Природоохранные и экологические проблемы горнодобывающей промышленности. Горнодобывающая промышленность и экология. Экологические проблемы, создаваемые горнодобывающей, нефте- и газодобывающей промышленностью

УДК 622:577.4:551.34

Е.А. Ельчанинов, Е.А. Ельчанинова

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ ПРИ ОСВОЕНИИ СЕВЕРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ РОССИИ

Дан развернутый обзор экологических, возникающих при проблем хозяйственном освоении Серверных территорий. Промышленное освоение Северных территорий будет проявляться по линии создания надежных транспортных условий для более широкого использования нефте- и газодобывающей отрасли, горнодобывающей и металлургической промышленности и по линии комплексного использования сырьевых ресурсов непосредственно на осваиваемой для организации производств экспортной специализации. Обоснован методологический подход к комплексной оценке геоэкологического состояния территории. Приведены требования, которые необходимо учитывать при освоении северных территорий, одним из которых является обеспечение такого режима природопользования, который отвечал бы предельно допустимым нормам вторжения человека и управляемого им производства в природную среду.

Ключевые слова: Северные территории России, геоэкологическое состояние территории, сырьевые ресурсы, инженерная защита окружающей среды.

Богатые природные ресурсы Крайнего Севера, рассредоточенные на огромнейшей территории, при ее слабой транспортной освоенности предопределили очаговый характер размещения производства, привязав его к опорным базам, расположенным в южных, обжитых районах Сибири и Дальнего Востока и на побережье океана и внутренних рек. С этих баз сырье и промышленные товары переправляются в самые отдаленные точки Крайнего Севера.

Серьезные вопросы возникают в области транспортного, промышленного и гражданского строительства. Непросто решается проблема формирования трудовых ресурсов и создания для них материально-бытовых условий. Современный уровень изученности проблемы позволяет утверждать, что она хранит в себе центробежные силы, которые окажут преобразующее влияние на смежные проблемы, осуществляемые на осваиваемых территориях.

Можно без преувеличения утверждать, что важнейшие экономические и хозяйственные задачи России сегодня могут быть решены только с учетом освоения Северных территорий и вовлечения их топливно-энергетических, сырьевых и других природных ресурсов в экономический и хозяйственный оборот. Северные территории России всегда были объектами, активно участвовавшими в создании промышленной индустрии страны.

Интенсивное хозяйственное освоение Серверных территорий и акватории ледовитого океана, несомненно, будет иметь далеко идущие экономические и социальные последствия, которые предопределят весь ход развития северной части территории России, а также восточной зоны страны.

Достаточно вспомнить реализацию богатейших топливно-энергетических возможностей Восточной Сибири, нефтяных и газовых ресурсов Западно-Сибирской низменности, развитие

Норильского горно-металлургического комбината. Очередным этапом грандиозного развития экономики России может стать дальнейшее хозяйственное освоение Северных территорий от Кольского полуострова до Берингова пролива и акватория Северного Ледовитого океана.

Промышленное освоение Северных территорий открывает для развития внешнеэкономических связей недоступные ранее возможности. Это будет проявляться в двух направлениях. Во-первых, по линии создания надежных транспортных условий для более широкого использования нефте- и газодобывающей отрасли, горнодобывающей и металлургической промышленности. Во-вторых, по линии комплексного использования сырьевых ресурсов непосредственно на осваиваемой для организации производств экспортной специализации. Все это дает нам основания считать, что освоение Северных территорий - часть программы международного экономического сотрудничества.

Что представляет собой экономическая проблема промышленного освоения Северных территорий России? Проблема хозяйственного освоения Северных территорий России имеет непростой путь развития, подвергаясь переоценке в соответствии с конкретными политическими и хозяйственными задачами страны, а также с учетом уже накопленных знаний о природно-климатических условиях и ресурсном потенциале этих территорий. При освоении ресурсов реальные материально-технические возможности практической реализации этой проблемы играли и продолжают играть не последнюю роль.

Сегодня проблема освоения северных территорий не исходит из определения, что северный морской путь это кратчайший транспортный путь призванный выполнять только транс-

портные функции. Речь идет о комплексном хозяйственном освоении, в котором северный морской путь явится только частью способствующей и обеспечивающей промышленное освоение территории.

Следует отметить, что характерной особенностью освоения Северных территорий является то, что оно осуществляется в зоне, где экономический потенциал, недостаточен для того, чтобы служить опорной базой на первом этапе развертывания строительных работ и размещения крупных контингентов работающих. Это обусловливает необходимость в кооперировании экономических возможностей заинтересованных отраслей для осуществления, межотраслевых пионерных работ по подготовке и освоению территории, а также создания обще зональной инфраструктуры.

Социально-экономический статус Северных территорий на протяжении всего XX века, начала хозяйственного освоения северных территорий, определялся приоритетным развитием горнодобывающей промышленности (золото, алмазы, нефть, газ, полиметаллические руды, олово и др.). Горнодобывающая промышленность являлась основной отраслью, обеспечивающей промышленное развитие Российского Севера.

Современный этап горнопромышленного освоения территории отразился значительными масштабами техногенной нагрузки с дифференцированным воздействием на все компоненты биосферы. Последствия горнодобывающего техногенеза многократно усиливаются характерными для территории неблагоприятными климатическими, геологическими, эндо- и экзогенными процессами, которые при низкой интегральной устойчивости экосистем становятся необратимыми.

Российский Север является одним из крупнейших регионов России по

потенциальным ресурсам полезных ископаемых и минерально-энергетического сырья, достаточных для устойчивого социально-экономического развития на длительную перспективу. Однако дальнейшее горнопромышленное производство должно основываться на цивилизованном отношении к окружающей природной среде, учитывать специфику геоэкологических условий территории и социально-экологические аспекты жизнедеятельности, способствовать развитию малых народов проживающих на осваиваемых территориях, а также закреплению трудовых ресурсов привлекаемых для освоения территории.

Учитывая тот факт, что действующая система районирования северных территорий не отражает всего многообразия и специфики природно-климатических условий и не учитывает комплексного влияния геоэкологических факторов на жизнедеятельность, в качестве научно обоснованного критерия районирования территории предлагается интегральный показатель комфортности среды обитания. Интегральный показатель комфортности среды обитания может быть положен в основу районирования территории Крайнего Севера для разработки единой системы социальных гарантий и компенсаций, и оптимизации порядка их финансирования.

Методологический подход к комплексной оценке геоэкологического состояния территории должен основываться на изучении особенностей региональной геоэкологической системы, представляющей собой совокупность взаимодействующих структурных компонентов среды обитания: природной среды, геологической и антропогенной. Компоненты среды обитания территориально локализованы границами региональной геоэкологической системы, характеризуются геоэкологическими факторами,

которые оказывают определяющее влияние на устойчивость окружающей среды, т.е. среды обитания.

Проблема в первую очередь связана с программой освоения нефтегазовых ресурсов северных территорий. Наряду с активным влиянием на развитие центров нефтехимической промышленности непосредственно на территории Крайнего Севера она будет связана с освоением ресурсов в границах шельфа и открытого пространства Северного ледовитого океана. Важной предпосылкой решения проблемы является также успешное решение проблемы освоения месторождений стратегических полезных ископаемых за полярным кругом создавая производственные комплексы по их добыче и переработке.

Эти комплексы и станут экономическими форпостами для развертывания работ как по освоению месторождений полезных ископаемых, так и по строительству морских портов, аэропортов, автомагистралей, железнодорожных путей, трубопроводов и линий электропередач, обеспечивая хозяйственно-экономическое укрепление нового района хозяйственного развития на Севере России, Немаловажную роль в решении этой проблемы должна сыграть активная внешнеполитическая линия по разработке целого ряда совместных экономических программ с развитыми капиталистическими странами.

Проблему эту предстоит решать в очень сложных природно-климатических условиях. Речь идет о строительстве и формировании территориально-производственных комплексов в местах не имеющих прямых транспортных связей, отдаленных от про-мышленно развитых центров, в условиях арктического сурового климата с низкими температурами атмосферного воздуха, высокими ветровыми нагрузками, с разнообразными формами многолетней мерзлоты, с рас-

тительным и животным миром весьма чувствительным к малейших экологическим изменениям. Это выдвигает ряд серьезных требований к научно-технической мысли, связанной с разработкой и реализацией следующих проектов: строительства линейных инженерных объектов (железнодорожных, автомобильных, трубопроводных линий и электропередач, взлетно-посадочных полос при строительстве новых аэропортов); технологических методов добычи и переработки полезных ископаемых; изготовления машин и механизмов, пригодных для эксплуатации в северных условиях; обустройства жилья и быта; утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов; управления экологическими процессами.

Необходимо создавать и применять методы и средства инженерной защиты окружающей природной среды при разработке месторождений полезных ископаемых:

Рекультивация нарушенных земель и ее особенности;

Управление тепловыми полями с помощью тепловой и электрической энергии, а также без энергетических средств;

Создание искусственных массивов;

Применение систем теплового ослабления многолетнемерзлого массива;

Снижение окислительных процессов;

Снижение запыленности и пыле-подавление с применением термических, пено- и снегообразующих установок;

Управление влиянием факторов природной среды и промышленной-инфраструктуры на формирование радиационно-теплового баланса поверхности земли осваиваемого района;

Регулирование условий связи температурного режима пород с составляющими радиационно-теплового баланса поверхности;

Прогнозирование влияния освоения территории на структуру ради-ационно-теплового баланса поверхности;

Использование выработанных пространств для размещения твердых и жидких отходов;

Защита подземных и поверхностных вод применением замкнутого дренажа, закладки выработанного пространства с последующим замораживанием холодом атмосферного воздуха, перепуском в ниже лежащие водоносные горизонты, др.;

Обеспечение повышения устойчивости бортов карьеров и отвалов используя мерзлотные условия, анкерные крепи и синтетические сетки;

Защита водных объектов от загрязнения твердыми взвесями и химическими продуктами, размещая неочищенные технологические воды в геологических многолетнемерзлых структурах не являющихся источниками питания подземных водоносных горизонтов.

В проектах освоения Северных территорий, в первую очередь, необходимо учитывать:

Эффективное использование и утилизацию вторичных горючих и топливных энергоресурсов;

Создание экологически чистых тепловых электростанций и котельных;

Создание малоотходных технологий для производства товарной продукции из отходов основного производства;

Исключение возможных окислительных процессов в отработанных пространствах горных предприятий;

Применение глубокой очистки технологических вод производства;

Освоение нетрадиционных источников энергии, особенно ветровой и низкопотенциальной отходящей тепловой энергии;

Создание новейших систем аккумулирования тепла;

Результаты прогнозирования научно-технического прогресса в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов, энергосберегающих и экологически щадящих технологий;

Рынок спроса ресурсов накапливающихся в отходах потребления и производства;

Оценку технической, экономической, экологической и социальной эффективности планируемых к применению технологий для каждого района освоения и по видам предусматриваемого производства продукции;

Предупредительные меры исключающие негативные последствия экстремальных экологических ситуаций.

Имеющиеся природные сырьевые ресурсы и благоприятно складывающиеся транспортные условия позволят создать крупные промышленные комплексы. Вопрос о передаче северной нефти предполагает строительство целого ряда нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Известно, что такая постановка вопроса ранее была неприемлемой. Теперь положение меняется коренным образом, нефтепроводы ежегодно должны переправлять на юг, восток и запад значительный поток не только сырой нефти, в первую очередь, продуктов ее переработки.

Развитие энергетики на рассматриваемых территориях, в виду ее широтного расположения, видимо не позволит на данном этапе объединить в единую энергетическую систему Севера. Однако необходимо рассматривать возможность включения ее в единую электроэнергетическую систему, что позволит достигнуть значительной экономии мощностей электростанций (за счет сокращения резервов и использования разницы в поясах времени), повышена надежность и маневренность электроснабжения.

