Республика Саха (Якутия) обладает огромными запасами углей (46,6% Дальневосточного региона) из которых в настоящее время используется только 7%.
Объектом наших исследований является угледобывающая промышленность в Южной Якутии.
Целью является выявление воздействия угольной промышленности на окружающую среду.
Поставленные задачи:
1) описать технологию добычи угля;
2) провести анализ воздействия открытой добычи угля на окружающую среду.
Совокупность горных выработок (вертикальных, горизонтальных, наклонных) и технических подземных и надземных сооружений, предназначенных для добывания угля подземным способом, именуется шахтой, а при добывании руды - рудником.
Различают следующие группы подземных выработок.
1. Выработки, имеющие непосредственный выход на земную поверхность. К ним относятся: стволы, шурфы, скважины и штольни.
2. Выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность. К ним относятся: гезенки, квершлаги, штреки, бремсберги.
3. К очистным выработкам относятся забои. Забоем называется место выемки угля или породы.
4. Служебные камеры и околоствольные дворы. К числу служебных камер относятся: насосная и машинная камеры, диспетчерская, камера ожидания, медпункт, электровозное депо, камера для противопожарного поезда и др. Совокупность всех выработок около стволов, предназначенных для обслуживания подземного хозяйства, называется околоствольным (или рудничным) двором [5].
В нашей стране применяется 4 способа извлечения угля: ручной, буровзрывной, гидравлический и механический.
Более половины всего угля добывается с помощью угледобычных механизированных комплексов непрерывного действия, которые состоят из узкозахватного комбайна, гидрофицированной, автоматически передвигающейся крепи, скребкового передвижного конвейера, гидро - и электрооборудования. Благодаря внедрению этих комплексов удалось механизировать все процессы угледобычи (выемку, погрузку и доставку угля, передвижку - забойного конвейера, крепление и управление кровлей). На шахтах страны применяется несколько типов комплексов, предназначенных для работы в различных горно-геологических условиях («Донбасс» КМ-87Э, КМ-81В, КМ-120, К-1МКС и др.) [8].
Решается задача широкого внедрения освоенных в производстве комплексов повышенного технологического уровня: КМ-103 и КД-80 для тонких пологих пластов; КТМТ, ОКП-70 и УКП для пологих пластов средней мощности; агрегатов АК-3 для крутых пластов.
Для безлюдной выемки угля разработаны машины типа КМД, БУГ.
Традиционный буровзрывной способ добычи угля в настоящее время все более механизируется, в частности, широко используются машины для механической погрузки разрыхленной массы [9].
Основными источниками нарушения природной среды при освоении месторождений являются топогеодезические, геофизические, буровые и горные работы [13]. Степенью отрицательного воздействия источников нарушения природной среды можно управлять на основе совершенствования отдельных процессов и технологий горных работ.
Отрицательные последствия освоения месторождений затрагивают земную поверхность, недра, водный и воздушный бассейны, растительный, животный мир и социальную среду.
Из отрицательных последствий наиболее ощутимы: нарушение земель, загрязнение окружающей среды и изменение гидро-геологии горнодобывающих регионов.
Нарушение земной поверхности - результат строительства карьеров, отсыпки отвалов, возведения промышленных сооружений, прокладки дорог и других коммуникаций. Нарушенные земли длительное время представляют собой бесплодные пустыни, отрицательное воздействие которых распространяется на прилегающие территории, вызывая гибель растительности, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и прироста древесины, потерю рыбных запасов, миграцию и даже сокращение численности животных и птиц.
Загрязнение окружающей среды связано геологоразведочными работами, функционированием карьеров, отвалов вскрышных пород и хвостохранилищ.
Основные загрязняющие вещества - пыль, газообразные продукты взрывов, сгорания углей и горюче-смазочных материалов.
Уровень загрязнения воздуха зависит от климатических условий разработки месторождений, пылеобразующей способности горной массы, технологии и механизации горных работ, скорости воздушных струй, влажности и т.д.
Благодатная среда для пылеобразования создается в условиях сухого климата и сильного ветра. При влажном климате содержание пыли в воздушной среде уменьшается вследствие связывания водой тонкодисперсных частиц пылящей поверхности. Однако с наступлением отрицательных температур увеличивается хрупкость компонентов горной массы и, как следствие, повышаются ее пылеобразующие возможности [14].
