Воздействие открытого способа добычи полезных ископаемых на окружающую среду

Экологическими аспектами загрязнения воздушного бассейна при производстве открытых горных работах являются выделения вредных веществ в атмосферный воздух из организованных и неорганизованных источников выброса. Результатом воздействия экологических аспектов на окружающую среду является запыление и загрязнение атмосферы рабочей зоны карьера и прилегающих территорий, загрязнение земель и водного бассейна, сокращение срока службы оборудования, зданий и сооружений, снижение продуктивности земель, рост заболеваемости живых организмов, отрицательное влияние на флору и фауну.

Задачи по охране атмосферного:

- создание технологических процессов и горнотранспортного оборудования, обладающих низким пылегазообразованием;

- предотвращение и снижение вредных выбросов в атмосферу при производстве горных работ,

- разработка и освоение способов, систем улавливания и утилизации газообразных продуктов, образующихся при сжигании в топках;

- предотвращение самовозгорания и пыления породных отвалов, открытых складов руды и угля, бортов карьеров;

- тушение эндогенных пожаров.

Нормальный атмосферный воздух содержит по объему (%): азота - 78,08; кислорода - 20,95; углекислого газа - 0,03 и прочих газов 0,94. В горнопромышленных районах в воздушный бассейн поступают пыль, сернистый ангидрид, окись углерода, сероводород, окислы азота и другие соединения, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую природную среду.

Сернистый газ может скапливаться на нижних горизонтах некоторых карьеров, например при разработке запожаренных участков медноколчеданных руд. Сернистый газ весьма ядовит и при соприкосновении со слизистой оболочкой дыхательных путей он превращается в серную кислоту. Даже незначительные концентрации его в воздухе разрушительно действуют па органы зрения и дыхания, раздражая слизистые оболочки, вызывая резь в глазах. Сернистый газ содержатся в газах от взрывных работ, содержится в выхлопах автомобильного транспорта. Сероводород сильно ядовитый и раздражающий газ, имеет характерный запах тухлых яиц. Сероводород легко растворим в воде, из которой может выделяться в виде газовых пузырьков на ее поверхности. При содержании в воздухе 0,05% опасное отравление наступает через 0,5 - 1 ч, а концентрация 0,1 % смертельна. В атмосферу карьеров сероводород поступает из межпластовых вод или по трещинам из вмещающих пород и полезного ископаемого, а на угольных карьерах - из запожаренных участков. Источником окиси углерода в карьерах являются двигатели бульдозеров, экскаваторов, тракторов, автомобилей и др. и пожары. Окись углерода может скапливаться в карьере и его концентрация иногда превышает допустимую. Двуокись азота - весьма ядовитый и сильно раздражающий газ. Пары его имеют красновато-бурый цвет. Образуется в карьерах, главным образом при взрывных работах в результате разложения применяемых ВВ, а также в с выхлопными газами дизельных автомашин и другого горно-транспортного оборудования. Формальдегид - бесцветный газ, образующийся при сгорании дизельного топлива. Формальдегид относится к веществам остронаправленного действия раздражает слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей и действует на центральную нервную систему. Акролеин, так же как и формальдегид, образуется при работе дизельных машин. Это летучая жидкость с неприятным запахом горелого жира, в выхлопных газах акролеин находится в парообразном состоянии. Акролеин обладает общетоксическими свойствами, и концентрация его в воздухе еще более опасна, чем всех перечисленных выше газов и паров. Концентрация в воздухе акролеина размере 0,014% является смертельной.

Все источники загрязнения атмосферы подразделяются на периодические (взрывные работы) и непрерывно действующие. Источники выделения вредных примесей могут быть точечными, линейными и площадными. К числу точечных относятся выбросы из труб промышленных предприятий, линейных - автомобильные дороги, аэрационные фонари зданий промышленных предприятий, площадных - склады сыпучих материалов, испарительные бассейны и др.

Выделяются неорганизованные (рассредоточенные) и организованные (сосредоточенные) выделения или выбросы в атмосферу.

