· біомеліоративні роботи з відновлення родючого шару ґрунтів, що переміщується;

· біологічне освоєння відновлених земель.

Завдання гірничої рекультивації полягає в тому, що при розкривних роботах верхній шар земельної ділянки знімається селективно, окремо складується, а після завершення видобутку корисних копалин знову наноситься на порушену площу. Нанесенням ґрунтового покриву завершується технічний етап рекультивації. При всій різноманітності форм і розмірів порідних відвалів, що споруджуються при відкритій і підземній розробках, а також при розвідці родовищ, роботи по рекультивації зводяться до оптимізації геометричних елементів і біологічних характеристик утвореного техногенного ландшафту. Основні процеси зводяться до вирівнювання відкосів відвалів і бортів кар'єрів, планування верхньої поверхні відвалів або дна кар'єрів і покриття, в разі необхідності, сформованих похилих і горизонтальних поверхонь родючими ґрунтами.

Найбільш великі площі земельної поверхні займають зовнішні відвали розкривних порід на рудних та вугільних кар'єрах. Їх відсипають до одно -, дво -, і, рідше, - багатоярусних відвалів. При цьому вирівнювання відкосів в процесі рекультивації відвалу призводить до суттєвих змін його основних параметрів: окрім збільшення площі відкосів, збільшуються розміри верхньої поверхні відвалів; при способі вирівнювання, що здійснюється згори донизу, збільшуються розміри площі, яку займають відвали; при вирівнюванні знизу догори площа основи відвалу залишається незмінною, а висота всього відвалу або його "привідкосних" частин збільшується.

Біологічний етап рекультивації починається організацією і виконанням біомеліоративних робіт з відновлення родючості нанесеного шару ґрунту або ж створення на материнських ґрунтах родючих субстратів. За умови сільськогосподарського напрямку використання порушених земель на біологічному етапі рекультивації вирішуються такі питання:

· підбір меліоративних сівозмін;

· обирається технологія обробітку ґрунту;

· встановлюються норми та періодичність внесення органічних і мінеральних добрив, а також (за необхідністю) меліорантів.

Окрім перерахованих порушень земної поверхні, зумовлених відкритими гірничими роботами, значні земельні ділянки займаються відвалами сухих хвостів збагачення і хвостосховищами. Результатом таких розробок є появи западин та виїмок на земній поверхні, що призводить до зміни водного режиму і, як наслідок, заболочування місцевості, а залишені без рослинного покриву порушені відслонення породи - до інтенсивної водної та вітрової ерозії.

Вплив гірничого виробництва на землі і ландшафт:

I. Прямий вплив. Будівництво кар'єрів і розрізів, формування внутрішніх відвалів, спорудження водосховищ, будівництво промислових та цивільних споруд, прокладання доріг і різного виду комунікацій і, як наслідок, деформація земної поверхні в межах самого земельного відводу, порушення рослинного покриву, зміна зовнішнього вигляду території, зменшення площ сільськогосподарських та лісових угідь, міграція тварин виникнення гірничо-промислового ландшафту.

II. Опосередкований. Зміна стану і режиму ґрунтових і артезіанських вод під час осушення родовищ, осадження пилу та хімічних з'єднань із викидів в атмосферу, інфільтрація забруднених або засолених вод через дамби та основи водосховищ, винесення та осадження продуктів ерозії порушених земель, підтоплення та заболочення ділянок земель із близько розташованим рівнем ґрунтових вод, погіршення якості води і режиму поверхневих водотоків та водойм. І, як наслідок, погіршення стану та родючості земель, погіршення умов розвитку рослин та існування тварин, тобто деградація природного ландшафту.

В наслідок прямого та опосередкованого впливу ВГР на землі (ландшафти) виникають негативні екологічні наслідки:

1. скорочення площ природних та культурних антропогенних ландшафтів;

2. водна та вітрова ерозія;

3. руйнування структури ґрунту;

4. мінералізація ґрунтів;

5. засолення ґрунтів;

6. інтоксикація ґрунтів;

7. перезволоження ґрунтів (заболочення чи підтоплення);

8. формування карсту;

9. зміна мікроклімату даної території.

В залежності від масштабів та інтенсивності антропогенного впливу виділяють наступні зміни ландшафтів:

· Глобальні зміни - відбувається зміна природного середовища на великих територіях в сукупності з змінами якості атмосферного повітря та вод світового океану;

· Зональні зміни - в результаті тривалого антропогенного впливу формуються нові форми ландшафтних одиниць (гірничо - промисловий ландшафт);

· Регіональні зміни - інтенсивному впливові підлягають природні географічні, господарські, економічні та соціально демографічні комплексів межах адміністративного поділу території даної держави;

· Локальні зміни - ландшафтні зміни відбуваються в межах земельного відводу одного підприємства.

Поняття гірничий відвід обмежує частину надр, що надана підприємству або організації для розробки корисних копалин, що містяться в них, але не дає права на використання поверхні землі в межах цього підприємства з іншою метою.

Земельний відвід гірничого підприємства являє собою площу земельної поверхні за контуром гірничого відводу яка призначена для розміщення об'єктів гірничого виробництва, які необхідні при будівництві та експлуатації кар'єру

В земельному відводі гірничого підприємства виділяють наступні групи ділянок:

Для проведення безпосередньо гірничих робіт (ділянки виділяють у тимчасове користування крім площ під зовнішні відвали, які виділяються у довгострокове користування).

I. Ділянки під розміщення основних технологічних та допоміжних промислових споруд у тому числі очисні та водозабірні споруди, склади вибухівки (ці ділянки надаються підприємству в постійне чи у довготривале користування).

II. Для розміщення цивільних та житлових будов для потреб гірничого підприємства (постійне користування).

III. Ділянки для розміщення різного роду комунікацій: ЛЕП, дороги, водопроводи, нафтопроводи, каналізація (постійне або тимчасове користування в залежності від призначення).

