Охрана недр и окружающей среды при разработке угольных месторождений

Процессы добычи и переработки угля с использованием традиционных технологий сопровождаются перемещением значительных объемов горных пород, что приводит к изменениям рельефа местности, гидрогеологического и температурного режимов почвенного покрова, загрязнению водного и воздушного бассейнов. Так, например, при добыче 1 млн. т угля подземным способом нарушается до 10 га земельных угодий, а при открытой разработке — до 30 га и более. Кроме того, на земной поверхности при этом складируется до 1 млн. м3 твердых отходов, в поверхностные водоемы сбрасывается со сточными водами до 150 т взвешенных веществ и до 3,3 тыс. т минеральных солей, а в атмосферу в виде газов и пыли поступает около 2 тыс. т вредных веществ.

Значительное количество твердых отходов, получаемых при добыче и переработке угля, сосредоточено в терриконах и породных отвалах. Их число только в Украинском Донбассе составляет более 1260. Причем количество породы в отвалах постоянно увеличивается в связи с переходом на более глубокие горизонты и вовлечением в выемку тонких и весьма тонких пластов.

Большинство терриконов и породных отвалов горят, увеличивая выброс в атмосферу вредных веществ. При сжигании угля на тепловых электростанциях образуются шлак, зола, в атмосферу выбрасываются дымовые газы, содержащие вредные примеси.

В целом в угольной отрасли наблюдается тенденция опережающего накопления отходов над их использованием, что может привести к тяжелым и необратимым экологическим последствиям. В настоящее время используется только до 1% отходов, получаемых при добыче и переработке угля. В связи с этим возникает необходимость в осуществлении комплекса мероприятий по охране недр и окружающей среды при разработке угольных месторождений. Эти мероприятия должны быть направлены на:

- создание и внедрение малоотходных и безотходных технологий добычи и переработки угля;

- рекультивацию земель и их последующее озеленение;

- тушение горящих породных отвалов и предупреждение их самовозгорания;

- строительство водоочистных сооружений и систем оборотного водоснабжения;

- оснащение источников промышленных выбросов в атмосферу пыле- и газоулавливающими установками;

- утилизация и использование метана, выделяющегося при добыче угля.

Безотходные технологии — одно из перспективных направлений добычи угля. Они предусматривают комплексное использование добываемого полезного ископаемого для обеспечения минимального вредного влияния на окружающую природную среду. В угольной промышленности разработка таких технологий ведется в направлении оставления породы в шахте или в выработанном пространстве разрезов и использования попутно добываемых пород и отходов обогащения угля в промышленных или других целях. При подземной добыче угля оставление породы в шахте возможно в случае управления горным давлением закладкой выработанного пространства и при проведении выработок широким забоем с оставлением подрываемых пород в раскоске. При сплошной системе разработки возможно оставление породы от проведения выработок в шахте путем возведения бутовых полос для охраны этих выработок от воздействия горного давления. Оставление породы в шахте, помимо уменьшения площадей отвалов, позволяет также увеличить степень извлечения запасов из недр, более эффективно управлять горным давлением и движением подрабатываемого массива пород. Последнее особенно важно при отработке угольных пластов под охраняемыми объектами. Например, на шахте им. А.М. Горького ГХК "Донуголь", ведущей отработку запасов под центральной частью г. Донецка, выемка угля производится с использованием закладки выработанного пространства.

Определенного внимания заслуживает рассмотрение вопроса предварительного обогащения угля в подземных условиях. В этом случае отходы обогащения будут оставаться под землей (их можно использовать, например, для закладки выработанного пространства), а на поверхность будет выдаваться уже обогащенный уголь.

Значительную часть пород, попутно извлекаемых из недр, можно эффективно использовать в промышленности и строительстве. С этой целью ведутся разработки технологий термической и механической обработки отходов добычи и обогащения угля для придания им свойств, удовлетворяющих требованиям строительной индустрии. Это даст возможность уменьшить площади, занимаемые породными отвалами, и исключить отчуждение земельных угодий.

