Анализ химического состава подземных вод в районе рудника «Мир»

Подземные воды при отработке рудника «Мир» в гидрохимическом отношении претерпевали неоднократные изменения, однако с 1993г. и по настоящее время гидродинамический режим соответствует промышленным закачкам в водоносный комплекс. C 1993г. действует система обратной закачки СОЗ для рудника Мир и с 1995г. постоянно ведется мониторинг, за химическим анализом на объекте СОЗ. По результатам мониторинга за последние 23 года были проанализированы значения изменений минерализации и основных макрокомпонентов. На сегодняшний день можно сказать, что : во-первых - годовые колебания амплитуды минерализации достигают 82 г/л, а во-вторых - сезонные колебания минерализации до 35 г/л, а в-третьих, среди макрокомпонентов первые места занимает - хлорид и натрий ион.

Динамика изменения содержаний макроэлементов представлена на графиках 1, 2 и 3 [3,7].

Рисунок 1. Динамика изменения содержания ионов хлора, натрия и калия в закачиваемых водах СОЗ

Рисунок 2. Динамика изменения содержания ионов магния и гидрокарбонат-ионов в закачиваемых водах СОЗ

Из представленных графиков можно сделать вывод, что содержание  макрокомпонентов постоянно колеблется,  соответственно и минерализация тоже, но при этом химический тип вод остается неизменным.

Рисунок 3. Динамика изменения содержания ионов кальция и сульфат-ионов в закачиваемых водах СОЗ

Отдельно стоит отметить период с начала 2008 г., так как с этого года начинает работать шахтный водоотлив рудника. С этого года дренажные воды рудника «Мир» начали сбрасываться в карьер и далее, смешиваясь с водами карьера в накопитель минерализованных вод. Это означает, что в процесс изменения состава закачиваемых вод СОЗ вошла новая составляющая: более минерализованные и имеющие несколько отличный состав относительно вод метегеро-ичерского горизонта – внутриформационные воды чарской свиты. Результат привноса данных вод прослеживается при приближенном рассмотрении динамики изменения состава. Особо стоит отметить изменение и появление динамики увеличения содержания сульфат-иона [6].

Рисунок 4. Динамика изменения содержания сульфат-ионов в закачиваемых водах СОЗ в период с 2008г

Увеличение содержания сульфат-иона в водах накопителя имеет крайне негативные  последствия для эксплуатации объекта СОЗ, так как при отрицательной температуре образуются мирабилит и криогалит [2].

Мирабилит - минерал, водный сульфат натрия. Химический состав: Na2О - 19,3 %, SО3 - 24,8 %, Н2O - 55,9 %. Это типичный осадочный хемогенный минерал, кристаллизующийся обычно из рассолов озёрного или морского происхождения при температуре ниже 20-25°С. Происхождение экзогенное — выпадение из естественных рассолов в соляных озерах в зимнее время года при температуре ниже 6°.

Криогалит - минерал, водный хлорид натрия.  Химический состав: H2O -61-78% , NaCl - 23-39% .Температура образования: -21,9° С. Данный минерал является эвтектической смесью гидрогалита и льда. В связи с тем, что криогалит в обыкновенных условиях не сохраняется, он изучен слабо [5].

Данная проблема актуальна на сегодняшний день, так как отложения солей выводит из строя насосы и засоряет из строя трубы объекта СОЗ, следовательно и весь накопитель прекращает работу. В свете актуальности проблемы солеотложения в оборудовании СОЗ сотрудниками АК «АЛРОСА» были проведены работы по опробованию накопителя и в последствии выполнена обработка результатов [4,6,7].

На сегодняшний день главной гипотезой образования солей в трубах и насосном оборудовании, является суждение о сбросе в накопитель рудничных вод. Приток к подземному руднику формируется за счет перетекания сквозь предохранительный целик вод из внутрикарьерного пространства и потока из более глубоких горизонтов. В свою очередь химический состав рассолов, перетекающих в подземный рудник через целик, формируется в результате смешения рассолов метегеро-ичерского горизонта с атмосферными осадками, растворение солей в блоке № 1 и последующим взаимодействием с солями и засоленными породами, складированными во внутрикальерном отвале [4].

Рисунок 5. Образование корок и налетов солей в трубах и насосах в зимнее время года

Поскольку конечной точкой пути всех дренажных вод является их сброс в накопитель, то анализ и сравнения будут проводиться именно с ним.

Таблица 1

Данные по химическому составу рассолов на сбросе в накопитель

Для установления химического состава рудничных вод, были использованы данные мониторинга с нескольких горизонтов (-210м, -310м, -410м,). Результаты расчета основных статистик для рудничных вод с горизонтов -210 м и - 310 м приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты статистической обработки данных по химическом составу рудничных вод с горизонтов -210 м и -310 м