Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых. Современные проблемы науки и образования Программа мониторинга на месторождениях золота образец

Авторский курс профессора, д.ф.-м.н., член-корр. РАЕН, члена SPE, ACS К.М. Федорова, главного специалиста ООО «НТЦ-ОЙЛТИМ» А.О. Потапова, директора по развитию ООО «Башнефть-ПЕТРОТЕСТ» Т.М. Мухаметзянова.

Цель курса - Эффективное управление разработкой месторождений включает применение широкого спектра геолого-технических мероприятий (ГТМ) на скважинах. Новые технологии позволяют решать многие проблемы, возникающие при разработке залежей, однако их применение связано с тщательным оперативным анализом состояния разработки, назревших проблем добычи и заводнения, научным и техническим обоснованием комплексного применения различных средств. Эти исследования называются мониторингом разработки месторождений.

Однако на сегодня состав работ по мониторингу не регламентирован и часто ограничивается только перестройкой геолого-технологических моделей с учетом новых промысловых данных и выработкой общих рекомендаций на их основе по дальнейшей разработке месторождения. Программа традиционных исследований пласта проводится для решения оперативных задач и зачастую не направлена на решение актуальных задач разработки месторождения в целом. Выбор скважин-кандидатов для исследований часто проводится по остаточному принципу. В ряде случаев отсутствует системный подход к изучению залежей и месторождений.

В результате геолого-технологические мероприятия, определяемые в результате работ по мониторингу, направлены, как правило, на интенсификацию притока и ограничение добычи воды, а не решают комплексных проблем месторождения в целом. Рекомендуемый список проведения ГТМ часто является недостаточно конкретным, в нем указывается лишь общее количество мероприятий различного типа.

На сегодняшний день назрела необходимость в дополнении сложившейся схемы проведения мониторинга новыми видами работ и регламентации его задач и содержания. В первую очередь эти работы должны быть направлены на снижение неопределенности представлений о геологической структуре залежи и детальный анализ энергетического состояния объекта разработки. Результаты этих исследований направлены на разработку целевой программы ГТМ для согласованного воздействия на добывающие и нагнетательные скважины. Выполнение такой программы позволит поднять степень извлечения запасов углеводородов и, следовательно, повысить эффективность разработки месторождения в целом.

По окончании курса слушатели смогут:

применять аналитические методики обработки промысловых данных и делать заключения по причинам отклонения параметров разработки от проектных значений,
давать заключения по источникам обводнения скважин и сбалансированности системы заводнения,
составлять комплексные программы дополнительных исследований и ГТМ, направленных на совершенствование системы заводнения.

Учебно-тематический план курса (40 акад. часов)

1. Концепция гидродинамического мониторинга разработки.

Сложившиеся подходы к проблеме мониторинга разработки. Развитие концепции гидродинамического мониторинга месторождений.

2. Методы и приемы согласования программы исследования скважин с задачами мониторинга разработки.

Гидродинамические исследования скважин: типы, цели и задачи. Разработка комплексной программы исследования скважин.

3. Анализ энергетического состояния залежи для совершенствования системы заводнения.

Методика построения карт изобар по результатам ГДИ для анализа энергетического состояния залежи. Анализ системы заводнения. Определение объемов нецелевой закачки.

4. Решение задач управления заводнением через создание целевой программы ГТМ.

Разработка методики целевого подхода к планированию и проведению ГТМ. Пример проведения кислотных обработок скважин Вахской группы месторождений. Разработка целевой программы ГТМ на примере Верх-Тарского месторождения. Применение основных элементов концепции гидродинамического мониторинга на примере Фаинского месторождения.

14.11.2016

Источник: Журнал «PROнефть»

Иракское месторождение Бадра расположено в тектонически активном районе предгорья Загрос и характеризуется сложным геологическим строением с высокой изменчивостью коллекторских свойств карбонатных пластов. Добывающие скважины вскрывают до пяти продуктивных пластов в интервале глубин 4400–4850 м. Проницаемость пластов по данным гидродинамических исследований скважин (ГДИС) изменяется в пределах (3-15)⋅10 -3 мкм 2 , по данным керна - (1-250)⋅10 -3 мкм 2 , нефтенасыщенные толщины достигают 120 м.

Особенности месторождения обусловили необходимость разработки специальной программы гидродинамических и потокометрических исследований скважин как на стадии разведки с целью составления надежной петрофизической и фильтрационной моделей залежи, так и на стадии эксплуатации месторождения для оптимизации стимуляции скважин при освоении, выполнении мониторинга и регулирования системы разработки залежи.

Программа проведения работ в разведочных скважинах

Продуктивные пласты формации Мауддуд как единого объекта разработки месторождения Бадра характеризуются значительной неоднородностью по разрезу. С учетом того, что получение притока при освоении скважин без кислотных обработок маловероятно для большинства прослоев, проектирование освоения и тестирование скважин выполнялись поинтервальным способом с целью достоверного изучения параметров каждого прослоя, характера притока и свойств флюида. Поинтервальное освоение и испытание разведочных скважин осуществлялись с использованием компоновки временного заканчивания скважин (DST) по следующей методике:

Спуск компоновки DST с перфораторами на трубах и автономными термоманометрами;

Перфорация и закачка кислоты в объект испытания с применением многоступенчатых кислотных систем и потокоотклонителей (дайверторов) кислоты для выравнивания профилей приемистости;

Очистка скважины от продуктов реакции и испытание на различных штуцерах с последующей регистрацией кривой восстановления давления (КВД);

Извлечение временной компоновки, изоляция объекта пробкой и повторение процедуры для вышележащего интервала.

По окончании испытания последнего объекта установленные цементные пробки разбуривались, спускалась финальная компоновка заканчивания с установкой перманентных пакеров. Проводилась заключительная солянокислотная обработка (СКО) всех испытанных объектов с последующей очисткой скважин и записью забойных расхода, давления и температуры прибором PLT. Полученные данные позволили определить поинтервальные фильтрационно-емкостные своства (ФЕС) пласта, интервалы притока при совместной и раздельной работе, пластовые и забойные давления при различных режимах эксплуатации скважин.

На стадии разведки месторождения в 2010–2014 гг. наряду с 3D сейсморазведкой, геофизическими исследованиями скважин (ГИС), анализом керна и флюидов был выполнен комплекс гидродинамических (ГДИ) и промыслово-геофизических (ПГИ) исследований двух разведочных скважин, в которых селективно освоены и исследованы 3–6 интервалов формаций Мауддуд, Румэйла и Мишриф.

Рассмотрим результаты ГДИ на примере одной из разведочных скважин. При исследовании использовалась технология регистрации кривой стабилизации и восстановления забойного давления с помощью глубинного манометра компоновки DST. Количественная интерпретация материалов записей датчиков давления совместно с данными об изменении дебита скважины выполнялась с применением программного комплекса Saphir компании Kappa Engineering. На рис.1 представлены результаты ГДИ нижнего и верхнего объектов формации Мауддуд.

Результаты интерпретации данных ГДИ подтвердили прогноз по ГИС: проницаемость верхнего объекта - 3,9⋅10 -3 мкм 2 , проводимость 140⋅10-3 мкм 2 ⋅м, скин-фактор - −3,8, при этом средний дебит составил 830 м 3 /сут при депрессии 20 МПа, проницаемость нижнего объекта - 0,8⋅10 -3 мкм 2 , проводимость 8,5⋅10 -3 мкм 2 ⋅м, скин-фактор - −4,5, средний дебит - 170 м 3 /сут при депрессии 30 МПа.

Следующим этапом исследований стало совместное испытание двух пластов с проведением повторной СКО и комплекса ПГИ. Полученные результаты позволили определить интегральные параметры многопластовой системы: средняя проницаемость двух пластов - 3,5⋅10 -3 мкм 2 , проводимость - 160,1⋅10 -3 мкм 2 ⋅м, скин-фактор - −4,5, дебит - 1170 м 3 /сут при депрессии 20 МПа. Высокое пластовое давление (около 50 МПа) обеспечивало депрессию около 20 МПа без снижения давления на забое ниже давления насыщения. Высокий дебит свидетельствует о высокой информативности стандартных методов оценки притока - состава (в том числе механической расходометрии). Планшет с результатами интерпретации данных ПГИ приведен на рис. 2.

