Горнодобывающая промышленность

Не более 1% от общей массы полезных ископаемых рациональ­но используется после переработки и доставки. Сама их добыча сопровождается огромными сопутствующими массами невостре­бованного вещества. Так, при современном мировом объеме добы­чи угля и сланцев более 3 млрд т в год выход твердых, жидких и газообразных отходов составляет более 10 млрд т в год, т. е. более 3 т отходов на 1 т добытого товарного твердого топлива.

Предприятия горнодобывающей и перерабатывающей отраслей оказывают наибольшую техногенную нагрузку на окружающую среду. Так, в 2000 г. площадь нарушенных горными работами зе­мель на территории России составила 1282,6 тыс. га, более 10 % из которых приходилось на хранилища твердых отходов; 20% очагов загрязнения подземных вод связано с проникновением загряз­няющих веществ из накопителей отходов.

Увеличивающиеся масштабы извлечения минерально-сырьевых ресурсов вызывают увеличение экологического риска, поскольку горное производство характеризуется повышенной опасностью техно­логических процессов, негативным воздействием их на окружаю­щую среду и здоровье человека, а также воздействием самой окру­жающей среды на человека в рамках природно-производственных комплексов (ППК).

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых ведется на шахтах (уголь, вязкие битумы, соль, погребенные рос­сыпи) и рудниках (руды черных и цветных металлов). Основная технологическая схема горнодобывающего производства состоит из следующих инвариантных к виду полезного ископаемого опера­ций:

· извлечение горной массы (сопровождается деформацией мас­сива пород, разрушением поверхности, снижением продуктивно­сти почв, снижением устойчивости сооружений и коммуникаций, изменением гидрогазодинамики массива и акваторий, изменени­ем химизма породного массива, изменением силовых полей);

· вентиляция подземных выработок (загрязнение атмосферного воздуха пылью и продуктами взрывания);

· шахтный водоотлив (загрязнение подземных и поверхностных вод);

· перемещение добытого вещества;

· складирование добытого вещества (сопровождается отторжени­ем земель, механическим, химическим, радиационным загрязне­ниями среды, изменением ее аэродинамики);

· потребление продукции и образование твердых, жидких и газо­образных отходов (сопровождается загрязнением акваторий, сокрашением водных запасов, снижением плодородия почв, затоплением, заводнением и деформированием поверхности, газо­динамическим, акустическим и радиационным загрязнением);

· потребление и выделение энергии (воздействие силовых полей, тепловые, световые и другие физические эффекты).

Выделяют следующие основные типы нарушений — геомеханические, гидромеханические, аэродинамические, биоморфоло­гические.

Основные формы:

геомеханических нарушений: деформации, про­валы, выемки, насыпи;

гидродинамических нарушений: зарегулиро­вание, затопление, истощение, заводнение, подпор и др.;

аэроди­намических нарушений: разрежение, возмущение, инверсия;

биоморфологических нарушений: повреждение, уничтожение, распугивание.

Литосферные загрязнения: засорение, запыление, замазучивание, закисление, заиливание и др.

Гидросферные загрязнения: основные формы сапробных загрязнений — эвтрофия и гипертрофия; голобных — засоление химическими веще­ствами (твердыми, жидкими и газообразными), закисление, ми­нерализация, замутнение и загазованность;

Атмосферные загрязне­ния: загазованность, заражение, запыление, задымленность и др.

Подземные горные работы оказывают большое влияние на гидрогеологию прилегающих территорий. При извлечении больших объемов полезных ископаемых, особенно с использованием систем разработки с обрушением налегающих пород, в зону сдвижения вовлекаются водоносные горизонты, часто на значительных пло­щадях.

Огромные массы вод, откачивающихся из рудников, оказыва­ют негативное воздействие на состояние гидроресурсов и почв не только вблизи места ведения горных работ, но и на значительных прилегающих территориях.

Сливаемые шахтные воды сильно загрязняют поверхность и грунтовые воды, не позволяя использовать почву в традиционных для данного района направлениях. Наиболее распространенными загрязняющими веществами рудничных вод считаются хлористые соединения и свободная серная кислота, которой часто сопутству­ют растворимые соли, главным образом сульфаты железа, меди, цинка, марганца, никеля и др. По хлористым и сернистым соединениям, а также содержанию Са, Мg, Nа, К рудничные воды превосходят техническую воду в 5—15 раз, что исключает возможность их использования без предварительной очистки и нейтрали­зации даже в технологических целях. Особую опасность представ­ляют тяжелые металлы.