Трансконтинентальное значение Северного морского пути велико. Так

как кратчайший путь между странами Европы, Азии и Тихого океана пролегает через северные моря нашей территории, в перспективе, с вводом в эксплуатацию новых территориально-промышленных комплексов, возрастет значение Северного пути для обслуживания как собственных потребностей, так и международных. Эта новая функция должна быть учтена как в процессе подготовки, так и в процессе освоения территорий. Северному морскому пути предстоит справляться с мощным грузопотоком, а это потребует развития портов побережья страны по всему Крайнему Северу, строить новые и реконструировать существующие. Поэтому освоение Северных территорий должно стать неотъемлемой частью программы международного экономического сотрудничества.

Возникает вопрос о границе осуществления программы освоения Северных территорий, так как здесь возникает множество неоднозначных решений, которые связаны непосредственно с развертыванием фронта строительных работ и размещением предприятий строительной индустрии. Представители промышленности под зоной освоения понимают территорию, на которой размещены месторождения полезных ископаемых, и места, отведенные для будущих предприятий по их промышленному использованию. Шире рассматривают этот вопрос органы управления тех субъектов федерации, краев, республик, территории которых подлежат освоению. Они правомерно считают, что промышленное освоение окажет непосредственное влияние на социально-экономическое развитие каждого из этих административных образований. Дела и заботы промышленного освоения северных территорий становятся близки людям всей страны, которые примут участие в реализации этой крупнейшей хозяйственной

проблемы. Таким образом, освоение Северных территорий является программой национального масштаба.

Затраты, связанные с программой, многообразны и потребуют отвлечения определенной части произведенного совокупного продукта страны. Это обусловливает необходимость в кооперировании экономических возможностей заинтересованных фирм и физических лиц для осуществления, межотраслевых пионерных работ по подготовке и освоению территории, а также созданию общей зональной инфраструктуры. На основе данных мировой статистики следует признать, что природоохранные мероприятия должны составлять 8-10% от общей величины производственных капиталовложений, то есть следует считаться с необходимостью целевого выделения ресурсов из генеральных смет проектируемых объектов, предназначенных для осуществления природоохранных мероприятий.

При освоении северных территорий необходимо учитывать следующие требования:

Создание такого комплекса жизненной среды, который отвечал бы всем медико-санитарным, материальным и культурно-бытовым требованиям населения, формируемым под влиянием особенностей природно-климатических условий и производственной специализации зоны хозяйственного освоения;

Обеспечение такого режима природопользования, который отвечал бы предельно допустимым нормам вторжения человека и управляемого им производства в природную среду. Планируя взаимоотношения с компонентами природной среды, сле-

дует учитывать низкую способность северной природы естественно восстанавливать нарушаемый человеком и производством экологическое равновесие и наличие ресурсных и производственно-технических возможностей, активно участвовать в оказании помощи природной среде, справляться с восстановлением баланса экологического равновесия;

Осуществление эффективного хозяйственного освоения сырьевых ресурсов с учетом ранимости природной среды;

Развитие производства с учетом региональных инженерно-геологических, креологических, климатических и других условий хозяйственного освоения Северных территорий.

Такой подход позволит разработать конкретные рекомендации, направленные на управление взаимодействия человека со средой, а также на защиту человека от вредных факторов внешней среды.

Необходима разработка законодательных природоохранных норм «поведения» для всех заинтересованных фирм и предпринимателей в зоне освоения.

Северная природа требует особенно бережного отношения. Разрушению легко подвергается верхний слой почвы и растительность, которая в условиях многолетней мерзлоты, практически, не восстанавливается и не поддается рекультивации, на многих нарушенных промышленностью участках растительный покров не восстановился по прошествии 60-75 лет, например, в республике Саха (Якутия), Магаданская область, Таймыр (район Норильска), Ханты-Мансийский район, Канада (район Черчилль, Тампсон).

Ельчанинов Евгений Александрович - доктор технических наук, профессор, Ельчанинова Е.А.,

МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: [email protected].

UDC 622:577.4:551.34

ECOLOGICAL PROBLEMS OF MINING INDUSTRY GROWTH IN PERMAFROST CONDITIONS IN THE COURSE OF RUSSIA"S NORTHERN TERRITORY DEVELOPMENT

Elchaninov E.A., Doctor of Technical Sciences, Professor, El"chaninova E.A. ,

Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», e-mail: [email protected].

The article gives an informative review of ecological problems emergent during development of the Northern Territory. Industrial development of the Northern Territory will include creation of reliable transportation conditions for oil and gas industry, as well as for mining and metallurgy industries, and comprehensive utilization of mineral raw materials on the spot, aimed at export-oriented factory management. A methodology-based approach to geoecological appraisal of the territory condition is substantiated. The article introduces requirements to be taken into account during the development of the Northern Territory, one of which is the natural management within the maximum permissible limits for the environment invasion by a human being and the man-controlled production.

Key words: Russia"s Northern Territory, geoecological condition of territory, raw material resources, environment protection engineering.

УМНАЯ КНИГА - ПРЕДМЕТ ПЕРВОЙ НЕОБХОДИМОСТИ_

С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ ИЗДАТЕЛЬСТВО?

Чаще всего новый издатель находится в среде активных ученых или инженеров. И почти всегда он живет в мире стандартных заблуждений и иллюзий. Кроме того, ему хочется побыстрее выдать первые тиражи книг. И эта торопливость, и надежды на волшебные возможности машин и приборов толкают его на приобретение дорогой компьютерной техники и полиграфического оборудования. Культуры и мастерства книгоиздания еще нет, а красивых машин, бесполезных на первом этапе становления издательства, уже много. Ожидания инвесторов не оправдываются, а растерянный издатель ищет специалистов, которые способны эксплуатировать сложную технику, а затем перестроить издательство в типографию.

Через год-два самые прозорливые издатели начинают понимать, что техника, приобретенная ими с таким трудом, не может обеспечить успех. Куда важнее разумная издательская политика, формирование авторского актива, качественное редактирование, связь с книготорговыми организациями и создание собственной системы книгораспространения. Замечу, что такая деятельность не менее затратна, но она необходима для эффективной работы издательства.

Болезнь переноса акцентов издательской деятельности на полиграфию может продолжаться довольно долго, это зависит от образованности и культуры нового издателя. Но когда приходит понимание, основные полиграфические процессы передаются профессиональным типографиям, где затраты на их выполнение меньше, а продукция получается более качественная. Опыт наших издательств свидетельствует о том, что акцентирование усилий на задачах книгоиздания и книгораспространения делает работу неизмеримо сложнее и требует инициативного подхода, но передоверить ее, в отличие от полиграфии, некому.

Продолжение на с. 296

Введение

В современных добывающих минеральные ресурсы технологиях преобладают первичные процессы разрушения, связанные с бурением, взрыванием, раскалыванием, измельчением, транспортированием горной массы, ее переработкой, обогащением. Эти процессы сопровождаются проявлениями горного давления, сдвижением горных пород, горными ударами, внезапными выбросами газа, пыли, эндогенными и экзогенными пожарами и т.д. Нередко некоторые из них приобретают значительный объем, особенно опасны для работающих взрывы газа и пыли в угольных шахтах.

1. Водоподготовка в горнодобывающей промышленности

В мировой горнодобывающей промышленности все большую значимость приобретает подготовка воды и переработка сточных вод. Нехватка воды и ужесточение правил природопользования значительно изменили подходы к управлению водными ресурсами на добывающих предприятиях.

Для возможности ее повторного использования (в качестве технической воды или для восполнения дефицита воды в засушливых районах), улучшать коэффициент водопотребления и меньше зависеть от ограничений внешнего водоснабжения.

1 Рациональное использование воды. Способы повышения эффективности водопотребления и нормы

Горнодобывающие предприятия используют огромное количество воды. Нередко всего лишь один золотодобывающий прииск расходует на технологические операции сотни кубометров воды каждый час. Сточные воды такого объема могут представлять серьезную опасность для окружающей среды и населения. Неудивительно, что вода обходится горнодобывающим предприятиям во всем мире более, чем в 7 миллиардов долларов в год.

В наибольшей степени это объясняется ужесточением норм по рациональному использованию водных ресурсов в данной отрасли и одновременным усилением контроля за их соблюдением. Новые нормы устанавливают ограничения по каждой составляющей выбросов, максимальные дневные нагрузки. Особое внимание уделяется защите здоровья людей, водной флоры и фауны.

Типичные задачи и способы их решения

Поиск и использование альтернативных источников например:

Использование промышленных сточных вод

Использование очищенных коммунально-бытовых сточных вод

Использование морской и слабоминерализованной воды

Использование поверхностных вод

Минимизация использования привозной воды

Инвестиции горнодобывающего предприятия в технологии обработки воды должны с запасом на будущее обеспечивать решение проблем соблюдения требований к сточным водам, в том числе в условиях значительных колебаний или возможных изменений качества исходной/шахтной воды.

2 Источники воды горнодобывающего предприятия

Поверхностные воды (озера, реки, моря и т. д.).

Подземные воды или ключи.

Муниципальная вода (в городах).

Сточные воды после вторичной очистки (после установок биологической очистки).

Вода из водоема или шахты (может включать поверхностные стоки, ливневые воды, проникшую в шахту воду, подземные воды, отводимую шахтную воду или воду из водопонижающих скважин).

Хранилища отходов/отвалы.

В зависимости от источника воды и участка ее использования в производстве содержащиеся в ней загрязнения могут отрицательно влиять на производственные процессы (состояние оборудования и эффективность производства), на здоровье персонала и других людей, на состояние окружающей среды.

1.3 Технологии обработки воды в горнодобывающей промышленности

Работа горнодобывающего предприятия, требуемые технологии очистки и возможность использования воды в качестве питьевой зависят от качества воды, поступающей на предприятие из внешних источников.

Для защиты оборудования (насосов, форсунок, охладителей, оборудования для длинного забоя) необходимо ограничивать в используемой в технологических процессах воде содержание механических примесей (TSS). Для некоторых применений необходимо также снижать общую минерализацию (TDS) или удельную электрическую проводимость.

Вода из внешних источников, используемая на предприятии в качестве питьевой, в том числе и на удаленных участках работы, должна очищаться от механических примесей и микроорганизмов до уровня соответствия действующим нормам.

Воду для производственных процессов можно получить, переработав для повторного использования сточную воду или отводимую шахтную воду. Для получения технологической воды могут использоваться также альтернативные источники, например, переработанные предварительно очищенные городские сточные воды, очищенные поверхностные или подземные воды. Так воду из этих источников можно использовать в технологиях регенерации руд или обогащения полезных ископаемых, в качестве подпиточной воды котлов или в градирнях.

Воды пластовые, проникшие в шахту, из водопонижающих скважин, отводимые из шахт, жидкие отходы или минерализованные технологические воды можно переработать для повторного использования или слива. Такая обработка должна обеспечить соблюдение действующих локальных норм, определяющих состав воды, сбрасываемой в поверхностные источники или закачиваемой в водоносные горизонты.

2. Необходимость оценки и прогноза степени воздействия деятельности горнодобывающих предприятий на окружающую среду (водные ресурсы)

К сожалению, на современном этапе общественного развития горнодобывающая деятельность относится к одним из самых влияющих на состояние природной среды занятий человечества.

