволожених мікропони-
жень. Дренаж двобічного командування слід під-
вести до поздовжнього (за напрямком ліній току)
колектора, що скидатиме воду до б. Свистунова.
Якщо вода у западинних формах, або та, що надхо-
дить в них з відвалів, має підвищену (надприродну)
мінералізацію та вміст токсичних речовин (сполук
важких металів), як заповнювальний матеріал мож-
на використати цеоліт-смектитовий туф (вулканіч-
на порода, яку вилучають як побічний продукт під
час видобутку базальту з Рівненського родовища).
5. Променеві горизонтальні дрени верхнього
ярусу (рис. 5), які зводяться до колодязя вогнище-
вого дренажу, забезпечать зниження рівня ґрунто-
вих вод навколо відвалів нижче критичного рівня,
від якого починається випаровування ґрунтових
вод і концентрування солей.
Комбінований вогнищевий дренаж також
буде найефективнішим для перехоплення висо-
Рис. 4. Конструкція колонки-поглинача із фільтрувально-
сорбувальним наповненням для водопониження, водоочи-
щення та відведення надлишкових вод з перезволожених і
заболочених ділянок: 1 – рослинний ґрунт; 2 – гравій; 3 –
два відрізки керамічної труби; 4 – колектор (дрена)
Fig. 4. The design of the absorber column with filtering and sorbent
filling for drawdown, water purification and removal of excess
water from percolated and wetlands
81ISSN 1684-2189 ГЕОІНФОРМАТИКА, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
комінералізованих вод, що поширюються з те-
риторії Лівобережного відвалу та хвостосховища
“Войкове” (див. рис. 1) уздовж Тарапаківського
розлому.
6. Ставок-накопичувач шахтних вод є об’єктом
незавершеного будівництва, тимчасово дозволений
максимальний обсяг накопичення надлишків шахт-
них вод у ньому становить 7,75 млн м3. Шахтні води
надходять у ставок по напірному трубопроводу діа-
метром 1200 мм. Відкачування води на скид забез-
печують дві плавучі насосні станції. Дозований скид
надлишків зворотних вод здійснюється в чітко визна-
чений міжвегетаційний період (листопад–лютий),
з розведенням їх до рекомендованих норм якості
води у лімітувальних контрольних створах. Проте
такий режим експлуатації ставка-накопичувача за
певних умов є потенційно небезпечним, оскільки
при періодичному скиданні високомінералізованих
надлишків зворотних вод неможливо дотриматися
чинних норм якості води. Очевидно, що аварійні
ситуації у ставі-накопичувачі б. Свистунова можна
попередити, зменшивши скиди до неї шахтних вод,
що надходять з відвалів і хвостосховищ. Ці стоки
слід перехоплювати дренажем і повертати за допо-
могою насосних станцій до хвостосховищ, частину
скидати в оборотний ставок у б. Грушевата й ава-
рійну місткість. Для очищення забрудненої води у
б. Свистунова її слід пропускати через фільтруваль-
ну дамбу, відстоювати у ставку та біологічно очи-
щувати через штучні насадки типу “Вія” з активо-
ваним на них перифітоном (гідробіонтами) (рис. 6).
Частину перехоплених мінералізованих фільтрацій-
них втрат з відвалів доцільно закачувати у гідро-
геологічні місткості кристалічного фундаменту на
великій глибині.
висновки. Поєднання геофізичних, гідрохіміч-
них і гідрогеологічних досліджень дало змогу ви-
явити осередки швидкого та небезпечного розвитку
карстових процесів, локалізувати місця фільтрацій-
них втрат мінералізованих вод з відвалів і хвос-
тосховищ ПАТ “ПівдГЗК”, розробити оригінальні
технічні рішення щодо дренажу та очищення вод,
використання яких допомагає суттєво знизити за-
грозу розвитку небезпечних інженерно-геологічних
процесів: підтоплення, карсту, провалів та зсувів.