Предотвращению вредного влияния на окружающую среду уже существующих породных отвалов призвано способствовать тушение горящих отвалов и проведение профилактических мероприятий по предупреждению их самовозгорания. С этой целью производится также разборка терриконов и вывоз породы для засыпки оврагов и неиспользуемых площадей; переход на складирование породы в плоские отвалы; переформирование конусных отвалов (терриконов) в плоские с последующим их озеленением; использование породы из отвалов для строительства дорог, сооружения насыпей и дамб и в производстве стройматериалов.

При добыче угля не менее важной проблемой является поступление в выработки воды. На одну тонну добытого подземным способом угля приходится в среднем 4..5 м3 шахтной воды. На откачку, очистку, отвод и сброс шахтных вод расходуется значительное количество энергии и материальных средств для сооружения водоотливных и очистных сооружений. Шахтные воды уже сравнительно широко используются в отрасли для пылеподавления, отвода тепла от шахтных кондиционеров, гидротранспорта закладочных материалов и угля, гидродобычи и обогащения угля и т. д.

С целью улучшения санитарного состояния водоемов и использования очищенной воды, разрабатываются и применяются: установки одноступенчатой очистки шахтных вод от взвешенных частиц методом фильтрования; безотходная технология термической деминерализации шахтных вод; деминерализация шахтных вод с применением метода электролиза (шахта "Южно-Донбасская" №3 ГХК "Донуголь"); способы и средства утилизации рассолов, образующихся при опреснении шахтных вод; конструкции прудов-отстойников для осветления нейтрализованных кислых вод и др.

Концентрация горных работ и увеличение глубины разработки пластов приводят к повышению интенсивности газовыделения в горные выработки. В этой связи определенное место в ряду природоохранных мероприятий занимает утилизация шахтного газа метана, поступающего в атмосферу с вентиляционными потоками и выдаваемого дегазационными установками.

Ежесуточно из шахт выдается от 20 до 70 тыс. м3 метана на каждые 1000 т добытого угля. Среди мер снижения газообильности разрабатываемых пластов особое место отводится их дегазации. Дегазационные системы позволяют выдавать на поверхность газо-воздушную смесь с содержанием метана до 40..50%. В Украине до 20 шахт используют каптируемый метан как топливо в шахтных котельных. Общее количество утилизируемого газа при этом составляет до 72 млн. м3 в год при общем объеме извлекаемого из недр метана около 1 млрд. м3 в год. В целом объем утилизации газа метана на шахтах еще пока очень низок и составляет около 7% от общего количества.

Для более полного использования выделяющегося при добыче угля метана разрабатываются и используются технологии сжигания шахтного метана совместно с другими видами топлива; получения метановоздушных смесей с содержанием метана более 30% путем обогащения их природным газом.

На шахте им. М.И. Калинина ГХК "Донуголь" каптируемый метан используется для подогрева поступающего при отрицательной температуре в шахту воздуха в газовоздушной калориферной установке. Аналогичная установка сооружается на шахте "Донбасс" этого же объединения.

На шахте им. А.Ф. Засядько (г. Донецк) осуществляется извлечение метана из углепородного массива через пробуренные с поверхности скважины. Добываемый газ сжижается и используется для заправки автотранспорта. Известно, что 1 м3 метана заменяет около 1 л бензина. Следовательно, добывая на шахте в год 1 млн. м3 метана, можно получить до 1000 т условного бензина.

Это позволит снизить выбросы метана в атмосферу и сэкономить основное топливо (уголь, мазут, природный газ).

Вопросы для самоконтроля

1. Как и в связи с чем изменилась структура потребления угля в Украине с начала века до настоящего времени?

2. Каковы перспективы и основные направления развития добычи угля в стране?

3. Дайте краткую характеристику условий залегания угольных пластов в бассейнах:

- Донецком;

- Львовско-Волынском;

- Днепровском.

4. Каковы запасы бурого угля (в % к каменному) в Украине, и где они сосредоточены?

5. В чем проявляется вредное влияние разработки угольных месторождений на окружающую среду?

6. Назовите основные мероприятия по снижению вредного влияния разработки угольных месторождений на окружающую среду.

Глава 2. ШАХТА. ШАХТНОЕ ПОЛЕ. ЗАПАСЫ УГЛЯ И ИХ ПОДСЧЕТ

Дата добавления: 2015-03-31