Введенные или планируемые к вводу в эксплуатацию горнодобывающие предприятия, с экологической точки зрения, являются существенными источниками нарушения и загрязнения всех элементов биосферы. Поэтому оценка и прогноз степени их воздействия на окружающую среду являются весьма актуальными и необходимыми, поскольку позволяют заранее разработать эффективные природоохранные мероприятия, чтобы не нанести непоправимый ущерб экологии. Поскольку человечество на сегодняшний день не может обойтись без добычи и переработки полезных ископаемых в больших объёмах, то задачей горной экологии является максимальное снижение воздействия процессов их добычи на окружающую среду, что имеет важное значение для обеспечения безопасности жизнедеятельности.

Дело в том, что при добыче полезных ископаемых негативному воздействию подвергаются практически все составляющие экосистемы: рельеф, атмосфера, поверхностные и подземные воды, почвенно-растительный покров, животный мир. Во многих случаях в результате интенсивных добычных разработок и переработки горных пород на месте некогда девственного природного ландшафта остается техногенный рельеф.

Наиболее наглядно возможные виды и масштабы различных видов воздействия горнодобывающей деятельности на экосистему можно проследить на примере открытой и подземной разработки угольных месторождений (табл. 1).

Масштабы воздействия на окружающую среду при различных способах разработки угольных месторождений Карагандинского и Экибастузского бассейнов в Казахстане

Изменяемая среда и характер негативного проявления техногенного воздействияМасштабы воздействия при различных способах разработкипри открытомпри подземном123Гидросфера: Изменение гидрогеологического режимаМожет проявиться как в локальном, так и в региональном масштабеПроявляется в локальном масштабеИзменение гидрологического режимаТо жеТо жеИзменения химического и микроэлементного состава поверхностных и подземных водМогут быть значительными. Превышение норм по некоторым показателям может достигать сотни ПДКВлияние незначительноеИзменения гидробиологического состава поверхностных водМогут быть значительнымиТо жеАтмосфера: Загрязнение пылегазовой смесьюСодержание пыли в рабочей зоне без средств пылеподавления составляет значительную величинуВ рабочей зоне горных комбайнов без средств пылеподавления превышение ПДК может достигать очень большой величиныУхудшение условий труда горнорабочих вызывающее различные пневмокониозы (силикоз, антрокоз, пылевой бронхит и т.д.)Превышение границы горного отвода многократноеРассеивание локальноеЛитосфера: Полное снятие, механическое разрушение различной степени, деградация почвенного покрова.В пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаИзменение химического и микроэлементного состава почв и угнетение работы почвенных микроорганизмов.На значительной площади, превышающей в десятки раз размеры горного отводаВ основном ограничивается пределами горного отводаАктивизация криогенных процессов (эрозия солифлюкция, пучение, оползни и т.д.)В пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаОтчуждение дополнительных площадей для размещения отходов производства (отвалы пустых пород, металлолом, отработанные шины карьерных авто самосвалов и т.д.)Площади, сопоставимые с размерами карьера, захламление территории внутри горного отвода, расширение зоны воздействия из-за пиления отвалов, попадания продуктов эрозии отвалов в поверхностные водотокиНезначительный объем отходов. Отвалы пустых пород занимают незначительную площадь в пределах горного отводаБиосфера: Полное снятие, механическое разрушение различной степени деградация растительного покроваВ пределах горного отвода, в некоторых случаях на близлежащих к карьерам территорияхВ пределах горного отводаИзменение питания условий произрастания растительностиНа значительной площади, превышающей в десятки раз размеры горного отводаВ основном ограничивается пределами горного отвода Изменения микроэлементного состава тканей растенийТо жеТо жеИзменения условий жизнеобитания животных»»Примечание - составлена автором на основе анализа эколого-экономической деятельности шахт и разрезов двух самых крупных угольных бассейнов республики

Как следует из анализа представленных данных, подземная разработка угольных месторождений по влиянию на все компоненты природной среды многократно выгоднее открытого способа добычи угля. Максимальные выбросы в атмосферу, сбросы загрязнителей в поверхностные воды, значительные изменения рельефа местности, образования огромных объемов отходов производства (отвалы пустых пород, хвостохранилища, металлом, отработанные шины и т.д.) наиболее характерны именно для открытых горных разработок.

Важно отметить и то, что и при ликвидации предприятия потребуется значительный объем дополнительных мероприятий по рекультивации карьеров, отвалов пустых пород, без которых воздействие на природную среду не прекратится долгие годы.

1 Загрязняющее действие деятельности горных предприятий на водные объекты

Одним из видов воздействий горного производства на окружающую среду при добыче полезных ископаемых является загрязнение водных объектов (реки, озера, водоемы, подземные водоносные горизонты).

Водные ресурсы имеют большое значение для процессов горно-металлургического производства. В процессе добычи сырья и производства металлов требуются значительные объемы воды для обработки и охлаждения. Кроме того, вода представляет собой отходы производства во многих процессах горной добычи, а это поднимает вопросы качества воды для территорий в окрестностях добычи. Нельзя недооценивать тот факт, что отсутствие необходимого объема воды может представлять потенциальную угрозу для производства в цепочке энергопоставок.

Как показывает хозяйственная практика, сточные воды предприятий горно-металлургического комплекса (ГМК) загрязнены минеральными веществами, флотореагентами, большинство которых токсично, солями тяжелых металлов, мышьяком, фтором, ртутью, сурьмой, сульфатами, хлоридами и т.д. Так, в водоемах, подверженных сбросам от предприятий ГМК, наблюдается до 10 ПДК превышения содержания меди, до 6 ПДК - сульфатов и других загрязняющих веществ.

Водоемкость продукции ГМК предполагает эффективность использования водных ресурсов, отражающих объем воды, затраченной для получения единицы металлургической продукции.

Хозяйственная деятельность предприятий угольной промышленности показывает, что на шахтах и разрезах основным загрязнителем являются взвешенные угольно-породные частицы, которые, попадая в водные объекты, вместе со сточной водой уменьшают прозрачность воды, заливают дно и берега, приводят к заболачиванию, уменьшению объема водохранилищ и нарушению в них биологического равновесия. Как следствие, постепенно вымирает рыба и все живое. Этот вид загрязнения особенно характерен для Карагандинского угольного бассейна.

Загрязнение подземных водных горизонтов обычно происходит из-за несовершенства горного производства и связано с тем, что часть загрязненных шахтных или карьерных вод мигрирует в нарушенный горный массив и приносит загрязняющие элементы в подземные воды. Нередко сюда попадает и часть поверхностных стоков. Вынесенные с территории предприятия в открытую гидрографическую сеть техногенные загрязнения в составе подпитывающих вод могут попасть в грунтовые воды и далее распространиться по всему геологическому разрезу.

К сточным водам угольных предприятий относятся и воды поверхностного стока с отвалов шахт, разрезов и обогатительных фабрик, транспортных коммуникаций и других объектов, которые находятся в пределах горного отвода. Как показывает анализ деятельности угледобывающих предприятий, действенная мера по ограничению их вредного влияния на водные объекты - проведение мероприятий по сокращению притоков воды в горные выработки шахт и разрезов, позволяющие не только снизить объемы сточных вод и затраты на их транспортировку и очистку, но и сохранить естественные запасы и качественный состав подземных вод.

2.2 Приоритетные направления уменьшения (ликвидации) вредного воздействия горнодобывающих предприятий на водные ресурсы

Для сохранения и улучшения качества компонентов окружающей среды и защиты здоровья людей хозяйствующие субъекты должны постоянно анализировать и оценивать свою систему управления окружающей средой, чтобы выявить возможности ее улучшения для достижения максимальной экологической эффективности . Решение этой проблемы невозможно без получения объективных данных по фактическому состоянию компонентов окружающей среды в зоне влияния производственной деятельности хозяйствующего субъекта (предприятие по добыче и переработке полезного ископаемого) в динамике.

Таким образом, главной задачей производственного экологического контроля является надзор за соблюдением установленных нормативов выброса загрязняющих веществ в атмосферу, сброса со сточными водами в гидросферу, размещения отходов производства и потребления и за изменением качества компонентов окружающей среды во времени. Как правило, его проводят на основе разработанной и согласованной в установленном порядке программы, в которой устанавливают обязательный перечень точек контроля и параметров, отслеживаемых при проведении контроля, периодичность, продолжительность и частоту их определения, используемые инструментальные или расчетные методы.

По данным исследований, производственный экологический контроль должен включать следующие основные разделы:

операционный мониторинг, то есть контроль соблюдения параметров технологических процессов, являющихся источниками поступления в окружающую среду загрязняющих веществ;

мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в окружающую среду, заключающийся в определении количества и состава выбросов в атмосферу, сбросов в гидросферу, отходов производства и потребления;

мониторинг внутренней проверки соблюдения экологических требований, задачей которого является анализ результатов проведения производственного экологического контроля и соответствия состояния компонентов окружающей среды нормативным требованиям, а в случае превышения нормативов - разработка мероприятий по обеспечению экологических требований;

мониторинг действий в нештатных ситуациях.

Проведение производственного экологического контроля позволяет получать информацию о влиянии функционирования объекта на окружающую среду. Эта информация является основой для принятия решений в отношении экологической политики природопользователя с целью повышения производственной и экологической эффективности системы управления окружающей средой.

В дальнейшем очевидной представляется необходимость в ужесточении экологических требований к нарушителям природоохранного законодательства в нефте- и горнодобывающем комплексах, в металлургической и химической промышленности с применением соответствующих санкций в отношении компаний-нарушителей. Напротив, поддержка компаний, следующих в своей деятельности инновационной природосберегающей стратегии и политике, должна заключаться в их поддержке с включением проектов в список претендентов на финансирование из Национального инновационного фонда (НИФ), среди которых должны быть и природосберегающие инновации казахстанских ученых, как и венчурные экологические проекты.

Ужесточение экономических санкций в отношении предприятий-загрязнителей должно быть пропорционально масштабам загрязнений - объемов выбросов и сбросов. Тогда как стимулом для предприятий-загрязнителей, приступивших к снижению их объемов, а также по факту освоения технологий природосбережения, подтвержденного расчетами и первыми их результатами, может быть их отмена.

Предприятиям с высоким потенциалом природосберегающих технологий, планомерно их осваивающих и заимствующих трансфертные технологии природосбережения, должна предоставляться денежная компенсация, частично или полностью покрывающая затраты, в соответствии с полученным эффектом, а также премии разработчикам и исполнителям за создание и освоение новых технологий по результатам инновационных проектов. Предоставление 20%-й скидки по корпоративному налогу и НДС на объем реализованной продукции необходимо в отношении наукоемких эколого-ориентированных фирм, производящих природосберегающую технику и оборудование. Может быть использована и система ускоренного возмещения капиталовложений, включая сокращение норм и сроков амортизации нового природосберегающего оборудования предприятий.

Заключение

В будущем горнодобывающие предприятия, деятельность которых тесно связана с воздействием на окружающую среду, обязаны проводить организационно-хозяйственные, технические и иные мероприятия для обеспечения соблюдения нормативов качества компонентов окружающей среды (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почва) в соответствии с экологическими и санитарно-гигиеническими нормами и правилами.

Согласно Экологическому кодексу Республики Казахстан (РК), субъекты, осуществляющие специальное природопользование, обязаны осуществлять производственный экологический контроль, формировать и представлять в уполномоченные органы в области охраны окружающей среды ежеквартальные и годовые отчеты по результатам производственного экологического контроля в соответствии с требованиями, установленными Министерством охраны окружающей среды РК.

Для сохранения и улучшения качества компонентов окружающей среды и защиты здоровья людей хозяйствующие субъекты должны постоянно анализировать и оценивать свою систему управления окружающей средой, чтобы выявить возможности ее улучшения для достижения максимальной экологической эффективности. Решение этой проблемы невозможно без получения объективных данных по фактическому состоянию компонентов окружающей среды в зоне влияния производственной деятельности хозяйствующего субъекта (предприятие по добыче и переработке полезного ископаемого) в динамике.