Рис. 1. Динамика дебита и давления, а также давления в логарифмических координатах а, б - пласт соответственно нижний и верхний

Расходометрия и термометрия в рассматриваемом примере дополняют друг друга. Выше пласта 2 (см. рис. 2) дебит настолько велик, что градиент температуры между пластами близок к нулю. В этой области термометрия (см. рис. 2, окно VI) не информативна для оценки дебита, но эффективен расходомер (см. рис. 2, окна IX-XI). В пределах пластов 6 и 7 скорость потока в стволе настолько мала, что не фиксируется расходомером, но может быть оценена по результатам термометрии. Результаты количественной оценки дебита по комплексу методов представлены в окнах VI и XII на рис. 2.

Результаты стимуляции скважин после их освоения

У всех прослоев как рассмотренной, так и других скважин достигнуты значительные отрицательные значения скин-фактора, варьирующиеся от −3,8 до −5,5, что позволяет достигать больших коэффициентов продуктивности скважин, несмотря на сравнительно невысокие фильтрационные параметры пластов.

Эффективность стимуляции скважин солянокислотными составами с потокоотклоняющими агентами обусловлена прежде всего высокими давлениями (до 52 МПа на устье), близкими к давлению гидроразрыва пласта (95–100 МПа), расходом (9–15 баррелей/мин) и объемом закачки 15%-ной соляной кислоты (3,5–5 м 3 /м толщины). Характерных признаков кислотного гидроразрыва пласта уверенно не выявлено, однако такие режимы обработки способствуют образованию неоднородных каналов растворения, уходящих в глубь пласта до 150 м.

Рис. 2. Планшет с результатами интерпретации данных ПГИ: I - колонка глубин; II - вскрытые совместно пласты; III - конструкция скважины со схемой движения флюида по стволу; IV - диаграмма гамма-метода (ГМ); V - диаграмма локатора муфт (ЛМ); VI - диаграмма термометрии (TG - условная геотермограмма; А, В, С - интервалы вне работающих пластов, выбранные для оценки дебитов по результатам термометрии); VII, VIII - плотность заполнителя ствола соответственно в действующей и остановленной скважине по барометрии; IX, X - скорость потока соответственно в действующей и остановленной скважине по расходометрии; XI, XII - распределение дебитов по объектам по расходометрии;

Особенностями продуктивных пластов месторождения Бадра являются большой этаж нефтеносности (до 450 м) и ухудшение проницаемости от центра формации к кровле и подошве. В связи с этим первый опыт одновременно с освоением кислотной обработки продуктивного пласта в скважине, законченной открытым стволом со щелевым хвостовиком, показал ее низкую эффективность по разрезу. Последующая глубинная расходометрия позволила определить причины, а также на основе моделирования СКО в программе StimPro понять механизм проникновения кислоты по разрезу и глубине пласта. Основным недостатком такой обработки является то, что закачиваемая кислота реагирует только с верхней частью пласта, не достигая нижней даже при увеличении ее объемов. Несмотря на применение потокоотклонителей, кислота поступает преимущественно только в верхнюю часть, в которой скин-фактор снизился в первую очередь. При проведении последующих СКО подобный опыт был учтен и применены интервальные кислотные ванны с использованием гибкой НКТ, устанавливаемые преимущественно в нижней части пласта для выравнивания профиля поглощения. Далее проводилась полномасштабная многостадийная СКО 15%-ной HCl удельным объемом 5 м 3 /м перфорации. Подобный подход позволил повысить продуктивность скважин после освоения. После ввода скважины в эксплуатацию выполнялась забойная расходометрия прибором PLT в динамических и статическом режимах для определения поинтервальных характеристик. Результаты показали улучшение качества обработки и близость к результатам, полученным при селективных операциях. В настоящее время таким способом обработаны три добывающие скважины, значения скин-фактора по пластам составляют 4,2–4,7, плановые дебиты превышены на 10–15 % и равны 8–12 тыс. баррелей/сут.

Стремясь улучшить полученные результаты, не увеличивая стоимости и времени освоения, и получить высокую степень выработки запасов пластов на разных участках месторождения Бадра, специалисты провели анализ технологий, доступных на рынке Ирака, для поинтервальных СКО с применением компоновки, предназначенной для заканчивания скважины. Запланировано использование двухпакерной установки для временной изоляции обрабатываемого интервала. Преимущество подобной системы состоит в том, что каждый интервал обрабатывается кислотой независимо от приемистости других интервалов, и все интервалы могут быть последовательно обработаны за одну спускоподъемную операцию, что экономит время работы бурового станка, используемого для спуска двухпакерной установки.

Комплекс исследований в добывающих скважинах

Поскольку первичная информация о поинтервальных обработках продуктивных пластов была получена в разведочных скважинах и определены основные продуктивные пласты-интервалы, из-за высокой продолжительности и стоимости поинтервальных испытаний продуктивные пласты в добывающих скважинах исследуются как один объект после спуска компоновки для заканчивания скважины. Таким образом, по всем новым и ежегодно действующим скважинам запланирован комплекс исследований, который включает одновременное выполнение ГДИ и ПГИ за одну спускоподъемную операцию. При этом время исследований сокращается с 8,5 до 1,5 сут без снижения качества исследований. Схема исследований скважины приведена на рис. 3.

Рис. 3. Результаты проведения комплекса ГДИ и ПГИ в добывающих скважинах(КВД - кривая восстановления давления)

Мониторинг разработки и прогнозирование показателей эксплуатации скважин

Промыслово-геофизический мониторинг как добывающих, так и разведочных скважин позволяет выполнять точный прогноз добычи по каждой скважине. Промыслово-геофизический контроль разработки дает возможность контролировать энергетическое состояние пласта, выявлять наличие интерференции скважин, оценивать динамику скин-фактора и др. Подобная информация является также базовой для подбора оптимальных технологических параметров эксплуатации скважин и планирования геолого-технических мероприятий (ГТМ).

Поскольку скважины месторождения Бадра эксплуатируются фонтанным способом, тестирование их на различных режимах позволило настроить модель течения в стволе жидкости и пересчитать устьевые давления в забойные в достаточном для промыслового использования диапазоне скоростей течения и забойных давлений. Повторные исследования, выполненные в скважинах через год после начала эксплуатации, показали расхождение рассчитанных и измеренных значений забойного давления менее 1,5 %.

В скважинах, которые вводились в эксплуатацию в 2015 г., был выполнен повторный комплекс ГДИ и ПГИ, что позволило оценить изменение пластового давления и скин-фактора. Наглядной иллюстрацией надежности прогнозов на основе таких детальных исследований, несмотря на наличие неопределенности свойств удаленных зон пластов, может служить сравнение прогнозных и фактических показателей работы скважин (рис. 4), введенных в эксплуатацию более года назад, штуцеры и режимы которых не менялись, кроме кратковременных остановок на регламентные работы. Отклонение дебитов и забойных давлений не превышает ± 3 %.

Рис. 4. Сопоставление прогнозного дебита на 2015 г. с фактическим по скв. БД5 (а) и БД4 (б) (Р10, Р50, Р90 - сценарии разработки)

Заключение

Таким образом, на основе детальных исследований, выполненных в разведочных скважинах, предложен оптимальный комплекс промысловых, гидродинамических и промыслово-геофизических исследований добывающих скважин месторождения Бадра, который наряду с постоянным мониторингом параметров работы скважин позволяет:

Получить достоверные данные для проектирования ГТМ в скважинах;

Выполнить оценку эффективности первоначальных и повторных СКО каждого интервала пласта;

Постоянно поддерживать высокую эффективность гидродинамической модели;

Выполнить надежное прогнозирование показателей эксплуатации скважин при планировании добычи месторождения, включая оценку оптимальных технологических режимов их работы.

Авторы статьи: С.И. Мельников, Д.Н. Гуляев, А.А. Бородкин (Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)), Н.А. Шевко, Р.А. Хузин (Gazpromneft-Badra B.V.)

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
	«УТВЕРЖДАЮ» Первый заместитель Министра природных ресурсов Российской Федерации ____________________ « 04 »_______________2000 г.
ТРЕБОВАНИЯ
К МОНИТОРИНГУ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Москва, 2000 г.

Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых , М., МПР России, 2000, 30 стр.

В документе изложены принципы организации и ведения мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых, определены его цели и задачи, сформулированы требования к составу информации.

Требования предназначены для органов управления государственным фондом недр и должны использоваться при выдаче лицензий на пользование участками недр для добычи твердых полезных ископаемых и обеспечении ведения объектного уровня мониторинга на указанных месторождениях.

Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых разработаны Гидрогеоэкологической научно-производственной и проектной фирмой «ГИДЭК».

Составители: , Кашковский В. П., Язвин Л. С.

Редактор:

«Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых» согласованы Госгортехнадзором России.

2. Основные понятия

В настоящих Требованиях используются следующие основные понятия:

Геологическая среда – часть недр, в пределах которой протекают процессы, оказывающие влияние на жизнедеятельность человека и другие биологические сообщества. Геологическая среда включает горные породы ниже почвенного слоя, циркулирующие в них подземные воды и связанные с горными породами и подземными водами физические поля и геологические процессы;

Мониторинг состояния недр (геологической среды) – система регулярных наблюдений, сбора, накопления, обработки и анализа информации, оценки состояния геологической среды и прогноза ее изменений под влиянием естественных природных факторов, пользования недрами и иной антропогенной деятельности;

Месторождение твердых полезных ископаемых – природное скопление твердого минерального вещества, которое в количественном и качественном отношениях может быть предметом промышленной разработки при данном состоянии техники и технологии его добычи и переработки и в данных экономических условиях;

Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых –мониторинг состояния недр (геологической среды) и связанных с ним других компонентов окружающей природной среды в границах техногенного воздействия в процессе геологического изучения и разработки этих месторождений, а также ликвидации и консервации горнодобывающих предприятий;

Лицензия на пользование недрами – государственное разрешение, удостоверяющее право пользования участком недр в определенных границах в соответствии с указанной целью в течение установленного срока при соблюдении заранее оговоренных условий;

Компоненты окружающей природной среды – составные части экосистем. К ним относятся: воздух, поверхностные и подземные воды, недра, почвы, растительный и животный мир.

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Настоящие требования разработаны с учетом требований Закона Российской Федерации «О недрах» (в ред. Федеральных законов от 01.01.2001 », от 01.01.2001 , от 01.01.2001), Закона Российской Федерации «Об охране окружающий природной среды» от 19.12.№ 000-1, Постановления Совета Министров Правительства Российской Федерации от 24.11.93 г. № 000 «О создании единой государственной системы экологического мониторинга», Концепции и Положения о Государственном мониторинге геологической среды России, утвержденных приказом Роскомнедра № 000 от 11.07.94 г. и других правовых и нормативных документов.

2.2. Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых (ММТПИ) является подсистемой мониторинга состояния недр (геологической среды) и представляет собой объектный уровень мониторинга.

2.3. Разработка месторождений твердых полезных может осуществляться только на основании лицензии на пользование недрами. В условиях лицензии, по согласованию с органами Госгортехнадзора России, должны быть установлены основные требования к мониторингу месторождения, выполнение которых является обязательным для владельцев лицензии.

Проведение ММТПИ, как объектного уровня мониторинга геологической среды, в соответствии с условиями лицензии на пользование недрами является обязанностью субъектов предпринимательской деятельности – владельцев лицензии на пользование недрами для геологического изучения недр и добычи полезных ископаемых.

2.4. Целью ведения ММТПИ является информационное обеспечение органов управления государственным фондом недр и недропользователей при геологическом изучении и разработке месторождений полезных ископаемых.

2.5. Для реализации указанной цели в системе ММТПИ осуществляется решение следующих основных задач:

– оценка текущего состояния геологической среды на месторождении, включая зону существенного влияния его эксплуатации, а также связанных с ним других компонентов окружающей природной среды, и соответствия этого состояния требованиям нормативов, стандартов и условий лицензий на пользование недрами для геологического изучения недр и добычи полезного ископаемого;

– составление текущих, оперативных и долгосрочных прогнозов изменения состояния геологической среды на месторождении и в зоне существенного влияния его отработки;

– экономическая оценка ущерба, с определением затрат на предупреждение отрицательного воздействия разработки месторождения на окружающую природную среду (осуществление природоохранных мероприятий и компенсационных выплат);

– разработка мероприятий по рационализации способов добычи полезного ископаемого, предотвращению аварийных ситуаций и ослаблению негативных последствий эксплуатационных работ на массивы горных пород, подземные воды, связанные с ними физические поля, геологические процессы и другие компоненты окружающей природной среды;

– предоставление органам Госгортехнадзора России и другим государственным органам власти информации о состоянии геологической среды на месторождении полезного ископаемого и в зоне существенного влияния его отработки, а также взаимосвязанных с ней компонентов окружающей природной среды;

– предоставление территориальным органам управления государственным фондом недр данных ММТПИ для включения в систему государственного мониторинга состояния недр;

– контроль и оценка эффективности мероприятий по рациональному способу добычи полезного ископаемого, обеспечивающему, при прочих равных условиях, полноту его выемки и сокращение нерациональных потерь.

Конкретные задачи мониторинга могут уточняться условиями лицензий на пользование недрами и геологическими заданиями на выполнение работ .

2.6. Разрабатываемое месторождение полезного ископаемого и другие связанные с его разработкой объекты хозяйственной деятельности представляют собой сложную природно-техногенную систему, содержащую, как правило, ряд источников антропогенного воздействия на окружающую (в т. ч. – геологическую) среду. Это воздействие является объектом нескольких видов мониторинга. Поэтому ММТПИ, помимо мониторинга геологической среды, может включать в себя мониторинг поверхностных водных объектов, атмосферы, почв, растительности.

2.7. При постановке и ведении ММТПИ, как подсистемы мониторинга состояния недр, нужно различать виды и источники антропогенного воздействия, связанные непосредственно со вскрытием и разработкой месторождения (добычей полезного ископаемого), и источники антропогенного воздействия, связанные с сопутствующей добыче инфраструктурой горнодобывающего предприятия, в т. ч. с хранением, транспортировкой и переработкой добытого полезного ископаемого и рудовмещающих горных пород, а также сбросом и утилизацией подземных вод, извлекаемых при осушении месторождения.

2.7.1. К источникам антропогенного воздействия, связанным с добычей полезного ископаемого, т. е. непосредственно с недропользованием, относятся:

а) открытые (карьеры, разрезы, разрезные траншеи) и подземные горные выработки (шахты, штольни и др.), выработанные полости, а также технологические скважины при разработке месторождений твердых полезных ископаемых методом подземного выщелачивания;

б) сооружения шахтного или карьерного водоотлива (системы водопонизительных и дренажных скважин, подземных горных выработок);

в) сооружения по закачке в недра извлеченных при добыче полезных ископаемых подземных вод; системы захоронения шахтных вод;

г) фильтрационные завесы, связанные с закачкой в недра специальных растворов;

д) газо-аэрозольные и пылевые выбросы;

е) сооружения по инженерной защите горных выработок от негативного воздействия опасных геологических процессов;

ж) автономные водозаборы подземных вод, расположенные на площади месторождения и используемые для добычи подземных вод с целью хозяйственно-питьевого или технического водоснабжения .

Указанные виды источников антропогенного воздействия оказывают влияние в первую очередь на состояние недр (геологическую среду), но могут приводить также к изменению других компонентов окружающей природной среды (поверхностных вод, атмосферы, состояния растительности, состояния поверхности земли).

2.7.2. К источникам антропогенного воздействия на окружающую (в том числе – геологическую) среду, не связанным непосредственно с процессом добычи твердых полезных ископаемых, относятся:

а) отвалы горных пород, гидроотвалы, склады полезных ископаемых, шламо - и хвостохранилища горнообогатительных комбинатов и фабрик, пруды-отстойники, накопители сточных вод;

б) каналы и трубопроводы отвода рек и ручьев, технических вод и стоков;

в) сбросы дренажных и сточных вод в поверхностные водотоки и водоемы ;

г) технологические и бытовые коммуникации;

д) участки рекультивации земель:

е) опасные инженерно-геологические процессы, сформировавшиеся под воздействием антропогенной деятельности;

ж) сооружения по инженерной защите объектов инфраструктуры от негативного воздействия опасных геологических процессов.

Эти источники антропогенного воздействия оказывают влияние как на геологическую среду, благодаря, главным образом, утечкам из водонесущих коммуникаций, а также из гидроотвалов, шламо - и хвостохранилищ, с площадок промышленных предприятий, так и на другие компоненты окружающий природной среды.

