Вплив гірничого виробництва на біосферу

- розміщення відвалів на землях, непридатних для сільського і лісогосподарського виробництва та інших цілей (урвища, балки, іападини і провали від підземної розробки, заболочені землі та ін.).

розміщення відвалів на землях, які раніше використовувались и сільському або лісовому господарстві але з дотриманням спеціальних технологічних заходів щодо зменшення площ відвалів. До таких заходів належать оптимізація форми відвалу і його висоти, оагатоярусність відсівки відвалів.

Відкрита розробка родовищ зі складуванням розкривних порід у відпрацьованому просторі є найбільш раціональною стосовно економічного використання земельних площ. Використання на і ірничо-збагачувальних комбінатах відпрацьованих площ кар'єрних полів для складування хвостів збагачення має суттєве значення для скорочення втрат земельних ресурсів.

При відкритій розробці похилих крутопадаючих покладів, а також покладів, розміщених на косогорах, відвали розкривних порід розміщуються за межами контура кар'єрів {зовнішні відвали), внаслідок чого площі порушених земель різко зростають. Збільшення висоти відвалів, раціональне розміщення транспортних трас і схем розвитку робіт на ярусах забезпечують зниження землеємкості відвальних робіт, але разом з тим мають і негативні наслідки.

Очевидно доцільно замінити роздільний спосіб складування розкривних порід і хвостів збагачення, який використовується на багатьох ГЗК поетапним сумісним складуванням, що уможливлює розміщати на одній і тій же площі земельної ділянки значні об'єми порід і в декілька разів більшу кількість хвостів. Одним із перспективних є спосіб складування обезводнених хвостів з транспортуванням і укладкою їх у відвали за допомогою гірничо-транспортних машин. Обезводнювання може здійснюватись в спеціальних цехах збагачувальних фабрик або в проміжних хвостосховищах.

Інтенсивна вітрова і головним чином водна ерозія порушених ділянок земної поверхні інколи в 10-15 разів перевищує площі кар'єрів. В зоні, прилеглій до кар'єрів кольорової металургії, хімічної промисловості та інших галузей, помітно знижується врожайність багатьох сільськогосподарських культур.

Всі природні чинники, які впливають на відкриту розробку родовищ корисних копалин, можна поділити на три групи: кліматичні, гідрогеологічні і геологічні.

Кліматичні чинники визначаються кількістю атмосферних опадів, температурним режимом, наявністю вічної мерзлоти. Під їх дією зростає інтенсивність процесів вивітрювання, що призводить до зниження міцності гірських порід і погіршення стійкості відкосів кар'єрів. На кар'єрах, які пройдені в товщ багаторічномерзлих порід, у зв'язку з відтаванням в весняно-літній період, значно зменшуються їх міцність і несуча здатність, а також стійкість масивів, складених цими породами в цілому. При цьому відбувається тріщиноутворення в масиві. Найнебезпечнішими є такі тріщини, простягання яких співпадає або близьке до простягання борта (уступу) кар'єру, і тріщини, направлені в бік кар'єру під кутом, який перевищує кут внутрішнього тертя порід, що складають борт кар'єру. Відтаювання ¹ поблизу уступів похованого льоду при змінах температурного режиму масиву гірських порід призводить до термокарсту, який проявляється утворенням провалів і просадок в бортах кар'єру. При багатократному промерзанні і відтаванні відбувається різке зниження міцнісних властивостей як осадових піщано-глинистих, так і скельних порід, що зумовлює необхідність додаткового очищення берм, виположування існеральних кутів нахилу бортів кар'єрів і виконання підвищених обсягів розкривних робіт.

Гідрогеологічні чинники впливають як на міцність масиву гірських порід, так і на умови його деформування. Інтенсивність їх впливу залежить від характеру поверхневих і підземних вод та умов середовища. Вплив поверхневих вод виражається у вигляді постійної фільтрації води в кар'єр, розмивання уступів і їх деформації, що суттєво ускладнює будівництво і експлуатацію кар'єрів, погіршує стійкість їх бортів і породних відвалів.

Наявність у вміщуючих породах і в опорному тілі водоносних горизонтів проявляється фільтрацією води в кар'єр, збільшенням вологості, розвитком процесів розчинення, вилуджування і набухання корисної копалини і вміщуючих порід.

Обводненість контактів шарів і структурних порушень зумовлюють деформації відкосів, виникнення оповзнів або раптові прориви води в кар'єр при наближенні його борту в процесі розробки до структурних порушень. Наявність карстових порожнин в масиві гірських порід суттєво змінює його напружений стан і властивості, погіршує умови стійкості уступів, призводить до просідання і обрушення бортів кар'єрів.

Геологічні чинники, обумовлені складом, станом, будовою і властивостями гірських порід, визначають умови стійкості та деформації масивів гірських порід, вибір розрахункових схем стійкості і характер протидеформаційних заходів. В потужній товщі розкривних порід, складеній піщано-глинистими породами, виникають численні деформації відкосів, що обумовлює необхідність виположування бортів і додаткових витрат земельних ресурсів, а також використання малоефективних систем розробки. Несприятливо орієнтована структура масиву гірських порід (наприклад, з падінням тріщин або шарів убік виробленого простору) може обумовити численні деформації відкосів через понижений опір зсуву по поверхні ослаблення. Існує декілька класифікацій деформацій породного масиву при відпрацю-ванні покладу кар'єрним способом.

Деформація уступів (бортів) кар'єрів виникає при руйнуванні масиву гірських порід і зміщенні частини природного матеріалу до підошви відкосу під впливом природних і гірничотехнічних чинників.

Всі види деформацій можуть бути умовно поділені на дві групи. До першої групи відносять такі деформації, прояв яких не пов'язаний або в незначній мірі пов'язаний з впливом підземних або поверхневих вод, це - осипи, опливи, зсуви, просадки і обрушення. Друга група охоплює фільтраційні деформації типу опливання, випирання механічної суфозії та фільтраційного виносу уздовж тріщин. Основними причинами втрати стійкості відкосів є:

несприятливі структурно-літологічні умови - тектонічні

порушення, зміна кута падіння шарів, наявність прошарків глини та

інших ослаблених зон, які падають вбік виробки;

зміна фізичних властивостей порід - втрата їх міцності на

контактах внаслідок зволоження атмосферними або підземними

водами, зменшення міцнісних характеристик в часі;

негативний вплив підземних вод, які чинять гідростатичну і гідродинамічну дію на масив гірських порід;

динамічні навантаження на масив гірських порід від гірничотранспортного обладнання, масових вибухів і землетрусів, які чинять аналогічну дію на масив.