Список использованной литературы

водоподготовка горнодобывающий загрязняющий

1. Алшанов Р.А. Казахстан на мировом минерально-сырьевом рынке: проблемы и их решение. - Алматы: ТОО «Print - S», 2004. - 220 с.

Каренов Р.С. Приоритеты стратегии индустриально-инновационного развития горнодобывающей промышленности Казахстана. - Астана: Издательство КазУЭФМТ, 2010. - 539 с.

Каренов Р.С. Эколого-экономическая и социальная эффективность геотехнологических методов добычи полезных ископаемых. - Караганда: Издательство КарГУ, 2011. - 366 с

Галиев С., Жумабекова С. Анализ потребления ресурсов на предприятиях горно-металлургического комплекса Республики Казахстан // Промышленность Казахстана. - 2011. - №4 (67). - С. 38 - 43.

Горнодобывающая промышленность включает 3 основных способа добычи полезных ископаемых: шахтный, открытый, скважинный. Каждому из них свойственны специфические экологические проблемы. Шахтный способ в тех или иных разновидностях применяется, начиная с древнейших времен. Он предполагает создание транспортных горных выработок (шахтных стволов, штолен)"до залежи полезного ископаемого и системы предназначенных для добычи выработок (лав, штреков) в пределах залежи. Экологические проблемы при таком способе добычи связаны с образованием отвалов из вскрышных пород (терриконов), понижением уровня подземных вод в результате их откачки из горных выработок3rпасностью загрязнения водных объектов шахтными (рудничными) водами. Открытый способ применяется для добычи твердых полезных ископаемых (угля, горючих сланцев и торфа, различных руд, строительных материалов) и предполагает создание вместо относительно узких горных выработок значительно более объемных карьеров и разрезов, что стало возможным с появлением мощной землеройной техники. Открытый способ считается более прогрессивным, поскольку он позволяет значительно улучшить условия и повысить производительность труда, позволяет извлекать полезное ископаемое. Открытым способом добывается 38% угля, 88% железной руды, 96% хромитов и практически 100% строительных материалов. Нагрузка на среду при этом способе добычи возрастает многократно, пропорционально увеличению объема выработок. Нарушение земельного покрова при открытой добыче привод формированию "лунного ландшафта" карьеров и отвалов, сложенных совершенно бесплодными породами и подверженных развеванию, эрозии выщелачиванию растворимых компонентов, с загрязнением атмосферного воздуха, водоемов и почв прилегающих территорий. На угольных месторождениях проблема загрязнения атмосферы нередко усугубляется в связи со способностью попадающих в отвал отдельных сортов угля из непромышленных пластов

самовозгораться при доступе воздуха в окрестностях крупных карьеров формируются депрессионные воронки, в пределах которых происходит значительное понижение уровня подземных вод, приводящее к осушению родников и колодцев. Экологические проблемы шахтной и открытой добычи твердых полезных ископаемых решаются путем рекультивации - комплекса работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Рекультивация проводится по окончании отработки участка месторождения или месторождения в целом и включает два этапа: технический и биологический. При технической рекультивации выполняется закладка вскрышными породами подземных выработок: выравнивание поверхностей карьеров и отвалов. При биологической рекультивации создаются искусственные почвы (на основе торфа и т.п. материалов), озеленение, зарыбление водоемов. При невозможности выполнения вертикальной планировки рельефа применяют упрощенные способы рекультивации: создание водоемов в отработанных карьерах, озеленение терриконов.

Скважинный способ применяется, главным образом, для добычи жидких и газообразных полезных ископаемых: природных газов, нефти, подземных вод. Некоторые виды твердых полезных ископаемых также могут добываться с помощью скважин: подземная газификация угля, подземное выщелачивание руд. Скважинный способ, использование которого стало возможным с конца XIX века с развитием буровой техники, создает нагрузку на земельные ресурсы значительно меньшую по сравнению с шахтной и карьерной добычей. Экологические проблемы скважинной добычи связаны с тем, что,тот способ затрагивает большие глубины, где горно-геологические условия резко отличаются от приповерхностных. Геохимическая обстановка восстановительная, практически бескислородная, давления достигают сотен атмосфер, распространены высокоминерализованные, агрессивные пластовые воды. Скважины необратимо нарушают целостность водоупоров, отделяющих пресные водоносные горизонты от зон замедленного и весьма замедленного водообмена. При значительных масштабах извлечения жидких и газообразных полезных ископаемых, а также при закачке воды и растворов для поддержания пластового давления, других воздействиях на пласты, происходит перераспределение давлений, темпepaтyp, геохимических параметров, направлений и скорости циркуляции подземных вод. Внешними проявлениями техногенно обусловленных изменений в недрах является активизация геодинамических процессов, в т. ч. С активизацией сейсмичности, изменения водообильности, режима и гидрохимических характеристик водоносных горизонтов, в т.ч. приводящие к загрязнению подземных вод. При аварийных утечках нефти, пластовых вод, технологических жидкостей происходит загрязнение атмосферного воздуха, почв и поверхностных вод, наносится ущерб растительному покрову и животному миру. Массированное загрязнение атмосферы, поверхностных вод и почв происходит при авариях, приводящих к фонтанным выбросам нефти и газа. Вероятность аварийных утечек повышается по мере развития коррозии и износа оборудования, контактирующих с агрессивными жидкостями. Так, в конце 1980-х годов, в Тюменской области на 100 тыс. км нефтепроводов ежегодно происходило порядка 11 тыс. аварий. Для снижения аварийности сокращают сеть трубопроводов путем сосредоточения ряда скважин на одной площадке (кусте), используют трубы с внутренним антикоррозийным покрытием. Постоянными источниками загрязнения атмосферы, связанными с добычей и транспортировкой нефти и газа, являются газовые факелы, установки подготовки нефти, газокомпрессорные станции, технологический транспорт. Утилизация попутного газа как топлива или химического сырья не всегда возможна, т.к. он может содержать значительную примесь негорючих компонентов (азот, углекислый газ). Охрана недр при скважинной добыче включает разрабатываемые на основе геоэкологических исследований комплексы мероприятий. Они включают: регулирование нагрузки на элементы тектонической структуры в целях предотвращения активизации разломов, изоляции водоносных горизонтов путем цементации затрубного пространства скважин и ликвидации (тампонажа) неиспользуемых скважин, предотвращение утечек нефти, соленой воды и технологических жидкостей. Высокоминерализованные пластовые воды, попутно извлекамые при добыче нефти, закачиваются обратно в недра для поддержания пластового давления. Не допускается закачка в недра сточных вод, содержащих органические загрязнения, т.к. при их разложении в анаэробных условиях образуется сероводород. Охрана атмосферы от загрязнений, связанных с работой установок подготовки нефти, газокомпрессорных станций, технологического транспорта ведется с помощью природоохранных мероприятий, общих для разных отраслей промышленности и транспорта.

Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

Донецький національний технічний університет

Кафедра "Прикладна екологія та охорона навколишнього середовища"

Курсова робота

з дисципліни "Загальна екологія та неоекологія"

"Екологічні особливості гірничої промисловості"

Виконавець:

студент групи ОС – 07з

Богоудінова С.Ф

Керівник:

Доцент: Блакберн А.А

Донецьк, 2008

Курсова робота: 35 сторінок., 5 рисунків., 8 таблиць, 26 посилань, 3 додатка.

Метою роботи є поглиблене вивчення і підвищення рівня теоретичних знань з екології.

У роботі зроблений огляд літературних джерел з питань охорони навколишнього середовища. Розглянуті екологічні особливості в гірничої промисловості.

В современную эпоху неуклонного развития научно-технического прогресса - решающего фактора роста общественного производства - воздействие человека на окружающую природную среду неизбежно усиливается, остро проявляются противоречия во взаимодействии общества и природы, которые породили так называемую экологическую проблему.

Интенсификация общественного производства, как правило, приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению окружающей природной среды, нарушению природных взаимосвязей, а человечество испытывает нежелательные последствия этих явлений. Например, добыча угля, сопровождающаяся откачкой шахтных и карьерных вод, выдачей на поверхность пустых пород, выбросами пыли и вредных газов, а также деформацией углевмещающих пород и земной поверхности, приводит к загрязнению водных ресурсов, атмосферы и почвы, существенно изменяет гидрогеологические, инженерно-геологические, атмосферные и почвенные условия в зонах открытых и подземных горных разработок. Образуются депрессионные воронки площадью от десятков до сотен квадратных километров, мелеют, а иногда и полностью исчезают реки и ручьи, затопляются или заболачиваются подработанные территории, обезвоживается и засоляется почвенный слой, что, в свою очередь, наносит большой вред водным и земельным ресурсам, ухудшается состав воздуха, меняется облик поверхности земли.

Для решения проблемы сохранения природных ресурсов горнодобывающей промышленности от истощения необходимо рационально использовать недра для разработки месторождений полезных ископаемых и надлежащим образом осуществлять их охрану. Сюда входит большой и сложный комплекс научно-технических, производственных, экономических и социальных вопросов, практически решаемых в различных отраслях народного хозяйства. Эта проблема по своему характеру является межотраслевой.

Практическая реализация конкретных мер по охране окружающей природной среды осуществляется и с помощью различных инженерно-технических решений. Наиболее эффективным с точки зрения конечной цели охраны среды является внедрение безотходных (малоотходных) технологий.

Поиск рациональных вариантов решений должен осуществляться на всех стадиях инженерно-технической деятельности (при разработке научных рекомендаций, проектировании и т. д.).

Применительно к горнодобывающей промышленности проблема охраны окружающей природной среды и комплексного использования природных ресурсов решается в следующих основных направлениях: охрана и рациональное использование водных ресурсов; охрана воздушного бассейна; охрана и рациональное использование земель; охрана и рациональное использование недр; комплексное использование отходов производства.

1. Охрана водной среды

К числу предприятий, сточные воды которых усиливают экологическую дестабилизацию гидросферы, относятся предприятия угольной промышленности. Они причиняют значительный ущерб водным ресурсам за счет истощения запасов подземных вод при осушении и эксплуатации месторождений, в результате загрязнения поверхностных вод сбросами недостаточно очищенных шахтных, карьерных, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, а также стоками ливневых и талых вод с промплощадок угольных предприятий, отвалов, полотна железных и автомобильных дорог.

Следовательно, основную угрозу нехватки воды порождает не безвозвратное промышленное потребление, а загрязнение природных вод промышленными стоками.

Сточные воды отрасли подразделяются на следующие группы:

· шахтные воды (шахтные воды и воды от осушения шахтных полей);

· карьерные воды разрезов (карьерные воды и воды от осушения карьерных полей);

· производственные сточные воды (поверхностного комплекса шахт, разрезов, обогатительных фабрик, заводов и др.);

· хозяйственно-бытовые сточные воды работающих на производстве;

· коммунально-бытовые воды населения поселков, находящихся на балансе угольных предприятий.

Наибольший вред окружающей среде наносят загрязненные рудничные воды, сток которых начинается при вскрытии водоносных горизонтов подземными горными выработками. Таким образом, решающую роль в формировании стока шахтных вод играют подземные воды.

При производстве подземных горных работ образуются три вида водопритоков (три системы обводнения) по шахтному полю: при проходке подготовительных и основных выработок; при очистных работах; из погашенных выработок.

При проходке выработок и ведении очистных работ вокруг выработок и над выработанным пространством формируются так называемые депрессионные поверхности (воронки), наличие которых указывает на постепенное понижение уровня воды в водоносном горизонте, хотя приток ее может быть продолжительным и значительным по величине.

Характер стока воды при проходке выработок и ведении очистных работ различный. Водопритоки в подготовительные и основные выработки формируются из водоносных горизонтов, в которых проводится выработка, и очень редко (при наличии взаимосвязи) - с вышележащих горизонтов. Место поступления воды обычно приурочено к призабойной зоне.