2.8. С учетом вышеизложенного, ММТПИ включает в себя:

– регулярные наблюдения за элементами геологической среды, горными выработками и другими сооружениями, а также за отдельными компонентами окружающей природной среды в границах зоны воздействия на экосистемы как собственно отработки запасов полезного ископаемого, так и другой хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия (п. п.2.7.1. и 2.7.2.); регистрацию наблюдаемых показателей и обработку полученной информации;

– создание и ведение информационных фактографических и картографических баз данных , включающих в себя весь набор ретроспективной и текущей геологической и технологической информации (а при необходимости и постоянно действующую модель месторождения), позволяющей осуществлять:

– оценку пространственно-временных изменений состояния геологической среды и связанных с ней компонентов окружающей природной среды на основе полученных в процессе мониторинга данных;

– учет движения запасов полезных ископаемых и потерь при их добыче и переработке;

– учет извлеченных (перемещенных) горных пород;

– прогнозирование изменения состояния объектов горных работ и связанных с ними компонентов окружающей среды под влиянием добычи полезного ископаемого, дренажных мероприятий и других антропогенных факторов (п. п.2.7.1. и 2.7.2.);

– предупреждения о вероятных негативных изменениях состояния геологической среды и необходимой корректировке технологии добычи запасов полезных ископаемых;

Таким образом, ММТПИ проводится на площади как собственно месторождения полезного ископаемого и техногенных объектов горного производства, так и в зоне существенного влияния недропользования на состояние недр и другие компоненты окружающей природной среды, изменения которых связаны с изменением геологической среды под влиянием вскрытия и разработки месторождения полезного ископаемого и иной хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия.

2.9. На основе получаемой в процессе ММТПИ информации принимаются решения по обеспечению процессов управления добычей минерального сырья, оценке натуральных показателей для назначения величины компенсационных выплат, обеспечению условий полноты выемки запасов полезного ископаемого, предотвращению аварийных ситуаций, снижению негативных последствий эксплуатационных работ на окружающую природную среду, а также контроль за соблюдением требований, установленных при предоставлении недр в пользование (требований условий лицензий на пользование недрами).

4. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СОСТОЯНИЕ НЕДР И СВЯЗАННЫХ С НИМИ ДРУГИХ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ВСКРЫТИИ И РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, СТРУКТУРУ И СОДЕРЖАНИЕ МОНИТОРИНГА

3.1. В соответствии с положениями раздела 2, ММТПИ должен охватывать как непосредственно площадь ведения горных работ, так и зону существенного влияния разработки месторождения и сопутствующих ей процессов на состояние недр и других компонентов окружающей природной среды.

Поэтому в общем случае на площади проведения ММТПИ может быть выделено 3 зоны:

Зона I – зона непосредственного ведения горных работ и размещения других технологических объектов, влияющих на изменение состояния недр в пределах границ горного отвода;

Зона II – зона существенного влияния разработки месторождения на различные компоненты геологической среды;

Зона III – периферийная зона, примыкающая к зоне существенного влияния разработки месторождения (зона фонового мониторинга).

3.1.1. Границы площади ведения горных работ (зона I) определяются природными геологическими и технико-экономическими факторами. Во всех случаях верхней границей месторождения принимается поверхность земли, а нижней – подошва балансовых запасов полезного ископаемого. Обычно границы зоны I – это границы зоны горного отвода.

3.1.2. Размеры зоны существенного влияния разработки месторождения твердых полезных ископаемых (зона II) устанавливаются по распространению участков (площадей) активизации опасных геологических процессов под влиянием добычи полезного ископаемого и существенного нарушения гидродинамического режима и структуры потоков подземных вод в пределах депрессионной воронки.

По имеющимся представлениям за зону существенного техногенного влияния инженерно-геологического характера следует принимать площадь на порядок больше площади, на которой осуществляется производственная деятельность при разработке месторождения. Наибольшие размеры территорий, подверженных влиянию разработки месторождения, связаны с развитием депрессионных воронок подземных вод при проведении водопонизительных и дренажных мероприятий. Они определяются гидрогеологическими условиями и особенностями системы отбора подземных вод, а также наличием или отсутствием системы обратной закачки дренажных вод. Депрессионная воронка расширяется во времени и может достичь весьма существенных размеров, особенно в напорных пластах, имеющих широкое площадное распространение. В то же время радиусы зоны существенного влияния, где понижение уровня составляет около 10-20% от понижения в центре депрессии, обычно не превышают 10-20 км в напорных пластах и первых километров в безнапорных. Этими цифрами следует руководствоваться при определении размеров зоны существенного влияния разработки.

При разработке небольших месторождений с неглубоко залегающими полезными ископаемыми, в замкнутых гидрогеологических структурах, а также при отработке месторождений выше уровня подземных вод зона существенного воздействия может быть ограничена горным и земельным отводом.

3.1.3. Границы III зоны и ее площадь принимаются таким образом, чтобы в процессе мониторинга можно было проследить фоновые изменения состояния геологической среды, сравнить их с ее изменениями в зоне II и выделить те из них, которые связаны с разработкой месторождения и те, которые определяются другими факторами. Поэтому площадь зоны III должна охватывать участки с геолого-гидрогеологическими условиями и ландшафтами, развитыми в зоне П.

3.1.4. В тех случаях, когда при разработке месторождения твердых полезных ископаемых, сопровождаемой водоотливом, происходит гидродинамическое взаимовлияние рассматриваемого месторождения на другие месторождениями твердых полезных ископаемых и эксплуатируемые месторождения подземных вод, формируется общая зона влияния группы месторождений и водозаборов. В этих случаях границы зоны существенного влияния каждого месторождения принимаются в радиусе 10-15 км от участка горных работ и (или) водоотбора, а на остальной площади влияния всей группы месторождений осуществляется мониторинг уровня подземных вод.

3.1.5. В связи с тем, что зона существенного влияния расширяется во времени, размеры контролируемой в процессе ММТПИ территории должны уточняться по результатам ведения мониторинга.

3.1.6. В соответствии с действующим законодательством о недрах, организация и ведение мониторинга в пределах зон I и II осуществляется недропользователем.

Необходимость и порядок организации и ведения мониторинга в зоне III должна определяться соглашением между недропользователем и органом управления государственным фондом недр.

Для крупных горнодобывающих предприятий ведение специальных наблюдений за изменением состояния геологической среды в зоне III целесообразно осуществлять недропользователю, так как полученная при этом информация позволит минимизировать платежи за загрязнение окружающей природной среды и будет способствовать рациональному ведению добычных и сопутствующих работ.

В других случаях наблюдения в зоне III осуществляются территориальной службой мониторинга.

3.2. Одной из важнейших задач ММТПИ является оценка изменений состояния геологической среды под влиянием изменений гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий, связанных со вскрытием и разработкой месторождения, а также с проведением сопутствующей им иной хозяйственной деятельности.

3.2.1. Изменения гидрогеологических условий при вскрытии и разработке месторождений происходят в следующих основных направлениях:

а) Изменения структуры потока подземных вод, условий их питания и разгрузки вследствие их отбора водопонизительными и дренажными системами и снижения уровня подземных вод под влиянием водоотбора.

Изменение условий питания и разгрузки подземных вод вызывает изменение соотношения приходных и расходных элементов баланса, что находит отражение в режиме подземных вод, в т. ч. положение их уровенных поверхностей. В процессе вскрытия и разработки месторождения происходит:

– снижение уровней (напоров) подземных вод, которое может отмечаться как в эксплуатируемых пластах, так и, при определенных системах отработки, и в смежных водоносных горизонтах;

– сокращение или полное прекращение разгрузки подземных вод в реки и путем испарения с уровня грунтовых вод;

– снижение расхода или полное исчезновение родников;

– снижение расходов действующих водозаборов;

– уменьшение эксплуатационных запасов подземных вод.

б) Изменение качества подземных вод.

Изменение качества подземных вод связано с подтягиванием к водопонизительным и дренажным системам высокоминерализованных или некондиционных вод из глубоких водоносных горизонтов, загрязнением подземных вод в процессе ведения горных работ, поступлением в водоносные горизонты загрязненных поверхностных вод и загрязняющих веществ из антропогенных источников загрязнения на поверхности. При взаимодействии подземных вод с породами в зоне горных выработок (формирование кислых вод с повышенным содержанием токсичных компонентов) происходит формирование особого химического состава шахтных (дренажных) вод.

3.2.2. Изменение гидрогеологических условий под воздействием антропогенных источников непосредственно не связанных с добычей полезных (п.2.7.2.), также происходят в перечисленных выше направлениях – изменение режима и баланса подземных вод и изменение их качества. Изменение режима и баланса подземных вод связано с утечками из гидроотвалов, шламо - и хвостохранилищ, прудов отстойников, накопителей сточных вод, водонесущих коммуникаций и т. д.