Для виключення шкідливого впливу поверхневих вод необхідно ізолювати від них кар'єрне поле, шляхом спорудження русловідвідних каналів, осушення поверхні, створення протифільтраційних завіс, екранів тощо. Для зниження впливу підземних вод необхідно осушити кар'єрне поле, використовуючи різні системи дренажів, вибір яких має здійснюватись з урахуванням властивостей вміщуючих порід і корисної копалини, умов живлення і розвантаження водоносних горизонтів, системи розкриття і розробки родовища, мети дренажування і техніко-економічних показників.

У випадку виявлення карстових проявів в межах кар'єрного будівництва і експлуатації кар'єрів необхідне ретельне вивчення і картування карстових порожнин.

При закладанні кар'єрів у несприятливо орієнтованих структурах масивів гірських порід необхідно прогнозувати ділянки, які небезпечні в експлуатаційному відношенні, у міру можливості виположувати кути відкосів уступів, правильно вибирати напрямок просування гірничих робіт на цих ділянках.

Для зниження впливу несприятливих властивостей гірських порід рекомендуються такі заходи:

створення піщано-гравійних привантажень;

електроосмотичне осушення порід; зменшення часу стояння

відкосів в граничному контурі кар'єру;

штучне укріплення гірських порід;

-використання гірничо-транспортного обладнання з незначним

питомим тиском або використанням спеціальних покрить.

/ЧЇри розробці родовищ корисних копалин відкритим способом мають місце порушення режиму та складу поверхневих вод, які зумовлені вододренажем, водозниженням та кар'єрним водовідливом Склад води змінюється внаслідок забруднення поверхневих вод продуктами вибухового розкладання вибухівки, використання різних технологічних матеріалів, потрапляння у воду паливно-мастильних матеріалів, внаслідок скидання у поверхневі води солоних мінералізованих вод при кар'єрному водовідливі з більш глибоких горизонтів. Оскільки поверхневі і підземні води часто бувають взаємопов'язаними при видобуванні корисних копалин кар'єрним способом, також мають місце порушення режиму і складу підземних вод. Зруйнування покладу корисної копалини, розкривних та вміщуючих порід, їх більш інтенсивне зволоження та водонасичення призводить до активізації фізико-хімічних процесів таких як окиснення, вилуговування, розчинення, а також до активізації мерзлотних процесію При виконанні відкритих гірничих робіт по видобуванню корисних копалин має місце досить потужне і інтенсивне забруднення повітряного басейну. Повітря забруднюється пилогазовою сумішшю при масових вибухах. Інтенсивність забруднення залежить від потужності вибуху, виду вибухівки, погодно-кліматичних умов та реалізації техногенних заходів зі зменшення забруднення повітря вибухом.

Необхідно ще відзначити, що масові вибухи є також потужним джерелом забруднення прилеглих до кар'єру земель мінеральним пилом та шматками порід, що розлітаються при масовому вибуху. Зрозуміло, що породний масив і сама корисна копалина містять вільні або поглинені гази, які в процесі гірничих розробок виділяються і забруднюють повітря. Обсяги та інтенсивність такого забруднення залежать від загазованості родовища, величини охоплених поверхонь в кар'єрі та від обсягів видобування корисної копалини, розкривних та вміщуючих порід.

В кар'єрах і на відвалах працює велика кількість технологічних, енергетичних та транспортних машин, значна частина яких обладнана двигунами внутрішнього згоряння, які є потужним джерелом забруднення повітря. Технологія добування корисних копалин кар'єрним способом передбачає різні технологічні операції, такі як буріння свердловин, машинне відокремлення породи від масиву, подрібнення породних шматків, навантажувально-розвантажувальні і транспортні операції, які, не дивлячись на цикл спеціальних заходів пилоосадження, супроводжуються виділенням в повітряне середовище великої кількості пилу. Повітря також забруднюється вітровою ерозією відвалів, бортів кар'єрів, хвостосховищ. Існують і інші джерела иібруднення атмосфери. При розробці покладів корисних копалин нідкритим способом також має місце теплове забруднення повітряДосить вагомим екологічним чинником відкритих гірничих розробок є розсіювання в навколишньому середовищі шкідливих, токсичних і радіоактивних елементів земної кори, які в більшості випадків містяться в корисній копалині та вміщуючих породах у вигляді акцесорних мінералів, різних жил, скопичень тошо. Таке розсіювання відбувається при видобуванні корисної копалини, її транспортуванні, переробці і збагаченні, при транспортуванні продуктів збагачення тощо. Враховуючи, що всі гірські породи в більшій або меншій мірі містять такі природні радіонукліди, як радій-226, торій-232, калій-40, уран-238 та інші довгоживучі радіонукліди, досить проблемним в екологічному плані слід вважати радіоактивне локальне забруднення навколишнього середовища та постійне підвищення рівня радіаційно-гігієнічного фону.

З ростом технічного прогресу в технологію відкритих гірничих робіт залучається велика кількість різноманітних енергоносіїв, різних джерел іонізуючого випромінювання, а тому в кар'єрах постійно зростає електромагнітне забруднення навколишнього середовища. Велика кількість працює в кар'єрі високошумних верстатів та обладнання, транспортних засобів, кар'єрних переробних установок. Усі вони створюють шумове забруднення, яке теж належить до екологічно несприятливих для навколишнього середовища і людини чинників.

Контрольні запитання

Як класифікують наслідки техногенного впливу відкритих

гірничих розробок на екологічні системи?

Охарактеризувати техногенний вплив відкритих гірничих

розробок на навколишнє середовище.

Навести приклад класифікації форм ландшафтних порушень

земної поверхні при відкритій розробці родовищ корисних

копалин.

Що являє собою рекультивація порушених земель при відкритих

розробках родовищ корисних копалин?

Які варіанти розміщення відвалів розкривних порід за межами

контура кар'єрного поля застосовуються при відкритих гірничих

розробках?

Як класифікують природні чинники, які впливають на відкриті

розробки корисних копалин? Охарактеризувати їх.

