Вплив гірничого виробництва на біосферу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекція 1 «Вплив гірничого виробництва на біосферу»

План

1. Екологічна стратегія розвитку мінерально-сировинної бази та гірничодобувної промисловості

2. Техногенні чинники впливу ГВК (гірничо-видобувного комплексу) на природне навколишнє середовище

1. Екологічна стратегія розвитку мінерально-сировинної бази та гірничодобувної промисловості

Гірнича справа -- це область науки, техніки та виробництва, що зайнята розвідкою, видобуванням та первинною обробкою корисних копалин, яка має соціальну функцію способів і засобів трудової діяльності.

Термін «екологія гірничого виробництва» (ЕГВ) було введено у 1978 році професором РАН М.Є. Певзнером.

ЕГВ -- це нове наукове направлення, що вивчає закономірності впливу людини на природне навколишнє середовище у сфері гірничого виробництва (ГВ).

Предмет ЕГВ -- це взаємозв'язок фізичних та хімічних процесів, що виникають при надрокористуванні, із кругообігом речовин та енергії у біосфері.

Мета ЕГВ : розробка наукових основ екологічності безпечного надрокористування та рекомендації по їх практичної реалізації.

Задачі ЕГВ:

1. Сформулювати сутність всієї екологічної проблеми вцілому.

2. Розробити наукову програму та методи вивчення програми.

3. Побудувати загальну та окремі моделі взаємозв'язку людини з природою при надрокористуванні.

4. Узагальнити результати проведених досліджень та розробити комплекс рекомендацій по забезпеченню оптимального рівня впливу надрокористування на природу.

Принципи екологізації гірничого виробництва

1. Мінімум втрат речовини та енергії на стадіях їх вилучення із природної екосистеми та наступного використання в гірничому виробництві.

2. Максимум використання відходів гірничого виробництва в інших господарських системах, а також для відновлення порушеної екологічної рівноваги природної екосистеми.

Умови виконання принципів екологізації гірничого виробництва:

1. Отримання достовірної інформації, яка пов'язана із аналізом стану навколишнього середовища та здоров'я людей в зоні дії гірничого підприємства (діючого або проектуємого). Доступність цієї інформації для всіх органів управління та прошарків населення з метою виключення замовчування негативних екологічних факторів, що необхідно для вибору комплексу заходів по ліквідації наслідків можливих аварій.

2. Розробка принципів екологічної оцінки змін природного середовища під впливом гірничого виробництва та ефективність заходів по раціональному використанню мінеральних ресурсів та їх охороні.

3. Створення методів та технічних засобів по охороні та раціональному користуванню водного і повітряного басейнів, земельних та мінеральних ресурсів при розвідці та розробці родовищ корисних копалин.

4. Покращення екологічної обстановки в районах з широко розвинутою гірничою промисловістю.

2. Техногенні чинники впливу ГВК (гірничовидобувного комплексу) на природне навколишнє середовище

Класифікація впливу гірничого виробництва на природне середовище

Клас І. Класифікація впливу гірництва на природу (японського вченого Накао). Світова класифікація.

1. Просідання земної поверхні внаслідок формування підземних пустот, які виникли при вилученні корисної копалини та при відкачуванні шахтних та кар'єрних вод.

2. Збитки сільському та рибному господарству при відкачуванні шахтних та кар'єрних вод та при подальшому їх використанні в меліорації (зрошувальні роботи).

3. Збитки лісовому та сільському господарствам від виділення пилегазових сумішей (сірчисті оксиди) при добуванні корисних копалин (підривні роботи).

4. Збитки живим організмам та земельних угіддям внаслідок формування відвалів та териконів, відстійників шахтних і кар'єрних вод.

Клас ІІ. Класифікація впливу гірничодобувного комплексу на елементи природного навколишнього середовища (польських вчених Малара, Скавіна та Боярського). Європейська класифікація.

1. Геомеханічні зміни

- будівництво кар'єрів, розрізів;

- формування відвалів та різного виду насипів і траншей;

- деформація земної поверхні внаслідок ведення гірничих робіт;

- зберігання та захоронення відходів гірничодобувного комплексу;

- робота важкого технологічного та монтажного обладнання.

Наслідки: зміна рельєфу місцевості, погіршення геологічної структури гірських порід, механічне ушкодження грунтів, ліквідація грунту.

2. Гідрологічні зміни:

- дренажний вплив підземних та відкритих гірничих виробок на водний режим території;

- деформація земної поверхні в результаті відкачування поверхневих та підземних вод (осушення родовищ);

- деформація земної поверхні в результаті ведення гірничих робіт;

- зміщення русел річок в результаті будівництва гідротехнічних споруд;

- забруднення та засмічення вод;

- використання підземних вод для галузевих потреб;

Наслідки: зміна положення та динаміки руху підземних вод і гідрографічної мережі, погіршення якості води неглибокозалягаючих водоносних горизонтів, погіршення водного режиму ґрунтового покриву.

3. Хімічні зміни:

- емісія газів та хімічно-активного пилу;

- скидання засолених та забруднених виробничих стічних вод у поверхневі водотоки та водойми;

- вплив токсичних компонентів, що містяться в породних відвалах на якість грунту, поверхневих і підземних вод.

Наслідки: зміна складу і властивостей атмосферного повітря, води і грунтів.

4. Фізико-механічні зміни:

- емісія пилу та аерозолів;

- скидання стічних вод, що забруднені різного виду суспензіями та гідрозолями.

Наслідки: зміна складу і властивостей атмосферного повітря, води і грунтів. зміна русел і водотоків.

5. Термічні зміни:

- забруднення повітря пилегазовими сумішами, температура яких більше або менше температури навколишнього середовища;

- скидання підігрітої стічної води,що утворилася внаслідок використання її в технологічному процесі гірничого виробництва;

- нагнітання підігрітої води в масив гірських порід.

Наслідки: зміна якості атмосферного повітря і водного басейну.