Для попередження негативних наслідків взаємного
впливу дренажних споруд та інших природоохорон-
Рис. 5. Поперечний профіль хвостосховища “Войкове” з існуючими та рекомендованими дренажними спорудами: 1 – рекомендований
променевий (вогнищевий) дренаж, що складається з колодязя-водозбірника та горизонтальних свердловин-променів, розподілених
двома ярусами; 2 – спостережна свердловина (СС); 3 – глибока дрена; 4 – дренажний лоток; 5 – залізобетонний колектор
відведення дренажних вод, d = 1000 мм; 6 – дренажний лоток; 7 – трубчастий дренаж, d = 500 мм; 8 – водоскид
Fig. 5. Cross section of the “Voykovo” tailings storage tank with existing and recommended drainage facilities: 1 – Recommended beam
drainage consisting of a well and horizontal wells-beams distributed by two tiers; existing ones: 2 – observation well; 3 – deep drain;
4 – drainage flume; 5 – ferroconcrete drainage collector, d = 1000 mm; 6 – drainage flume; 7 – tube drain, d = 500 mm; 8 – spillway
Рис. 6. Комплекс заходів щодо зменшення концентрації
забруднювальних речовин у шахтних водах ставка-нако пи-
чувача у б. Свистунова: 1 — біофільтри “Вія”; 2 — фільтру-
вальна дамба; 3 — водосховище; 4 — ставок-відстійник
Fig. 6. A set of measures to reduce the concentration of pollutants
in mine waters of a rate- accumulator in the Svistunov beam
82 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
них заходів, або активізації карстоутворювальних
процесів (через прискорення фільтрації) необхід-
но використовувати комплексний підхід до впро-
вадження природоохоронних заходів, що враховує
закономірні зміни гідрогеохімічної обстановки.
Впровадження запропонованих інженерних
заходів дасть змогу зменшити площі підтоплен-
ня територій, розташованих на південь від від-
валів і хвостосховищ, запобігти розвитку інших
негативних процесів та створенню надзвичайних
ситуацій.
Отримані результати та розглянуті інженерні
заходи можна екстраполювати й на інші подібні
об’єкти, що загрожують навколишньому середови-
щу та прилеглим населеним пунктам.
список бібліографічних посилань
1. Богданов Г.О. Цеоліт-смектитові туфи Рівненщини:
біологічні аспекти використання. Рівне: Волинські
обереги, 2005. 184 с.
2. Гідросистема Криворізького басейну – стан і нап-
рям ки поліпшення / [І.Д. Багрій, П.Ф. Гожик та ін.].
К.: Фенікс, 2005. 216 с.
3. Опыт осушения земель закрытым дренажем / [под
ред. А.Л. Лукянаса]. М.: Колос, 1975. 320 с.
4. Пігулевський П.Г., Свистун В.К., Кирилюк О.С. До-
слідження геоелектричними методами інженерно-
геологічного стану Південно-Західного Кривбасу.
Частина 2. Результати застосування геоелектричних
методів при обстеженні ділянок підтоплення. Гео-
інформатика. 2016. № 4 (60). С. 62–74.
5. Соколовская Л.Н. Осушение земель закрытым
комбинированным дренажем. М.: Колос, 1966. 84 с.
6. Тарасевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах
очистки воды. К.: Наук. думка, 1981. 208 с.
7. Эггельсман Р. Руководство по дренажу. М.: Колос,
1984. 246 с.
8. Mohammad A., Najar M. Physico-chemical adsorption
treatments for minimization of heavy metal contents in
water and wastewaters. Journal of Scientific & Industrial
Research. 1997. Vol. 56. P. 523–539.
Надійшла до редакції 03.10.2017 р.