Продолжительность водопритоков в проходимые выработки зависит от свойств пересекаемых пород, запасов воды, характера их восполнения. Обычно с течением времени притоки в проведенные выработки прекращаются или заметно уменьшаются.

Формирование водопритока в действующие очистные горные выработки происходит как за счет статических запасов подземных вод водоносного горизонта, в котором находится очистной забой, так и за счет водоносных горизонтов, расположенных в зоне образования вторичной (от разгрузки) трещиноватости вмещающих пород. Выемка угля в очистных забоях характеризуется резким скачкообразным увеличением притока воды в моменты обрушения кровли и постепенными спадами между ними. Следует отметить, что в отдельных случаях вода в выработанное пространство может поступать также из почвы при наличии в ней трещин, через которые из подстилающих месторождение пород поднимаются напорные воды

Притоки воды в действующие шахты из отработанных и погашенных участков и старых шахт формируются, как правило, за счет динамических запасов подземных вод. Развитие притоков в систему погашенных горных выработок ограничивается возрастающим во времени гидравлическим сопротивлением движению воды, обусловленным заиливанием выработанного пространства, кольматацией и уплотнением пород, установкой перемычек и др. Удельный приток воды на 1000 м 2 погашенных выработок на два порядка меньше, чем в действующие участки. Однако общие величины водопритоков в погашенные выработки гораздо больше

Шахтные воды формируются за счет подземных и поверхностных вод, проникающих в подземные горные выработки. Стекая по выработанному пространству и горным выработкам, они загрязняются взвешенными и обогащаются растворимыми химическими и бактериологическими веществами, приобретают в некоторых случаях кислую реакцию. Качественный состав шахтных вод разнообразен и существенно изменяется по угольным бассейнам, месторождениям и районам. В большинстве случаев эти воды не пригодны для питья и обладают свойствами, исключающими их использование в технических целях без предварительной обработки.

В основном шахтные воды загрязняются взвешенными и растворенными минеральными веществами, бактериальными примесями минерального, органического и бактериального происхождения.

Наличие загрязнений в воде вызывает ее помутнение, обусловливает окисляемость и цветность, придает запах и привкус, определяет минерализацию, кислотность и жесткость

В связи с ростом уровня механизации горных работ особое внимание необходимо обращать на загрязнение шахтных вод таким взвешенным органическим компонентом, как нефтепродукты. В настоящее время наиболее характерные их концентрации в шахтных водах сравнительно невелики - 0,2-0,8 мг/л. Однако по отдельным высокомеханизированным шахтам этот показатель возрастает до 5 мг/л.

По степени минерализации шахтные воды делятся на пресные (сухой остаток до 1 г/л) и солоноватые (сухой остаток более 1 г/л). В общем объеме шахтных вод солоноватые воды составляют более половины. Однако степень минерализации значительно изменяется даже в пределах одной шахты.

Кислотность воды (рН) обусловлена содержанием в ней водородных ионов. Шахтные воды бывают кислые (рН<6,5), нейтральные (рН = 6,5-8,5) и щелочные (рН>8,5). Основной объем шахтных вод имеет нейтральную реакцию.

Жесткость воды (мг-экв/л) является важным химическим свойством, определяющим область ее использования, и обусловлена содержанием в ней растворенных солей кальция и магния.

Помимо различных минеральных солей и других химических соединений в шахтных водах обнаружены 26 микроэлементов. Как правило, шахтные воды содержат железо, алюминий, марганец, никель, кобальт, медь, цинк, стронций. Не характерны для них такие редкие элементы, как серебро, висмут, олово, гелий и др. В целом содержание микроэлементов в шахтных водах на 1-2 порядка выше, чем в подземных водах, за счет которых они формируются.

Степень бактериального загрязнения шахтных вод оцениваетсяв основном двумя микробиологическими показателями: колититром и колииндексом. Колититр - это количество воды (мл/л или см 3), в котором обнаруживается одна кишечная палочка. Колииндекс - количество кишечных палочек на 1 л исследуемой воды.

Минерализация шахтных вод обусловлена в первую очередь минерализацией подземных вод, химический состав которых формируется под совокупным действием различных факторов: литолого-минералогического состава горных пород, условий питания водоносных горизонтов и интенсивности водообмена, климата, антропогенних факторов и др. До поступления в шахту подземных вод химический состав их формируется солями, вымываемыми при инфильтрации поверхностных вод, содержащих свободную углекислоту и кислород, которые увеличивают растворимость карбонатов кальция и магния. Медленнее происходит процесс выщелачивания полевых шпатов и алюмосиликатов. В результате вода обогащается карбонатами щелочных металлов. Вода минерализуется сульфатами и хлоридами после их контакта с такими легко растворимыми породами, как гипс, галит, мирабилит. При смешении гидрокарбонатно-натриевых вод с сульфатно-кальциевыми образуются сульфатно-натриевые воды.

Шахтные воды загрязняются взвешенными веществами, нефтепродуктами и бактериальными примесями при движении по горным выработкам, выработанному пространству, стволам. Взвешенные вещества образуются и поступают в воду в результате разрушения горного массива и при погрузке отбитой массы на транспортные средства; при дренаже вод через выработанное пространство на штрек; при перекреплении выработок. Такие источники загрязнения называются основными или первичными. В условиях горного производства возникают и вторичные источники поступления взвесей в шахтные воды: при транспортировке горной массы (особенно на погрузочных пунктах, на пересыпах, по стволам), при движении транспорта и перемещении людей в подтопленных местах выработок, при сдувании вентиляционными струями технологической и инертной пыли.

Концентрация и степень измельченности взвешенных частиц в шахтных водах зависят от горно-геологических и технологических факторов. К основным горно-геологическим факторам относятся водообильность шахты, крепость и влажность угля и пород, минералогический состав угольного пласта и вмещающих пород, их размокаемость, мощность, структура, угол падения угольного пласта, солевой состав вод.

Влияние технологических факторов обусловливается способом вскрытия месторождения, системой разработки, способом выемки угля и разрушения пород, в частности степенью оснащения забоя механизмами, схемой набора зубков и размерами режущего инструмента, режимом разрушения угольного массива исполнительными органами, объемом взрывных и буровых работ с промывкой шпуров и скважин. Сюда же относятся способ транспортировки горной массы, интенсивность работы оросительных устройств, протяженность выработок, состояние водосборников, режим работы водоотливного хозяйства, определяющие время пребывания взвешенных частиц в воде.

Если подземные воды проникают непосредственно в действующий забой (лаву или проходческий забой), то их интенсивное загрязнение взвешенными веществами начинается при разрушении угля или породы. Концентрация взвесей в воде, стекающей из мокрых лав, достигает 10-15 тыс. мг/л. Следовательно, мокрые действующие забои являются мощными источниками загрязнения шахтных вод взвешенными веществами.

В сухих действующих забоях, когда обводнение пройденных выработок развивается с отставанием и продолжается на определенном участке, дренируемые подземные воды загрязняются угольной и породной мелочью, не зачищенной после горных работ.

Активным источником загрязнения воды в транспортной выработке является конвейер. При переполнении ставов скребковых конвейеров горной массой выше бортов она сползает на почву и увлекается водой. Угольная и породная мелочь стряхивается с цепи и скребков конвейера в пространство, окружающее приводную головку, в том числе в водный поток. Повышается загрязненность поды в первую очередь у пересыпов, особенно если в их окрестности выработка подтоплена.

В результате отстаивания воды в участковых водосборниках концентрация взвешенных веществ снижается от 3000 до 2000 мг/л.

Условия спуска шахтных и любых других сточных вод в водные объекты регламентируются Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Различают общие требования состава и свойств воды водных объектов, которые должны выполняться при спуске в них сточных вод, и специальные.

Общие требования по охране каждого вида водного объекта зависят от категории водопользования и определяются установленными показателями состава и свойств воды водоема или водотока

К специальным требованиям относится соблюдение предельно допустимых количеств (ПДК) вредных веществ.

Предельно допустимым количеством вредного вещества в воде водоема называется количество (мг/л), которое при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме.

Требования к качеству шахтных вод, допущенных к спуску в водоемы, определяются отдельно для каждого конкретного предприятия с учетом перспективы его развития в зависимости от расхода сточных вод, их назначения и состояния водоема (загрязненности), степени возможного смешения и разбавления в нем сточных вод на участке от места выпуска до ближайшего контрольного створа.

Шахтные воды не должны приводить к изменению состава и свойств воды водного объекта на величины, превышающие установленные действующими правилами.

Контроль состояния спускаемых в водные объекты шахтных вод должен обеспечиваться водопользователем (шахтой). Он включает анализ сточных вод до и после выполнения мероприятий, направленых на снижение загрязненности спускаемых вод; анализ воды водоема или водотока выше спуска шахтных вод и у первого пункта водопользования; замеры количества отводимых вод. Порядок контроля, осуществляемого водопользователями (частота, объем анализа и др.), согласовывается с органами по регулированию потребления и охране вод, органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с учетом местных условий на водном объекте, его использования, степени вредности сточных вод, типов сооружений и особенностей обработки сточных вод.

Шахтные воды должны максимально использоваться для производственного водоснабжения (шахты или смежных предприятий) и сельского хозяйства.

Основными направлениями в охране водных ресурсов от загрязнения сточными водами угольной промышленности являются:

1. Сокращение водопритоков в горные выработки.

2. Очистка сточных вод.

3. Снижение загрязненности вод в подземных горных выработках.

4. Максимальное использование сточных шахтных вод для технического водоснабжения предприятий и сельскохозяйственных нужд.

5. Внедрение оборотных систем производственного водоснабжения предприятий.

Большую роль в решении проблемы эффективной охраны водных ресурсов играют также организационно-технические мероприятия: запрещение ввода в эксплуатацию новых угольных предприятий без очистных сооружений; строгое выполнение условий спуска шахтных вод в водные объекты, в том числе запрещение спуска вод, содержащих вещества, для которых не установлены ПДК, и обеспечение возможности наиболее полного смешения шахтных вод с водой водоема в местах выпуска шахтных вод; строгое соблюдение технологической дисциплины; нормирование расхода воды; повышение производственной экологической культуры работников отрасли.

Сокращением водопритоков в горные выработки предупреждается истощение ресурсов подземных вод и поверхностные водные объекты предохраняются от излишнего загрязнения. Кроме того, в результате уменьшения обводненности подземных выработок улучшаются условия труда горнорабочих, условия эксплуатации оборудования и механизмов.

Очистка шахтных вод заключается в их осветлении (очистка от взвешенных веществ), обеззараживании, деминерализации, снижении кислотности, обработке и утилизации осадков.

Очищенные и обеззараженные шахтные воды должны быть максимально использованы для производственных нужд самой шахты, соседних предприятий, а также в сельском хозяйстве. Чаще всего такие воды применяются на обогатительных фабриках и установках с мокрым обогащением угля; для профилактического заиливания, тушения породных отвалов, гидрозакладки выработанного пространства и гидротранспорта; в установках и устройствах для борьбы с пылью на технологическом комплексе поверхности шахт и обогатительных фабриках; в котельных (включая золоудаление); в стационарных компрессорных, дегазационных установках и кондиционерах.

По согласованию с органами Государственного санитарного надзора шахтные воды (если они не содержат вредных и труднорастворимых примесей) могут быть использованы для борьбы с пылью в подземных условиях при соответствующей предварительной их очистке и обеззараживании до питьевого качества.

Очистка шахных вод производится механическими, химическими, физическими и биологическими методами.