Источники пылевыделения подразделяют на рассредоточенные (ветровая эрозия поверхности отвалов и складов горной массы) и сосредоточенные (трубы котельной и др.). При скорости ветра 2 м/с пыль начинает сдуваться с уступов карьера. Процесс сдувания интенсифицируется при скорости ветра 5 м/с, а при 8 м/с резко возрастает [15,16]. Степень пыления увеличивается с ростом высоты техногенного объекта. Если, например, с отвала высотой 20 м в течение года сдувается слой пыли 3,6 см, то с отвала высотой 50 м - 6,5 см, а при высоте отвала 100 м — 9,96 см. Мощность пылевых отложений у отвала достигает 4,3-37,4 см, что приводит к разубоживанию почв. Поэтому через 5-6 лет отсыпки отвала плодородный слой может прийти в непригодность, а на 9-м году - полностью деградировать.
При взрывных работах запыленность воздуха увеличивается до 680-4250 мг/м3. Таблица 1 характеризует влияние на пылевой режим района горных работ технологического оборудования карьеров.
Таблица 1
Пылевыделение при работе технологического оборудования
угольных карьеров [17]
Источники пылевыделения |
Средняя интенсивность пылевыделения, мг/с |
Вскрышные работы Экскаватор: Марион-4М ЭКГ-6 Автосамосвал: ЮНИТ-РИГ Буровой станок 2СБШ-200 Бульдозер Д-572 |
70-1106,6 1150 538-3660 399-1057 2000 |
Добычные работы Экскаватор: ЭКГ-4 (погрузка угля на конвейер) Автосамосвал КрАЗ, БелАЗ-540 и др Буровой станок СБШ-250 Бульдозер на базе трактора ДЭТ-250 |
424 911-10075 1150 2000 |
Отвалообразование Экскаватор ЭКГ-4 Бульдозер Д-572 Разгрузка: думпкаров автосамосвалов |
800 2000 239 320 |
Промышленная зона ОАО ХК «Якутуголь» расположена на расстоянии 4 км от г. Нерюнгри. Преобладающее направление ветров в районе расположения предприятия является благоприятной относительно жилой застройки.
В структурных подразделениях ОАО ХК «Якутуголь» используется обширный спектр пылегазоочистного оборудования на 43 источниках выбросов. Проводится использование взрывчатых веществ с кислородным балансом, близким к нулю (гранулиты, сибириты), обязательное применение забойки скважин. Выполняется полив дорог, орошение складов угля и забоев водой. На границе санитарно-защитной зоны промышленного узла пос. Пионерный (г. Нерюнгри) проводится непрерывный мониторинг состояния атмосферного воздуха посредством системы «Скат».
Изменение гидрогеологии района горных работ происходит в результате осушения месторождений, обнажения водоносных горизонтов и создания искусственных аккумуляторов воды. Все это разрушает исходную гидр-геологическую среду в локальном масштабе и даже в масштаб горнодобывающих регионов.
Осушение месторождений ведет к нарушению режима подземных вод, водообеспечения озер и рек, перераспределяются запасы пресной воды, возникают мульды сдвижения, образуются депрессионные воронки.
Значительные изменения в режиме поверхностных и подземных вод происходят под влиянием отвалов и гидротехнических сооружений. Фильтрационные потоки гидротехнических сооружений часто содержат флотореагенты, мышьяк, свинец, цианиды. Для охраны прилегающих угодий и подземных вод в таких случаях прибегают к сооружению противофильтрационных экранов и завес, т.е. выполняют мероприятия, которые требуют дополнительного отвода земель.
Изменения окружающей сферы под влиянием разведки и разработки месторождений угля подразделяют на геомеханические и физико-механические [18, 19].
Последствия социальной сферы проявляются в [19]:
— землепользовании непосредственно (в результате отвода земель, вырубки леса) и косвенно (в результате строительства подъездных дорог);
— изменении численности населения вследствие иммиграции или местной миграции;
— социально-экономических показателях (занятость населения, разница в оплате труда и доходах на душу населения);
— социально-культурных аспектах (социальная структура, обычаи и т.д.) [18].