Клас ІІІ. Класифікація впливу ГВК на елементи біосфери

Тип впливу та елементи біосфери	Характер впливу	Результат впливу
Повітряний басейн	Аеродинамічний вплив
	Організовані та неорганізовані викиди в атмосферу пилу і газів при проведенні масових вибухів, бурових роботах, при подрібненні гірської маси, при навантажувально-розвантажувальних роботах, при вітровій ерозії відвалів та пожежах на кар'єрах і шахтах	Зміна динамічних характеристик повітряних потоків, створення нових мікрокліматичних умов в зоні дії гірничого підприємства, забруднення атмосфери у вигляді загазованості та запилованості повітря
Водний басейн 1) Поверхневі води 2) Підземні води	Гідрогеологічний вплив
	Осушення та дренаж виробок, скидання виробничих стічних і дренажних вод (кар'єрні або шахтні води) у поверхневі водотоки. Осушення родовищ корисних копалин, скидання виробничих стічних і дренажних вод (кар'єрні або шахтні води) у підземні водотоки і карстові пустоти.	Скорочення запасів поверхневих вод, зміна динаміки руху поверхневих вод,: осушення або заболочування земель, погіршення якості води із-за змін гідрохімічних та біологічних режимів, забруднення води, засмічення води. Зменшення запасів ґрунтових та артезіанських вод, порушення гідрогеологічного та гідрологічного режиму водного басейнів.
Грунт, ландшафт Надра	Геомеханічний вплив
	Будівництво кар'єрів та шахт, експлуатація гірничих виробок формування відвалів і териконів, будівництво різного виду комунікацій, доріг, будівель та споруд Вилучення корисних копалин, захоронення різного виду відходів.	Вилучення земель із с/г або лісового користування, деформація земної поверхні, порушення структури ґрунтового покриву, погіршення якості ґрунтів, зміна ландшафту із природного на гірничопромисловий, осадження на ґрунти мінерального пилу та хімічних з'єднань, ерозія ґрунтів. Зниження якості корисних копалин та промислової цінності родовищ, забруднення надр, розвиток карстових процесів, втрати корисних копалин.
Флора, фауна	Біоморфологічний вплив
	Викиди в атмосферу,скидання в гідросферу та накопичення в літосфері шкідливих речовин, пилу і газів під час ведення геологорозвідувальних, добувних робіт та первинної обробки корисних копалин..	Погіршення умов існування популяції рослин, тварин і мікроорганізмів, міграція та скорочення чисельності популяцій диких тварин, вирубка лісів, зниження врожайності с/г культур, лісового, рибного та тваринного господарств.

Тема «Екологічні збитки від розробки родовищ корисних копалин гідромеханізованим способом»

Значна частина родовищ корисних копалин переважно представлених розсипищами, розроблюється з використанням і і/іромеханізованих гірничих технологій, до яких відносять:

розробку розсипних покладів корисних копалин драгами, що являють собою плаваючі гірничодобувні і збагачувальні комплекснії).юрики, за допомогою яких з-під води видобувають корисну мшилину і тут же на дразі збагачують її, повертаючи відходи у мдпрацьований простір під воду;

розмив покладу корисної копалини гідромоніторами і

і|>;шспортування отриманої пульпи на збагачувальну фабрику по

і ікчи'альних лотках самотоком, гідротранспортом (з використанням

напору струменя води), земснарядами або збагачення на місці на

і лні іарно-встановлених драгах чи інших збагачувальних об'єктах;

видобування корисних копалин з покладу та їх

флпепортування до збагачувальних фабрик земснарядами, які є

комплексом, що складається із землесоса, системи насосів та

трубопроводів, по яких розріджена корисна копалина як пульпа

подається до об'єктів збагачення;

комбінації відкритих гірничих робіт з використанням екскава-

торних бульдозерно-скреперних способів та різних вищенаведених

11 і|юмеханізовани>4.технологій видобування корисних копалин;

торфорозробки, які суттєво відрізняються від відкритої

Інпробки інших корисних копалин і здійснюються екскаваторним,

фрезерним, формовочним та іншими способами або їх комбінаціями і

пиіребують великих обсягів водовідведення, водоосушення та

нпкористання води для технологічних цілей;

підземні гідромеханізовані способи розробки родовищ та їх різні комбінації (розмив корисної копалини в шахтах і видача пульпи на поверхню для збагачення, видобування корисних копалин під землею традиційними підземними способами і видача її на поверхню для гідромеханізованого збагачення безпосередньо біля шахти та інші).

Із коротких характеристик вищенаведених гідромеханізованих технологій зрозуміло, що при використанні цих способів відпрацьовування родовищ найбільше страждають гідросфера та землі, в меншій мірі повітряне середовище. Вплив гідромеханізованих розробок корисних копалин на навколишнє середовище досить великий. Класифікація збитків від цього способу розробки родовищ корисних копалин наведена на рис. 2.5.

Гідромеханізовані розробки корисних копалин є одним із досить нагомих чинників забруднення гідросфери, оскільки усі гідромеханізовані технології пов'язані з використанням води, її кібрудненням та поверненням води в забрудненому стані в загальну гідрологічну мережу.

При забрудненні річок і водоймищ каламутними водами, які утворюються при гідромеханізованих розробках корисних копалин, риба залишає водоймища і значні площі водоймищ виключаються із нерестовищ, а пойма замулюється. Втрачені площі відновлюються для нересту приблизно через 10-15 років після закінчення розробок. Але нраховуючи, що переважна більшість розсипищ відпрацьовується протягом 25-50 років, то площі забрудненого водозбору виключаються із відтворювання рибних запасів на 45-70 років. Для ведення і ірничих робіт і промивання пісків та інших порід розсипищ ипкористовують різну кількість води і забруднюється вона в неоднаковій мірі, що по-різному впливає на величину розубожіння і итрати корисних копалин, особливо при розубожінні їх породами, що містять тонкодисперсну глину, яку важко виділити і осадити із каламутної води, що скидається з промивних установок.

Змінюючи технологію гірничих робіт, можна зменшити ілбруднення вод. На забруднення вод впливають осушення гірничих ниробок. промивання і водозабезпечення промивних установок. Намагаються обмежувати кількість використовуваної води для імсншєння об'єму, який підлягає просвітленню, і організують июротне водозабезпечення, введенням реагентів прискорюють просвітлення забрудненої води.