Характеристика вилучених земель гірничого підприємства (технологічна характеристика):

Клас 1.Земельний відвід:

1. Капітальна траншея

2. Відвал від проведення капітальної траншеї

3. Відвал від проведення розрізної траншеї

4. Склад родючих порід (рекультиваційний склад)

Клас 2.Гірничий відвід

2.1 Внутрішній відвал

2.2 Виїзна траншея

2.3 Залишковий відпрацьований простір

2.4.3. Ефективність використання земель

Кожне гірниче підприємство використовує земельну ділянку, що виділяється йому в порядку, встановленому Основами земельного законодавства. В межах земельного відводу виділяються ділянки, зайняті промисловими будовами та спорудами і житловими масивами, що використовується постійно (постійний земельний відвід).

Кар'єрні виїмки, внутрішні й зовнішні відвали, зони осідання, дороги та іншу технологічні об'єкти, зв'язані з короткостроковим використанням земель, розташовуються на земельних відводах, що надаються підприємству на певний період - від 3 до 10 років.

Площі земельних відводів, що виділяються гірничодобувному підприємству, залежить від гірничо-геологічних умов, обраного способу розробки родовища, параметрів схем розкриття, підготовки, розробки, засобів відвалоутварення та ряду інших технологічних чинників. Основними землемісткими технологічними об'єктами при відкритому способі розробки родовищ є: розкривні траншеї, відвали порід, хвостосховища, технологічні дороги, лінії електропередач тощо. Виділені на тривалий термін, земельні площі виключаються з господарського користування і є ерозійнонебезпечними територіями, що сприяють забрудненню прилягаючих до них земельних угідь. Частина земель в межах земельних відводів не використовується для технологічних потреб, що знижує ефективність їх застосування в цілому.

Коефіцієнт ефективності використання земель в межах земельного відведення визначається співвідношенням

Коефіцієнт ефективності в межах земельного відводу уможливлює дати оцінку повноти використання земель на діючих підприємствах і виявити ділянки, які можна достроково повернути попереднім землекористувачам або використати для задоволення потреб самого підприємства, наприклад, для організації власного підсобного господарства з виробництва сільськогосподарської продукції. При проектуванні нових і реконструкції діючих гірничих підприємств за значенням коефіцієнта ефективності використання земель можна оцінювати різноманітні варіанти розміщення технологічних об'єктів і визначати оптимальні форма і розміри земельних відводів.

Загальна площа земель, використовувана, порушувана і забруднювана при видобуванні та переробці корисної копалини, включає території, зайняті земельними відведеннями підприємств, окремих технологічних об'єктів S_з.в.; санітарно-захисні зони навколо технологічних об'єктів, зони екологічної зміни (шкідливої дії технологічних об'єктів на природне середовище) S_з.е.з..

Знання і уміле використання подібних закономірностей дозволяє управляти розмірами і конфігурацією санітарно-захисної зони в межах споруди або технологічного об'єкту, створюючи ефективний інженерний захист навколишнього середовища від негативних наслідків гірських розробок, причому в роботу включаються не тільки штучні інженерні прийоми, але і окремі елементи природи, в даному випадку земельні ділянки, зайняті під санітарну зону

Коефіцієнт землеємності. Ефективність використання земель характеризує випуск готової продукції на 1 м ² зайнятої площі. При розрахунку цього показника враховують загальну площу всіх виробничих та допоміжних споруд, цехів підприємства. Співставлення значень отриманих показників дає нам уявлення на скільки розвинені допоміжні служби кар'єру. У випадку наявності великих виробничих площ, які не використовуються можливі 2 наступні варіанти:

· підвищення виробництва продукції;

· ліквідація частини допоміжних споруд.

Рекомендується використання земельних площ гірничого підприємства характеризувати відношенням площі, яка зайнята гірничим підприємством до кількості видобутої продукції і критерієм ефективності вважати коефіцієнт земле ємності.

Всі заходи з охорони і підвищення ефективності використання земельних ресурсів можна поділити на три групи: технологічні, інженерно-профілактичні та екологічні.

Технологічні заходи передбачають застосування таких технологій видобутку і переробки корисних копалин, що не пов'язані з великими площами відчужених земель для промислових об'єктів і не призводять до значних екологічних змін в зоні шкідливого впливу. Інженерно-профілактичні заходи скеровані на виключення чи зниження міри та інтенсивності порушення земель і забруднення ґрунтів як в межах земельних відводів, так і за їх межами. Екологічні заходи пов'язані з проведенням спеціальних охоронних зелених зон навколо промислових об'єктів, рекультивації порушених земель в межах земельних відводів і відродженням деградованих земель в межах зони шкідливого впливу підприємства.

На сучасному етапі розвитку відкритих гірничих робіт до технології ведення гірничих робіт поряд з економічністю та безпекою висуваються наступні вимоги раціонального використання земель:

1. видобування корисних копалин повинно бути найменш земле ємким, тобто витрати земельних ресурсів на одиницю видобутої мінеральної сировини повинні бути мінімальними;

2. в процесі будівництва кар'єру та експлуатації родовища режим порушення та відновлення земель повинен бути найбільш сприятливим, тобто розрив у часі між порушенням і відновленням земель є мінімальним, а основна частина порушень (ділянки з родючим шаром ґрунту) повинна переноситись на більш пізні періоди розробки родовища;

3. формування відпрацьованого простору і відвалів пустих порід повинно відповідати вимогам рекультивації відповідно до прийнятого напрямку подальшого використання цих земель.

Реалізувати ці вимоги можна наступними шляхами:

1. Застосувати технології із внутрішнім відвалоутворенням. Дана технологія передбачає відпрацювання кар'єрного поля в 2 етапи. На першому етапі відпрацьовується до проектної глибини лише частина кар'єрного поля із зовнішнім відвалоутворенням. На другому етапі основна частині - внутрішнє відвалоутворення.

2. Застосовувати блокову технологію відпрацювання при якій відпрацьовані ділянки засипаються розкривними породами із сусідніх кар'єрів.

3. Розширити область застосування селективної технології виїмки родючих та потенційно родючих ґрунтів та їх подальше складування у верхню частину відвалу пустих порід.

4. Створити умови для швидкого та ефективного повернення земель в народне господарства. Формувати відвали великі за своєю площею таким чином, щоб вони в мінімальний термін досягали проектної висоти із подальшим одночасним розвитком всіх відвальних ярусів. Такий порядок дозволить забезпечити поетапний відвід земель та поєднати у часі такі технологічні процеси, як відвалоутворення і рекультивація.

