Моделирование гидродинамического режима техногенного водоносного горизонта в пределах участка «Ноябрьский» рудника «Айхал»

Участок «Ноябрьский» используется для закачки дренажных высокоминерализованных вод, образующихся при разработке кимберлитовой трубки «Айхал» (Республика Саха (Якутия), Россия). Производимая с 2013 г. в скважины участка закачка вод привела к формированию локализованного внутримерзлотного техногенного водоносного горизонта. Учитывая фильтрационные параметры формируемых коллекторов толщи многолетнемерзлых пород, а также подтвержденную полезную емкость участка, его эксплуатацию планируют вести как минимум до 2044 г. Несмотря на сравнительно небольшие объемы закачки (до 430 м3/сут.), прогнозирование динамики изменения гидродинамического режима техногенного горизонта является интересной задачей, обладающей большой практической значимостью для обеспечения экологической и промышленной безопасности. Оценка техногенного влияния, а также последующее прогнозирование динамики гидродинамического режима в пределах участка «Ноябрьский» были осуществлены методами моделирования в программном обеспечении Modflow. В настоящее время сформированная линза рассолов характеризуется неравномерными фильтрационными параметрами, что обусловлено особенностями тепло- и массопереноса при использовании толщи многолетнемерзлых пород для закачки дренажных вод. На основе результатов прогнозного моделирования можно сделать вывод, что использование метода закачки дренажных вод рудника «Айхал» в толщи многолетнемерзлых пород на участке «Ноябрьский» позволяет уменьшить степень влияния горных и добычных работ как на геологическую среду изучаемого района посредством локализации ее на планово ограниченном сравнительно небольшом по площади участке, на котором непосредственно осуществляется закачка, так и на окружающую среду посредством исключения попадания в поверхностные воды дренажных рассолов до 2044 г.

1. Гриневский С.О. Гидрогеодинамическое моделирование взаимодействия подземных и поверхностных вод. М.: Инфра-М, 2012. 152 c.

2. Колганов В.Ф., Акишев А.Н., Дроздов А.В. Горногеологические особенности коренных месторождений алмазов Якутии. Мирный: LAP Lambert Academic Publishing, 2015. 576 с.

3. Климовский И.В., Готовцев С.П. Криолитозона Якутской алмазоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1994. 167 с.

4. Янников А.М., Янникова С.А., Овчинникова М.Ю., Корепанов А.Ю. Использование многолетнемерзлых пород для закачки дренажных вод коренных месторождений алмазов на примере участка «Ноябрьский» (рудник «Айхал») // Вестник Пермского университета. Геология. 2021. Т. 20. № 3. С. 284–299. https://doi.org/10.17072/psu.geol.20.3.284.

5. Дроздов А.В. Захоронение дренажных рассолов в многолетнемерзлых породах (на примере криолитозоны Сибирской платформы). Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 295 с.

6. Гидрогеология СССР. Т. XX. Якутская АССР / ред. А.И. Ефимов, И.К. Зайцев. М.: Недра, 1970. 384 с.

7. Толстихин О.Н., Шепелев В.В., Никитина Н.М. [и др.]. Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири / отв. ред. П.И. Мельников. Новосибирск: Наука, 1984. 191 с.

8. Дроздов А.В., Иост Н.А., Лобанов В.В. Криогидрогеология алмазных месторождений Западной Якутии. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 507 с.

9. Янников А.М. Гидрогеология Алакит-Мархинского кимберлитового поля (Республика Саха (Якутия)). Мирный: Изд-во ЗЯНЦ/ЯНА, 2022. 131 с.

10. Chen M., Izady A., Abdalla O.A. An efficient surrogate-based simulation-optimization method for calibrating a regional MODFLOW model // Journal of Hydrology. 2017. Vol. 544. P. 591–603. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.12.011.

11. Hughes J.D., Russcher M.J., Langevin C.D., Morway E.D., McDonald R.R. The MODFLOW application programming interface for simulation control and software interoperability // Environmental Modelling & Software. 2022. Vol. 148. P. 105257. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2021.105257.

12. Kelson V. Predicting collector well yields with MODFLOW // Ground Water. 2012. Vol. 50. Iss. 6. P. 918–926. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.2012.00910.x.

13. Ameli A.A., Craig J.R. Semi-analytical 3D solution for assessing radial collector well pumping impacts on groundwater-surface water interaction // Hydrology Research. 2017. Vol. 49. Iss. 1. P. 17–26. https://doi.org/10.2166/nh.2017.201.

14. Hill M.C., Cooley R.L., Pollock D.W. A controlled experiment in ground water flow model calibration // Groundwater. 1998. Vol. 36. Iss. 3. P. 520–535. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1998.tb02824.x.

15. Акулова В.В., Дроздов А.В., Дроздова Т.И., Худоногова Е.В. Техногенные новообразования как результат взаимодействия мерзлого массива пород и дренажных рассолов. Подземная гидросфера: материалы Всерос. совещ. по подземным водам востока России. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. С. 358–361.

16. Алексеев С.В., Дроздов А.В., Дроздова Т.И., Алексеева Л.П. Первый опыт захоронения соленых дренажных вод карьера трубки Удачная в многолетнемерзлые породы // Криосфера Земли. 2002. Т. 6. № 2. С. 61–65.

17. Алексеев С.В., Гунин В.И., Дроздов А.В. [и др.]. Особенности миграции высокоминерализованных стоков карьера трубки Удачная в многолетнемерзлых породах при их подземном захоронении // Тезисы докладов III конференции геокриологов России. М.: Изд-во МГУ, 2005. С. 5–12.

18. Янников А.М., Трифонов Н.С., Лепокурова О.Е. Влияние разрывных нарушений на обводнение и газоносность глубоких горизонтов трубки «Айхал» (Республика Саха (Якутия)) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2021. № 1.С. 104–113. https://doi.org/10.17308/geology.2021.1/3342.

19. Боревская В.А., Гаврилов И.Т., Грабовников В.А., Егоров Н.Н., Ефимова И.В., Зильберштейн Б.М. [и др.]. Гидрогеологические исследования для обоснования подземного захоронения промышленных стоков / ред. В.А. Грабовников. М.: Недра, 1993. 335 с.

20. Дроздов А.В. Оценка перспективности участка «Левобережный» для захоронения дренажных рассолов трубки «Удачной» // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2013. № 1. С. 146–156.