Здебільшого промивання пісків здійснюють на переносних установках, термін служби яких на одному місці становить 2-6 місяців, після чого їх переносять на нові місця роботи. Закаламучену воду, яка стікала З відвалів, раніше скидали в річки і організовували прямоточне модозабезпечення. Зараз більшість підприємств перейшли на зворотне нодозабезпечення зі спорудженням біля кожної промивної установки і ідравлічного відвалу для розміщення хвостів і водовідстійників з метою просвітлення води, яка спускається в річку. Проведення русловідвідних напав коштує дорого. Для здешевлення робіт необхідно ипкористовувати гірничі виробки попередніх років, а також прокладати канави уздовж відкосів старих або замерзлих відвалів, завдяки чому Зменшується обсяг прохідницьких робіт.

На вузьких розсипищах з крутими увалами проведення русловідвідних канав ускладнюється. їх створюють шляхом підсипання у вала дамби. На широких розсипищах частину розкривних

порід, які здебільшого є торфоподібними породами, розміщують у відвали відпрацьованого простору так, щоб відвали займали меншу ширину. Гідравлічні відвали і водовідстійники розміщують між гребенями відвалів. Для зменшення просочування води породи при укладанні відвалів ущільнюють.

До видобувних робіт відносять виймання пісків чи інших порід, в яких містяться цінні компоненти, транспортування їх до промивної установки, захисну греблю, промивання, розміщення хвостів промивки у відвали, обслуговування господарства, а також роботи з осушення пласта, особливо при розробці мерзлих розсипищ. Технологія охорони річок від забруднення визначається вмістом глини в породах, способом розробки і продуктивністю гірничого підприємства.

Бульдозерні розробки забезпечують переміщення порід розсипища до промивних установок. Для бульдозерних розробок характерною є відносно невелика продуктивність розрізів при великій розкиданості промивних установок. Це ускладнює і здорожує правильну організацію водохвостового господарства, при якій би річки повністю охоронялись від забруднення стічними і каламутними водами, що утворюються при промиванні корисної копалини. гірничодобувна промисловість екологічний корисна копалина

Забруднення річок при бульдозерній розробці можливе головним чином із-за скидання каламутної води від промивних установок і скидання стічних вод при розкривних роботах з гідравлічним транспортом та при роботах для водовідтаювання порід. Крім того забруднення річок відбувається внаслідок змивання відходів виробництва, паливо-мастильних матеріалів та продуктів вибухового розкладання вибухівки, яка застосовується для розрихлення мерзлих порід. Водна ерозія також сприяє інтенсивному забрудненню водоймищ. При розробці розсипищ на кожний кубометр порід витрачається від 0,3 до 0,6 л дизельного палива і, крім того, витрачається від 7 до 10% мастильних матеріалів від кількості витраченого дизельного палива. Значна частина паливо-мастильних матеріалів потрапляє у воду. Забруднення річок паливо-мастильними матеріалами можливе із-за неконтрольованого викидання відпрацьованих мастил, втрат мастил під час заправки техніки, із-за невпорядкованого зберігання порожніх бочок з-під мастил та палива, ' при обмиванні техніки тощо.

Екскаваторно-транспортні роботи економічно доцільні на маловодних розсипищах. В таких умовах приплив підземних і дощових вод в розріз невеликий. Вода, яка накопичується в розрізі, не утримує великої кількості завислих частинок і відкачується насосами в найближчі низини і річки. Випуск цих вод не зумовлює забруднення

водних джерел. При відпрацюванні родовищ драгами доводиться споруджувати великі штучні водойми, по яких плавають драги, видобувають і збагачують корисну копалину. Великі водойми негативно впливають на навколишнє середовище, бо часто підтоплюють значні території. На схилах великих водоймищ, особливо з крутими берегами, спостерігаються оповзневі деформації. Звичайно ж поверхневі та підземні води часто бувають взаємопов'язаними, а тому забруднення і порушення режимів поверхневих вод зумовлюють забруднення і порушення режимів підземних вод. Там, де споруджуються великі водоймища, спостерігаються також зміни температурного поля. Обводнення і розрихлення порід обумовлюють активізацію мерзлотних процесів. Внаслідок великих витрат на збагачення і перевезення пісків пласт відпрацьовують не на повну потужність, залишаючи в надрах пачки з більш низьким вмістом, оскільки залучення цих пачок в розробку може призвести до зниження продуктивності підприємства по металу, а собівартість його видобутку перевищить розрахункову.

Розкриття може вплинути на забруднення стічних вод, що надходять зі збагачувальної фабрики, тільки при збільшенні розубожіння пісків глинистими породами. Водночас цей вплив, як правило, невеликий, оскільки позначки горизонтів встановлюють з дотриманням найменшої потужності запобіжних (охоронних) оболонок над покрівлею пласта. Виймання пісків може значно вплинути на розубожіння пісків, якщо у видобувному уступі мають місце прошарки пустих, особливо глинистих порід. Подавати на промивку такі породи недоцільно, бо промивання їх буде знижувати вилучення мінералів, а також ускладнювати просвітлення стічних вод.

На збагачувальних фабриках для промивання пісків організують зворотне водозабезпечення без скидання забрудненої води в річки. Випускають воду із водовідстійників у виключних випадках, наприклад, під час повені. Необхідні місткості для зворотного водозабезпечення створюються спорудженням греблі поперек урвища і обваловування бортів водовідстійників поступово, в міру заповнення хвостосховища.

У водосховищі потрібно підтримувати необхідний об'єм води і необхідну площу дзеркала осадження, при яких вода залишалася б такою, що її можна було б використовувати повторно для промивання і доводки, а наявність в ній завислих частинок не викликала б значного іношування насосів. Запас води у хвостосховищі розраховується на іабсзпечення потреби в ній протягом 12-30 діб. Все це здорожує иодохвостове господарство, витрати на яке становлять приблизно 40 % від усіх витрат на збагачення, в тому числі витрати на укладку хвостів становлять 30-32 %.

При гідромеханізованому добуванні корисних копалин у великих обсягах витрачаються земельні ресурси як для безпосереднього видобування, так і для спорудження водоймищ та хвостосховищ. При цьому порушується ґрунтово-рослинне покриття ділянок, які відводяться під розробки, а на ділянках безпосередньої розробки змінюються природні ландшафти. Значні ділянки прилеглих територій забруднюються також внаслідок водної та вітрової ерозій. В зв'язку з цим досить актуальним завданням є рекультивація земель після закінчення гірничодобувних і збагачувальних робіт.