5. Формувати найбільш сприятливий рельєф поверхні відвалів стосовно до подальшого їх використання.

6. Удосконалювати технологію гідровідвалоутворення за рахунок застосування поетапного заповнення відвалів, спільного відвалоутворення розкривних порід і хвостів збагачення, способу складування зневоднених хвостів.

Основні питання охорони і раціонального використання земель при видобутку корисних копалин вирішуються в період проектування гірничих підприємств. Правильний вибір способу розробки родовища, схем розкриття, підготовки і систем розробки в чималій мірі визначають форми та інтенсивність порушення земель. При виконанні планувальних робіт з розкриття кар'єрних полів, відсипання зовнішніх відвалів і будівництва технологічних об'єктів на проммайданчиках в першу чергу знімається і складується у відвали родючий шар ґрунту. В місцях можливого забруднення поверхні нафтопродуктами, хімреагентами, глиною, цементом й іншими матеріалами після зняття родючого шару споруджується спеціальне покриття, що запобігає забрудненню ґрунтових вод і ґрунтів прилягаючих ділянок. Великі порушення поверхні при розвідувальних роботах і облаштуванні проммайданчиків спостерігаються при прокладанні канав.

Деградація земельних ресурсів (водна та вітрова ерозія, забруднення відходами промисловості та сільськогосподарського виробництва, важкими металами та радіонуклідами, переущільнення ґрунту під дією важкої сільськогосподарської техніки, порушення внаслідок добування корисних копалин тощо) призводить до скорочення земельних ресурсів, зменшення потенційної родючості ґрунтів, що вимагає проведення науково обґрунтованої державної політики в галузі використання і охорони земель, створення механізму збереження і покращання національного багатства - продуктивних земель. Необхідною умовою для охорони продуктивних земель і навколишнього природного середовища в цілому є правильна організація території і землекористування зокрема. Розроблена в цьому напрямку Програма захисту земель практично не діє, головним чином, через відсутність коштів.

2.4 Раціональне використання корисних копалин, розкривних та вміщуючих порід. Охорона і раціональне використання надр

Характеристика мінеральних ресурсів гірничих підприємств

Ряд науковців вважає, що надра - це частина природного середовища, яка знаходиться під ґрунтовим покривом, включає підземні води, а також виходи родовищ корисних копалин на земну поверхню в межах однієї держави. Недолік визначення недостатньо відображені сучасні тенденції розвитку мінерально-сировинної бази окремої держави. Інші науковці дають більш повніше визначення. Надра - умовно виділена частина земної кори, яка розташована під поверхнею суші та дном Світового океану і простягається до глибин, доступних для геологічного вивчення та освоєння сучасними технологічними засобами. Вони є власністю народу України і надаються у тимчасове або постійне коригування. Тому надра країни знаходяться під постійною охороною з боку держави.

Верхня доступна частина літосфери чи надра використовуються людиною в основному для добування корисних копалин, зберігання рідких і газоподібних корисних копалин, розміщення різних науково-дослідних і спеціальних споруд, для транспортних комунікацій, захоронення промислових токсичних і радіоактивних відходів виробництва і скид стічних вод.

Елементи земної кори, що утворюються природними хімічними сполуками називаються мінеральними. Ті із мінералів, які можуть бути використані у природному вигляді або після відповідної обробки називаються корисними копалинами.

При геологорозвідці на поверхню подається значна кількість породи, яку можна зменшити, залишаючи її у виробці чи зменшивши січення виробки

при геологорозвідці буровим способом. Породи розмішують у виробленому просторі кар'єру, що дозволяє ефективно скоротити площу порушеної поверхні.

Комплексне використання ресурсів гірничих підприємств

Під комплексних використанням родовищ розуміють вилучення із надр у придатному для використання стані основних і сумісно з ними залягаючи корисних копалин.

Основою комплексного використання родовищ корисних копалин слугує в першу чергу їх геологічне дослідження, яке охоплює великі площі земної поверхні, що обмежені, наприклад, контурами існуючих або плануємих територіально - промислових комплексів. При геологорозвідувальних роботах, починаючи зі стадії попередньої розвідки, слід комплексно вивчати основні і сумісно залягаючи корисні копалини, що мають промислову цінність.

Комплексна розробка родовищ передбачає не тільки отримання цільової корисної копалини, але й тих корисних компонентів, які можуть знаходитись в складі вміщуючи): порід, тобто в суміжних стратиграфічних горизонтах або геологічних тілах, які зачіпаються гірничими роботами. Всі корисні компоненти мають освоюватись сукупно шляхом селективного, роздільного видобування, відправлення споживачу або ж тимчасовим складуванням в спеціальні відвали. Наприклад, для вугільних родовищ характерною є наявність таких корисних компонентів, як вода, метан, колчедан, сірка, германій та інших. Комплексне використання сировини передбачає вилучення всіх компонентів (рідкісних і розсіяних елементів, солей, окремих гранулометричних фракцій, залишкових полімінеральних продуктів і т. д.), так і використання самої агрегатно-мінеральної основи корисних копалин, відходів виробництва, тобто перетворення їх в корисну продукцію. Важливість завдання комплексного використання мінеральної сировини зумовлена великими обсягами її видобування і переробки (близько 60 % сировини, що знаходиться в господарському обігу, мінерального походження). Досвід роботи гірничодобувної промисловості країни свідчить, що масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і по більшості їх груп знаходяться в межах 3-10%. В той же час гірничі відвали вміщуючих порід, відходи збагачувальних фабрик можуть бути сировиною для виготовлення будівельних матеріалів, використовуватись як закладочні засоби в підземних гірничих виробках, в автодорожньому і залізничному будівництві, при рекультивації земель тощо. З промисловою метою можуть бути використані також і стічні шахтні води.

Комплексне використання сировини потрібно розглядати як універсальний принцип безвідхідного виробництва, реалізація якого на сьогодні особливо актуальна.

Раціональне використання і охорони надр

Під охороною і раціональним використанням надр розуміють науково обґрунтоване використання земної кори, мінеральних ресурсів літосфери і гідросфери, воно включає: комплекс науково - технічних, виробничих, економічних і соціальних проблем, які вирішуються в різних галузях народного господарства.