Системы экологической безопасности на горных предприятиях ориентированы на постоянный мониторинг геомеханического со­стояния породного массива, транспортных путей, вентиляционных и водоотливных средств, а также сопряженных с ними очист­ных сооружений.

Самостоятельную задачу составляет также непрерывный ана­лиз загазованности и запыленности горных выработок для пред­упреждения взрывоопасных ситуаций.

Защита водотоков предусматривает:

· организованный сток ливневых и технических вод путем устрой­ства специальных гидротехнических сооружений (водосборных лотков, бетонных водовыпусков и т.д.);

· строительство отводных каналов или специальных устройств для пропуска воды естественных водотоков и перехвата склонового стока при размещении породных отвалов в балках и оврагах;

· устройство обвалования, нагорных канав, водоотводов и дру­гих простейших гидротехнических сооружений при размещении отвалов и карьеров на склонах;

· формирование бортов карьерных выемок и откосов отвалов, устойчивых к оползням и осыпям, а также поверхностей отвалов, устойчивых к просадкам;

· обеспечение мероприятий по регулированию водного режима в рекультивационном слое, особенно если он сложен породами, обладающими неблагоприятными водно-физическими свойствами;

· создание экрана из капилляропрерывающих или нейтрализую­щих материалов (песок, камень, гравий, пленка и т.п.) при нали­чии в основании рекультивационного слоя токсичных пород;

· мероприятия, исключающие заболачивание рекультивируемой поверхности;

· формирование отвалов из пород, подверженных горению, по технологической схеме, исключающей их самовозгорание; при этом рекультивационный слой отвалов должен создаваться из пород, пригодных для биологической рекультивации.

При подземном способе разработки необходимо:

· перед отсыпкой шахтных отвалов с отведенных под них участ­ков снимать плодородный слой почвы;

· в рекультивацию земель, нарушенных вследствие опускания земной поверхности с образованием на ней прогибов и провалов, включать снятие плодородного слоя почвы, планировку поверхности прогибов, заполнение провалов горной породой с последу­ющим нанесением плодородного слоя почвы, проведение меро­приятий по предотвращению неблагоприятных процессов (иссушения, заболачивания, эрозии);

· при создании водоемов в незаполненных горной породой шахт­ных прогибах и провалах соблюдать условия, сформулированным для водохозяйственного направления рекультивации.

Основными техническими направлениями реализации требований по охране гидроресурсов могут быть:

· выбор оптимальных методов и степени очистки сбрасываемых шахтных вод в зависи­мости от местных условий, с учетом возможного использования очищенных вод;

· применение специальных мер по изоляции гор­ных выработок от водоносных горизонтов для предотвращения или уменьшения величины водопонижения под воздействием шахтного водоотлива в прилегающем к горному предприятию районе.

Анализ горно-геологических условий залегания запасов вклю­чает определение: мощности зоны аэрации; параметров влагоемкости породи сезонной динамики влагонасыщенных отложений; механического состава и пористости пород; генезиса и стратификации отложений.

При этом экологическую значимость имеют свойства подстила­ющих грунтов, которыми характеризуется механизм массообмена между почвенными отложениями и горизонтом пород с напор­ным движением подземной влаги.

Водопотребление при добыче и переработке полезных ископае­мых обычно связано с хозяйственно-бытовыми и коммунальны­ми, производственными и техническими нуждами, а также с по­жаротушением. Для этого используют системы водоснабжении, в состав которых входят водозаборные сооружения, насосные стан­ции, станции очистки и подготовки воды, магистральные или раз­водящие трубопроводы или каналы, резервуары и водонапорные башни, а также вспомогательные сооружения.

В соответствии с видами водопотребления системы водоснабжения разделяются на хозяйственно-питьевые, технические (производственные) и противопожарные. Они могут быть как раздельными, так и совмещенными. по способу ее использования — прямоточными, оборотными, с повторным исполь­зованием.

Основные направления совершенствования водопотребления горнодобывающих предприятий — сокращение потребления воды питьевого качества из рек, озер и городского водопровода, а так­же расширение использования шахтных и карьерных вод для хо­зяйственно-бытовых и технических нужд. Для этого проводится детальный анализ работы горного предприятия и разрабатывается ситуационный план (графический документ) расположения вод­ных объектов, инженерных сооружений и устройств по использо­ванию и охране водных ресурсов, на котором показано располо­жение на местности всех водных объектов, линий водопотребле­ния и водоотведения, водозаборов и других сооружений.

Дата добавления: 2014-01-04