Грунтово-рослинний шар видаляють в межах зон затоплення хвостосховища, водоймища та ділянки, що відводиться під видобування корисних копалин, і зберігають в спеціальних відвалах. Після закінчення робіт цей грунт використовується для нанесення на технічно рекультивовану поверхню. Специфічними є природоохоронні заходи при дражній розробці розсипищ. Драги, як правило, працюють в поймі річок. Дражний розріз заповнений водою і через нього протікає водний потік, який просвітлює воду, що використовується для промивання. В таких умовах охороняти ріки від забруднення каламутною водою, що утворюється під час дражної розробки, здебільшого досить складно.

Щоб запобігти забрудненню річок з найменшими витратами, потрібно обмежувати надходження води в дражний розріз, зменшити розубожіння пісків глинистими домішками, влаштовувати водовідстійники і використовувати реагенти для просвітлення зкаламученої води та організовувати зворотне водозабезпечення.

Якщо в породах міститься 10% глини, то при роботі драги з черпаком місткістю 250 л виділяється приблизно 720 кг завислих частинок за хвилину. Така кількість частинок може бути винесена із розрізу при поверхневому стоці 250 л/с. Драги можуть працювати при використанні великих гребель на водоймах місткістю до 1 млн. м³. В цих умовах дуже мала швидкість течії потоку полегшує осадження завислих частинок, вода частково просвітлюється, особливо якщо піски промивні і вміщують мало глини. Поверхневий стік з ставка в таких умовах не обов'язковий. Загальний приплив води в розріз для роботи драги з черпаком місткістю 250 л в найпоширеніших умовах необхідний в межах 60^400 л/с.

Дуже важливо при дражній розробці забезпечувати водозабезпечення з просвітленням води реагентами. З дражного розрізу забруднена вода по трубі, прокладеній в перемичці, надходить

у верхній водовідстійник. В місці виходу труби розміщується решітчастий бак, в який завантажують реагент, наприклад, залізний купорос. Під час просочування каламутної води через купорос він розчиняється, і при цьому в завислих частинках утворюються глинисті пластівці, які осідають у водовідстійнику. Сумісне використання для просвітлення води реагентів і водовідстійників дає змогу осадити більшу частину тонкодисперсних завислих частинок. Просвітлена вода подається насосною установкою по напірному трубопроводу до вибою іражного розрізу. Свіжа вода для поповнення втрат подається з річки насосом для підживлення.

Використання реагентів робить можливим при належному об'ємі івох водовідстійників після злив скидати в ріки надлишок води, не іумовлюючи забруднення річок. Частинки мулу та глини у воді не утворюють нових шкідливих сполук, а тому наявність завислих частинок у воді призводить, в основному, до зниження прозорості води і до замулювання берегів річки. Допустимі до скидання стічними водами кількості шкідливих речовин при певному обсязі скидання стоків встановлюються з урахуванням ступеня можливого змішування і розбавлення стічних вод водою водоймища. Склад і властивості вод водних об'єктів, що охороняються, повинні відповідати нормативам І іосовно вод у створах, розміщених на водотоках на 1 км вище найближчого за течією пункту господарсько-питного і культурно-побутового водокористування. В рибогосподарських водоймах склад і властивості води повинні відповідати нормативним вимогам в створі річки, який визначається в кожному конкретному випадку органами рибоохорони і встановлюється не дальше ніж 500 м нижче місця нмпуску стічних вод.

Установлені органами надзору створи називаються контрольними, і в них підприємством та контролюючими органами здійснюється відбір проб води з метою перевірки відповідності якості води нормативним вимогам. Місце для відбирання проб вибирається

жно від характеру водного об'єкта, умов місцевості і технології І ні іробки родовища. При цьому мають виконуватись такі умови:

до місць відбору повинен бути вільний доступ;

стік, що підлягає випробуванню, має відображати вплив

ножного видобувного об'єкта або всіх послідовно розміщених об'єктів

на иододжерело, яке охороняється;

стік води, який випробовують, до місця відбору проб не

повинен змішуватися зі стічними водами інших стоків;

можливість використання даних стаціонарних постів

і ирометеослужби.

Осідання мулу і грубодисперсної глини у водоймищах відбувається дуже повільно. Наприклад, швидкість осідання грубодисперсної глини становить 50-100 мм/добу. А тому для просвітлення каламутної води з такими завислими частинками, якщо вона надходить у великих кількостях, потрібні водовідстійники великих розмірів, де б вода відстоювалась тривалий час. Швидкість осідання тонкодисперсної глини настільки мала, що просвітлювати воду у відстійниках практично неможливо. Неможливо також прояснити каламутну воду з колоїдними частинками, оскільки вони самостійно не осідають. Для осідання тонкодисперсної і колоїдної глини доводиться використовувати особливі хімічні і електрохімічні способи. В процесі розробки розсипищ для контролю каламутності стічних вод, які скидаються в річку, і визначення ефективності роботи очисних споруд відбираються проби до і після всього комплексу очисних споруд, а також до і після кожної очисної споруди.

Проби води, на якій органами надзору встановлений контрольний створ, відбираються вище місця надходження в неї стічних вод приблизно на 200-300 м, а також нижче за течією після змішування стоків з водою в контрольному створі річки.

При розробці покладів фрезерним способом з торфовища вода відводиться в зовнішню гідромережу по спеціальних каналах, тобто здійснюється звичайне осушення гідромеліоративним способом. Після цього поклад торфу відпрацьовується з використанням спеціальних торфофрезерних машин, за допомогою яких подрібнюється верхній шар торфу на глибину до 5 мм, складується в бурти і вивозиться до споживача. При цьому забруднення водоймищ характеризується як і при звичайних меліоративних роботах. Екскаваторний спосіб подібний до виймання екскаваторами інших твердих корисних копалин, але ці роботи здійснюються на висушеному (меліоративному) торф'яному покладі. Для формового способу характерним є вирізання торф'яних брикетів заданої форми спеціальними машинами. Найбільше забруднюються водоймища при видобуванні торфу екскаваторами з-під води. Торф'яний дріб'язок, так як і дрібнодисперсна глина, довго тримається у воді в завислому стані.