Які причини виникнення деформацій уступів (бортів) кар'єрів? Як

класифікують ці деформації?

Які основні причини втрати стійкості відкосів?

Як позбавитися шкідливого впливу поверхневих і підземних вод на міцність масиву гірських порід? 7.10. Які заходи знижують вплив несприятливих властивостей гірських порід на їх стійкість і деформації?

Які чинники порушують режим та склад поверхневих вод при

розробці родовищ корисних копалин відкритим способом?

Розповісти про забруднення повітря і прилеглих до кар'єру

земель при масових вибухах.

Назвати чинники забруднення повітря при розробці покладів

корисних копалин відкритим способом.

Назвати чинники радіоактивного локального забруднення

навколишнього середовища та підвищення радіаційного

гігієнічного фону при відкритих гірничих розробках.

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

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

розробку розсипних покладів корисних копалин драгами, що являють собою плаваючі гірничодобувні і збагачувальні комплекси-фабрики, за допомогою яких з-під води видобувають корисну копалину і тут же на дразі збагачують її, повертаючи відходи у відпрацьований простір під воду;

розмив покладу корисної копалини гідромоніторами і

транспортування отриманої пульпи на збагачувальну фабрику по

спеціальних лотках самотоком, гідротранспортом (з використанням

напору струменя води), земснарядами або збагачення на місці на

санітарно-встановлених драгах чи інших збагачувальних об'єктах;

видобування корисних копалин з покладу та їх

транспортування 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 екскаваторних бульдозерно-скреперних способів та різних вищенаведених гідромеханізованих технологій видобування корисних копалин;

-торфорозробки, які суттєво відрізняються від відкритої

розробки інших корисних копалин і здійснюються екскаваторним,

фрезерним, формовочним та іншими способами або їх комбінаціями і

потребують великих обсягів водовідведення, водоосушення та

никористання води для технологічних цілей;

дового тиску та інших чинників залежить рівень забруднення навколишнього середовища. Зі збільшенням обсягів свердловинного видобування збільшується і обсяг техногенного забруднення довкілля. Не дивлячись на досить великі досягнення з удосконалення свердловинних технологій, обсяги забруднення середовища набувають інколи катастрофічних масштабів. Особливо це стосується видобування нафти. Класифікація екологічних збитків від техногенного впливу видобування корисних копалин свердловинним способом наведена на рис. 2.6Найбільші забруднення навколишнього середовища зумовлюють свердловинні розробки нафтових родовищ. Нафта це масляниста горюча речовинна із специфічним запахом, яка складається з метанових, нафтенових і ароматичних вуглеводнів і не вуглеводневих компонентів (в основному кисневих, сірчаних, азотних та інших сполук).

Елементний склад нафти: С - 82,5+87%; Н - 11,5-14,5%; О - 0,05+0,35 %; 5 - 0,001+5,5; N - 0,02+1,8 %. Компонентами нафти є розчинні гази (від 30 до 300 м на 1 т нафти), вода, мінеральні речовини (зола), в тому числі метали: V, №, Си, Со, Мо, Сг та інші. Вміст золи в нафті складає десяті частки відсотка, в тому числі металів -соті частки.

Нафта утворюється одночасно з газоподібними вуглеводнями. Тому її поклади поділяють на нафтогазові (нафтовий поклад з газовою шапкою), нафтогазоконденсатні (нафтові поклади з газоконденсатною шапкою). Газоконденсатна частина єдиного нафтоконденсатного покладу характеризується наявністю в ній у стані зворотного (ретроградного) випаровування певної кількості бензино-керосинових (інколи масляних) фракцій вуглеводнів.

Нафта буває різного кольору: від світло-сірого до чорного, густина від 800 до 1050 кг/м³. Горючі природні гази - це суміш вуглеводнів і невуглеводневих сполук. Вуглеводні це в основному (85-90 %) метан і його гомологи (етан, пропан, бутан, рідше пентан). Невуглеводневі компоненти є у широкому спектрі, це азот, вуглекислий газ, водяна пара, а також гелій, аргон, водень, ртуть, сполуки сірки та інші. Таким чином, речовиний склад нафти і природних горючих газів поданий гамою токсичних елементі та сполук, які перебувають у найрізноманітніших співвідношеннях між собою. Усе це переконливо свідчить про досить значний екологічний вплив нафтогазових родовищ на людину і природу.

Родовища нафти і природних горючих газів віднесені до осадового чохла земної кори. їх пошуки, розвідка і видобування здійснюються за допомогою бурових свердловин. Це свердловини переважно глибокого буріння. Найглибшу газову свердловину (8033 м) пробурено в США. На жаль, сучасні технології видобування нафти є вкрай недосконалими. При сучасних способах і технологіях розробки родовищ нафти і газу не можна вилучити із надр навіть 40-50 % запасів нафти і 20-40 % газу. Крім того, багато нафти і газу, а також продуктів їх переробки втрачаються в процесі складного технологічного ланцюга переробки і цим порушується природна технологічна обстановка. Наприклад, нафта, бурові шлами, промивні речовини, які містять різні хімічні сполуки, є потенційно небезпечними для води, повітря, грунту, рослинного і тваринного світуОсобливо небезпечний вплив на природу проявляється при бурінні й аварійному фонтануванні нафтових і газових свердловин. Негативні наслідки від фонтанування залежать від дебіту. За дебітом газові фонтани поділяються, наприклад, на слабкі (до 500 тис. м³/добу), середні (0,5-И млн. м7добу) і потужні (більше І млн. м³/добу). Без газоконденсатних шапок власне нафтові фонтани дають 2000 т/добу і більше нафти. Наприклад, фонтани нафти в штаті Ріверс (США) залили земну поверхню площею близько 607 тис. м², у межах якої за ступенем забрудненості виділено чотири зони. У центральній, найзабрудненішій, зоні глибина проникнення нафти досягла 90 см. В процесі пошуково-розвідувального і промислового буріння свердловин, підготовки, транспортування і зберігання нафти і газу постійно відбуваються витікання вуглеводнів і забруднення навколишнього середовища. Це зумовлено передусім недосконалістю технології й низьким рівнем техніки. Значна частина нафти надходить у ґрунти і природні води, а газу в атмосферу, як прямо з гирла свердловин, так і з території промислів взагалі.