УпорядочЕнИЕ стоков вИсокоМИнЕрАЛИЗовАннЫх вод ИЗ отвАЛов
ЮЖноГо крИвбАссА дЛя прЕодоЛЕнИя ГЕоЭкоЛоГИчЕскоГо крИЗИсА
А.Л. Шевченко1, А.С. Кирилюк2, П.И. Пигулевский3
1УНИ “Институт геологии” Киевского национального университета имени Тараса Шевченко,
ул. Васильковская, 90, г. Киев, 03022, Украина, e-mail: shevch62@gmail.com
2Институт проблем природопользования и экологии НАН Украины, ул. Мономаха, 6, г. Днепр, 49000, Украина,
e-mail: ippe-main@svitonline.com
3Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины, просп. Акад. Палладина, 32, г. Киев, 03680,
Украина, e-mail: pigulev@ua.fm
Проведен комплексный анализ результатов геофизических исследований, гидролого-гидрогеологических
условий и развития инженерно-геологических процессов в районе отвалов “Левобережные”, хвостохранилищ
“Войково” и “Объединенное”, расположенных на южной окраине г. Кривой Рог. Основное влияние отвалов и
хвостохранилищ на окружающую среду связано с фильтрационными потерями через дно и борта сооружений,
а также с дефляцией загрязняющих веществ с поверхности хвостовых отложений. Изучение особенностей
тектонического строения кристаллического фундамента и осадочного чехла, изменений химического
состава сточных вод позволило более широко использовать природные условия, в том числе геологические
особенности территории для отвода шахтных дренажных вод и сдерживания опасных инженерно-геологических
процессов, связанных преимущественно с фильтрационными потерями и накоплением атмосферных вод в
отвалах. Установлено 7 проблемных источников, проявлений и очагов активизации негативных процессов:
фильтрационное замещение (выдавливание) с признаками оплывания на откосах дамб хвостохранилища
“Войково” и “Объединенное”; нисходящая фильтрация загрязненных вод вследствие нарушения целостности
защитного экрана отвалов “Левобережные” в первый от поверхности водоносный горизонт и в нижележащие
карбонатные отложения неогена, что усиливает процессы карстообразования; загрязнение от не менее 3
источников открытых потоков высокоминерализованных вод от подошвы откосов отвалов “Левобережные”;
заболоченная местность на север от с. Новоселовка, через которую проходит балка, собирающая все
загрязненные поверхностные потоки с отвалов; засолонение и загрязнение грунтов в радиусе 1 км вокруг
отвалов вследствие растекания высокоминерализованных грунтовых вод и выпаривания с концентрированием
солей, а также ветровой эрозии; активизация процессов карстообразования, суффозии и поверхностной
эрозии на участках крутых склонов в селах Рудничное, Новопетровка, Новоселовка, Ингулец и пгт Широкое.
Для каждого пункта разработаны дренажные и очистительные мероприятия, обоснована возможность
сбрасывания подготовленных шахтных вод в водоносный горизонт в трещиноватых кристаллических породах
докембрия; рассчитаны параметры дренажа. Динамичность изменений гидрологических, гидрогеологических
и инженерно-геологических условий убеждает в необходимости проведения геоэкологического мониторинга
для оперативного реагирования на новые проявления опасных процессов и явлений.
83ISSN 1684-2189 ГЕОІНФОРМАТИКА, 2017, № 4 (64)
© О.Л. Шевченко, О.С. Кирилюк , П.Г. Пігулевський
ключевые слова: Криворожский бассейн, отвалы, хвостохранилище, инженерно-геологическое состояние,
геоэкологическая система, подтопление, инженерные мероприятия.