Відпрацьовані торфорозробки рекультивуються під водоймища здебільшого рибогосподарського призначення, а добре меліоровані відпрацьовані поклади рекультивуються під лісонасадження. І нарешті необхідно відзначити, що при розробці родовищ корисних копалин гідромеханізованим способом мають місце забруднення повітряного середовища вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння технологічних і транспортних машин, забруднення повітря пилом від мирової ерозії відвалів та хвостосховищ, газами від розкладання іибухівок при вибуховому подрібненні злежаних і мерзлих порід та інших джерел.

Контрольні запитання

Охарактеризувати гідромеханізовані технології розробки родовищ корисних копалин.

До яких екологічних збитків призводить гідро механізований спосіб видобування корисних копалин?

Пояснити, чому гідромеханізовані розробки корисних копалин є вагомим чинником забруднення гідросфери.

Яких заходів вживають для охорони атмосфери від негативної дії на неї гідромеханізованих розробок корисних копалин?

Розповісти про природоохоронні заходи при дражній розробці розсипищ.

Як здійснюється контроль за якістю води?

Тема «Проблеми охорони довкілля при добуванні корисних копалин свердловинним способом»

Значна частина рідких, газоподібних і твердих корисних копалин збувається свердловинним способом. Через свердловини ничобувають нафту, газ, бітуми, води питні, мінеральні, лікувальні, и-рмальні, розсоли, тверді корисні копалини, Для добування твердих Корисних копалин використовуються такі фізичні процеси як І'іччинення, розплавлення, вилуговування, розбавлення, подрібнення корисних копалин.

Свердловинні технології набувають все ширшого і ширшого мпронадження. Свердловини бурять як для видобування корисних КОПалин, так і для вивчення будови планети. Свердління глибоких і н.і.'іглибоких свердловин - це шлях до пізнання будови нашої планети

шя. Вони свідчать про надзвичайно важкий шлях освоєння і мібоких горизонтів надр, значною мірою змінюють наші уявлення про процеси та явища, що відбуваються на цих глибинах. Глибинному пізнанню Землі треба віддавати пріоритет, оскільки саме в її надрах ччщжуються землетруси, вулканічна діяльність та інші явища, що впливають на життя та діяльність людей.

Від виду видобутої мінеральної сировини, структури та мінерального складу порід земної кори в місцях буріння свердловин, пології буріння, погодно-кліматичних умов, внутрішньопокла поширеними корисними копалинами і незагальнопоширеними провести неможливо. З розвитком цивілізації значна частина корисних копалин, яка раніше була віднесена до загальнопоширених, все частіше потрапляє в розряд незагальнопоширених корисних копалин. Однією з найважливіших проблем мінеральних ресурсів є повне і комплексне видобування і використання корисних копалин, вміщуючих і розкривних порід, продуктів гідросфери і атмосфери гірничих підприємств, їх теплових та фізичних викидів і відходів

Серед чинників, які порушують рівновагу в біосфері, велика роль належить гірничодобувній промисловості і пов'язаними з нею іншими галузями промисловості такими як металургійна, хімічна, будівельних матеріалів, нафтопереробна, газопереробна та інші. В XXI сторіччі техногенне переміщення матеріалів на поверхні Землі набуває велетенських розмахів. Зараз щорічно видобувається з надр близько 120 млрд. тонн мінеральної сировини і каустобіолітів. В гірничопромислових ландшафтах змінюються:

-гідрогеологічний режим і рівень підземних вод;

відбувається заболочування, підтоплення і засолення фунтів;

з'являються техногенні пустелі; виникає штучний

сірчанокислий ландшафт;

місцями майже повністю знищується рослинність;

у великих розмірах відбувається розсіювання геохімічних елементів земної кори і забруднення ними атмосфери та гідросфери;

погіршується радіаційно-гігієнічний стан довкілля;

змінюються ландшафти: забруднюються прилеглі до гірничих

комплексів території;

посилюються ерозійні процеси земної кори і її поверхні;

локально порушується стійкість природних систем в районах

функціонування гірничопромислових комплексів;

посилюється вплив урбанізації; забруднюється зовнішнє і

підземне середовище від поховання в надрах різних токсичних і

радіоактивних речовин та інші.

До того ж поки що при розробці родовищ корисних копалин не забезпечується в повній мірі комплексне видобування із надр корисних копалин, їх комплексна переробка, маємо низький рівень використання розкривних і вміщуючих порід, що призводить до величезного накопичення у відвалах пустих порід і відходів виробництва. Через недосконалість нинішніх технологій розробки родовищ в складних гірн'ичо-геологічних умовах шахти і кар'єри мають великі втрати сировини в надрах. Щоб краще зрозуміти суть техногенного впливу гірничо-промислового комплексу на навколишнє природне середовище, доцільно розглянути класифікації цього впливу за видами діяльності, за об'єктами екологічних систем та за наслідками техногенного впливу

Звичайно, кожна мінеральна сировина має різну цінність як в масштабах держави, так і на планетарному рівні, різні обсяги покладів в надрах, різні гірничо-геологічні і технічні умови розробки, різну

продукцію, різний вплив цієї сировини на навколишній світ тощо. Це зумовлює зовсім різні умови та технології розвідки, розробки, переробки та збагачення мінеральної сировини, різне бачення використання корисної копалини та використання гірничих виробок після відпрацювання покладу корисної копалини. А тому кожний вид діяльності з розвідки, видобування, збагачення, переробки, утилізації відходів з позиції впливу їх на навколишнє середовище має свої специфічні особливості, але є й багато спільного в кожному виді. В зв'язку з цим доцільно розглянути кожний вид гірничодобувної і гірничопереробної діяльності детальніше, з тим щоб виділити найголовніші аспекти впливу цієї діяльності на навколишнє середовище і розробити рекомендації та пропозиції щодо зменшення цього впливу.

Контрольні запитання

Які зміни спостерігаються в гірничопромислових ландшафтах під

дією гірничодобувної промисловості та металургії?