Вимоги раціонального використання земель:

1. Видобування корисних копалин повинно бути найменш земле ємних, тобто витрати земельних ресурсів на одиницю видобутою мінеральної сировини повинні бути мінімальними;

2. В процесі будівництва кар'єру та експлуатації родовища режим порушення та відновлення земель повинен бути найбільш сприятливим, тобто розриві у часі між порушеними і відновленими землями є найбільш мінімальним, а основна частина порушень (ділянки з родючим шаром ґрунту) повинна переноситись на більш пізній період розробки родовищ;

3. Формування відпрацьованого простору і відвалів пустих порід повинно відповідати вимогам рекультивації, відповідно до прийнятого напрямку подальшого використання цих земель.

Таблиця 2.1 Постадійні завдання раціонального використання і охорони надр

Стадії освоєння мінеральних ресурсів	Завдання
	Найповніше вилучення корисних копалин і їх використання	Комплексне використання мінеральних ресурсів	Охорона навколишнього середовища
Пошук і розвідка родовищ	Підвищення якості розвідки родовищ і технологічних досліджень сировини, правильність встановлення мінерально-сировинних кондицій.	Повне дослідження супутніх компонентів в складі вміщуючи порід.	Виконання правил ведення геолого-геофізичних, бурових, гірничо-прохідницьких робіт, що запобігають забрудненню водних горизонтів тощо
Видобування корисних копалин	Вибір раціональних систем розробки, зниження втрат сировини в надрах внаслідок розубожування, забезпечення максимальної економічної доцільності повноти відпрацювання родовища	Забезпечення комплексності відпрацювання родовищ, використання попутної видобутої сировини шляхом її селективного виймання і складування	Вибір раціональних систем розробки родовищ і відвалоутворення, рекультивація порушених земель, очищення і нейтралізація кар'єрних вод тощо
Транспортування і переробка мінеральних ресурсів	Повне вилучення корисних компонентів із сировини, скорочення втрат при транспортуванні і переробці	Економічно доцільне вилучення з сировини супутніх компонентів, використання відходів первинної і вторинної переробки корисних копалин в інших галузях або повторно як початкову сировину.	Застосування раціональних систем складування і збереження відходів з мінімальними земельними відчуженнями, створення водогазоочисних та інших систем, щоб запобігати забрудненню середовища

Раціональне використання і охорона надр:

- Використання надр з метою, з метою не пов'язаною з видобуванням корисних копалин;

- Раціональне використання мінеральних ресурсів і надр:

1. Найповніше вилучення корисної копалини при видобування і збагаченні;

2. Комплексне використання мінеральних ресурсів:

· Комплексна розробка родовищ;

· Комплексне використання мінеральної сировини, палива і відходів їх переробки:

ь Вилучення усіх цінних компонентів із мінеральної сировини;

ь Використання відходів первинної переробки мінеральної сировини і палива;

ь Використання відходів вторинної переробки мінеральної сировини і палива.

Вперше поняття "охорона надр" було дано в Гірничому положенні СРСР у 1921

Основні аспекти поняття охорони надр:

1. Технологічні способи і методи ведення гірничих робіт проводяться у відповідності до геологічної будови родовища із врахуванням характеру залягання пластів порід (геологічний контроль здійснюється Державним фондом надр);

2. Використання і дотримання норм, які стосуються технічної правильності та технологічної доцільності ведення гірничих робіт з метою досягнення найбільш повного відпрацювання родовища;

3. Застосування правил, які стосуються зйомки підземних та наземних вирубок, тобто складання маркшейдерських планів перевірки шляхом контрольної зйомки вирубки.

Основні вимоги до охорони надр:

1. Охорона родовищ корисних копалин від затоплення, обводнення, пожеж, які знижують якість корисної копалини, промислову цінність родовища і ускладнюють ведення гірничих робіт;

2. Запобігання забрудненню надр при веденні робіт, і які пов'язані з використанням підземного простору надр (сховища нафти і газу, захоронення шкідливих речовин і відходів виробництва, скидання стічних вод);

3. Дотримання встановленого порядку консервації та ліквідації підприємств по видобуванню корисних копалин і підземних споруд, які не пов'язані з процесом видобування;

4. Запобігання накопиченню промислових і побутових відходів на площадках водозбору та в місцях залягання підземних вод (якщо існує природна тріщинуватість водоупору) для потреб питного і промислового призначення;

5. Запобігання самовільній забудові земельних ділянок на землях, що виділяються в земельний відвід гірничого підприємства.

Економічні аспекти втрат корисних копалин

Економічна проблема охорони навколишнього середовища полягає в оцінці збитку, нанесеного забрудненням атмосфери, водних ресурсів, розробкою і використанням надр. Економічний збиток являє собою витрати, що виникають внаслідок підвищеного (поверх того рівня, при якому не виникає негативних наслідків) забруднення повітряного середовища, водних ресурсів, земної поверхні.

Забруднене природне середовище може негативно впливати на "реципієнтів" (людей, промислові, транспортні і житлово-комунальні об'єкти, сільськогосподарські угіддя, ліси, водойми тощо). Ці негативні впливи виявляються в основному в підвищенні захворюваності людей і погіршення їхніх життєвих умов, у зниженні продуктивності біологічних природних ресурсів, прискорення зносу будинків, споруджень і устаткування. У зв'язку з вищевикладеним можна виділити наступні групи витрат: витрати, спрямовані на запобігання шкідливого впливу забрудненої навколишнього середовища на реципієнтів, і витрати, викликувані цим впливом.

До першої групи відносяться витрати на переміщення реципієнтів за межі зон локальних забруднень навколишнього середовища, на озеленення санітарно-захисних зон, на спорудження й експлуатацію систем очищення

повітря, що надходить у житлові приміщення. Витрати, віднесені до другої групи, включають витрати на медичне обслуговування захворілих від забрудненого повітря, оплату бюлетенів, компенсацію втрат продукції через підвищення захворюваності, на компенсацію зниження продуктивності біологічних земельних і водних ресурсів.