Великою небезпекою для навколишнього середовища є трубопроводи, де часті витікання відбуваються внаслідок низької якості з'єднання труб, а часто і їх розривів. Найтяжчим і найнебезпечним для навколишнього середовища є витікання нафти і газу на ділянках трубопроводів, розміщених під судноплавними трасами річок і морів та іншими великими водоймищами. Дуже небезпечні забруднення гідросфери вуглеводнями відбуваються при розробці шельфових родовищ, а також при морських перевезеннях нафтопродуктів і газу.

Викид 2 тонн нафти при пориві нафтопроводу порушує близько 1000 м² земної поверхні. Крім того, при забрудненні поверхневих і підземних вод радіус екологічного впливу збільшується в кілька разів. Джерела забруднення природного середовища нафтогазових комплексів дуже різноманітні. Відрізняються вони обсягами викидів і токсичністю забруднюючих речовин.

Великі забруднення довкілля відбуваються при застосуванні методів фізико-хімічного впливу на пласт нафти, що базуються на використанні хімреагентів, які або розчиняються у воді, що закачується в пласт під тиском, або утворюють з них відповідних об'ємів оторочку між нафтою і водою, що витісняє нафту. Досить забруднюючими з позицій екології слід вважати свердловинні технології, які використовують внутрішньопластове горіння, тобто спосіб розробки нафтових родовищ, який базується на екзотермічних окиснювальних реакціях вуглеводнів, головним чином пластовоїнафти з окиснювачами, які закачуються в нафтовий пласт. Інколи в юну генерації тепла подаються вуглеводневий газ і вода. Суть инутрішньопластового горіння полягає в створенні в пласті зони екзотермічних реакцій, які переміщуються по пласту, що дає змогу в процесі спалювання частини нафтового пласта полегшити і збільшити пилучення решти її. Використовується багато інших технологічних способів видобування нафти, які теж у великих обсягах забруднюють довкілля.

Відпрацьовані також технології свердловинного вилучення і иердих корисних копалин після їх переводу в рухомий стан теплотою, мікроорганізмами тощо. Досить вагомі результати отримані по підземній газифікації вугілля, яка являє собою спосіб розробки родовищ корисних копалин (вугілля, сланців та інших, які містять горючі компоненти), що базується на фізико-хімічних перетвореннях їх в газоподібний або в рідкий продукт за допомогою повітря, водяної нари, кисню або їх сумішей при високій температурі.

Основним продуктом підземної газифікації кам'яного вугілля є горючий газ, сланців і бітумів - горючий газ і рідке паливо, смоли, мастила, феноли та інші продукти, сірки - сірчистий ангідрит, рідка і пароподібна сірка. Є різні технології підземної газифікацій. З них свердловинна займає провідне місце.

Видобування корисних копалин перерахованими свердловинними ісхнологіями так само як і видобування корисних копалин з викорис-нпіням підземного вилуговування, підземної виплавки та підземного розчинення, є екологічно забруднююче видобування. Але із всіх гнердловинних технологій найбільший збиток довкіллю наносить пафтовидобування і перш за все аварійні витоки нафти, особливо в гідросферу. Не дивлячись на всі заходи, які здійснюються з метою зменшення забруднення світового океану нафтою, найнебезпечним для океану в наш час є саме це забруднення, яке збільшуватиметься до тих нір, доки буде зростати видобування і використання нафтопродуктів. В Північній Атлантиці нафтова плівка займає 3% її площі. Найбільш забруднені нафтою Північне і Карибське моря, Персидська затока, а також прилеглі до Африки і Америки ділянки, де здійснюється перевезення нафти танкерним флотом.

Провідне місце в свердловинних технологіях належить видобуванню підземних питних, мінеральних, термальних, технічних вод та розсолів. Враховуючи, що запаси чистих питних підземних вод катастрофічно зменшуються і перш за все через забруднення підземних джерел, першочерговими заходами слід вважати заходи стосовно збереження та охорони підземних вод .Заходи для охорони підземних вод направлені на запобігання проникненню шкідливих і взагалі забруднюючих речовин в горизонти підземних вод і їх подальшого поширення.

Охорона підземних вод включає:

здійснення технічних і технологічних заходів, направлених на

багатократне використання води в технологічному циклі;

утилізацію відходів і шкідливих домішок;

розробку ефективних методів очистки і знешкодження

відходів;

запобігання проникненню стічних вод з поверхні Землі в підземні води;

, - зменшення промислових викидів в атмосферу і водні об'єкти;

-рекультивацію забруднених фунтів;

-** дотримання вимог щодо порядку проведення розвідки родовищ, підземних вод, проектування, будівництва і експлуатації водозабірних споруд;

-'здійснення власне водоохоронних заходів;

-керування водно-солевим режимом підземних вод. До профілактичних заходів відносяться:

систематичний контроль за рівнем забруднення підземних вод;

оцінка масштабів і прогнозів зміни забруднення;

ретельне обґрунтування розміщення проектованого великого

промислового або сільськогосподарського об'єкта з тим, щоб його

негативний вплив на навколишнє середовище і підземні води був

мінімальним;

обладнання і чітке дотримання зон санітарної охорони ділянки

водозабору;

оцінка впливу проектованого об'єкта на підземні води і навколишнє середовище;

-вивчення захищеності підземних вод для обґрунтованого

розміщення промислових та інших об'єктів, водозабірних споруд і

планування водоохоронних заходів;

виділення та обмін фактичних і потенційних джерел забруднення підземних вод;

-ліквідація покинутих і швидкодіючих свердловин,

переведення на крановий режим самовиливних свердловин.

Важливим серед цих заходів є створення спеціалізованої мережі спостережних свердловин на великих промислових об'єктах і централізованих водозаборах для контролю за станом підземних вод Спеціальні захисні заходи охоплюють:

ліквідацію області забруднення підземних вод шляхом

підкачування забруднених підземних вод до практично повного

Стягнення контуру забруднення;

створення гідравлічних водорозділів (завіс) в плані між

областю забруднених вод і експлуатованими чистими підземними

водами;

створення гідравлічного водорозділу по вертикалі шляхом

одночасного відбору чистих і забруднених вод ярусною системою

свердловин;

створення непроникних екранів (стінок) у водоносному

горизонті навколо області забруднення.