Назвати види діяльності техногенного впливу в гірничо

промисловому комплексі.Дати загальну характеристику техногенного впливу гірничого

виробництва на навколишнє середовище.

Тема «Техногенні порушення стану навколишнього середовища при розвідці родовищ корисних копалин»

Нині для розвідки корисних копалин застосовуються різні способи: геологорозвідка з використанням бурових верстатів; проходки шурфів, дудок або канав; розвідка з використанням геофізичних мето-дів; розвідка за допомогою будівництва спеціальних шахт або кар 'єрів. При розвідці родовищ корисних копалин найбільші порушення отриму-ють земельні ділянки. Основні порушення землі зводяться до таких:

-складування відвалів при розвідці родовищ корисних копалин

шахтним і кар'єрним способами;

-при розвідці покладів корисних копалин з використанням

'верстатів для буріння свердловин землю порушують транспорту

ванням бурових вишок та будівництвом зумпфів в місцях буріння

свердловин і покриття прилеглих площ буровим шламом;

-при сейсморозвідці, яка виконується з використанням вибуху

зарядів вибухівки, мають місце локальні порушення грунтово

рослинного шару з утворенням деформованої свердловини і воронки на викид. Порожнина і сама свердловина являють небезпеку для людей і тварин, що потребує їх ліквідації;

лінійні засмічення земель гірськими породами при проведенні геологорозвідувальних канав механізованим або ручним способами;

- прокладання до місць розвідки та нестаціонарних промплощадок геологорозвідувальних робіт транспортних і енергетичних комунікацій.

Загалом порушення і забруднення навколишнього середовища при розвідці корисних копалин можна подати у вигляді схеми (рис. 2.2).

При розвідці корисних копалин шляхом будівництва розвідувальних шахт і кар'єрів, які зазвичай мають значно менші розміри і обсяги гірничих робіт, забруднення середовища відбувається за тією ж схемою, що і при видобуванні корисних копалин. При цьому забруднюються атмосфера, гідросфера, але найбільший збиток наноситься землі. Земля порушується при здійсненні розвідувально-добувних робіт, при складуванні порід у відвали і терикони, через ерозії, будівництво різних комунікацій тощо.

Досить часто розвідку здійснюють з використанням розвідувальних канав, будівництво яких може здійснюватись вручну, канавокопачами, вибухом або гідравлічним способом. При цьому на поверхні утворюється канава та породний вал. Після закінчення робіт такі виробки рекультивують, тобто відновлюють поверхню. Породний вал поступово зрівнює/ться з оточуючою поверхнею завдяки природному ущільненню засипаних у виробку порід. При бульдозерній засипці здійснюють ущільнення породи в канаві, що особливо необхідно для запобігання яроутворення. Посадка чагарників і дерев на відновленій ділянці поверхні є ефективним засобом захисту від ерозії.

На цінних родючих землях потребуються більш трудомісткі роботи з рекультивації: грунтово-рослинний шар в межах контуру виробки знімається бульдозером або скрепером і складується. Знімання рослинного шару, його транспортування у відвал і назад у виробку, а також укладання на поверхню полегшується при попередній обробці грунту розрихлюванням і боронуванням. Роботи з рекультивації земель при проходці розвідувальних канав вибухом на викид або гідравлічним способом практично нездійсненні.

При проходці канав частина земної поверхні руйнується внаслідок утворення на ній відкритої гірничої виробки і прилеглі до канави ділянки земної поверхні забруднюються породами, видобутими з надр. Розміри порушених виробкою земельних ділянок визначаються довжиною і шириною канави.

Довжина канав встановлюється залежно від розмірів земельних площ, які вивчаються, і вимог методики розвідки. Ширина канав залежить від властивостей і обводненості порід, способу проходження, глибини і форми поперечного перерізу виробок.

Зона засмічення земної поверхні породою, яка видобувається з надр при проведенні канав, значно більша зони розрушення. Здебільшого породу відсипають уздовж бортів канав у стрічкові відвали. При цьому площа земної поверхні, яка займається стрічковим відвалом, пропорційна його довжині. Для розміщення породи у стрічкові відвали з трапецевидною формою поперечного перерізу необхідно робити два відвали висотою 1 м по обидві сторони виробки. Проведення розвідувальних канав вибухом на викид характеризується незрівнянно більшими масштабами порушення поверхні, а зона розкиду породи по поверхні вимірюється десятками метрів в кожну сторону від виробки. Збитки при проведенні розвідувальних канав збільшуються з часом через водну і вітрову ерозії.

І дотепер думки, направлені на зменшення площ порушення земної поверхні в процесі розвідки і розробки родовищ, на жаль, рідко є вирішальними при проектуванні і виконанні робіт. Проведення розвідувальних канав і траншей з використанням канавокопачів або екскаваторів забезпечує мінімальні розміри ширини виробок поверху і найбільшу компактність відвалів. Проходка магістральних канав з використанням скреперних установок доцільна при поєднанні

скреперного виймання породи із однієї канави з доставкою і

розміщенням її в раніше пройдену канаву.

Відновлення екологічних систем порушених земель відбувається ,

досить повільно, особливо в тундрових зонах та зонах пустель.

Переміщення бурових вишок у нерозібраному вигляді з однієї

промплощадки на іншу призводить до того, що при цьому декілька

тракторів, які переміщаються широким фронтом, важкі стальні канати

і сама вишка переорюють грунт, здираючи увесь грунтово-рослинний

шар на своєму шляху.

При бурінні геологорозвідувальних свердловин землі порушуються через транспортування та розміщення на місці буріння верстата, спорудження зумпфа для промивної рідини та через розтікання шламу, який видобувається із вибою свердловини. Найбільший збиток середовищу наносить шлам, яким забруднюється грунт, вода і повітря.