Проникновение загрязненных поверхностных вод из указанных сооружений, а также атмосферных вод, загрязняющихся в процессе движения через отвалы горных пород, площадки промышленных предприятий приводит к загрязнению подземных вод, в первую очередь первого от поверхности водоносного горизонта.

3.2.3. Изменение инженерно-геологических и геотектонических условий, в т. ч. протекание опасных геологических процессов, происходит в следующих основных направлениях:

а) Развитие деформаций в массиве горных пород и на земной поверхности вследствие изменения напряженного состояния, трещиноватости и физико-механических свойств пород, а также в результате сдвижения пород над отработанным пространством и образования мульд оседания.

б) Деформация массивов горных пород и грунтов в прибортовых и прибровочных частях карьеров, склонах терриконов и откосах отвалов, активизация природных и возникновение техногенных экзогенных геологических процессов на прилегающих территориях в связи с нарушением статического положения горных пород.

в) Оседание земной поверхности в результате уплотнения пород при их вторичной консолидации в процессе водопонижения и осушения.

г) Возникновение или активизация карстово-суффозионных процессов в связи с увеличением градиента фильтрации потока, интенсификацией растворения карбонатных пород и выноса рыхлого заполнителя открытых полостей.

д) выпор (деформация) почвы или днища горных выработок в результате разгрузки напряжений при сработке массива вышележащих горных пород и в результате набухания при увлажнении.

е) Активизация эндогенных процессов (техногенные землетрясения, горные удары).

3.2.4. Изменение геокриологических условий выражается в изменении температурного режима многолетнемерзлых пород в подземных горных выработках, в карьерах, на площади расположения инженерно-технических объектов, и связанных с этими изменениями процессами таяния мерзлоты, проявления термокарста, пучения и др.

3.2.5. Изменения горно-геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий при разработке месторождений твердых полезных ископаемых взаимосвязаны, что необходимо учитывать при постановке и проведении мониторинга.

3.3. Вскрытие и разработка месторождений твердых полезных ископаемых, а также сопутствующая им другая хозяйственная деятельность, кроме изменений гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических условий может приводить также к изменениям других компонентов природной окружающей среды, вызванных указанными изменениями геологической среды. Основные возможные изменения других компонентов окружающей природной среды сводятся к следующему:

а) Уменьшение или даже периодическое прекращение стока рек на отдельных участках за счет сокращения естественной разгрузки подземных вод в реки и привлечения речных вод в горные выработки.

б) Увеличение стока рек на других участках в связи со сбросом шахтных и карьерных вод.

в) Изменения природных ландшафтов, связанные с изменением уровня грунтовых вод в первом от поверхности водоносном горизонте, оседанием поверхности земли, изменением гидрографической сети. Указанные процессы могут привести к угнетению или гибели растительности, переосушению сельскохозяйственных земель, осушению болот или, наоборот, к заболачиванию территории.

г) Загрязнение атмосферного воздуха, почв и грунтов химическими и минеральными веществами при пылевых и газовых выбросах, а также влияние этого загрязнения на животный и растительный мир.

д) Загрязнение поверхностных вод в результате сброса шахтных или карьерных вод, сточных вод сопутствующих производств, фильтрации через плотины хвосто - и шламохранилищ, разгрузки в реки загрязненных подземных вод и т. д.

3.4. В связи с различным характером проявления процессов изменения состояния геологической среды на разрабатываемых месторождениях твердых полезных ископаемых, и связанных с ними процессов изменения других компонентов окружающей природной среды, структура и содержание мониторинга на каждом конкретном объекте в значительной степени будет определяться сложностью геолого-гидрогеологических, инженерно-геологических, геокриологических условий месторождения и условий его освоения (системой отработки месторождений и системой защиты горных выработок от подземных вод).

Основными факторами, определяющими структуру и содержание мониторинга месторождений, являются:

– характер залегания горных пород, степень изменчивости их состава и свойств, особенности тектонического строения, наличие трещиноватости и закарстованности;

– наличие в пределах площади разработки месторождений полезных ископаемых потенциально неустойчивых, легко деформируемых массивов горных пород, предрасположенных к развитию экзогенных геологических процессов;

– характер залегания и условия распространения водоносных горизонтов, изменчивость мощностей и фильтрационных свойств водовмещающих пород, величина водопритока в горные выработки;

– глубина и характер залегания полезного ископаемого;

– сложность гидрохимической обстановки, наличие высокоминерализованных и газированных подземных вод, участвующих в обводнении месторождения;

– наличие или отсутствие постоянно действующего источника поступления воды в горные выработки (река, обводненный высокопроницаемый водоносный перекрывающий разрабатываемое полезное ископаемое горизонт);

– наличие и характер залегания многолетнемерзлых пород;

– характер изменчивости физико-механических и водно-физических свойств горных пород, определяющих устойчивость бортов карьеров и подземных горных выработок, активизацию или возникновение экзогенных геологических процессов;

– технологическая схема вскрытия, система и технология отработки месторождения, скорость ведения горных работ и их развития по площади и глубине;

– характер и интенсивность влияния отработки месторождения на ландшафтные условия, поверхностные воды и другие компоненты окружающей природной среды;

– необходимость (или ее отсутствие) применения специальных методов проходки горных выработок и специальных схем борьбы с подземными водами (фильтрационные завесы, системы закачки добычных вод и др.);

– наличие водозаборов подземных вод в пределах площади влияния осушения месторождения твердых полезных ископаемых;

– наличие сооружений по хранению, переработке и транспортировке полезных ископаемых и отходов горнодобывающего производства;

– необходимость проведения специальных мероприятий по инженерной защите от опасных геологических процессов.

Именно эти факторы необходимо учитывать при проектировании и ведении мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых.

5. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА МОНИТОРИНГА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

4.1. Система ММТПИ в общем случае включает в себя две взаимосвязанные подсистемы:

а) подсистему проведения и документации наблюдений и сбора информации;

4.1.1. Подсистема проведения и документации наблюдений и сбора информации включает в себя наблюдения за объектами, перечисленными в разделе 3. Кроме того, в отдельных случаях дополнительными объектами наблюдений могут быть и другие компоненты окружающей среды, включая метеорологические условия.

Основным источником информации о состоянии геологической среды и других компонентов природной среды являются наблюдательные сети, состоящие из пунктов наблюдений, в качестве которых могут использоваться капитальные и эксплуатационные горные выработки, водозаборные скважины, специальные сооружения для наблюдения за подземными водами, горными породами, геологическими процессами, поверхностными водами, ландшафтами и т. д. (наблюдательные скважины, родники, репера, гидрометрические створы, специальные наблюдательные площадки и др.). При значительной площади зоны существенного влияния при разработке месторождений твердых полезных ископаемых или при мониторинге группы месторождений в качестве дополнительного источника информации о состоянии геологической среды и других компонентов природной среды могут привлекаться материалы, полученные с использованием средств дистанционного зондирования.

Количество и схема расположения наблюдательных пунктов, частота и методика наблюдений определяются многими геолого-технологическими и природными факторами и должны устанавливаться индивидуально в каждом конкретном случае. В то же время, могут быть сформулированы некоторые общие принципы, к основным из которых относятся:

а) Формирование наблюдательных сетей должно начинаться в процессе геологоразведочных работ, главным образом, на стадии «разведка месторождения», особенно на тех месторождениях, разведка которых осуществляется горными выработками с применением опытно-эксплуатационного водоотлива. На разрабатываемых месторождениях сети должны расширяться и трансформироваться в соответствии с развитием горных работ и увеличением водоотбора. Дальнейшее преобразование сетей должно быть связано с обеспечением наблюдений при переходе с открытых на подземные горные работы, а также после консервации или ликвидации горных работ.

