Воспользуйтесь формой поиска по сайту, чтобы найти реферат, курсовую или дипломную работу по вашей теме.

С.Ф. Власов, С.Е. Тимченко

(НГА Украины)

Мероприятия по защите окружающей среды при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Экологическое состояние окружающей среды в ряде регионов Украины, как и многих других стран мира, является кризисным. Свидетельством тому является удручающая статистика превышения смертности над рождаемостью населения в регионах интенсивной хозяйственной деятельности человека. В настоящее время из недр земли ежегодно извлекается свыше 100 млрд. т. полезных ископаемых. На сельскохозяйственные угодья вносится около 92 млн. т. минеральных удобрений и более 2 млн. т. ядохимикатов. Общий объем метана, поступающего в атмосферу при работе шахт всех угледобывающих стран, оценивается в 37 млрд. м3 в год (в Украине в 1997 году в атмосферу поступило 1964 млн. м3 шахтного метана). В водоемы сбрасывается 32 км3 неочищенных вод. Ежегодно теряется 7 млн. га. плодородных почв. Все это, во многих случаях, приводит к необратимым процессам изменения окружающей среды охрана, которой является наиактуальнейшей проблемой современности.

К основным мероприятиям по защите окружающей среды при подземной добыче полезных ископаемых можно отнести:

1. Применение технологий разработки угольных пластов, обеспечивающих минимальную осадку земной поверхности.

2. Использование метана угольных пластов, как дополнительный источник газообразного топлива.

3. Разработка способов, предотвращающих заболачивание земель.

- Масштабы, характер деятельности и последствия вредного воздействия на окружающую среду эксплуатируемых и ликвидируемых шахт и различных предприятий требуют разработки общегосударственной научно обоснованной системы охраны окружающей среды, особенно для обитания человека. Необходима система наблюдений за состоянием среды в районах ликвидации шахт, включающая кроме технических направлений санитарный контроль и врачебный надзор за здоровьем населения. В случаях сохранения части выработок для дальнейшего использования, например под хранилища, следует установить остаточную их устойчивость, разработать экспресс-метод определения несущей способности крепи в зависимости от деформации ее элементов и принятия решений по обеспечению эксплуатационного состояния на весь период последующего функционирования выработок.

Целесообразно рассмотреть возможность использования выработок отработанных горизонтов для промышленных производств, требующих определенных температурных условий, для вредных производств и для захоронения отходов. Нужна проработка вопросов использования объектов закрываемых шахт. Так, железобетонные башенные копры являются хорошей основой для размещения на них ретрансляционных вышек, ветроэлектростанций и др.

- На многих горнодобывающих предприятиях нашла свое применение длиннозабойная технология очистной выемки угля механизированными комплексами с полным обрушением пород кровли. Однако, одним из недостатков этой технологии является негативное воздействие на состояние земной поверхности. На шахтах Западного Донбасса, в частности, оседание земной поверхности составляет 90 % вынимаемой мощности угольных пластов. Как следствие, подработанные площади в пойме рек Самары и Волчьей размером до 10 000 га. затоплены; гибнут лесные массивы, разрушаются объекты жилого, сельскохозяйственного и производственного назначения.

Способом, позволяющим уменьшить оседание земной поверхности, служит применение полной закладки выработанного пространства. Наименьшей усадкой закладочного массива характеризуются твердеющая и гидравлическая закладки [1-2]. Преимущества твердеющей закладки перед другими видами заключается в том, что она практически не имеет усадки, а для доставки ее в выработанные пространства не требуется каких-либо дополнительных технических средств. Жидкая закладка самотеком заполняет выработанное пространство. Твердеющая закладка широко применяется при разработке руд черных и цветных металлов, в том числе и на Украине, обеспечивая полную сохранность поверхности от оседания. Применение твердеющей закладки влечет за собой проблему создания ограждений (опалубки) для предупреждения проникновения жидкой закладки в рабочее пространство лавы и прилегающие подготовительные выработки. Эта проблема решается с помощью пневматических конструкций из мягких оболочек, разработанных сотрудниками Национальной горной академии Украины. В настоящее время серийно устанавливаются пневматические костры, разработаны пневмоподъемники (домкраты), временные крепи для подготовительных выработок и др.

Предлагаемая технология позволит решить ряд проблем подземной добычи угля. Основными из них являются:

- возможность отработки запасов под застроенными территориями;

- продление срока службы действующих шахт;

- решение вопроса поддержания подготовительных выработок;

- оставление породы в шахте.