На ділянках ведення геологорозвідувальних та геофізичних робіт землі забруднюються також паливно-мастильними матеріалами, тампонажними розчинами та іншими технологічними матеріалам Звичайно ж при проведенні геологорозвідувальних робіт відбувається забруднення повітряного простору відхідними газами бурових верстатів, транспортних та інших технологічних машин. Найбільше забруднення повітря відбувається при розвідці корисних копалин з будівництвом геологорозвідувальних шахт через вентиляцію шахтних виробок. Забруднення повітря відбувається також при розвідці покладів корисних копалин шляхом будівництва випробувального кар'єру, особливо при використанні на цьому кар'єрі вибухової технології. Звичайно ж відвали і терикони, кар'єрні виробки піддаються вітровій ерозії, а це теж в певній мірі забруднює повітряне середовище. Те ж саме можна сказати і про забруднення гідросфери. Найбільше забруднення отримує водне середовище від використання та розтікання промивної рідини, при неякісному ліквідаційному тампонажі розвідувальних виробок, шахтними і кар'єрними водами, від водної ерозії. Води забруднюються також паливно-мастильними та різними технологічними матеріалами, особливо при бурінні свердловин зі спеціальних платформ на водоймищах або при розміщенні бурових верстатів на поверхні льоду взимку.

Звичайно існують й інші джерела забруднення навколишнього геологічного середовища при розвідці корисних копалин, але, враховуючи їх меншу значимість за впливом на довкілля, немає необхідності детально їх розглядати.

Контрольні запитання

Які способи застосовуються для розвідки корисних копалин?

Назвати основні порушення Землі, зумовлені розвідкою родовищ

корисних копалин.

Які забруднення навколишнього середовища зумовлені розвідкою

родовищ корисних копалин?

Охарактеризувати джерела забруднення навколишнього

середовища при розвідці родовищ корисних копалин.

Тема «Екологічні збитки від підземних гірничих робіт»

Досвід і наукові спостереження свідчать, що багаторічні підземні розробки призводять до значного опускання земної поверхні. Такий рух поверхні зумовлюється локальними розвантаженнями земної кори. Наприклад, посилена експлуатація підземних вод в м. Мехіко призвела до осідання поверхні міста на 7-9 м, шо стало причиною руйнування ряду приміщень і водопровідно-каналізаційної мережі. метан, окисли вуглецю, оксиди азоту, а також сірководень від тліючих териконів. Забруднення повітряного середовища в підземних виробках шахт відбувається внаслідок: дії окиснювальних процесів, що відбуваються в шахті; газів (метану, вуглекислого газу та інших), що виділяються у виробках із зрушеної корисної копалини; ведення вибухових робіт; процесів подрібнення гірських порід і корисної копалини (виділення пилюки); рудничних та шахтних пожеж; вибухів метану і пилюки.

Внаслідок перерахованих процесів у повітря виділяються шкідливі і отруйні домішки: вуглекислий газ, оксид вуглецю, сірководень, сірчисті гази; окисли азоту, метан, водень, важкі вуглеводні, пари акролеїну, гази від розкладання вибухівки, руднична пилюка тощо.

Забруднення повітряного середовища на технологічному комплексі поверхні шахти здійснюється через:

газові виділення з корисної копалини та пустих порід, що

поступили на поверхню;

сортування, подрібнення, збагачення, складування та

відвантаження сировини споживачам;

горіння відвалів та териконів;

-самозагоряння корисних копалин;

роботи транспорту та механізмів, які працюють за допомогою двигунів внутрішнього згоряння.

Необхідно відмітити, що завдяки включень в породі мінералів, схильних до самонагрівання і самозагоряння, атмосфера не тільки забруднюється газами, але й зазнає теплового забруднення, оскільки температура поверхні відвалу, не дивлячись на осередковий характер, досягає інколи 800-1200 °С. Внаслідок впливу на поверхню відвалів температури опадів, вітру, внутрішнього тепла шматки породи розсипаються на пил, який в суху погоду здуває вітер і розносить на великі відстані, забруднюючи атмосферу. Так, на вугільних шахтах на відстані 150 м від відвалу концентрація пилу при швидкості вітру 3,5 м/с і вологості повітря 90 % може досягати 10-15 мг/м''.

Шкідливі викиди при теплозабезпеченні шахт суттєво забруднюють повітряний басейн. Кількість шкідливих речовин, які виділяються при спалюванні палива в котельнях, залежить від виду, марки, обсягу * палива і технології спалювання. При спалюванні палива в котельнях у повітря надходять дрібна зола, вугільна пилюка, що не згоріла, оксид вуглецю, сірчаний ангідрит, окисли азоту та інші шкідливі газові інгредієнти. Кількість таких інгредієнтів залежить від характеристик спалюваного палива.

Контрольні запитання

Як класифікують наслідки техногенного впливу розробки родовищ корисних копалин підземним способом на навколишнє середовище?

Що являють собою фальшива, безпосередня і основна покрівлі?

Охарактеризувати наслідки техногенного впливу розробки родовища корисних копалин підземним способом на навколишнє середовище.

Як поділяються підроблені території на групи за величиною очікуваних деформацій земної поверхні?

Розповісти про поділ підроблених територій на групи за величиною очікуваних уступів земної поверхні.

Які заходи вживають для захисту приміщень і споруд від впливу гірничих виробок?

Які зміни властивостей води зумовлені підземними гірничими роботами?

Розповісти про вплив на екологію відкачаних з надр вод. В чому полягає процес зсуву порід та як його відвернути?

Розповісти про засипання виробленого простору. Як використовується вироблений підземний простір?

Охарактеризувати комплекс проблем, які виникають в процесі раціонального використання та охорони надр при розробці родовищ корисних копалин підземним способом.

Які чинники забруднення повітряного середовища на гірничих підприємствах, що добувають корисні копалини підземним способом?

Що являють собою основні організовані і неорганізовані,стаціонарні і рухомі джерела забруднення повітряного середовища?

Які чинники забруднення повітряного середовища на технологічному комплексі поверхні шахти?