Все ширше впроваджується свердловинне гідродобування твердих корисних копалин. Свердловинне гідродобування є способом підземної гідравлічної розробки родовищ твердих корисних копалин, при якому корисна копалина перетворюється на місці залягання в гідросуміш.

Основними технологічними процесами при свердловинному .гідродобуванні вважаються:

розкриття родовища за допомогою свердловин, гідравлічне

руйнування (розмив) корисної копалини напірним струменем води в

осушеному або затопленому очисному просторі;

дезінтеграція і перетворення у вибої зруйнованої маси в

гідросуміш;

транспортування гідросуміші від вибою до пульпоприймаль-

ної свердловини;

підіймання суміші на поверхню;

збагачування і складування хвостів збагачення;

просвітлення зворотної води і водозбагачення;

керування гірничим тиском.

Свердловинне гідродобування може використовуватися як самостійний спосіб, так і в комбінації з наступним вилуговуванням. В будь-якому випадку свердловинне гідродобування є одним із потужних забруднювачів гідросфери. При розвідці нафтогазових родовищ, підготовці їх до експлуатації та в процесі самого видобування і переробки нафти і газу повинні здійснюватись заходи для зменшення впливу вказаних технологій на навколишнє середовище. Розглянемо насамперед основні положення природоохоронних заходів при бурінні нафтогазових свердловин. Виконання бурових робіт має здійснюватися відповідно до нормативних актів з охорони навколишнього середовища, які передбачають комплекс природоохоронних заходів, спрямованих назниження рівня негативного впливу на навколишнє середовище і попередження його наслідків. Збитки, завдані довкіллю, мають бути відшкодованими.

Комплекс природоохоронних заходів при бурінні свердловин визначається технологією буріння і місцевими природними умовами. Тому спеціалісти, враховуючи місцеві природно-зональні особливості району, повинні передбачити відповідні додаткові заходи.

Комплекс заходів з охорони природи пов'язаний з технологією буріння, а саме:

-враховуючи місцеві природні умови, слід впроваджувати в

практику бурових робіт нові прогресивні способи буріння, які

зменшують тривалість процесу буріння і цим зменшують час його

негативного впливу на навколишнє середовище;

конструкція свердловин має забезпечувати ізоляцію підземних вод від поверхневих і ґрунтових;

слід систематично контролювати параметри промивальної рідини, а також використовувати її вдруге (замкнений цикл);

-необхідно підбирати такі хімічні реагенти для обробки

промивальної рідини, щоб вона набула показників, при яких мала б

мінімальний вплив на змінення колекторних властивостей

продуктивних пластів. Рецептура бурових розчинів має забезпечувати

стійкість стінок свердловин у процесі буріння і збільшувати швидкість

проходки бурових свердловин;

слід використовувати ефективну автономну циркуляційну систему для промивальної речовини і відстійні місткості (баки);

для очищення необвантажених глинистих розчинів від

вибуреної породи необхідно застосовувати гідроциклонні установки;

слід відстійні ями ізолювати від приймальної речовини

плівкою, мастикою, ґрунтоцементом або іншими матеріалами;

не можна скидати відпрацьований токсичний розчин до

гідравлічної мережі, водоймищ, ставків, в грунт тощо;

концентрація шкідливих речовин, які скидаються до

гідромережі, має не перевищувати гранично допустимих концентрацій

у воді, водних об'єктах господарсько-питного і культурно-побутового

використання;

необхідно передбачити заходи для попередження і ліквідації

аварій і зменшення впливу їх наслідків на навколишнє середовище;

при аварії, яка може призвести до витікання нафтопродуктів,

хімреагентів, вод високої мінералізації або токсичних компонентів, і

відповідно до забруднення грунту, поверхневих або підземних вод

тощо, необхідно вжити заходів для локалізації і наступної ліквідації осередків поширення забруднювачів і повідомити про аварію і вжиті і.і\оди державні органи з охорони природи;

усі свердловини, буріння яких з тих чи інших причин має обов'язково призупинитися, а вони ліквідуватися, відповідно до чинних правил мають бути надійно ізольовані;

-земельні ділянки, які відводяться під бурові агрегати, після

мкершення робіт мають бути відновлені і повернуті

юмлекористувачам.

Для цього необхідно:

демонтувати і вивезти бурове обладнання; сиру нафту, природні залишки дизельного палива і мастильні речовини вивезти для подальшого використання, а непридатні залишки здати на нафтобазу мія регенерації;

-придатний промивальний розчин також слід вивезти для

подальшого використання на інших свердловинах;

непридатний промивальний розчин, оброблений технічним реагентом, слід знешкодити, перевірити на повноту знешкодження і скинути в місця, погоджені з органами санітарно-епідемічної служби;

відстійники засипати, місця їх розміщення вирівняти, ґрунтовий шар, просочений нафтою або хімічними продуктами, спалити і вивезти або захоронити на глибину не менше як 2 м, іибезпечивши його ізоляцію від ґрунтових вод;

побутові і виробничі відходи, які складувалися в процесі робіт у контейнерах або інших місткостях, слід вивезти на звалище, спалити ібо захоронити;

земельні ділянки, порушені в процесі буріння, спланувати і нкрити родючим фунтовим шаром, тобто рекультивувати (гірничотехнічна і біологічна рекультивація).

При гірничотехнічній рекультивації на землях бурових майданчиків треба:

підготувати поверхню ділянки до землювання;

спланувати і розрівняти родючі грунти, укладені на

рекультивовані ділянки;

провести комплекс робіт для боротьби з ерозією і

регулювання гідрогеологічного режиму.

Гірничотехнічній рекультивації підлягають землі під буровими майданчиками, дизель-електростанціями, зумпфами, відстійниками, циркуляційною системою і складами ГММ, а також під'їзні дороги і майданчики житлових приміщень.

Потужність ґрунтового шару, який наноситься, слід визначити на підставі економічного аналізу з урахуванням природно-кліматичних

умов і агротехнічних властивостей підґрунтових порід. Ґрунтовий шар треба наносити на нетоксичні породи. Шар фунту має не перевищувати 0,6 м.

При біологічній рекультивації враховуються:

властивості фунтів, їх можливі зміни при забрудненні;

здатність розвитку рослин на забруднених фунтах;

відповідність цих рослин агрокліматичним та історичним

умовам, рельєфу місцевості і механізації робіт;

видовий склад і характер природного забруднення земель, перспективи розвитку району робіт.