К группе неорганизованных относятся: выделения, определяемые ветровой эрозией (дефляцией) с нарушенных участков земной поверхности, в том числе открытых горных выработок, отвалов, складов, хвосто- и шламохранилищ; химические газовыделения по всей технологической цепи производства: при буровзрывных работах, экскавации, транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах на складах добытого полезного ископаемого и пр. Источники неорганизованных выбросов рассредоточены на значительных по площади территориях. Ряд источников неорганизованных пылегазо-выделений обладает периодичностью действия. Эта периодичность, а также интенсивность пылегазовыделения зависят от природно-климатических условий (скорости ветра, выпадения атмосферных осадков, температуры мощности снежного покрова и пр.), расположения источников выделений по отношению к розе ветров.

К группе организованных относятся выбросы из труб обогатительных фабрик, из труб котельных и других фиксированных источников.

Таблица 1 - Процессы и экологические аспекты открытых горных работ

На подавляющем большинстве карьеров подготовка горных пород к выемке осуществляется буровзрывным способом и связана с бурением взрывных скважин станками шнекового, шарошечного, пневмоударного, термического и комбинированных видов бурения и производством взрывных работ.

Бурение взрывных скважин при удалении буровой мелочи сжатым воздухом обусловливает интенсивное выделение пыли, а при использовании станков огневого бурения - вредных газов в виде различных оксидов.

В настоящее время на карьерах добыча полезных ископаемых может осуществляться механическим отделением с помощью гидромониторов, экскаваторов, а также посредством взрывных работ, которые осуществляются в основном посредством проведения массовых взрывов.

Важным обстоятельством является то, что концентрация пыли в облаке с увеличением обводненности взрываемого блока резко уменьшается.

Для того чтобы предупредить действие продуктов взрыва на жилой массив необходимо установить величину предельно-допустимого выброса, а массовые взрывы производить с учетом метеорологических условий (направление, скорость ветра, штиль).

Для массовых взрывов характерно вторичное газовыделение из взорванной горной массы, продолжающееся в отдельных случаях до 15 ч. Максимальная концентрация окиси углерода во взорванной горной массе достигает 15-17%,а превышающая предельно допустимую наблюдается до 100 и более часов. Газовыделение усиливается при выемочно-погрузочных операциях, при этом газы выделяются как из развала, так и из породы, находящейся в ковше экскаватора или кузове автосамосвала. Пыление при выемке и погрузке горной массы из развала взорванных горных пород, особенно угля, весьма значительно, если не применяются специальные мероприятия по пылеподавлению. Особенно высока интенсивность пылевыделения при выемке угля роторными экскаваторами. Это объясняется дополнительным разрушением горной массы при работе ротора и за счет этого выделения большого количества мелочи. Большое количество пыли выделяется при экскавации перегоревших пород. Значительное пылевыделение происходит при разгрузке самосвалов и думпкаров, транспортировке горной массы конвейерами, дроблении ее в дробильных установках, при работе бульдозеров на уступах и отвалах, а также при некоторых других операциях.

При транспортировке горной массы наибольшее загрязнение пылью наблюдается при использовании автотранспорта. Автомобильные дороги со щебеночно-гравийным покрытием в карьерах и особенно на отвалах являются основными постоянно действующими источниками пылеобразования и на их долю может приходиться до 70-90% всей выделяемой пыли.

Автотранспорт при транспортировании горной массы поднимает большое количество пыли. Автомобильные дороги на карьерах, использующих автотранспорт, занимают одно из первых мест в балансе пылевыделения по всем источникам выделения пыли в карьере. На их долю приходится 70-90% всей выделяемой пыли.

Интенсивность выделения пыли карьерных автодорог зависит от состояния дорожного покрытия, скорости движения автотранспорта и климатических условий. Особенно большое пылевыделение на грунтовых дорогах, а также на щебеночно-гравийных, не обработанных специальными составами.

Большое количество пыли сдувается из открытых транспортных средств при транспортировании угля, песка, другой мелко раздробленной и неувлажненной массы при отсутствии специального закрепления.

Большое запыление воздуха в пунктах разгрузки и перегрузки горной массы, если на последних отсутствуют средства пылеподавления.