Економічна ефективність від заходів, що попереджають локальне забруднення повітряного середовища "Э₁", може бути визначена за наступному виразом:

Э₁ = У+Д-З,

де: У - розміри річного збитку, що запобігається, від забруднення повітряного середовища, руб;

Д - річний додатковий доход від поліпшення виробничих результатів діяльності підприємства при реалізації противозабруднюючих повітря заходів, включаючи рентабельну утилізацію забруднюючих речовин (для гірських підприємств, зокрема метану), грн.;

З - приведені витрати на чи запобігання зниження забруднення повітряного середовища, грн.

При "З" чи більше дорівнює У+Д противозабруднюючих заходи стають економічно неефективними, однак вони можуть бути соціально виправданими.

На даний час не має можливості дати порівняльну кількісну оцінку впливу на навколишнє середовище гірничого виробництва та інших видів діяльності людини, оскільки відсутні науково-методичні основи для такого порівняння. Застосування ж різних часткових критеріїв не дозволяє отримати відповідь на це питання.

Поняття, класифікація та використання відходів гірничих підприємств

Основними відходами виробництва геологорозвідувальних робіт та розробки родовищ корисних копалин є гірські породи, що представлені кускова тою або мілкодісперсною масою, води та газоподібні продукти.

Отже, відходи гірничих підприємств за агрегатним станом поділяють на:

· рідкі,

· тверді,

· газоподібні.

Більш детальна характеристика відходів гірничих підприємств представлена в таблиці.

Таблиця 2.2 Відходи гірничого виробництва

Фазова характеристика відходів	Геологорозвідувальні роботи	Розробка місце народжень	Переробка мінеральної сировини
Тверді	Породи із гірничих виробок, буровий шлам.	Вскришні породи, мінеральний пил	Хвости, шлами, шлаки, зола
Рідкі	Води із гірничих виробок, промивні розчини при бурінні розвідувальних свердловин.	Води, що видаляються на поверхню при осушуванні родовищ, кар'єрні води	Стічні води виробництва і води, що потрапляють із хвосто- і шламосховищ.
Газоподібні		Кар'єрне повітря, гази, які виділяються із породних відвалів	Газові викиди суміжних виробництв

Основні напрями використання відходів гірничого виробництва

1. Тверді:

· Для покращення фізичних, хімічних і біологічних властивостей грунтів;

· При рекультивації, відновлення і покращення ландшафтів;

· У дорожньому будівництві;

· У будівництві;

· У якості сировини у промисловому виробництві;

· (вилучення корисних компонентів) при переробці породних відвалів.

2. Рідкі:

· Для побутових потреб (обмежено);

· Для сільськогосподарських потреб;

· Для промислового водопостачання.

3. Газоподібні:

· Для виробництва електроенергії;

· Для опалення.

Утилізація відходів гірничих підприємств

На сучасному рівні розвитку технологій розроблені схеми утилізації (вилучення цінних компонентів, залучення в замкнутий виробничий кругообіг, використання для зрошення та інших цілей після попереднього очищення, знезаражування тощо) скидних вод є або неефективним, або надзвичайно дорогі.

Скорочення обсягів рідких відходів гірничих підприємств можна досягти як шляхом зниження інтенсивності надходження у виробки супутньої води, так і зменшенням витрат технологічної води. Для цього в першому випадку використовують фільтруючі завіси на кар'єрах. В іншому - замкнуте водоспоживання дренажних полігонів.

Скорочення газоподібних відходів на підприємствах гірничодобувної промисловості (крім природних газів, що являють собою корисні копалини) може забезпечуватися дегазацією порід та удосконалення технологій вибухових робіт.

Комплексне використання родовищ, видобутої мінеральної сировини і відходів гірничого виробництва сприятиме не лише підвищенню його ефективності, а й стане важливим фактором охорони навколишнього природного середовища.

Першочерговими завданнями геологічного вивчення мінеральних ресурсів земної кори, їх раціонального використання і охорони є:

- розширення існуючих і створення нових мінерально-сировинних баз видобування і переробки корисних копалин з урахуванням оптимального розміщення продуктивних сил в країні і окремих її регіонах;

- максимальне забезпечення промислового виробництва мінерально-сировинними ресурсами, які відповідають вимогам науково-технічного прогресу;

- виявлення і збільшення запасів високоякісних родовищ корисних копалин в першу чергу в тих районах, де розробка їх забезпечує найбільшу економічну ефективність;

- переоцінка виявлених мінеральних ресурсів з урахування можливостей і тенденцій науково-технічного прогресу стосовно використання бідних родовищ і комплексного вилучення із мінеральної сировини всіх цінних компонентів.

2.5 Радіаційний вплив гірських порід на оточуюче середовище

Загальні відомості по радіоактивності будівельних гірських і та вміщуючих порід

Враховуючи широке застосування будівельних гірських порід в цивільному, промисловому і житловому будівництві, необхідною є оцінка мінеральної сировини з позицій довговічності, естетики і впливу каменя на людину і навколишній світ, оскільки всі гірські породи є радіоактивними.

Видобуток, обробка і застосування в будівництві каменя високої міцності (граніти, лабрадорит, діорити і багато інших) є найдорожчою і трудомісткою, а гірські породи даної категорії характеризуються підвищеним вмістом радіонуклідів, тому області їх використовування повинні бути суворо регламентовані.

Ядерна фізика все ширше і ширше використовується в геології і гірській справі. Значна частина геофізичних методів вивчення гірських порід, геологічних структур, тектоніки масивів і інших об'єктів гірсько-геологічного дослідження базується на положеннях ядерної фізики.

В процесі видобутку корисних копалин, їх переробки і збагачення, використовування людині доводиться постійно прямо або побічно знаходитися у контакті з ними, тому, враховуючи радіоактивні властивості гірських порід і вплив радіонуклідів на людину і оточуючий нас світ, при все зростаючих об'ємах видобутку корисних копалин, однієї з актуальних задач гірської науки і практики.

В процесі видобутку і переробки корисних копалин відбувається інтенсивне розсіювання радіонуклідів в оточуюче середовище, засмічення ними атмосфери, гідросфери, згубна дія радіонуклідів на людину, тваринний і рослинний світ.