б) Наблюдательная сеть должна формироваться с учетом особенностей горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических, геокриологических условий МТПИ, принятой системы его вскрытия и разработки, системы размещения сооружений по хранению переработке и транспортировке полезных ископаемых и отходов горнодобывающего производства и обеспечивать получение информации для прогнозирования и принятия управленческих решений. В необходимых случаях получаемая информация должна обеспечить разработку геофильтрационных, геомиграционных и геомеханических моделей. При этом, в частности, целесообразно учитывать следующие рекомендации:

– при многослойном строении водовмещающей среды следует создавать ярусные узлы наблюдательных пунктов, оборудованные на различные водоносные горизонты или на различные интервалы залегания мощного водоносного горизонта, а в отдельных случаях – и на слабопроницаемые разделяющие отложения;

– при наличии на площади месторождения и в зоне существенного влияния его разработки водозаборов подземных вод, систем обратной закачки, наблюдательные скважины должны размещаться на всей площади гидродинамического возмущения, при этом часть наблюдательных пунктов должна находиться между системами отбора и закачки воды;

– при приуроченности месторождений к ограниченным (замкнутым) в гидродинамическом отношении пластам наблюдательные скважины следует располагать по обе стороны от границы пласта;

– пункты наблюдений в горных выработках (инженерно-геологические площадки, репера, скважины, датчики) должны располагаться в местах выявленной и потенциально возможной деформации выработок; проявления горных ударов, вызванных выбросов пород и повышенных напряжений; развития трещиноватости, протаивания многолетнемерзлых пород;

– при наличии на изучаемой территории шламо - и хвостохранилищ, прудов отстойников, накопителей сточных вод, и других сооружений, функционирование которых может приводить к изменению баланса и качества подземных вод, наблюдательные пункты, главным образом на первый от поверхности водоносный горизонт, должны оборудоваться в зоне активного воздействия этих объектов на окружающую среду.

в) Пункты наблюдений за гидрогеологическими, инженерно-геологическими и геокриологическими показателями и наблюдения на этих пунктах должны быть взаимоувязаны. Кроме того, при размещении наблюдательных скважин для изучения водоносных горизонтов нужно учитывать возможность и целесообразность сопряжения этих пунктов с наблюдательными пунктами, оборудованными на поверхностные водные объекты, растительность и т. д.

г) Все наблюдательные пункты должны быть защищены от несанкционированного доступа и иметь инструментальную привязку в плановом и высотном отношении. Марки, от которых проводятся замеры уровней воды, должны иметь инструментальную высотную привязку, отметка которой должна периодически проверяться.

4.1.1.1. Все проводимые в системе мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых наблюдения за качественными и количественными показателями состояния геологической и других компонентов окружающей природной среды можно разделить на две группы: стандартные (обязательные), осуществляемые на всех или большинстве месторождений, и специальные (дополнительные) – проводимые на отдельных месторождениях и требующие специального, в ряде случаев, нестандартного, оборудования и организации специальных наблюдений.

К стандартным наблюдаемым показателям относятся:

– данные по приросту запасов полезных ископаемых;

– количество и качество извлекаемых из недр полезных ископаемых;

– объем извлекаемых из недр горных пород;

– ход развития горных работ и состояния горных выработок;

– величина отбора шахтных и дренажных вод из внешних и внутренних водоприемных систем;

– величина сброса откачиваемых и сточных вод в различные элементы системы водоотведения, в т. ч. объем (расход) закачиваемых вод в системах обратной закачки;

– утечки из прудов-отстойников, накопителей сточных вод и других аналогичных сооружений;

– уровни подземных вод всех водоносных горизонтов, участвующих в обводнении горных выработок и испытывающих воздействие хозяйственной деятельности;

– физические свойства, химический состав и температура подземных и шахтных вод;

– физические свойства, химический состав и температура всех видов сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты, а также качество поверхностных вод выше и ниже точек сброса.

К наблюдаемым специальным показателям могут относиться:

– расходы родников;

– уровни подземных вод в горизонтах смежных с участвующими в обводнении горных выработок и в первом от поверхности горизонте грунтовых вод (в случаях, когда он не участвует непосредственно в обводнении горных выработок);

– расходы и уровни поверхностных вод; пересыхание и перемерзание, наледный сток;

– состояние горных выработок и их крепление;

– состояние устьев, фильтров и обсадных труб водозаборных и наблюдательных скважин, состояние насосного оборудования;

– физико-механические свойства и трещиноватость пород;

– количество и величина карстовых воронок, изменение их размеров;

– планово-вертикальные деформации дневной поверхности для оценки оседания подрабатываемых территорий;

– данные геодезических и маркшейдерских наблюдений за деформациями склонов и бортов карьеров для оценки развития оползне–обвальных процессов;

– изменение состояния болот, видового состава и габитуса растительности;

– загрязнение атмосферного воздуха;

– техногенные землетрясения и горные удары;

– температура многолетнемерзлых пород, а также их физико-механические и теплофизические свойства.

В конкретных условиях перечень наблюдаемых специальных показателей может уточняться.

4.1.1.2. Документация наблюдений должна включать журналы наблюдений за показателями, перечисленными в п.4.1.1.1. а также учета извлекаемых из недр и закачиваемых в недра подземных вод.

Формы журналов наблюдений согласовываются с территориальными органами управления фондом недр. Основным требованием к формам журналов наблюдений является их машиноориентированный характер.

В тех случаях, когда на месторождении организован автоматизированный сбор всей или части получаемой при ММТПИ информации и ведется компьютерная база данных, может быть предусмотрен непосредственный ввод данных из памяти измерительных приборов в компьютер.

4.1.1.3. В тех случаях, когда на площади месторождения и (или) зоны существенного влияния его эксплуатации проводятся наблюдения за другими компонентами окружающей среды (поверхностными водами, метеоусловиями, состоянием растительности и т. д.) другими организациями, должен быть организован сбор материалов этих наблюдений.

4.1.2. Подсистема обработки информации и прогнозирования.

4.1.2.1. Обязательным элементом подсистемы обработки информации и прогнозирования является база данных, содержащая данные как по постоянным (условно-постоянным), так и по переменным (наблюдаемым) показателям. База данных может вестись как в автоматизированном, так и в ручном режиме, в зависимости от количества наблюдаемых пунктов и количества получаемой информации. Она используется для информационного обслуживания недропользователей и органов управления государственным фондом недр.

4.1.2.2. Для месторождений, находящихся в сложных горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условиях может быть создана специальная автоматизированная информационно-прогностическая система (АИПС), включающая в себя автоматизированный банк (базу) данных и постоянно действующую математическую модель месторождения.

В определенных условиях, например, при наличии ряда взаимодействующих в гидродинамическом плане МТПИ и водозаборов подземных вод или при этажном расположении различных полезных ископаемых (пресные подземные воды, твердые полезные ископаемые, теплоэнергетические и промышленные воды, нефть и газ), кроме АИПС отдельного МТПИ должна создаваться АИПС горнодобывающего района. Такая АИПС создается либо отдельной горнодобывающей компанией, если все разрабатываемые месторождения полезных ископаемых и водозаборы подземных вод находятся в ее ведении, либо территориальной службой мониторинга состояния недр, когда на рассматриваемой площади располагается несколько недропользователей.

4.1.2.3. Обработка данных ММТПИ заключается в подготовке материалов для анализа наблюдений за изучаемыми показателями состояния недр и других компонентов окружающей природной среды. Она заключается в построении необходимых карт и разрезов, графиков и таблиц, статистической обработке данных наблюдений, включая использование статистических методов анализа временных рядов , а также корреляционный анализ.

4.1.2.4. Прогнозирование состояния недр и других компонентов окружающей природной среды может выполняться различными методами – гидродинамическими, включающими математическое моделирование на ЭВМ; гидравлическими, вероятностно-статистическими, формально логическими, методами аналогии, методами экспертных оценок. Выбор метода определяется сложностью горнотехнических, гидрогеоэкологических условий, задачами прогнозирования, изученностью месторождения и физических механизмов протекающих процессов, удельным весом режимообразующих факторов.

Осуществляемое в системе мониторинга месторождения прогнозирование можно подразделить на три вида: текущее, оперативное и долгосрочное. Текущее прогнозирование проводится на весьма короткий последующий период эксплуатации (до нескольких месяцев) в связи с развитием хода горных работ и изменениями их технологии, а также изменениями водохозяйственной и климатической обстановки.

Оперативное прогнозирование проводится систематически по результатам ежегодной эксплуатации на кратковременный (1–3 года) период.

4.2. Конкретные требования к программе ММТПИ определяются условиями лицензии, рекомендациями ГКЗ (ТКЗ) или РКЗ и проектом разработки месторождения полезных ископаемых.

4.3. В зависимости от сложности горно-геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий, принятой системы вскрытия и разработки МТПИ, состава наблюдаемых показателей содержание и структура мониторинга могут существенно изменяться. В этом плане может быть выделено несколько классов ММТПИ, при этом основой для выделения отдельных классов могут служить факторы, перечисленные в разделе 3.4.