Пылящие поверхности на открытых работах являются одним из мощных источников пылевыделений. К ним относятся откосы и площадки уступов карьеров и отвалов, сухие пляжи хвостохранилищ. Их воздействие на окружающую среду усугубляется большими площадями, которые они занимают. Эти площади имеют нарушенную поверхность, на которой под воздействием атмосферных условий интенсивно происходят процессы пылеобразования. Кроме того, на откосах и площадках уступов оседает пыль, выделяющаяся при выполнении основных производственных процессов. При ветреной и сухой погоде пыль с этих поверхностей поднимается и разносится на большие расстояния.

Запыленность атмосферы угольных карьеров может превышать предельно допустимые концентрации в сотни раз и служит серьезным препятствием для интенсивного ведения горных работ. Суммарное время простоев из-за загрязнеия в течение года может достигать месяца и более. Кроме того, запыленность производственной атмосферы создает реальную опасность заболевания пневмокониозами и пылевыми бронхитами.

На горных предприятиях, добывающих руды, требующие обогащения, имеются хвостохранилища, площадь которых составляет 300-1000 га. На хвостохранилищах образуются так называемые сухие пляжи, которые являются интенсивными источниками пылевыделения. С 1 га сухой поверхности пляжей хвостохранилищ может уноситься до 2-5 т дисперсной пыли в сутки. Пылевые выбросы пылящих поверхностей распространяются в приземном слое атмосферы и формируют повышенный уровень запыленности воздуха на значительных расстояниях от этих объектов.

Значительное выделение пыли и газов связано с дробильно-сортировочными, агломерационными и обогатительными фабриками, базами производственных автомашин и автотракторной техники, ремонтными заводами и цехами, котельными и энергетическими установками.

Определение количества выбросов в атмосферу на карьерах в различных горнодобывающих отраслях осуществляется по отраслевым методикам. Кроме описанных выше источников загрязнения атмосферы в качестве загрязнителя воздушной среды можно рассматривать технический шум.

Мощными источниками шума на карьерах являются энергетические и технологические машины и установки, транспортные средства технологические процессы. Интенсивным периодическим источником шума являются взрывные работы. Известно, что одним из основных направлений повышения эффективности горного производства является повышение единичной мощности горного оборудования. Внедрение же более производительного оборудования ведет, как правило, к значительному усилению уровня шума и вибрации. В большинстве случаев шум от оборудования не распространяется на значительные расстояния. От мощных же источников шума шумовое загрязнение распространяется на больших территориях. На значительные расстояния в воздушной среде распространяются ударные воздушные волны при производстве взрывов.

В выхлопных газах двигателей содержится значительное количество сажи и дыма. К технологическим машинам с ДВС относятся бульдозеры, буровые установки, тракторы, самоходные скреперы, экскаваторы, краны, компрессоры. Автомобили с бензиновыми двигателями загрязняют среду угарным газом, окислами азота, углеводородами, и др. Дизельные двигатели выделяют помимо названных сажу, дым, альдегиды (акролеин и формальдегид). На поверхности сажевых частиц абсорбируется канцероген бенз(а)пирен.

При работе карбюраторных двигателей на бензине выделяются углеводороды, окись углерода, окислы азота. Выемочные и выемочно-транспортные машины с дизельным приводом выделяют значительное количество вредных газов, в том числе углеводороды, окись углерода, окислы азота, акролеин, формальдегид. Дизельные двигатели выбрасывают в большом количестве сажу, которая в чистом виде нетоксичное вещество. Однако частицы сажи, обладая высокой адсорбционной способностью, несут на своей поверхности молекулы и частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных (без-а-пирен). Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсичных веществ на человека. Широкое применение этилированного бензина вызвало загрязнение воздуха весьма токсичными соединениями свинца, обладающими способностью накапливаться в организме. Около 70% свинца, добавляемого в автомобильное топливо в качестве антидетонатора в виде тетраэтил- или тетраметилсвинца, попадает в виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на землю сразу за срезом выхлопной трубы автомобиля, примерно 40% остается в атмосфере причиняя ущерб окружающей среде. Токсичность отработавших газов возрастает с увеличением влажности атмосферного воздуха. Она возрастает также при понижении температуры воздуха. По мере увеличения пробега автомобиля происходит изменение регулировочных параметров системы питания и зажигания. При этом токсичность отработавших газов в значительной степени (в 2-3 раза) возрастает.

3. Метод контроля загрязнения воздуха пылью, парами, газами