Для виробництва будівельних матеріалів і виробів використовуються гірські породи всіх трьох генетичних типів: вивержені, осадові і метаморфічні.

Вміщуючі, розкривні і породи, що попутно видобуваються, також представлені всіма генетичними різновидами. Всі ці породи, незалежно від генетичного походження, містять природні радіоактивні елементи, так звані радіонукліди і характеризуються радіоактивністю, тобто мимовільним розпадом (перетворенням) атомних ядер, що приводить до змін їх атомних номерів. Активність радіонуклідів в джерелі (зразку породи) різна. Вона характеризується числом розпадів даного нукліда в одиницю часу і вимірюється бекерелями (Бк) в системі СІ (1Бк = розпадів/сек) або кюрі (Кі) в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися (1Кі = 3,7*10¹⁰ розпадів/сек.).

Оскільки радіонукліди в породі розсіяні і в кожному певному її об'ємі число розпадів нуклідів різне, породу оцінюють по питомій активності радіонукліда, яка являє відношення активності радіонукліда в зразку породи до маси зразка. Питома активність радіонуклідів вимірюється в системі СІ в беккерелях на грам (Бк/г), а в системах, що раніше застосовувалися, - кюрі на грам (Кі/г).

Радіоактивні елементи є джерелом іонізуючого випромінювання, негативно діючого на людей і що характеризується експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання. Ця доза являє собою сумарний електричний заряд іонів одного знака, створюваний випромінюванням, поглиненим в одиниці маси сухого атмосферного повітря і що характеризується наступними одиницями вимірювання: в системі СІ - кулон на кілограм (Кл/кг); в системах, що раніше застосовувалися, - рентген (Р). Оскільки випромінювання не є разовим, а існує в часі, то гірську породу характеризують потужністю експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання, яка є експозиційною дозою випромінювання, віднесеною до одиниці часу. Потужність експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання вимірюється в системі СІ амперами на кілограм (А/кг), а в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися, - в рентгенах на секунду (Р/с).

Оскільки гірські породи містять, як правило, декілька радіонуклідів, з яких найбільш часто зустрічаються радій ⁽²²⁶Ra), торій (²³²Th), калій (⁴⁰К), їх радіоактивність оцінюється по питомій активності природних радіонуклідів.

Ряд будівельних гірських порід містять значну кількість радіонуклідів, що обмежує область їх застосування в будівництві і народному господарстві і вимагає необхідності радіаційно-гігієнічної оцінки корисних копалин як на стадії їх розвідки, так і на стадіях їх видобуток і переробки.

Акцесорні мінерали і їх вплив на радіоактивність порід

Всі гірські породи, і особливо глибинні, містять до 1 % акцесорних, тобто додаткових мінералів. В осадових породах вони, в переважній більшості, представлені уламковими зернами. Типовими для порід групи гранітів є акцесорні мінерали - апатит, циркон, турмалін, гранат, титаніт, флюорит, топаз, рудний (ільменіт, пірит, магнетит) і інші. Більшість Із акцесорів концентрується у важкій фракції із густиною понад 2900 кг/м ³ і характеризується високою радіоактивністю.

Апатит - типовий поширений акцесорний мінерал магматичних порід. Він зустрічається в лужних, кислих і основних пегматитах, а також в деяких високотемпературних залізорудних родовищах, у високотемпературних гідротермальних жилах, в контактово метаморфізованих породах. Колір апатиту обумовлений наявністю домішок або дефектами структури: голубий, синьо-зелений, жовто-зелений, рожевий, синій, сірий, темно-червоний і чорний. Блиск апатиту скляний, жирний. Він має густину від 2900 до 3800 кг/м 3. Кристали - призматичні шестикутники. Поширені зернисті, дрібнокристалічні цукроподібні маси.

Гранат - один з найбільш поширених в породах акцесорних мінералів. Залежно від складу колір граната: безбарвний, трав'яно-зелений, смарагдово-зелений, синьо-зелений, коричневий, чорний, жовтий, рожевий, буро-червоний, оранжево-червоний, темно-червоний, бузковий. Блиск граната скляний, підсилюється до алмазного. Спайність в гранаті практично відсутня, наголошується окремість, густина 3570-4300 кг/м 3. Найчастіше гранати поширені в зоні контакту магматичних і осадових карбонатних порід, в кристалічних сланцях і в кислих магматичних породах.

Рідкісним, але дуже радіоактивним акцесорним мінералом гранітів є ксенотим. Його колір жовтий, білий, жовто-бурий, коричневий. Твердість складає 4-5, а густина близько 4300 кг/м ³. Блиск ксенотима смоляний. Мінерал дуже крихкий, стійкий, при руйнуванні порід переходить в розсипи. Кристали ксенотиму призматичні,

Із класу рудних радіоактивних акцесорних мінералів, необхідно виділити магнетит, пірит і ільменіт. Магнетит - мінерал підкласу складних оксидів, склад і властивості якого мінливі і залежать від умов утворення. Колір залізно-чорний, блиск металевий, спайність відсутня.

Класифікація родовищ будівельних гірських порід по природній радіоактивності корисної копалини

Всі родовища будівельних матеріалів за ступенем радіоактивності і характеру розподілу порід з різним змістом радіоактивних елементів підрозділяються на три групи.

Перша група родовищ повністю представлена корисними копалинами з низькою радіоактивністю. Всі гірські породи, що містяться в родовищах, придатні для виробництва будматеріалів, використовування яких можливо у всіх видах будівництва.

Друга група родовищ представлена слаборадіоактивними гірськими породами з дайками, лінзами, жилами, прошарками порід з підвищеною радіоактивністю. Виробіток таких родовищ потребує селективному відробітку і основна маса порід, що видобуваються, може використовуватися для виробництва будівельних матеріалів першого класу, що використовуються у всіх видах будівництва. З порід підвищеної радіоактивності (що складають в родовищі локальні ділянки), що попутно здобуваються, можливо виготовлення будматеріалів другого, третього і четвертого класів.