Поскольку в реальных условиях осложняющие факторы, определяющие сложность разработки месторождения, часто взаимосвязаны между собой, для практических целей можно выделить следующие три класса мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых.

4.3.1. Класс I.

Мониторинг класса I осуществляется на месторождениях твердых полезных ископаемых, характеризующимися простыми гидрогеологическими, инженерно-геологическими, геокриологическими, горно-геологическими и другими условиями разработки. Отработка полезных ископаемых на таких месторождениях не оказывает существенного влияния на окружающую среду.

Все вопросы, связанные с прогнозом условий отработки этих месторождений, могут быть надежно решены в процессе их разведки. На месторождении достаточно вести стандартные наблюдения, связанные с платежами за добычу основного и попутных полезных ископаемых и с компенсационными выплатами за ущерб окружающей среде.

Система обработки, как правило, включает в себя базу данных, реализуемую на персональном компьютере, которая используется для оценки состояния месторождения и прогнозирования ее изменения.

4.2.2. Класс II.

Мониторинг класса II осуществляется на месторождениях, разработка которых в отличие от месторождений, где проводится мониторинг класса I, может оказать существенное влияние на компоненты окружающей среды (массивы горных пород, поверхностные водные объекты, действующие водозаборы подземных вод, ландшафтные условия, активизацию экзогенных процессов и другие).

В составе мониторинга класса II кроме стандартных наблюдаемых объектов могут входить специальные наблюдаемые объекты (массивы горных пород, поверхностные водные объекты, ландшафтные условия, экзогенные геологические процессы, земная поверхность и другие).

Состав стандартных наблюдений аналогичен мониторингу класса I.

Система обработки данных также в основном аналогична системе класса I. В сложных случаях могут создаваться АИПС.

4.3.3. Класс III.

Мониторинг класса III осуществляется на месторождениях, где сочетание осложняющих факторов несет угрозу крупных аварий (затопление, взрывы и пр.) на горнодобывающем предприятии или ведет к тяжелым экологическим последствиям на прилегающей к нему территории.

К мониторингу третьего класса следует относить также мониторинг МТПИ, если в пределах изучаемой площади осуществляется разработка месторождений других полезных ископаемых, или при наличии нескольких взаимодействующих МТПИ и водозаборов подземных вод.

Состав мониторинга класса III обосновывается программами, которые целесообразно разрабатывать с привлечением специализированных организаций.

4.3.4. Отнесение мониторинга конкретного месторождения твердого полезного ископаемого к тому или иному классу должно проводиться по результатам проведения на месторождении разведочных работ и анализу опыта его эксплуатации. В тех случаях, когда имеющиеся материалы не позволяют уверенно выделить класс мониторинга, целесообразно отнести его к более низкому классу с последующим уточнением по данным наблюдений за первый период эксплуатации.

4.4. При наличии на какой-либо площади нескольких взаимодействующих месторождений, принадлежащих различным недропользователям, кроме объектного мониторинга, осуществляемого конкретными недропользователями в пределах границ месторождения и зоны его существенного влияния, проводится, как уже указывалось, территориальный мониторинг зоны влияния всех взаимодействующих горнодобывающих предприятий.

6. ОРГАНИЗАЦИЯ МОНИТОРИНГА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

5.1. Организация системы ММТПИ и его осуществление является составной частью отработки месторождения. Финансирование организации и ведения мониторинга осуществляется за счет:

– собственных средств недропользователя, получившего лицензию на пользование недрами для геологического изучения и (или) добычи полезного ископаемого;

– части отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы, оставляемых в распоряжении недропользователя для проведения геологоразведочных работ.

5.2. Основные требования к мониторингу простых месторождений твердых полезных ископаемых формулируются в лицензиях.

5.3. Создание мониторинга сложных месторождений (II и III класса) целесообразно осуществлять поэтапно на базе специально разработанных программ.

5.3.1. Этап 1. Разработка программы создания и ведения ММТПИ.

Программа создания и ведения мониторинга месторождения разрабатывается в соответствии с требованиями к мониторингу, установленными в лицензии, и должна содержать следующие разделы:

– цель и конкретные задачи мониторинга;

– обоснование класса мониторинга;

– выделение основных и дополнительных объектов наблюдений и со става наблюдаемых показателей;

– установление состава и размещения пунктов наблюдаемой сети;

– обоснование конструкций наблюдательных пунктов и их оборудования специальными средствами измерений и регистрации различных показателей характеристики состояния массива горных пород, отдельных его блоков, подземных вод и связанных с ними геофизических полей и экзогенных геологических процессов;

– методика проведения наблюдений;

– система документации данных наблюдений;

– целесообразность создания автоматизированной системы регистрации сбора и обработки информации;

– структура и состав базы данных, номенклатура вычислительной техники и других технических средств, состав программного обеспечения , необходимых для их ведения;

– обработка данных и прогнозирование;

– состав, форма и сроки передачи данных в орган управления фондом недр;

– автоматизация системы ведения мониторинга;

– этапность создания мониторинга;

– укрупненные сметно-финансовые показатели.

Разработанная Программа согласовывается с территориальным органом управления фондом недр и государственного горного надзора. Для подготовки Программы в составе первого этапа выделяются два вспомогательных подэтапа.

5.3.1.1. Подэтап 1. Сбор, систематизация и анализ документации по горнодобывающему предприятию (материалы разведки месторождения, копии протоколов утверждения запасов основного и попутных полезных ископаемых и другие необходимые материалы), основные проектные решения по отработке месторождения, оценке воздействия горнообогатительного производства на окружающую природную среду.

5.3.1.2. Подэтап 2. Обследование состояния месторождения, включая состояние горных выработок, дренажных скважин, выявленных и потенциальных проявлений экзогенных геологических процессов и т. п. Организацию обследования осуществляет и финансирует недропользователь за счет собственных средств. По результатам обследования составляется заключение.

5.3.2. Этап 2. Составление проекта работ по созданию и ведению ММТПИ.

В отличие от программы, проект работ по созданию и ведению мониторинга месторождения составляется на определенный срок (от 1 года до 3-5 лет).

1) Характеристика общих природных условий, анализ изученности и условий отработки месторождения.

2) Структура мониторинга месторождения (цели и задачи, обоснование класса мониторинга и выбор объектов наблюдений, принцип размещения и оборудования наблюдательных пунктов, структура и состав базы данных и система их отработки).

3) Обоснование схемы размещения и оборудования наблюдательной сети, методики и технологии наблюдений (по каждому объекту наблюдений).

4) Обоснование состава базы данных и программного обеспечения для ее ведения.

5) Система отработки данных и решения прогнозных задач (в необходимых случаях – обоснование АИПС и ПДМ).

6) Состав информации, передаваемой в органы управления государственным фондом недр.

7) Этапы организации мониторинга и сроки их выполнения.

8) Стоимость работ по созданию и ведению мониторинга.

В зависимости от сложности геологического строения, геологических, инженерно-геологических и геокриологических условий, интенсивности освоения месторождения, его народнохозяйственного значения и т. д., содержание отдельных разделов проекта может меняться, причем некоторые разделы – не включаться в состав проекта.

Проект ММТПИ, осуществляемый за счет отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы, должен пройти экспертизу в Федеральном органе управления государственным фондом недр или его территориальном органе.

5.3.3. Этап 3. Создание сети пунктов наблюдений, их оборудование измерительными устройствами, проведение наблюдений, организация базы данных, разработка (при необходимости) АИПС.

5.3.4. Этап 4. Проведение наблюдений, ведение банка данных , оценка состояния геологической среды месторождения и примыкающей к нему территории и прогнозирования его изменений, при необходимости корректировка структуры наблюдательной сети и состава наблюдаемых показателей.

5.4. Для проведения работ по созданию мониторинга (включая разработку проекта) или по отдельным его элементам целесообразно привлекать специализированные организации.

5.5. Разработка программ, проектов и ведение ММТПИ должно осуществляться в едином информационном пространстве, предусматривающем применение единых: нормативной и методической базы, форм и форматов представления информации, систем классификаторов, используемых в системе государственного мониторинга геологической среды.

7. ОСОБЕННОСТИ МОНИТОРИНГА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ИЛИ КОНСЕРВАЦИИ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

6.1. Порядок консервации и ликвидации производственных объектов пользования недрами, регулируется «Инструкцией о порядке списания с учета предприятий по добыче полезных ископаемых», утвержденной МПР России 18.07.97 г. и Госгортехнадзором России 17.09.97 г. и Инструкцией о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами», утвержденной Госгортехнадзором России 02.06.99 г. № 33 и зарегистрированной Минюстом 25.06.99 г. № 000.