Біологічна рекультивація включає в себе комплекс агрозаходів. Поверхня відновлених земель має розміщуватися над рівнем фунтових вод, бути вирівняна, вкрита окультуреним шаром, мати сток, головний під'їзний шлях і господарські дороги. Крім того, комплекс природоохоронних заходів при бурінні свердловин передбачає і положення, пов'язані з транспортом і побутовими умовами.

Щоб зменшити забруднення навколишнього середовища, на території баз необхідно передбачити такі заходи:

автомашини слід мити на мийних майданчиках, обладнаних

відстійниками;

на шляху зливу стічних вод встановлювати

бензомасловловлювачі;

забруднені води перекачувати у вигрібні ями тощо;

слід обладнувати загорожі перших поясів зон санітарної

охорони свердловин;

бурові установки необхідно обладнати піддонами під

дизелями;

при потраплянні на покриття бурових майданчиків палива чи

мастильних матеріалів останні необхідно збирати в посудини і здавати

на нафтобази;

- тимчасові селища і польові табори треба обладнувати

нагромаджувачами для складування побутових відходів (контейнерами,

вифібними ямами, коморами) і туалетами, розміщеними так, щоб

виключалась можливість забруднення природних об'єктів. Ємності

нагромаджувачів споряджуються протифільтраційними екранами або

, зацементовуються.

При прокладанні під'їзних шляхів (доріг), ліній електропередачі і сплановуванні майданчиків передбачається:

-під'їзні шляхи й інженерні комунікації між ділянками

виробництва бурових робіт та існуючими транспортними й

інженерними мережами прокладати вздовж горизонталей, по

і ткорозсіюючих елементах рельєфу так, щоб вони займали мінімальну площу і відповідали вимогам протиерозійної організації ц-риторії;

-вибирати раціональні схеми електропостачання бурових

агрегатів;

-при будівництві доріг, ліній електропередачі тощо

тікористовувати землі, не придатні для сільськогосподарського

ниробництва;

-під'їзні шляхи прокладати з урахуванням існуючих просік,

меж полів тощо по найкоротшій відстані з максимальним

шікористанням польової, шляхової й інженерної мережі з урахуванням

норм відводу земель для автомобільних доріг;

на землях, де проведення бурових робіт потребує спеціального

дозволу, впроваджувати в практику напрямлене, багатоствольне

Гіуріння, що дасть змогу зменшити забрудненість навколишнього

середовища;

установити суворий контроль за використанням мінімальних

площ, відведених під спорудження бурових агрегатів;

фунтовий шар цінних сільськогосподарських, рекреаційних

ипювідних та інших ділянок земель знімати, складувати в спеціально

підведених місцях і зберігати до завершення бурових робіт для

наступної рекультивації;

з метою раціонального використання земель впроваджувати

при глибокому бурінні раціональні схеми розміщення бурового

обладнання і промивальних споруд;

використовувати контейнери для зберігання інструментів,

переносних фундаментів та ін.;

регламентувати порядок руху за профілем;

розробити фафіки місць руху, пов'язані з сівбою і збиранням

сільськогосподарських культур.

Одне із основних джерел забруднення природного середовища при бурінні нафтових і газових свердловин - стічні води. Середньодобова іпрата води на одну бурову свердловину становить у середньому 100... 120 м³, а об'єм стічних вод при цьому змінюється від 25 до 40 м³/добу.

Основним забруднювачем стічних вод нафтових і газових свердловин є бурові розчини. Вони містять різноманітні хімічні реагенти, обважнювачі (баритові, дисперговані глини, породний шлам, мастильні матеріали та ін.).

Стічні води бурових свердловин небезпечно забруднюють фунти, природні води, вбиваючи все живе, що є в середовищах. Особливонебезпечні забруднювачі стічних вод - бурові розчини на нафтовій основі. Тому слід враховувати таке:

- при спорудженні високоефективних шламоочисних будов дозволяється в процесі експлуатації свердловин кілька разів використовувати відпрацьовані бурові розчини (із замкненим циклом води), що дає можливість уникнути скидання забруднених ними стічних вод, а буровий шлам - утилізувати або захоронити;

буровий шлам, а також надлишковий глинистий розчин відводять або вивозять у спеціально відведені для утилізації або захоронення місця, погоджені з районною санепідемстанцією;

- для попередження нафтовиливання і відкритих викидів застосовують спеціальні промивальні рідини, передбачені геолого-технічним нарядом;

для запобігання забруднення навколишнього середовища паливом і мастильними матеріалами, необхідними для роботи бурового устаткування, споруджують спеціальні ємкості. Після заповнення ємкості з матеріалами вивозять на регенерацію;

- для захисту навколишнього середовища від хімічних реагентів, цементу і глинистого порошку їх зберігають у спеціальних приміщеннях у заводській упаковці (поліетиленових мішках або гумокордових контейнерах та ін.). Після використання всю тару вивозять у спеціальних контейнерах на пункти утилізації.

А тепер розглянемо основні заходи для охорони довкілля на об'єктах добування і переробки природного газу. Цим заходам потрібно приділяти особливу увагу.

Сірководень Нг$ є одним з компонентів природних горючих газів (сірководневмісні гази). Оскільки суміш сірководневмісних газів з повітрям вибухонебезпечна, то їх добування і перероблення потребує особливого режиму. Гранично допустима концентрація сірчаного водню у повітрі становить 0,01 мл/л.

Аналіз викидів сірководневмісних газів показує, що основна кількість сірководню потрапляє в атмосферу при продуванні свердловин після капітального ремонту і при різних дослідженнях. Єдиним заходом, який дав змогу знизити вміст сірководнів, є зменшення тривалості продування. Щоб зменшити забруднення атмосфери вуглеводнями та іншими компонентами, які містяться в газі, спалюють газ у факелах. Роботу факельного устаткування вважають задовільною, якщо в ній здійснюється повне і бездимне згоряння газу. Факельні гази потім збирають у газгольдер для подальшого цивільного використання.

Нині ведуться роботи зі створення ефективніших способів уловлювання й утилізації сірководню та інших забруднювачів. Особливо велику увагу приділяють комплексним процесам обробки газів.