Воздействие на водные ресурсы. Ежегодно производятся работы по ремонту и реконструкции системы осушения поля Разреза «Нерюнгринский», включающей в себя очистные сооружения. Помимо поддержания производственных показателей, система осушения организовывает сброс с обязательной предварительной очисткой на очистных сооружениях, уменьшающей концентрации загрязняющих веществ сбрасываемых вод до нормативных показателей (рис.2). Эффективность очистки сточных вод при этом достигает 98,5% по взвешенным веществам.
Таблица 2
Сведения об использовании воды в ОАО ХК «Якутуголь»
Показатели |
Ед.изм. |
2012 г. |
2013 г. |
2014 г. |
Сброс сточных вод в водные объекты |
тыс.куб.м |
16704,57 |
18886,76 |
14485,24 |
Для производственных и бытовых целей из сетей центрального водоснабжения: |
||||
- получено |
тыс.куб.м |
267,36 |
242,39 |
250,7 |
- передано |
тыс.куб.м |
267,36 |
242,39 |
250,7 |
Обращение с отходами. В филиалах и структурных подразделениях предприятия образуется 58 видов отходов производства и потребления. Передаются для обезвреживания, использования и размещения 17 видов отходов (отработанные ртутьсодержащие лампы, аккумуляторы, масла и замасленные отходы и пр.), обезвреживаются на предприятии 4 вида отходов (кислота и щелочь аккумуляторные отработанные, отходы взрывчатых веществ и мешки из-под аммиачной селитры), 7 видов отходов размещается на территории предприятия (вскрышные породы, пустая порода после обогащения, отходы литейного производства и пр.) частично или полностью используется на предприятии 8 видов отходов (табл.3).
Таблица 3
Сведения об образовании отходов в ОАО ХК «Якутуголь»
Показатели |
Ед.изм. |
2012 г. |
2013 г. |
2014 г. |
Образовано отходов |
Тонн |
103258535,59 |
91443137,463 |
57577048,312 |
в том числе, вскрышных пород |
Тонн |
102679550,00 |
85679349,393 |
56867297,00 |
Передано отходов другим Организациям |
Тонн |
2552,61 |
8327,7 |
2684,699 |
Использовано |
Тонн |
102512383,92 |
85679303,6 |
48274400,0 |
Размещено на специально организованных площадках |
Тонн |
743599,06 |
5755460,37 |
10048716,106 |
На современном этапе развития человеческого общества ни одна из индустриально развитых стран не может развиваться без потребления ресурсов недр. Как следствие, расширяются масштабы воздействия человека на природную среду. В силу общественной необходимости осваиваются месторождения, увеличиваются параметры горнопромышленных объектов, нарушаются все новые и новые участки ранее освоенных земель. Традиционно наиболее значимой отраслью в топливной промышленности является угледобывающая.
Литература:
Куприян Я.В., Крючков В.В. О целесообразности приминения открыто – подземного способа разработки Кузбасса // Технология подземных горных работ: Тр. / ИГД им. А.А. Скочинского. – М., 1981 - № 196. – С. 19-25.
Кащеев В.Д. Технология разработки угольных месторождений. – М.: Недра, 1971. – 384 с.
Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. – М.: Недра, 1973. – 300 с.
Методическое руководство по рекультивации земель Южной Якутии / И.И Заудальский, Г.Г Козлов. – Якутск: Изд – во ЯНЦ СО РАН, 1998. – 140 с.
Осодоев М.Т. Борьба с пылью на угольных разрезах Якутии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987.-116 с.
Филатов С.С,, Михайлов В.Д., Вершинин А. А. Борьба с пылью и газами па карьерах. -М.: Недра, 1973.-218 с.
Горлов ВД. Рекультивация земель на карьерах. -М.: Недра, 1981,-260 с.
Методическое руководство по составлению раздела "Охрана природы при проектировании геологоразведочных работ в условиях Западной Якутии." - Якутск: ГНПП "Геопромэконо- мика", 1995.-115 с.
Рекультивация земель, нарушенных при разработке россыпных месторождений золота. Якутск: ГНПП "Геопромэкономика", 1994.-132 с.
"Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Республики Саха (Якутия) в 2014 году" Министерство охраны природы Республики Саха (Якутия). Якутск 2015.
Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. – Л.: Недра, 1977. – 503 с.