Тема «Екологічні збитки від відкритих гірничих розробок»

Найбільші збитки природно-територіальним комплексам наносять відкриті розробки надр, загальний обсяг яких з кожним роком зростає. В Україні у великих обсягах відкритим способом видобувають залізну руду, будівельні гірські породи, кварцити, руди кольорових металів, буре вугілля, вогнетривкі глини, марганцеві руди, скляні піски, флюсита інші корисні копалини. При відкритій розробці корисних копалин екологічні збитки наносяться перш за все земельним ресурсам та гідросфері, в меншій мірі але все таки у великих масштабах - атмосфері. Мають місце електромагнітне, радіаційне та шумове забруднення, а також великомасштабне розсіювання геохімічних елементів земної кори. Саме при відкритих розробках покладів корисних копалин найбільше проявляється геотоксикологічний вплив гірничого виробництва на людину. Це можна пояснити так: за попередні періоди людської цивілізації поклади корисних копалин близькі до земної поверхні з великим вмістом корисних компонентів вже давно відпрацьовані, а до відпрацювання в сучасний період належать поклади корисних копалин, які мають значно нижчий вміст корисних компонентів, розміщені на більших глибинах і в складних гірничо-геологічних та кліматично-погодних умовах. Зі зростанням кількості народонаселення на нашій планеті зростає і обсяг видобування корисних копалин. Таким чином, через вище перераховані чинники при відкритій розробці надр зростають обсяги вилучення із надр різних корисних копалин, розкривних і вміщуючих порід, обсяги складування відвалів та шламохвостосховищ, території промплощадок та транспортних комунікацій. Похідним слід розглядати техногенний вплив відкритих розробок корисних копалин на гідросферу, атмосферу, акустичне, електромагнітне, радіаційно-гігієнічне середовище. Класифікація екологічних збитків техногенного впливу відкритих гірничих розробок на екологічні системи наведена на рис. 2.4.

При відкритій розробці покладів корисних копалин у великих обсягах витрачаються земельні ресурси, придатні для сільськогосподарського виробництва. Земля витрачається для безпосереднього проведення відкритих гірничих виробок, для складування відвалів, для прокладання енергетичних і транспортних комунікацій, для спорудження промплощадок та для інших потреб. Кар'єри часто досягають глибини 400-600 м, і відповідно велика кількість гірських порід вивозиться на поверхню. Площі, зайняті відвалами, в декілька разів перевищують площу кар'єру.

Глибинні, здебільшого токсичні, шари виявляються на поверхні відвалів. Це перешкоджає їх заростанню, а після дощів стікаючі з відвалів води здійснюють отруєння річок і ґрунтів. Орієнтовно можна вважати, що для відкритого видобування 1 млн. т/рік корисних копалин потрібно близько 100 га земельних угідь. Наприклад, на земельних відводах п'яти ГЗК Кривбасу загальною площею більше 20 тис. га щорічно складується майже 84 млн. м³ розкривних порід і більше 70 млн. тонн хвостів збагачувальних фабрик. При цьому відбуваються не тільки порушення грунтово-рослинного покриву на великих територіях, хоч значна частина його селективно виймається і складується в.спеціальні відвали, а й порушується поверхня чемлі взагалі як гірничими виробками, так і відвалами. Зміни, зумовлені порушенням поверхні, негативно позначаються на її біологічних, ерозійних і естетичних характеристиках. Порушення призводять до загибелі або деградації рослинного покриву, погіршення якості і зміни структури або взагалі втрати грунтово-рослинного шару. Видобування відкритим способом великої кількості корисних копалин і супутнє йому виймання розкривних і вміщуючих порід зі складуванням їх у відвали призводять до корінних змін ландшафту земної поверхні.

На місцях видобування корисних копалин відкритим способом утворюються антропогенні ландшафти, це - кар'єрно-відвальні пустища з насипними пагорбами, глибокими западинами, низинними озерами і болотами. Ці "індустріальні пустелі" характеризуються або голими кам'янистими терасами і грядами, або розрідженою деревно-кущовою рослинністю, типовою для сірчанокислих ландшафтів. Як і природні комплекси, кар'єрно-відвальні пустища можуть існувати невизначно довго. Існує декілька класифікацій форм ландшафтних порушень земної поверхні при розробці корисних копалин, одна з яких наведена в табл. 2.3

Класифікація форм ландшафтних порушень земної поверхні при відкритій розробці родовищ корисних копалин

Порушення земної поверхні	Форми рельєфу
Канави	Витягнуті горизонтальні або похилі виїмки прямокутного, трапецієподібного або східчастого перерізу
Траншеї	Витягнуті горизонтальні або похилі виїмки трапецієподібного або східчастого перерізу
Кар'єри, розрізи, полігони	Вирівняні мульдоподібні впадини Мульдоподібні гребневі впадини Трапецієподібні витягнуті горизонтальні впадини Трапецієподібні терасовані витягнуті горизонтальні впадини Ниркоподібні терасировані впадини
Відвали	Валоподібні трикутної, трапецієподібної і сегментної форми перерізу насипи Пагорбоподібні насипи Платоподібні насипи Гребнеподібні насипи Платоподібні терасовані насипи

Відкриті розробки родовищ характеризуються -найбільшими ландшафтними порушеннями, причому більша частина їх це є відвали розкривних порід, які розміщуються за межами кар'єрного поля. Крім того, кожна порушена при відкритій розробці родовищ ділянка землі шкідливо впливає на ділянку приблизно такої ж площі прилеглої Гвриторії. Значні площі земельних відводів порушуються в'їзними і розрізними траншеями. Характеристика цих порушень визначається і сометричними параметрами виробки. Процеси природного підновлення рослинних покрить, грунтів і рельєфів порушених земель протікають повільно або взагалі не можуть бути ефективними і дійовими.

Порушення земної поверхні, як правило, не зникають і стають стійкими техногенними формуваннями. Порушені землі підлягають штучному відновленню. Комплекс робіт, направлених на відновлення продуктивності і господарської цінності порушених земель, називають рекультивацією. Як уже відзначалось, основні порушення поверхні при розробці родовищ полягають в утворенні різного роду поглиблень і підвищень. Зменшення площ порушень може бути досягнуто завдяки шеншенню параметрів і кількості цих антропогенних поглиблень і підвищень на земній поверхні.

Аналіз і досвід свідчать, що заміна кар'єрів невеликої продуктивності меншою кількістю укрупнених кар'єрів, крім численних технічних і організаційних переваг, сприяє і значному скороченню порушених площ земної поверхні. При відкритій розробці родовищ розміщення розкривних порід у внутрішні відвали є оптимальним відносно зменшення площ порушених земель. При розміщенні відвалів розкривних порід за межами контуру кар'єрного поля можуть бути виділені два варіанти, які характеризуються різним мнливом на зміну якості і масштабів порушень земної поверхні:

...