Механические методы (отстаивание, фильтрование, выделение твердой фазы под действием центробежных сил, сгущение осадков на центрифугах и вакуум-фильтрах) используются в основном как предварительные. Они освобождают воду лишь от механических примесей различной крупности, т. е. осветляют ее.

При химических методах очистки воды применяют реагенты для изменения химического состава примесей или их структуры (коагулирование и флокулирование, нейтрализация, перевод,ядовитых примесей в безвредные, обеззараживание методом хлорирования и др.).

Физические методы - это извлечение вредных примесей путем изменения агрегатного состояния воды, воздействия на них ультразвука, ультрафиолетовых лучей, растворителей и др.

Биологические методы предназначены для очистки воды, содержащей загрязнения органического происхождения

2. Охрана воздушного бассейна

Вредные выбросы в атмосферу на предприятиях угольной промышленности происходят в результате: подземной добычи угля и сланца, включая производственные процессы технологического комплекса поверхности шахт, отвалообразования; открытой добычи угля и сланца; обогащения твердого топлива и брикетирования углей; теплоснабжения угольных предприятий с помощью промышленных и коммунально-бытовых котельных.

Источники выбросов вредных веществ в атмосферу подразделяются на организованные и неорганизованные, стационарные и передвижные.

Основными организованными источниками, загрязняющими атмосферу вредными веществами, являются топки котлов промышленных и коммунальных котельных; сушильные установки обогатительных и брикетных фабрик; аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, зданий поверхностного комплекса шахт; аспирационные системы цехов машиностроительных и ремонтных заводов; аспирационные системы цехов предприятий строительной индустрии; транспорт, работающий с помощью двигателей внутреннего сгорания.

Основные неорганизованные источники, загрязняющие атмосферу промышленными выбросами, - горящие породные отвалы шахт и обогатительных фабрик. Горящими следует считать отвалы, на поверхности которых имеются видимые очаги (признаки) горения или участки с температурой пород на поверхности, превышающей на 30°С температуру воздуха на высоте 1 м от поверхности отвала (за температуру пород на поверхности отвала принимается температура, измеренная на глубине 0,1 м).

К стационарным источникам загрязнения окружающей воздушной среды в угольной промышленности относят промышленные и коммунально-бытовые котельные, сушильные установки и аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, горящие породные отвалы, вентиляторы главного проветривания шахт, вагранки и электросталеплавильные печи машиностроительных заводов Минуглепрома.

К передвижным источникам загрязнения в отрасли относятся автотранспорт, экскаваторы, бульдозеры и т. д., работающие на бензине или дизельном топливе.

Основные вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу стационарными и передвижными источниками,- это пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота, а также сероводород, выделяемый горящими породными отвалами.

Количество выделяемых вредных веществ определяется с помощью расчетов, выполняемых по действующим отраслевым методикам. Кроме того, для получения достоверных данных о количественном и качественном составах промышленных выбросов по каждому источнику загрязнения проводится периодическая инвентаризация вредных выбросов. В настоящее время самым значительным источником загрязнения воздушного бассейна в отрасли являются горящие отвалы. На их долю приходится около 51 % всех выбросов в атмосферу.

Загрязнение воздушной среды в подземных выработках шахт. Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, изменяется вследствие различных причин: действия окислительных процессов, протекающих в шахте; газов (метана, углекислого газа и др.), выделяющихся в выработках, а также из разрушаемого угля; ведения взрывных работ; процессов дробления горных пород и полезного ископаемого (выделение пыли); рудничных пожаров, взрывов метана и пыли. К окислительным процессам относят в первую очередь окисление полезного ископаемого (угля, угле - и серосодержащих пород).

В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: углекислый газ, оксид углерода, сероводород, сернистые газы, оксиды азота, метан, водород, тяжелые углеводороды, пары акролеина, газы, образующиеся при взрывных работах, рудничная пыль и др.

Основная масса углекислого газа (90-95 %) в шахтах образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами, выделении С0 2 из угля и пород.

Основными источниками загрязнения воздуха в шахте оксидом углерода являются в экстремальных случаях рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, а в обычных - взрывные работы и работа двигателей внутреннего сгорания.

Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как они не сразу обнаруживаются. Большое количество СО образуется в заперемыченных пожарных участках.

Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.

Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород и угля вместе с другими газами.

Основная составная часть рудничного газа - метан. В подземных горных выработках он выделяется с обнаженных поверхностей угольных пластов, из отбитого угля, из выработанных пространств и в небольших количествах с обнаженных поверхностей пород. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана.

На угольных предприятиях во время их строительства и эксплуатации почти при всех технологических процессах, связанных с прохождением горных выработок, добычей полезного ископаемого и транспортировкой его, происходит интенсивное пылеобразование, загрязняющее атмосферу. Основные из процессов: бурение шпуров и скважин, как по породе, так и по полезному ископаемому; взрывание и уборка взорванной горной массы; транспортировка, погрузка и перегрузка полезного ископаемого и породы; работа проходческих и выемочных комбайнов, агрегатов, стругов, врубовых машин и других механизмов.

Однако, проходя по горным выработкам, запыленный воздух почти полностью самоочищается (98,6-99,9 %). Следовательно, по пылевому фактору подземные горные работы не представляют угрозы для окружающей среды. Существенным источником запыленности атмосферного воздуха являются стволы. Повышенные концентрации угольной пыли отмечаются, как правило, в вентиляционных потоках через скиповые стволы во время погрузки и разгрузки скипов (опрокидных клетей), когда допускается полное опорожнение бункеров. Интенсивным источником пыли является вынос и просыпание угольной мелочи из бункера и подъемного сосуда в разгрузочном устройстве.

Таким образом, из перечисленных вредных веществ, выделяющихся в атмосферу из подземных горных выработок, основную массу составляют пыль, метан и оксид углерода.

Воздух самоочищается от пыли в подземных выработках. Другие вредности не улавливают и не обезвреживают, а только "разбавляют" воздухом. Этим самым существенное негативное воздействие метана и оксида углерода на природу исключается.

К. числу пылеобразующих можно отнести практически все операции, выполняемые на угольном комплексе: прием угля из подъемных сосудов, Дробление, грохочение, загрузка конвейеров, транспортирование горной массы, погрузка и разгрузка бункеров, складирование, разделка проб в ОТК.

Существующая технология добычи угля подземным способом связана с выдачей породы на поверхность и складированием ее в специально предусмотренные отвалы.

Породный комплекс на поверхности шахт включает следующие основные операции: прием и транспортирование породы от места ее выдачи до погрузочного пункта, погрузка породы в транспортные средства, транспортирование к месту отвала и его формирование.

Вместе со сростками породы, углистыми и сернистыми породами уголь образует массу, склонную к окислению, в результате которого происходит ее самонагревание и самовозгорание в отвалах. Атмосфера загрязняется вредными газами. Однако не только состав, но и строение отвалов влияет на самовозгорание массы. Наиболее благоприятные условия для этого создаются на терриконах и хребтовых отвалах, у которых при сегрегации горючие вещества накапливаются в верхней части отвала, где есть достаточный приток воздуха. Самовозгорание может возникнуть и от внешних причин.

Горение породы на действующих отвалах носит очаговый устойчивый характер. При этом температура в зоне горения может достигать 800-1200 °С.

В результате воздействия на поверхность отвалов температуры, осадков, ветра, внутреннего тепла крупные куски породы рассыпаются до размеров пыли, которую в сухую погоду сдувает ветер и уносит на значительные расстояния, загрязняя атмосферу. В 150 м от отвала концентрация пыли при скорости ветра 3,5 м/с и влажности воздуха 90 % может достигать 10-15 мг/м 3 .

Величина газовыделений из горящих действующих и недействующих отвалов различна. Интенсивно горящие отвалы снижают выделение газа спустя год после прекращения эксплуатации на 96-99 %, для отвалов с меньшей интенсивностью горения объем этих выбросов за то же время уменьшается примерно на 50 %, через 2 г.- на 70 %, 3 г.- 99 %.

Существенным источником загрязнения воздушного бассейна в отрасли являются промышленные и коммунально-бытовые котельные.

Количество выделяемых вредных веществ при сжигании топлива в котельных в первую очередь зависит от вида, марки, объема топлива и технологии сжигания. Котельные (90%) работают на твердом топливе, которое на 98,3 % состоит из угля, остальное - сланцы, древесные отходы, промпродукты. Кроме твердого топлива используют также жидкое (6 %) и газообразное (4)%. В качестве жидкого топлива применяют мазут (73%) или сланцевое масло (27 %).

При сжигании угля в промышленных котельных в атмосферу, выбрасываются мелкая зола, и мелкие фракции несгоревшей угольной пыли, оксид углерода, сернистый ангидрид и оксиды азота. Количество этих ингредиентов зависит от характеристик сжигаемого топлива.

При сжигании мазута и газообразного топлива пыль в выбросах практически отсутствует.

Основную массу вредных веществ, выделяющихся в атмосферу из подземных горных выработок, составляют метан, оксид углерода, оксиды азота, пыль.

Для предотвращения окислительных процессов в подземных условиях применяют пожаробезопасные системы разработки пластов, изолируют выработанные пространства, создают в них инертную атмосферу, снижают потери полезных ископаемых, осуществляют быстрое и эффективное тушение пожаров.

Наиболее распространенным и активным способом уменьшения метанообильности угольных шахт является дегазация разрабатываемых и сближенных угольных пластов и выработанных пространств. При правильной дегазации поступление метана в рудничный воздух может быть сокращено на 30-40 % по шахте в целом и на 70-80 % в пределах выработок выемочных полей.

Дегазация может производиться различными способами: проведением подготовительных выработок; бурением скважин по пласту и по породе с поверхности или из выработок с последующим отсосом метана; гидроразрывом или гидрорасчленением пласта; нагнетанием в пласт раствора, уменьшающего газовую проницаемость угля или содержащего метанопоглощающие микроорганизма; гидрообработкой призабойной зоны; каптажом суфлярных выделений метана.

В шахтном хозяйстве отсасываемый метан используемся пока недостаточно (10-15 %), хотя его с успехом можно применять в качестве топлива для нагрева паровых котлов в шахтных котельных. Это обеспечит значительный экономический эффект.

Чтобы уменьшить образование оксида углерода и оксидов азота, нельзя допускать неполного взрывания ВВ, забойки шпуров угольной мелочью, применять ВВ с нулевым кислородным балансом и со специальными добавками как в самом ВВ, так и в оболочках патронов и в забойке.

Для предотвращения образования пыли и пылевого облака внедряют механизмы, при работе которых пылеобразование минимально; предварительно увлажняют пласты, что позволяет снизить запыленность воздуха на 50-80 %; орошают места пылеобразования и осевшей пыли; периодически очищают от пыли откаточные и вентиляционные выработки (3-4 раза в год); нормируют расход ВВ; применяют мокрое бурение и бурение с отсосом пыли; используют пенно-воздушные и воздушно-водяные завесы; орошением подавляют пыль в пунктах погрузки и перегрузки; укрывают места перегрузки пылезащитными кожухами; ограничивают высоту перепада угля и породы; уплотняют места соединений и т.д.

Сокращение вредных выбросов технологическим комплексом поверхности шахт достигается его совершенствованием. Общими на- правлениями являются:

упрощение технологических схем, применение совершенной поточной технологии на базе надежного, высокопроизводительного оборудования с комплексной механизацией и автоматизацией всех процессов на поверхности шахт;

переход на автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления производственными процессами;

организация районных предприятий для обслуживания групп шахт (ремонт оборудования, материально-техническое снабжение, переработка шахтной породы и т. д.);

осуществление комплекса организационно-технических мероприятий по охране окружающей среды.