REGULATION OF HIGHLY MINERALIZED DRAINAGE IN THE YUZHNYI
KRIVBASS DUMP TO PREVENT GEO-ECOLOGY CRISIS
O.L. Shevchenko1, O.S. Kyryliuk2, P.I. Pigulevskiy 3
1Institute of Geology of Kyiv Taras Shevchenko National University, 90, Vasylkivska Str., Kyiv, 03022, Ukraine,
e-mail: shevch62@gmail.com
2Institute of Nature Management Problems and Ecology, NAS of Ukraine, 6, Monomakha Str., Dnipro, 49000,
Ukraine, e-mail: ippe-main@svitonline.com
3Institute of Geophysics, NAS of Ukraine, 32, Palladin Ave., Kyiv, 03680, Ukraine, e-mail: pigulev@ua.fm
Purpose The paper aims to evaluate the environmental impact of Levoberezhnyi dumps and Voikovo and Obiedinennoe
tail-end depositaries located at the south outskirts of Kryvyi Rih; to study the sedimentary cover tectonic structure
and pre-Cambrian base features, sewage chemical composition alteration to be utilized under natural conditions, geo-
logical features of the location designed for mine drainage and containment of dangerous engineering and geological
developments due to filtration losses and atmospheric waters accumulation in the dumps.
Methodology We used a complex analysis of the geophysical research results, hydrologic and hydrogeology condi-
tions and engineering and geological developments in Levoberezhnye dumps and Voikovo and Obiedinennoe tail-end
depositaries locations to determine their impact on the environment.
Findings We have revealed 6 problematic sources, displays and seats of negative and phenomena activation: filtration
substitution with signs of Voikovo and Obiedinennoe tail-end depositaries dam dump gutter; descending filtration of
contaminated water in the former from the surface water level and carbonate deposits of neogene situated below as
the result of breaking the protection screen that accelerates the karst formation; at least 3 sources of contaminated
water open flows of Levoberezhnye foot slope dumps; a marshy ravine situated to the north from Novoselovka settle-
ment that takes the dumps contaminated surface flows; soil salinization and contamination within the radius of 1 km
around the dumps as a result of highly mineralized subsoil waters spreading and vaporization, and salts concentration
as well as of wind erosion; activation of karst formation, suffusion and surface erosion on the steep slopes area in
Rudnichnoe, Novopetrovka, Novoselovka, Inhulets settlements and small town of Shyrokoie.
Practical value/ implications We have suggested measures for drainage and purification; we have also grounded the
possibility of mine waters discharging into the water leveling in cracked crystalline rocks of pre- Cambrian period;
drainage parameters have been calculated. The dynamics of hydrologic, hydro-geological, engineering, and geologic
conditions supports the necessity of carrying out geo-ecologic monitoring in order to react promptly to new types of
dangerous processes and phenomena.
Keywords: Krivoi Roh fields, dumps, tail-end depository, engineering and geologic conditions, geo-ecologic system,
flooding, engineering event.
References:
1. Zeolite-smectite tufts of the Rivne region: biological aspects of use / Bohdanov H.O. etc. Rivne: Volynski oberehi, 2005,
184 p. [in Ukrainian].
2. Hydrosystem of the Kryvyi Rih basin – state and directions of improvement / І.D. Bahrii, P.F. Hozhyk, etc. Kyiv: Phoenix,
2005, 216 p. [in Ukrainian].
3. The experience of draining lands with closed drainage / Ed. A.L. Lukianas. Moscow: Kolos, 1975, 320 p. [in Russian].
4. Pigulevskiy P.I., Svystun V.K., Kyryliuk O.S. Geoelectric study of engineering-geological condition of South-Western
Kryvbas. Part 2. The application results of geoelectric methods in the survey of flooding areas. Geoinformatika, 2016, no. 4,
pp. 62-74 [in Ukrainian].
5. Sokolovskaya L.N. Drainage of lands by closed combined drainage. Moscow: Kolos, 1966, 84 p. [in Russian].
6. Tarasevich Yu.I. Natural sorbents in water purification processes. Kyiv: Naukova dumka, 1981, 208 p. [in Russian].
7. Ehhelsman R. Guide to drainage. Moscow: Kolos, 1984, 246 p. [in Russian].
8. Mohammad A., Najar M. Physico-chemical adsorption treatments for minimization of heavy metal contents in water and
wastewaters. Journal of Scientific & Industrial Research, 1997, vol. 56, pp. 523-539.
Received 03/10/2017
|