Третя група родовищ представлена переважно гірськими породами з підвищеною радіоактивністю, які можуть використовуватися для виробництва будівельних матеріалів і виробів, вживаних, в основному, в дорожньому і промисловому будівництві. І лише в окремих випадках при селективній виїмці низько-радіоактивних порід можливо виготовлення з них в обмежених об'ємах будматеріалів, що використовуються в житловому і культурно-побутовому будівництві.

При виробництві будівельних матеріалів з родовищ другої і третьої груп повинна бути документально оформлений згода споживача на сировині для виробництва будівельних матеріалів підвищеної радіоактивності.

Способи визначення радіоактивності будівельних гірських порід

Радіаційно-гігієнічна оцінка облицювальних гірських порід включає визначення потужності дози гамма-випромінювання, створюваної радіоактивними елементами гірських порід на місці їх залягання, і встановлення величини сумарної питомої активності радіонуклідів в породах. Саме по цих двох показниках оцінюється можливість використовування будівельних гірських порід для виробництва будівельних виробів першого і інших класів.

Сумарна питома активність радіонуклідів встановлюється по вмісті радіоактивних елементів в породах, які визначаються на підставі обробки даних гамма-каротажу, в результаті гамма-спектрометричних вимірювань безпосередньо на покладі гірських порід і різними методами лабораторних досліджень проб порід. Нові родовища обов'язково оцінюються по радіаційно-гігієнічних характеристиках, але значна частина родовищ розвідані раніше, коли вимоги за радіаційоно-гігієнічною оцінкою були відсутні. Частина з цих родовищ розробляються. Все це вимагає ефективних методів і способів радіаційно-гігієнічної оцінки будівельних гірських порід як на стадії розвідки, так і на стадії розробки родовищ. Радіаційно-гігієнічна оцінка корисних копалин на родовищах будівельних гірських порід при виробництві геологорозвідувальних робіт регламентується спеціальними тимчасовими методичними вказівками Мінгеології України. А ось затвердженої методики радіаційно-гігієнічної оцінки сировини в діючих кар'єрах немає.

Існує багато способів визначення радіоактивності гірських порід, але перевага, як відомо, віддається радіометричним методам, фізичною основою яких є наступні закономірності розпаду радіоактивних ядер:

- при -рoспаді ядро викидає -частинку, внаслідок чого нуклід, що утворився, займає в періодичній системі елементів місце на дві клітки ліворуч початкового, а його масове число зменшується на 4 одиниці;

- при -рoспаді ядро випускає електрон і знов утворюється нуклід з масовим числом таким же, як і у нукліда, що розпався, з атомним номером на одиницю більшим;

- при електронному захопленні електрон захоплюється ядром радіонукліда з своєї оболонки. Нуклід, що утворився, займає в періодичній системі елементів місце на одну клітку ліворуч від початкового нукліда. В цьому випадку один протон в ядрі початкового нукліда перетворюється на нейтрон. Місце в електронній оболонці, що звільнилося, заповнюється електронами з іншої оболонки, внаслідок чого випускається характеристичне гамма-випромінювання.

Найефективнішими методами вивчення природної радіоактивності гірських порід є методи, засновані на реєстрації -випромінювань через їх велику проникаючу здатність.

Для планомірного і якісного вивчення кар'єрного поля геофізичними методами і способом буріння необхідний комплекс підготовчих топомаркшейдерських робіт. Як планово-графічну основу доцільно використовувати маркшейдерський (топографічний) план родовища масштабу не менше 1:1000.

Для виробництва детальної гамма-зйомки кар'єру виконується вішення паралельних профілів з відстанями через 20 м з розбиттям по них пікетажі (відстань між пікетами 10 м).

По маркшейдерському плану здійснюється геофізична прив'язка проектованих свердловин колонкового буріння і пунктів геофізичних спостережень, винесення в натуру яких виконується тахеометричним способом.

Гамма-каротаж свердловин доцільно виконувати польовим радіометром типу СРП 68-03 з точковою реєстрацією радіоактивності по стовбуру свердловини через 1 м, з безперервним прослуховуванням між точками фіксованих вимірювань, з деталізацією аномалій, з кроком вимірювання - 0,1 м. За наслідками вимірювань будуються графіки гамма-каротажу.

Детальна гамма-зйомка дна і біля уступів кар'єру проводиться також приладом СРП-68-01 з безперервним прослуховуванням між точками фіксованих вимірювань. В місцях підвищеної або різко-змінювалася радіоактивності проводиться згущування сіті спостережень до 5 х 5 м.

За наслідками радіометричної профілізації стінок і детальної гамма-зйомки дна і уступів кар'єру складається план радіометричної зйомки кар'єру і зарисовка його стінок.

Підприємства, що добувають і переробляють будівельні гірські породи, мають, як правило, наступні склади готової продукції: склад сировини; склад будівельної продукції; склад продукції, одержуваної від комплексної переробки відходів.

В процесі вимірювання гамма-фону на складах сировини встановлено, що його виробництво на складі блоків і полірованих виробів є малоефективним, а на складах сипких - достатньо ефективним. Найефективнішим є вимірювання гамма-фону на складі щебеня, при цьому необхідно на кожному конусі брати не менше 10 відліків на крапках біля підніжжя конуса і на доступній висоті.

З метою вивчення радіаційної характеристики родовища необхідно виконувати його опробування як за площею (опробування кар'єру), так і на глибину (опробування керна свердловин).

При виборі способу опробування необхідно враховувати наступне:

o геологічна будова покладу (простої або складне);

o структура сировини (крупно-, середньо-, дрібнозерниста);

o допущення, що корисна копалина характеризується рівномірним розподілом радіоактивних елементів - урану, торія і калія-40.

Опробування здійснюється по уступах і дні кар'єру: - опробування керна проводиться після виконання гамма-каротажу. По графіках гамма-каротажу здійснюється виділення аномальних і фонових ділянок розрізу свердловин і намічаються інтервали відбору проб. В пробу відбирається матеріал одного петрографічного різновиду. Довжина секційних проб на аномальних ділянках 2,0-4,0 м, на фонових - 4,0-6,0 м. На ділянках, що характеризуються високою мінливістю інтенсивності гамма-випромінювання, проводиться суцільне опробування, а на фонових - секціями через 1-5 м. Окрім цього, доцільно також відбирати проби на складі готової продукції, краще всього на складах, в яких сировина складується в конусах, по 10 проб з кожної фракції.