Согласно отмеченным «Инструкциям...», все работы по ликвидации горных выработок могут проводиться только после решения в установленном порядке вопросов о балансовой принадлежности запасов полезного ископаемого.

Консервация или ликвидация горного предприятия производится по проекту с соблюдением требований промышленной безопасности, охраны недр и окружающей среды. В составе проекта на консервацию или ликвидацию объекта, связанного с пользованием недр, обосновываются мониторинговые наблюдения.

6.2. Целью мониторинга месторождения при консервации или ликвидации горного предприятия является информационное обеспечение органов управления государственным фондом недр для принятия управленческих решений по сохранению запасов полезных ископаемых на площади самого месторождения и на смежных площадях, а также минимизация влияния последствий консервации или ликвидации предприятия на геологическую среду, тесно связанные с ней другие компоненты окружающей природной среды и условия проживания людей.

6.3. Для достижения указанной цели в системе мониторинга консервируемого или ликвидируемого объекта осуществляется решение задач, практически совпадающих с задачами мониторинга разрабатываемых месторождений твердых полезных ископаемых. Конкретные задачи мониторинга обосновываются в проекте консервации или ликвидации производственных объектов, связанных с пользованием недрами.

Наиболее значимыми при консервации (ликвидации) объектов являются следующие негативные процессы:

– ухудшение качества подземных вод при затоплении горных выработок;

– подтопление подработанных или расположенных в пониженных участках рельефа территорий и изменение ландшафта;

– ухудшение водно-солевого баланса почв;

– загрязнение подземных водоносных горизонтов, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения;

– проникновение вредных газов в поверхностные сооружения и атмосферу;

– активизация опасных инженерно-геологических процессов (оползней, обвалов и пр.) при отработке запасов полезных ископаемых открытым способом;

– сдвижение земной поверхности над подземными горными выработками с образованием провалов и недопустимых деформаций земной поверхности, повреждение зданий, сооружений, подземных и наземных коммуникаций.

6.4. Структура и содержание мониторинга консервируемого или ликвидированного объекта принципиально также не отличаются от структуры и содержания мониторинга месторождений твердых полезных ископаемых при их отработке. Специфическим вопросом при консервации и ликвидации является продолжительность наблюдений. При консервации это время консервации; при ликвидации – период стабилизации гидродинамического режима и активной фазы сдвижения горных пород и земной поверхности.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АИПС – автоматизированная информационно-прогностическая система;

ГКЗ – Государственная Комиссия по запасам полезных ископаемых;

МТПИ – месторождение твердого полезного ископаемого;

ММТПИ – мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых;

ПДМ – постоянно действующая модель;

РКЗ – региональная комиссия по запасам полезных ископаемых;

ТКЗ – территориальная комиссия по запасам полезных ископаемых.

В зависимости от условий лицензий на пользование недрами такие водозаборы могут быть как объектом ММТПИ так и объектом мониторинга подземных вод.

	Тайны и мифы археологии или научные факты и исследования древности
Информационно-методический материал

Рассматриваются задачи, классы, программы и проекты мониторинга, а также основные факторы, определяющие его структуру и содержание.

Из всех видов хозяйственной деятельности горнодобывающая промышленность оказывает наиболее существенное техногенное воздействие на геологическую среду, вследствие чего организация мониторинга в районах развития этого производства является актуальной и важной задачей. Для правильной организации мониторинга геологической среды в таких районах необходимо учитывать различные особенности горнодобывающих предприятий, которые обусловливают характерные черты их техногенного воздействия. Горнодобывающие предприятия представляют собой обычно комплекс сооружений, в который входят:

зона сосредоточения горных разработок (шахт, карьеров) или эксплуатационных скважин;
зона отвального хозяйства и вспомогательных сооружений;
зона размещения объектов переработки сырья (обогатительные фабрики, отстойники, склады готовой продукции);
транспортные сооружения в пределах горного отвода;
водохранилища;
внешние продуктопроводы (нефте- и газопроводы).

Мониторинг месторождений твёрдых полезных ископаемых - мониторинг состояния недр и связанных с ними других компонентов окружающей среды в границах техногенного воздействия в процессе геологического изучения и разработки этих месторождений, а также ликвидации и консервации горнодобывающих предприятий.

Мониторинг месторождений твердых полезных ископаемых является подсистемой государственного мониторинга состояния недр (геологической среды) и представляет собой объектный уровень мониторинга.

Целью ведения мониторинга является информационное обеспечение органов управления государственным фондом недр и недропользователей при геологическом изучении и разработке месторождений полезных ископаемых.

Задачи мониторинга:

оценка текущего состояния геологической среды на месторождении, включая зону существенного влияния его эксплуатации, а также связанных с ним других компонентов окружающей природной среды, и соответствие этого состояния требованиям нормативов, стандартов и условий лицензий на пользование недрами для геологического изучения недр и добычи полезных ископаемых;
составление текущих, оперативных и долгосрочных прогнозов изменения состояния геологической среды на месторождении и в зоне существенного влияния его отработки;
экономическая оценка ущерба с определением затрат на предупреждение отрицательного воздействия разработки месторождения на окружающую природную среду (осуществление природоохранных мероприятий и компенсационных выплат).

Классы мониторинга

Мониторинг класса II осуществляется на месторождениях, разработка которых может оказать существенное влияние на компоненты окружающей среды. В состав мониторинга класса II кроме стандартных наблюдаемых объектов могут входить специальные наблюдаемые объекты.

Мониторинг класса III осуществляется на месторождениях, где сочетание осложняющих факторов несет угрозу крупных аварий (затопления, взрывы и пр.) на горнодобывающем предприятии или ведет к тяжелым экологическим последствиям на прилегающей к нему территории.

Программы и проекты мониторинга

Создание мониторинга сложных месторождений (II и III классов) целесообразно осуществлять поэтапно на базе специально разработанных программ.

Этап 1. Разработка программы создания и ведения мониторинга. Программа создания и ведения мониторинга месторождения разрабатывается в соответствии с требованиями к мониторингу, установленными лицензиями.

Этап 2. Составление проекта работ по созданию и ведению мониторинга. В отличии от программы, проект работ по созданию и ведению мониторинга месторождения составляется на определенный срок (от 1 года до 3-5 лет).

Этап 3. Создание сети пунктов наблюдений, их оборудование измерительными устройствами, проведение наблюдений, организация базы данных.

Этап 4. Проведение наблюдений, ведение банка данных, оценка состояния геологической среды месторождения и примыкающей к нему территории и прогнозирования его изменений, при необходимости корректировка структуры наблюдательной сети и состава наблюдаемых показателей.

Основные факторы, определяющие структуру и содержание мониторинга месторождений:

характер залегания горных пород, степень изменчивости их состава и свойств, особенности тектонического строения, наличие трещиноватости и закарстованности;
наличие в пределах площади разработки месторождений полезных ископаемых потенциально неустойчивых, легко деформируемых массивов горных пород, предрасположенных к развитию экзогенных геологических процессов;
характер залегания и условия распространения водоносных горизонтов, изменчивость мощностей и фильтрационных свойств водовмещающих пород, величина водопритока в горные выработки;
глубина и характер залегания полезного ископаемого;
сложность гидрохимической обстановки, наличие высокоминерализированных и газированных подземных вод, участвующих в обводнении месторождения;
наличие или отсутствие постоянно действующего источника поступления воды в горные выработки;
наличие и характер залегания многолетнемерзлых пород;
технологическая схема вскрытия, система и технология отработки месторождения, скорость ведения горных работ и их развития по площади и глубине;
необходимость (или её отсутствие) применения специальных методов проходки горных выработок и специальных схем борьбы с подземными водами;
наличие водозаборов подземных вод в пределах площади влияния осушения месторождения твёрдых полезных ископаемых;
наличие сооружений по хранению, переработке и транспортировке полезных ископаемых и отходов горнодобывающего производства;
необходимость проведения специальных мероприятий по инженерной защите от опасных геологических процессов.

Библиографический список

Бочаров В.Л. Мониторинг природно-технических систем. - Воронеж: Истоки, 2000.-226 с.

Таловская А. В. Геоэкологический мониторинг. - Томск: Институт геологии и нефтегазового дела, 2005.-39 с.

Статьи по теме