При разработке комплекса организационно-технических мероприятий по охране воздушного бассейна от загрязнений в отрасли прежде всего уделяется внимание совершенствованию технологии первичной обработки, транспортирования и складирования гордой массы путем применения новых машин и механизмов с меньшей интенсивностью пылевыделения, а также использованию различных типов пылеуловителей для очистки вентиляционных (аспирационных) выбросов; совершенствованию технологии отвалообразования и очистки дыма, котельных с помощью устройств для улавливания вредных газов, пыле- и золоуловителей.

В угольной промышленности основными мерами, направленными на уменьшение количества вредных выбросов с дымовыми газами котельных, являются: закрытие котельных малой мощности; совершенствование технологии сжигания топлива; полное оснащение котельных эффективным пылеулавливающим оборудованием.

Уменьшает вредные выбросы в атмосферу использование для котлоагрегатов жидкого или газообразного топлива, включая метан от дегазации шахт.

Улавливание пыли из дымовых газов котельных производится с помощью различных очистных установок. Вид их зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и пыли (в первую очередь фракционного состава).

Наиболее эффективным методом очистки дымовых газов промышленных и коммунально-бытовых котельных от твердых веществ является в настоящее время метод сухой механической очистки с применением одиночных циклонов для котельных с котлами паропроизводительностью 2,5-6,5 т/ч и батарейных циклонов для котельных с котлами производительностью 6,5-20 т/ч.

3. Охрана земной поверхности

Развитие горнодобывающей промышленности приводит к изъятию из природного кругооборота и нарушению значительной части поверхности Земли. Нарушенными считаются земли, которые утратили свою хозяйственную ценность или являются источником отрицательного воздействия на окружающую среду.

Отчуждаются большие площади плодородных земель при открытом способе разработки месторождений, обеспечивающем добычу наиболее объемных масс полезных ископаемых: топливных, железорудных, строительных.

Добыча полезных ископаемых подземным способом также отрицательно влияет на состояние природных ландшафтов. Вследствие сдвижений и деформаций горных пород на поверхности шахтных полей образуются провалы, прогибы, мульды сдвижения, которые заполняются грунтовыми подземными водами с верхних водоносных горизонтов, а также паводковыми водами и атмосферными осадками.

Деформация земной поверхности при подработке, затопление ее отдельных участков или обезвоживание наносят значительный ущерб природным объектам (пашни, леса и др.), населенным пунктам, промышленным сооружениям, изменяют микроклимат.

Размеры зоны влияния подземных разработок на сооружения и природные объекты зависят от следующих факторов: мощности, угла падения и глубины разрабатываемых пластов; размеров очистных выработок, расположения и размеров оставляемых в очистной выработке целиков; способа управления горным давлением; скорости подвигания забоя; наличия вблизи очистной выработки ранее отработанных площадей; физико-механических свойств пород; структурных особенностей массива горных пород (мощность слоев, геологические нарушения и др.).

С увеличением глубины разработки все виды деформаций земной поверхности уменьшаются.

Отрицательное влияние подземных горных выработок заключается также в засорении и отчуждении земли породными отвалами. В результате добычи угля подземным способом на поверхность выдается порода от проведения подготовительных и очистных работ, от очистки и восстановления горных выработок. Количество ее зависит от системы разработки, горно-геологических условий, способа выемки угля и т. д: Выданная на поверхность порода складируется в различные по размерам и форме отвалы. Они занимают ценные сельскохозяйственные земли, снижают продуктивность соседних земель, загрязняют атмосферу газами и пылью, нарушают гидрогеологический режим местности. Кроме того, воды (преимущественно токсичные), которые стекают с отвалов, уничтожают растительность на прилегающей территории.

Отвалы, расположенные вблизи населенных пунктов, ухудшают санитарно-гигиенические условия жизни людей.

На состояние окружающей природной среды воздействуют также геологоразведочные работы. Геологические службы (особенно поисковые) во многих случаях первыми соприкасаются с нетронутой природой и начинают ее обживать. В результате контакта нередко происходит захламление ландшафта, порубка леса, его пожары, гибель птиц и животных в оставленных после окончания буровых работ ямах с нефтью, загрязнение атмосферы выхлопными газами двигателей энергетических и транспортных установок и т. д.

Следовательно, открытые и подземные разработки полезных ископаемых, а также геолого-разведочные работы приводят к отрицательным изменениям земной поверхности, которая представляет собой важнейшее естественное богатство общества, основу сельскохозяйственного производства, место людских поселений и размещения промышленности, т. е. земля, является источником общенародного благосостояния.

Защита земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок осуществляется в двух основных направлениях: уменьшении нарушений земной поверхности с помощью горнотехнических и специальных охранных мероприятий и ликвидации отрицательных последствий горных работ путем восстановления (рекультивации) нарушенных земель. При этом генеральным направлением рационального использования земель в угольной промышленности является рекультивация нарушенных площадей и возврат их в народное хозяйство как продуктивных угодий в виде пашен, лугов, лесонасаждений, искусственных водоемов.

Таким образом, первоочередные задачи заключаются в том, чтобы вернуть нарушенным горными работами землям плодородие, снова включить их в сельскохозяйственный оборот, всесторонне совершенствовать природопользование в социалистическом производстве.

4. Рекультивация земель, ее виды, характеристика

Если при подземном способе угледобычи невозможно избежать мульдообразных оседаний земной поверхности, то их ликвидируют путем рекультивации. Рекультивация - это комплекс горных, мелиоративных, сельскохозяйственных и гидротехнических работ по восстановлению продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель определенной целевой направленности. Являясь важнейшей составной частью комплекса защитных мер по охране окружающей природной среды, рекультивация сокращает сроки задалживания земель для нужд предприятий горнодобывающей промышленности.

Объектами рекультивации при подземной добыче угля являются понижения, провалы и другие нарушения земной поверхности; породные отвалы угольных (сланцевых) шахт и обогатительных фабрик, промплощадки, транспортные коммуникации, насыпи, дамбы, нагорные канавы, которые после погашения шахты не могут быть использованы по прямому назначению.

Комплекс рекультивации работ включает горнотехнические, инженерно-строительные, гидротехнические и другие мероприятия и осуществляется обычно в два этапа: технический и биологический, которые взаимосвязаны между собой и выполняются последовательно.

Технический этап (техническая рекультивация) направлен на подготовку нарушенных земель к биологическому освоению и последующему целевому использованию в народном хозяйстве.

Техническая рекультивация выполняется силами угледобывающих шахт или специализированными управлениями (участками), входящими в систему производственного объединения. Она включает: засыпку деформированных поверхностей шахтных полей (мульд оседания, прогибов, провалов и др.) инертными материалами и их планировку; тушение, разборку и переформирование шахтных породных отвалов (терриконов); селективное снятие, складирование и хранение пригодных для биологической рекультивации пород, включая плодородный слой почвы и потенциально плодородные породы; планировку и покрытие спланированной поверхности плодородным слоем почвы или потенциально плодороднымипородами; устройство подъездных дорог и дренажной сети; мелиоративные и противоэрозионные мероприятия; ликвидацию послеусадочных явлений; устройство ложа и берегов водоемов.

Биологический этап (биологическая рекультивация) включает комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, направленных на восстановление и улучшение структуры грунтов, повышение их плодородия (вспашка, боронование, обработка химическими веществами, внесение удобрений и др.), создание лесов и зеленых насаждений, освоение водоемов, разведение дичи и животных (возобновление флоры и фауны). Биологическая рекультивация осуществляется землепользователями (колхозами, лесхозами и другими организациями), которым передаются земли после их технической рекультивации, выполненной предприятиями и организациями, которые нарушили эти земли.

Ликвидация отрицательных последствий отвалов. Формы и параметры отвалов зависят от способов их образования, что обусловливает индивидуальный подход к проектированию рекультивации отдельных конкретных объектов.

Рекультивации отвала предшествует его всестороннее обследование (определение места и роли отвала в ландшафтной системе района, параметров и степени вредного влияния на окружающую среду, агрофизико-химических свойств смеси пород, слагающих отвалы внутри и на поверхности, и др.) для выяснения необходимости рекультивации, выбора ее направления, а также возможности использования отвальных пород в народном хозяйстве.

С учетом выбранного направления рекультивации и требований к нему устанавливают конечные геометрические параметры отвала по площади, высоте, форме и величине откосов, пути достижения необходимых конечных параметров (без понижения или с понижением высоты до необходимых пределов, с террасированием или без террасирования отвалов и др.), технологию технического этапа рекультивации, выбирают технологическую схему.

Если в результате обследования породный отвал классифицируется как горящий, то он предварительно проходит стадию тушения по специальным проектам, составляемым в соответствии с Инструкцией по предупреждению самовозгорания, тушению и разборке породных отвалов. Проект на выполнение работ по тушению включает: характеристику породного отвала и сведения о составе пород, слагающих отвал; результаты температурной съемки отвала; описание технологии работ, указания по их безопасному ведению.

Особенности технологии тушения горящих породных отвалов определяются их формой, высотой, а также характером горения.

Тушение горящих терриконов и хребтовидных отвалов проводят переформированием их в отвалы плоской формы или проиливанием поверхностного слоя пород пульпой (суспензией) из антипирогенных материалов горящих плоских отвалов (в зависимости от характера горения).

Отдельные поверхностные очаги горения на отвалах любой формы подавляются засыпкой негорючими материалами (инертная пыль, глинистые и песчано-глинистые сланцы, перегоревшая порода отвалов и др.) или проиливанием пульпой из антипирогенных материалов. Отвал считается потушенным, если температура пород на глубине до 2,5 м от поверхности не превышает 80 0 C.

5. Рациональное использование и охрана недр

Минеральные ресурсы имеют первостепенное значение для экономического развития страны. В условиях научно-технического прогресса добыча и потребление минерального сырья растут быстрыми темпами. При этом основными потребителями минеральных ресурсов являются сама горная промышленность, а также энергетика, металлургия, транспорт, ракетная техника и др. Многие богатые месторождения, расположенные на небольших глубинах и в легкодоступных районах, уже отработаны. Это вызывает необходимость извлечения полезных ископаемых, которые залегают на больших глубинах, в сложных горно-геологических условиях, отличаются пониженным содержанием полезных компонентов, требуют дальних перевозок и др.

Ускоренной отработке запасов минеральных ресурсов способствуют также потери полезных ископаемых в процессах их добычи и переработки. В настоящее время самые большие потери минерального сырья, в том числе твердого, обусловлены неумением рационально и полно извлекать, его из недр, а также осуществлять эффективную первичную переработку на обогатительных предприятиях (фабриках). При шахтной разработке угля его минимальные потери достигают 25 % промышленных запасов. На некоторых шахтах в недрах оставляют около половины пригодных для добычи залежей.

Классификация потерь твердых полезных ископаемых является единой для всех отраслей горно-добывающей промышленности и осуществляется в соответствии с Типовыми методическими указаниями по определению и учету потерь твердых полезных ископаемых при добыче.

Потери твердых полезных ископаемых при подземной разработке месторождений разделяют на общешахтные и эксплуатационные.

Общешахтные - это потери в различного рода охранных и барьерных целиках, которые оставляют в недрах (около капитальных горных выработок, скважин, под зданиями, техническими и хозяйственными сооружениями, водоемами, водоносными горизонтами, коммуникациями, заповедными зонами; между шахтными полями) после погашения горизонта, участка или ликвидации горно-добывающего предприятия и безвозвратно теряют. Они исчисляются в весовых единицах и в процентах от общих балансовых запасов шахты.

К эксплуатационным относятся потери при добыче полезного ископаемого. Они исчисляются в весовых единицах и в процентах по отношению к погашенным балансовым запасам угля или руды.