Лабораторні роботи переслідують мету визначення відповідності сировини нормам радіаційної безпеки і встановленню взаємозв'язку між складом порід і рівнем їх радіоактивності, залежної, зокрема, від вмісту в породах урану, торія і ізотопу калія-40. Для лабораторних досліджень проби, відібрані в кар'єрах і на складах готової продукції, дробляться.

З метою оцінки точності вимірювань спектрометрії виконують контрольні дослідження в об'ємі не менше 10%. Середньоквадратична погрішність вимірювань не повинна перевищувати ± 15% для середніх і високих концентрацій і ±30% для низького змісту радіонуклідів. Поняття високої і низької концентрації приводиться в керівництві по гамма-спектрометричним зйомках.

Результати вимірів відображаються в спеціальних журналах і виносяться на зарисовки оголень і гірських вироблень. Дані польових гамма-спектральних вимірювань використовують для визначення величини сумарної питомої активності радіонуклідів в будівельних гірських породах.

Для контролю і підвищення достовірності визначення змісту радіонуклідів в породі використовуються також лабораторні методи. Цими методами визначають зміст радіоактивних елементів, по яких розраховують радіаційну характеристику порід. Для лабораторних досліджень використовують проби будівельного каменя, відібрані з місць із значеннями гамма-активності, що перевищують параметри радіоактивності будматеріалів першого класу, а також проби товарної продукції, загальна кількість яких визначається виходячи з системи розробки родовища і наміченої продукції з урахуванням результатів польових радіометричних робіт. З результатами лабораторних досліджень на радіонукліди в будівельних породах повинні бути пов'язаний свідчення гамма-активності порід і підсумки інтерпретації даних гамма-каротажу, що дозволяє упевнено виділяти гірські породи різних класів радіоактивності за площею і в розрізі родовища.

Для визначення змісту радіонуклідів в пробах гірських порід можуть застосовуватися гамма-спектрометричний, рентгеноспектральний, хімічний, радіохімічний і нейтронно-активаційний методи лабораторних досліджень.

Гамма-спектрометричний метод найбільш прийнятний для вивчення проб гірських порід на радіоактивність з метою отримання їх радіаційної характеристики. Цим методом визначається роздільний вміст радіоактивних елементів (²²⁶Ra, ²³⁸U) в одному навішуванні масою 500 г при розмірі частинок не більше 1 мм, ніж і забезпечується велика показність вимірювань. Дослідження ведуться стандартною апаратурою, або блоками аналізуючої апаратури, що серійно випускаються.

Для визначення вмісту в породі торія може використовуватися рентгеноспектральний метод, при якому вимірювання ведуться по малих навішуваннях (3-4 г). При цьому використовується серійна рентгено-спектральна апаратура типу ФРА-4, АРФ-4М, АРФ-6, ФРС-2 і інші. Метод характеризується високою продуктивністю і низькою вартістю аналізу.

При масових дослідженнях проб будівельних гірських порід на радіоактивні елементи нейтронно-активаційний, хімічний і радіохімічний методи поки не знаходять широкого застосування.

Нейтронно-активаційний і хімічний методи зрідка використовується для визначення концентрації урану і торія, а радіохімічний - радію і торія. Нейтронно-активаційний метод вимагає для аналізу складного устаткування (ядерні реактори), а хімічний і радіохімічний методи вимагають попереднього розділення і концентрації радіоактивних елементів. До того ж ці методи трудомісткі і малопродуктивні тому вони використовуються рідко. Методи, що дозволяють аналізувати зміст тільки урану і торія або радію і торія, доповнюються визначенням калія способом полум'яної фотометрії.

Радіаційна характеристика будівельної сировини дається по сумарній дозі випромінювання, обумовленій радієм, торієм і калієм. У разі визначення концентрації урану, а не радію, в розрахунках цієї характеристики дається використовування даних по урану. Але слід пам'ятати, що розрахунок величини сумарної ідеальної активності радіонуклідів за змістом урану є достовірним, якщо в досліджуваній породі збережений стан радіоактивної рівноваги між ураном і радієм.

Гамма-активність порід заміряється радіометрами типу СРП-68-01 і іншими з сцинтиляційними детекторами. Вимірювання радіоактивності гірських порід ведеться по поверхні оголень, стінкам і дну кар'єру. Спочатку порода прослуховується за допомогою телефону приладу. При прослуховуванні визначається загальний характер гамма-поля, наголошуються ділянки з аномальною радіоактивністю. На ділянках з нормальним фоном гамма-випромінювання фіксовані вимірювання ведуться по сіті 1 х 1 м (1 х 2 м), на аномальних ділянках із згущуванням точок спостережень до 0,2 х 0,2 м (0,1 х 0,1 м). На великих за площею оголеннях і в кар'єрах визначення радіоактивності каменя шляхом прослуховування на телефон ведеться по Z-подібним маршрутах.

Важкодоступні ділянки вивчаються за допомогою телефону по лінійному маршруту уздовж підстави вертикальної поверхні порід. Виміри гамма-активності каменя, що фіксуються, проводяться за профілями, що орієнтуються по можливості вкрест простягання порід.

Обстеження гамма-активності порід на родовищі ведеться так, щоб були охарактеризовані всі стрічні різновиди порід. Жили, зони дроблення, гідротермальної переробки, мінералізації і областей контактів між різними породами обстежуються особливо ретельно, із згущуванням сіті гамма-вимірювань. Отримані дані перевіряють 10% об'ємом контрольних вимірювань, виконаних тим же методом, але іншим приладом. Середньоквадратична відносна похибка вимірів не повинна перевищувати ±10%. Значення гамма-активності порід в точках замірів показуються на планах або зарисовках кар'єрів і оголень, або на невигідних кальках, які поєднуються з цими планами або зарисовками. На підставі отриманих значень радіоактивності порід по кар'єру або оголенні виділяють ділянки розвитку гірських порід, відповідних по гамма-активності будматеріалам першого і інших класів. На ділянках покладу, на яких радіоактивність перевищує перший клас, намічаються місця для гамма-спектрометричних досліджень.

...