Розроблюють нові методи отримання придатної для використання побуті сірки, сірчаної кислоти, сульфату натрію тощо, а також іниження вмісту сірки в залишковому газі.

Значну частку серед забруднювачів атмосферного повітря становлять втрати нафти, нафтопродуктів і газу при транспортуванні. "Іони надходять в атмосферу у вигляді пари або газу з резервуарів, схнелогічних споруд, а також при зливно-наливних операціях.

Особливо великі втрати нафти і нафтопродуктів відбуваються при беріганні їх у резервуарах. Забруднювачами атмосфери в цьому міімадку є пароподібні суміші вуглеводневих компонентів легких фракцій.

При зберіганні нафтопродуктів у резервуарах розрізняють втрати цнох видів: від так званих малих і великих "дихань".

Втрати від малих "дихань" виникають у резервуарах при срухомому зберіганні рідких вуглеводнів і зумовлені головним чином /шбовим коливанням температури. Зокрема, вдень внаслідок 'іідііищєння середньодобової температури в герметичному резервуарі 5ільшується кількість пари вуглеводнів і підвищується їх тиск. Коли пек перевищує розрахунковий, попереджувальний клапан автоматич-

0відкривається і випускає надмірну отруйну пару в атмосферу. Вночі

збувається зворотний процес, тобто в резервуарі утворюється

акуум, який викликає надходження до нього чистого повітря.

Аналогічне явище відбувається і при змінах барометричного нижу.

Втрати від великих "дихань" відбуваються внаслідок витискування резервуару пароповітряної суміші нафтою, яка наливається ("видих" атмосферу). При відкачуванні рідини в резервуар знову надходить імосферне повітря і збільшує об'єм пароповітряної суміші, надлишок икої виходить в атмосферу як додатковий зворотний "видих".

Контрольні запитання

Розповісти про свердловинний спосіб добування корисних

копалин і вивчення будови планети.

Які забруднення навколишнього середовища породжуються свердловинним способом добування корисних копалин? Розповісти про свердловинні технології добування нафти і природних горючих газів.

Які екологічні збитки наносить транспортування нафти і газу за

допомогою трубопроводів?

В чому суть технології по свердловинному видобуванню

твердих корисних копалин?

Які заходи вживаються для охорони підземних вод?

В чому суть профілактичних заходів з охорони підземних вод?

Що включають спеціальні заходи щодо захисту підземних вод?

Що являє собою свердловинне гідродобування твердих

корисних копалин і які основні технологічні процеси мають при

цьому місце?

Розповісти про комплекс природоохоронних засобів при бурінні

свердловин.

Що являють собою гідротехнічна та біологічна рекультивації

земель?

Які вживаються заходи для зменшення забруднення

навколишнього середовища на території баз?

Які заходи з охорони земель передбачаються при прокладанні

підземних доріг, ліній електропередачі і сплановуванні

майданчиків?

Які екологічні збитки довкіллю наносять стічні води нафтових і

газових свердловин?

Які основні заходи вживаються з охорони довкілля на об'єктах

по видобуванню і переробці, транспортуванню та зберіганню

нафти і газу?

Тема «Підземні води та їх охорона»

Вода є одним з важливих компонентів нашої планети. Підземна вода, яка знаходиться в надрах, істотно впливає на процеси, що протікають в геологічному середовищі, на формування цього середовища. Завдяки своїй винятковій здатності до утворення складних хімічних сполук, вода стала джерелом життя на Землі. Вода є важливою складовою частиною живих організмів. Втрата 10-30% води живими організмами призводить до їх смерті. Вода - єдине джерелом кисню, який виділяється рослинами в атмосферу при фотосинтезі. В природі немає жодного твердого тіла, в якому б не було води. Загальна кількість води, що міститься в земній корі, різними авторами оцінюється по-різному, але число приблизно однакове і становить 840 млн. км³. В надрах Землі вода знаходиться в найрізноманітних станах, з яких ниділяють такі її види:

вода у вигляді пари зустрічається в порах та інших пустотах

і ірських порід, які знаходяться як в сухому стані, так і в не заповнених

повністю водою. Вода, яка міститься в атмосфері у вигляді пари,

і підходячи в пустоти гірських порід, при охолодженні конденсується,

\ і норюючи рідку зв'язану або вільну воду;

міцно зв'язана або адсорбована вода (інколи її називають

і ігроскопічною) утворюється із поглинених гірськими породами

модяних парів. Сила утримання її на частинках гірських порід досягає

1000 Н. За своїми властивостями така вода суттєво відрізняється від

рідкої води, наближуючись за властивостями до твердого

матеріалу. Вона має високу густину, низьку температуру замерзання

( 78 °С) та інші неординарні для води властивості;

рихло зв'язана вода (плівкова) утворюється при конденсації

иодяних парів, або залишається в них після видалення крапельно-

рідинної води. Сила утримання її на частинках породи суттєво менша,

між міцно зв'язаної води. Як міцно зв'язана, так і рихло зв'язана вода

видаляється із породи висушуванням при температурі 105-110 °С, в

шинах при тиску 300-500 МПа переходить у вільний стан. Таким

чином, рух зв'язаної води відбувається як внаслідок вирівнювання

гонщини плівки, так і завдяки ущільненню порід, яке призводить до

піджимання її із глин в породи-колектори;

вільна вода становить найбільш поширену і найбільшу за

обсягами групу. Вона утворює дві основні підгрупи: капілярна вода

.-равітаційна вода.

В свою чергу капілярна вода поділяється на такі класи: вода ічіпілярно-нерухома, вода капілярно-рухома і вода капіляри о-п\-корухома.

Гравітаційна вода теж поділяється на два класи: інфільтраційна (що просочується) та вода з ґрунтового потоку;

вода в твердому стані поділяється на: кристалізаційну, цсопітну і конституційну.

Кристалізаційна вода входить до складу мінералів у вигляді молекул, виділяється при температурі близько 400 °С. Цеолітна вода шчрізняється від кристалізаційної зміною співвідношення між м іькістю молекул Н₂О і молекул безводної складової мінералів при константі фізичної однорідності останніх. Конституційна вода бере участь у молекулярній будові мінералів, тому водень і кисень, що * чять в неї, можуть бути виділені лише при руйнуванні будови мінералів (при температурі більше 400 °С). Конституційну воду інколи називають хімічно зв'язаною, а гігроскопічну і плівкову фізично зв'язаною.