В связи с перспективой истощения запасов минеральных ресурсов перед человечеством встает задача их восполнения. Эта проблема решается по следующим основным направлениям:

восполнение запасов полезных ископаемых путем поиска и разведки новых месторождений;

наращивание достоверных запасов, разработка которых может быть экономически выгодной;

использование бедных месторождений;

использование полезных ископаемых больших глубин земной коры и мантии, а также дна океанов и морей (в первую очередь угля, нефти и газа);

разработка способов эффективной выемки угольных пластов и рудных залежей и переработки минерального сырья, которые обеспечат полное извлечение запасов основных и сопутствующих полезных ископаемых и снизят их потери.

Еще один источник увеличения фонда запасов полезных ископаемых, который может на длительное время снять угрозу истощения минерального сырья,- обогащение. То, что в настоящее время не используется как полезное ископаемое, в будущем (при новой технике и технологии) может стать очень ценным сырьем.

Рациональное использование и охрана недр включают цели, не связанные с добычей минерального сырья. При этом имеется в виду:

охрана участков недр при возведении подземных инженерных сооружений для хранения каких-либо запасов, захоронения вредных отходов производства;

охрана участков недр, представляющих особую научную и культурную ценность (геологические памятники);

охрана месторождений полезных ископаемых от всевозможной порчи, застройки, затопления водохранилищами при строительстве гидроэлектростанций и других сооружений еще до проектирования горнодобывающих предприятий.

Следовательно, рациональное использование полезных ископаемых и охрана недр не ставят задачу ограничить добычу минерального сырья, как это зачастую делается в отношении богатств живой природы. Напротив, рациональность использования полезных ископаемых и охрана недр - это прежде всего необходимость полной выемки запасов. Предопределяет полноту извлечения запасов и в целом формы, масштабы и интенсивность использования недр полное геологическое изучение месторождения. Поэтому важными звеньями рационального использования и охраны недр являются технологические этапы разведки и добычи минеральных ресурсов. Кроме того, самостоятельными и равноценными частями проблемы комплексного использования минеральных ресурсов являются комплексная, разработка месторождений и комплексное использование сырья.

Охрана окружающей природной среды на современном этапе развития общества является всенародной задачей и осуществляется в условиях проводимой в стране государственной природоохранительной политики. Большую роль в деле успешного решения этой задачи должны сыграть высококвалифицированные инженерные кадры, способные организовать такое производство, которое исключало бы или намного уменьшало негативные воздействия на окружающую среду.

Все разрабатываемые технологические процессы и аппараты наряду с высокими технико-экономическими показателями должны отвечать современным требованиям охраны окружающей среды. Основной принцип инженерно-экологического подхода к охране окружающей среды состоит в том, что в случае недопустимого отрицательного воздействия производства на нее об экономической эффективности такой технологии не может быть и речи.

Экологическая безопасность горного производства в настоящее время зависит от ввода в действие различных устройств и сооружений, предназначенных для охраны атмосферы и гидросферы, а также от проведения мероприятий, направленных на уменьшение нарушений земной поверхности и охрану недр. Следует подчеркнуть, что эти меры не предотвращают окончательно, а лишь уменьшают неблагоприятное влияние производства на окружающую природную среду. Данная проблема может быть кардинально решена только на основе безотходного производства.

Характерной особенностью применяемой в настоящее время технологии добычи и переработки угля и сланца является ее большая отходность. Перестройка складывавшейся десятилетиями технологии подземной добычи угля в целях обеспечения безотходного производства - сложный процесс, требующий специальных научных исследований, привлечения огромных материальных ресурсов, разработки и внедрения специального оборудования. С учетом этих требований, а также многократного превышения объемов выхода попутных продуктов производства по сравнению с экономически целесообразными объемами использования отходов можно констатировать, что применительно к горно-добывающей промышленности безотходная технология в настоящее время в прямом смысле невозможна. Для современной угольной промышленности характерно малоотходное производство, когда часть сырья идет в отходы и направляется на длительное хранение. В условиях избыточности попутных продуктов производства в первую очередь должна решаться задача оптимизации их использования в качестве вторичных материальных ресурсов. Понятия "попутный продукт" и "вторичный ресурс" не идентичны. Попутный продукт получается в процессе основного производства, а вторичный ресурс - это дополнительный продукт, вовлекаемый в данное производство извне.

Особая сложность безотходного производства в том, что еще определенное время будут функционировать, а в ряде случаев и увеличивать производственные мощности предприятия, построенные без учета экологической ситуации. Здесь пока необходимо внедрять малоотходную технологию, т.е. доводить отходы этих предприятий до товарной продукции или сырья для собственных нужд производства или других отраслей.

З метою ефективнішого виконання природоохоронних робіт і поліпшення екологічного стану регіонів і територій розташування вугільних підприємств галузі видається необхідним продовжувати роботи щодо вирішення таких питань на рівні державних підприємств і Міністерства:

можливості фінансування з бюджету робіт з впровадження у виробництво ефективної технології та обладнання для демінералізації відкачуваних шахтних вод;

надання у фонд Мінвуглепрому України частини платежів, які щорічно відраховуються за природокористування, розміщення відходів, викиди і скиди забруднюючих речовин тощо, з метою їх використання на природоохоронні роботи;

комплексного використання супутніх корисних копалин, які видобуваються разом з вугіллям і породою, і розробки методики розрахунку цін на них;

надання держпідтримки вугільним підприємствам, що активно впроваджують технології демінералізації шахтних вод і закладання породою вироблених просторів шахт, з метою компенсації додаткових витрат і збільшення собівартості видобутого вугілля.

Список литературы

1. Николин В.И., Матлак Е.С. Охрана окружающей среды в горной промышленности, Киев – Донецк, 1987 г.

2. Монгайт И.Л., Текиниди К.Д., Николадзе Г.И. Очистка шахтных вод, Москва, 1978 г.

При добыче и переработке полезных ископаемых происходит масштабное воздействие человека на природную среду. Возникающие при этом экологические проблемы, связанные с добычей полезных ископаемых, требуют всестороннего изучения и незамедлительного решения.

Чем характеризуется добывающая отрасль?

В Российской Федерации широко развита добывающая отрасль, ведь на территории страны расположены месторождения основных видов полезных ископаемых. Эти скопления минеральных и органических образований, находящиеся в земных недрах, эффективно применяются, обеспечивая жизнедеятельность людей и производство.

Все полезные ископаемые можно разделить на три группы:

твердые , подразделяющиеся на: уголь, руды, нерудные материалы и др.;
жидкие , основными представителями этой категории являются: пресная, минеральная вода и нефть;
газообразные , к которым относится природный газ.

В зависимости от назначения производится добыча полезных ископаемых следующих видов:

рудных материалов (железных, марганцевых, медных, никелевых руд, бокситов, хромитов и благородных металлов);
строительных материалов (известняка, доломита, глины, песка, мрамора, гранита);
нерудных ресурсов (яшмы, агата, граната, корунда, алмазов, горного хрусталя);
горно-химического сырья (апатитов, фосфоритов, поваренной и калийной соли, серы, барита, бром- и йодсодержащих растворов;
топливно-энергетических материалов (нефти, газа, угля, торфа, горючих сланцев, урановых руд);
гидроминерального сырья (подземных пресных и минерализированных вод);
минеральных образований океана (рудоносных жил, пластов континентального шельфа и железомарганцевых включений);
минеральных ресурсов морской воды.

На долю российской добывающей промышленности приходится четверть мирового объема добычи газа, 17% добываемой в мире нефти, 15% – каменного угля, 14% – железной руды.

Предприятия добывающей промышленности стали крупнейшими источниками загрязнения природной среды. Вещества, которые выбрасываются горнодобывающим комплексом, оказывают губительное воздействие на экосистему. Проблемы негативного воздействия добывающей и перерабатывающей промышленностей стоят очень остро, так как затрагивают все сферы жизни.

Как влияет отрасль на земную поверхность, воздух, воду, флору и фауну?

Масштабы развития добывающей отрасли поражают: при пересчете объемов добычи сырья на одного жителя планеты получится примерно 20 тонн ресурсов. Но лишь десятая часть из этого количества приходится на конечные продукты, а все остальное является отходами. Развитие горнодобывающего комплекса неминуемо ведет к негативным последствиям, основными из которых являются:

истощение сырьевых ресурсов;
загрязнение окружающей среды;
нарушение естественных процессов.

Все это приводит к серьезным экологическим проблемам. Можно посмотреть на отдельных примерах на то, как влияют на окружающую среду различные виды добывающих производств.

На месторождениях ртути происходит нарушение ландшафта, образуются отвалы. При этом происходит рассеивание ртути, являющейся токсичным веществом, губительно влияющей на все живое. Аналогичная проблема возникает на разработке залежей сурьмы. В результате работ остаются скопления тяжелых металлов, загрязняющих атмосферу.

При добыче золота используются технологии для отделения благородного металла от минеральных примесей, сопровождающиеся выделением в атмосферу ядовитых компонентов. На отвалах месторождений руд урана наблюдается присутствие радиоактивного излучения.

Чем опасна добыча угля:

деформацией поверхности и углесодержащих пластов;
загрязнением воздуха, воды и почвы в районе расположения карьера;
выбросом газа и пыли при выносе пустых пород на поверхность;
обмелением и исчезновением рек;
затоплением брошеных карьеров;
образованием депрессионных воронок;
обезвоживанием, засолением слоя почвы.

На территории, расположенной вблизи от рудника, происходит создание антропогенных форм (оврагов, карьеров, терриконов, отвалов) из отходов сырья, которые могут простираться на десятки километров. На них не могут расти ни деревья, ни другие растения. А стекающая с отвалов вода с токсическими веществами наносит вред всему живому на больших прилежащих площадях.

На месторождениях каменной соли происходит образование галитовых отходов, переносимых осадками в водоемы, служащие для снабжения жителей ближайших населенных пунктов питьевой водой. Вблизи разработок магнезитов происходит изменение кислотно-щелочного баланса почвы, приводящее к гибели растительности. Изменение химического состава почвы приводит к мутациям растений – изменению окраски, уродливости и т. д.

Происходит и загрязнение земель сельскохозяйственного назначения. При транспортировке полезных ископаемых пыль может разлетаться на большие расстояния и оседать на почве.

Со временем земная кора истощается, снижаются запасы сырья, падает содержание полезных ископаемых. Вследствие этого возрастают объемы добычи и количество отходов. Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является создание искусственных аналогов природных материалов.

Защита литосферы

Одним из методов, позволяющих защитить земную поверхность от губительного воздействия горнодобывающих предприятий, является рекультивация земли. Частично решить экологическую проблему можно с помощью заполнения отходами разработок образовавшихся выемок.

Поскольку во многих породах содержится не один вид полезных ископаемых, необходимо оптимизировать технологии, производя добычу и переработку всех имеющихся в руде компонентов. Такой подход не только окажет положительное влияние на состояние окружающей среды, но и принесет немалый экономический эффект.

Как сохранить окружающую среду?

На современном этапе развития промышленных технологий необходимо предусматривать мероприятия по охране окружающей среды. В приоритете находится создание малоотходных или безотходных производств, способных значительно уменьшить губительное воздействие на экологию.

Мероприятия, помогающие решить проблему

При решении проблемы защиты окружающей среды важно использовать комплексные мероприятия: производственные, экономические, научно-технические, социальные.

Улучшить экологическую ситуацию можно с помощью:

более полного извлечения ископаемых из недр;
применения промышленностью попутного нефтяного газа;
комплексного использования всех компонентов пород;
мероприятий по очистке вод при подземных разработках;
применения шахтных сточных вод в технических целях;
использования отходов в других производствах.

Во время добычи и переработки минерально-сырьевых ресурсов необходимо использовать современные технологии, позволяющие сократить выбросы вредных веществ. Несмотря на затратность применения передовых разработок, вложения оправданы улучшением экологической ситуации.