Применение твердеющей закладки влечет за собой увеличение стоимости продукции [3]. Однако, с учетом решения экологических проблем и других преимуществ, применение технологии отработки пластов с твердеющей закладкой себя оправдывает. Косвенным подтверждением такого вывода является то, что в Карагандинском бассейне в промышленных масштабах производится добыча угля под застроенными территориями. Пневматическая закладка, применяемая в данных очистных забоях, характеризуется усадкой закладочного массива до 25 % и является наиболее энергоемкой (на 1 м3 закладочного материала расходуется 100-200 м3 сжатого воздуха). Наименьшая величина предварительного опускания пород кровли достигается при использовании короткозабойной и бурошнековой технологий выемки угля. Сочетая эти способы выемки угля с закладкой выработанного пространства, обеспечивается минимальное оседание земной поверхности.

На кафедре подземной разработки еще в начале 70-х годов предложена рациональная технология отработки угольных пластов, обеспечивающая охрану природы в Западном Донбассе. Технология основана на применении:

- камерно-столбовой системы разработки с полной закладкой выработанного пространства;

- столбовой системы разработки с двусторонней бурошнековой выемкой угля и закладкой выбуренных скважин шахтной породой.

Расчеты показали, что по сравнению с длиннозабойной технологией выемки угля механизированными комплексами с пневмозакладкой при камерно-столбовой системе разработки с полной закладкой производительность труда рабочего по забою на 12 % выше, а себестоимость 1 т. угля - вдвое ниже. Потери угля составляют 17 %, а оседание земной поверхности (в процентном отношении от вынимаемой мощности) - всего 2-3 % против 40-50 % при длинозабойной технологии.

Существенное улучшение технико-экономических показателей достигается также при бурошнековой выемке угля с закладкой. Производительность труда оказалась в 1,76 раз выше. Потери угля (в зависимости от мощности разрабатываемых пластов) колеблются от 16 до 20%, оседание земной поверхности не превышает 5% от вынимаемой мощности пласта. Итак, короткозабойная и бурошнековая технологии благодаря минимальной величине предварительного опускания пород обеспечивают эффективную охрану земной поверхности, т.е. наиболее экологичны.

Немаловажным фактором, предопределяющим эффективность предполагаемой технологии, в нынешних экономических условиях выступает стоимость оборудования. Цена одного механизированного комплекса для лавы длиной 150 - 180 м достигает 3-5 млн. гривен, тогда как стоимость одной бурошнековой установки меньше 1 млн. гривен [3].

- В условиях острого дефицита газообразного топлива в стране существенно возросла роль метана угольных пластов как дополнительного источника энергии. При этом существенны такие преимущества метана, как экологическая чистота вследствие отсутствия примесей, характерных для метана нефтегазовых месторождений и отнесение части расходов, связанных с дегазацией на себестоимость угля, по отношению, к которому он является попутным полезным ископаемым. До тех пор, пока не будет найден способ извлечения шахтного метана, содержащегося в исходящих струях, единственным методом снижения его влияния на экологию и увеличение энергетических ресурсов страны является дегазация газоносного угленосного массива до максимально возможного в данных условиях уровня с непременной в последующем максимальной утилизацией.

Основными источниками газовыделения являются угольные пласты и пропластки, пористые породы, разгружаемые от давления в зонах влияния горных работ, где создаются условия для перехода сорбированного газа в свободное состояние. Из-за низкой газопроницаемости угленосной толщи извлечение метана угольных месторождений может осуществляться, в основном, только с выемкой угля, обусловливающей сдвижение угленосной толщи и разгрузкой ее от горного давления, что создает условия для десорбции содержащегося в угольных пластах метана и перехода его в свободное состояние. Соответственно месторождения, сложенные газоносными угольными пластами и породами, должны рассматриваться как угольногазовые, и технология их разработки должна учитывать оптимальное совмещение технических решений по добыче угля и по извлечению газа.

- Плановое прекращение откачки воды обязательно влечет за собой возникновение и накопление водоносных горизонтов. Именно в верхнем водоносном горизонте могут восстановиться уровни воды, близкие к поверхности земли. Существует ряд мероприятий по предотвращению или минимизации заболачивания:

1. Осуществление принудительного уровня воды в затопленной выемке. Привязка создаваемого водоема к уровню уже существующих предполагает целенаправленную разработку общего водного баланса и создается путем регулирования глубины связывающих канав. Это представляет собой дорогостоящее, но и долговечное решение. Данное решение хорошо работает в случае наводнений или паводков, и поэтому в большинстве случаев получает предпочтение перед другими.

2. Создание и эксплуатация насосных станций для откачки воды в близлежащие водоемы.

3. Создание дренажей для целенаправленного отвода воды. В случае значительно отрицательного водного баланса можно принимать во внимание перекрытие водоносных горизонтов. Защищаемые территории заболачивания следует сохранить путем возведения завес, гидравлических перекрытий и др. Этот вариант очень дорогостоящий и может являться решением проблемы только в довольно ограниченных рамках. Сами завесы или перекрытия несут в себе проблему того, что должны давать гарантию на неограниченный отрезок времени.