Підземні води, які є важливою частиною гідросфери, на думку вчених поширюються на глибину до 100 км.

В геологічному середовищі підземна вода відіграє як позитивну, так і негативну роль. Позитивна роль полягає перш за все в цінності самої води як корисної копалини, яка може бути використана для різних цілей. Важливе позитивне значення води полягає також в її участі в утворенні ряду корисних копалин. Негативна роль підземних вод проявляється в руйнуванні окремих родовищ корисних копалин шляхом розмивання, розгинання, виносу окремих компонентів покладів корисних копалин, в ускладненні розробки родовищ корисних копалин із-за водоприпливів в гірничі виробки, руйнування обладнання і кріплення із-за агресивності води. Вода в більшості випадків погіршує багато властивостей гірських порід, чим ускладнюються інженерно-геологічні вишукування, прогнозування умов будівництва і експлуатації різних інженерних об'єктів, а також збільшується їх вартість.

Вода, що знаходиться на Землі в рідкому, твердому або пароподібному станах, утворює неперервну оболонку - гідросферу, яка складається з океанів, морів, льодових покровів, поверхневих вод суші, підземних та інших вод. Загальні запаси води, які містяться в сучасній гідросфері, великі і становлять близько 1,5 млрд. км'. Приблизно 94 % зосереджено в морях і океанах, підземні води за запасами знаходяться на другому місці, третє місце посідають льодовики.

Вода знаходиться в постійному русі. Складний процес кругообігу води в природі полягає в її випаровуванні, насиченні повітряних мас водяними парами і переносі їх потоками повітря, конденсації парів і випаданні атмосферних опадів, поверхневому і підземному стоці вод в океан.

Найбільш тривалий час водообігу має місце в льодовиках, підземних водах і Світовому океані. Відповідно цей час становить 8000, 4200 і 3000 років. Ця обставина вказує на виключну унікальність процесу самоочищення цих вод від забруднення. |П5 глобальному плані запаси підземних вод на Землі зменшуються, що пояснюється потеплінням клімату і викликаним цим зменшенням кількості атмосферних опадів, збільшенням обсягів водоспоживання, інтенсивним водовідкачуванням вод з шахт і кар'єрів, дренажем заболочених і перезволожених територій.

завдяки чому вони при зовнішньому або внутрішньому використанні лікують ті чи інші хвороби людського організму.

Лікувальні мінеральні води поділяють на дві великі групи - питні (лікувальні і лікувально-столові) і бальнеологічні (зовнішнє використання - ванни, душ і т. д.). Частина підземних вод використовується в фармакології.

Важливу роль в лікувальних властивостях мінеральних вод відіграють мікроелементи, які в них містяться. Явно вираженою фармакологічною дією характеризуються: залізо, кобальт, миш'як, йод, бор, літій, стронцій. Токсичними в підвищених концентраціях для людини є миш'як, свинець, селен, ртуть, ванадій, фтор. На планеті досить поширеними є солоні і розсольні мінеральні води, які приурочені головним чином до платформних і міжгірних артезіанських басейнів, що характеризуються потужними товщами осадових порід, а їхній газовий склад представлений в основному азотом і метаном.

Лікувальні мінеральні води бувають сульфатні, хлоридні. гідрокарбонатно-хлоридні, бромні, вуглекислі, радонові, кременисті, залізисті, миш'яковмістні, органовмістні тощо.

До промислових вод належать підземні води, до складу яких входять цінні хімічні елементи або їх сполуки, вилучення і переробка яких є доцільною.

Тепер з промислових вод добувають йод, бром, літій, рубідій, германій, уран, вольфрам та інші елементи, а також солі: N801, СаСІ. М§50₄, М§(0Н)₂, КС1, МЈС1₂.

Важливе значення мають й інші хімічні елементи - барій, стронцій, кадмій, цезій, миш'як, які часто містяться у промислових концентраціях у підземних водах.

Ресурси підземних промислових вод у світі дуже великі. Разом з тим, велика глибина їх залягання, складність технології та інші чинники часто роблять вилучення корисних компонентів з них неконкурентноспроможними порівняно з отриманням їх із руд.

На деяких родовищах промислові води мають підвищену температуру і мають бальнеологічні властивості. В зв'язку з цим вони можуть використовуватись комплексно як багатокомпонентна мінеральна сировина для хімічної промисловості, в охороні здоров'я людей, теплоенергетиці, теплозабезпеченні тощо.

Як промислові можуть розглядатися дренажні і шахтні води при відповідному вмісті в них певних хімічних елементів. Після того, як розроблені і впроваджені технології буріння глибоких і надглибоких свердловин, встановлено, що практично в будь-якій точці планети напевній глибині, залежно від геотермічних умов, можна зустріти теплоенергетичні води. В районах активної вулканічної діяльності і рифів вони можуть виходити на поверхню Землі, утворюючи парогідротермальні родовища.

В поясі альпійського орогенезу теплоенергетичні води залягають на глибині від декількох сотень метрів до 1 км. На площах депресій платформ зона термальних вод опускається до 1-1,5 км, а на території кристалічних щитів -- навіть до декількох кілометрів.

Вся різноманітність проявів в надрах гідротерм визначається різницею конкретних умов геолого-структурних, фаціально-літологічних, геоморфологічних, гідродинамічних, термобаричних та інших. Найбільша кількість термальних вод зосереджена в товщах осадових порід, завдяки їхній значній місткості. В світі домінує думка, що до теплоенергетичних вод належать води з температурою більше 35 °С, разом з тим, необхідно відмітити, що цей показник в кожній країні свій і затверджується на державному рівні.

За температурою і агрегатним (фазовим) станом в нашій країні теплоенергетичні води поділяють на власне термальні - з температурою на виході до 100 °С і перегріті (суха пара, пароводяні суміші) - з температурою більшеЮО °С, - які ще відносять до групи високопотенційних природних теплоносіїв. У групу власне термальних вод включають низькопотенційні, які мають температуру до 70 °С і середньопотенційні з температурою 70-100 °С. Ці дві різновидності вод використовуються для водозабезпечення цивільних, промислових та сільськогосподарських споживачів, а високопотенційні - і для виробництва електричної енергії.

...