4. Метод "примирения" с заболачиванием. Этот метод позволяет:

- воссоздание биотопов;

- частичное восстановление характерных свойств пойменных ландшафтов;

- возможность создания мелководных озер.

Преимущество данного метода состоит в том, что получается использование территории близкое к природному. Но следует помнить о том, что чтобы мы ни изобрели добыча полезных ископаемых приведет к уменьшению плодородных сельскохозяйственных земель, воздух в еще большей степени загрязнится, что же касается гидросферы и биосферы, то они окажутся в катастрофическом положении. Во избежание экологической катастрофы необходимо отказаться от внедрения экологически опасных технологий и направить все усилия науки, техники, общественности на оздоровление нашего экологического дома, чтобы в нем могли жить наши потомки.

Литература

1. Косков И.Г., Докукин О.С., Кононенко Н.А. Концептуальные основы экологической безопасности в регионах закрытых шахт // Уголь Украины, 1999. -№ 2. - С. 15-18.

2. Кушинов Н.В., Сердюк Я.Я., Лашко В.Т. Экологические проблемы разработки золоторудных месторождений среднего Приднепровья // Сб. науч. тр. НГА Украины. - Днепропетровск: НГА Украины, 1998. - "№ 3. - Т.5. - С. 32-35.

3. Колоколов О.В. Концептуальные принципы разработки угольных пластов, обеспечивающие минимальную осадку земной поверхности // Науковий вісник НГА України. - Днепропетровск: НГА Украины, 1998. - № 2. - С. 17-19.

Описание предмета: «Инженерная защита окружающей среды»

Литература

1. К.Н. Лазченко, Б.Д. Терентьев. Геотехнологические способы разработки месторождений полезных ископаемых. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2007. – 76 с.
   
2. Ю.В. Михайлов. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. – М.: Академия, 2008. – 320 с.
   
3. В.А. Ткачев, Е.В. Кочетов. Проведение и крепление горных выработок. – Харьков: ИнФолио, 2009. – 304 с.
   
4. Н.М. Ларионов, А.С. Рябышенков. Промышленная экология. – М.: Юрайт, 2012. – 496 с.
   
5. М.В. Савельев. Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ. – М.: Высшая школа, 2001. – 320 с.
   
6. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. ПБ 03-553-03. – М.: ДЕАН, 2004. – 208 с.
   
7. Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога). – М.: Инфра-Инженерия, 2006. – 880 с.
   
8. И.С. Туревский. Охрана труда на автомобильном транспорте. – М.: Форум, Инфра-М, 2009. – 240 с.
   
9. В.И. Голик, В.И. Комащенко, И.В. Леонов. Горное дело и окружающая среда. – М.: Культура, Академический Проект, 2011. – 216 с.
   
10. С.Л. Давыдова, В.В. Тепляков. Углеводородное топливо и его воздействие на окружающую среду. – М.: Издательство Российского Университета дружбы народов, 2012. – 136 с.
    
11. В.И. Голик. Разработка месторождений полезных ископаемых. Учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2014. – 136 с.
    
12. Самохин Александр. Исследование техногенного влияния Калужского ПХГ на окружающую среду. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 180 с.
    
13. Денис Мартыненков. Деятельность России на конференциях ООН по проблемам окружающей среды. – М.: Dictus Publishing, 2014. – 156 с.
    
14. Н.М. Ларионов, А.С. Рябышенков. Промышленная экология. Учебник для бакалавров. – М.: Юрайт, 2015. – 496 с.
    
15. В.Е. Леонов, В.И. Дмитриев. Защита окружающей среды при эксплуатации судов. – М.: Моркнига, 2017. – 252 с.
    
16. А.С. Рябышенков, Н.М. Ларионов. Промышленная экология. Учебник. – М.: Юрайт, 2017. – 495 с.
    
17. А.Н. Анушенков, А.Ю. Стовманенко, Е.П. Волков. Основы процессов производства и транспортирования закладочных смесей при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2018. – 208 с.
    

Образцы работ

Задайте свой вопрос по вашей проблеме

		Гладышева Марина Михайловна marina@studentochka.ru +7 911 822-56-12 с 9 до 21 ч. по Москве.

Внимание!

Банк рефератов, курсовых и дипломных работ содержит тексты, предназначенные только для ознакомления. Если Вы хотите каким-либо образом использовать указанные материалы, Вам следует обратиться к автору работы. Администрация сайта комментариев к работам, размещенным в банке рефератов, и разрешения на использование текстов целиком или каких-либо их частей не дает.

Мы не являемся авторами данных текстов, не пользуемся ими в своей деятельности и не продаем данные материалы за деньги. Мы принимаем претензии от авторов, чьи работы были добавлены в наш банк рефератов посетителями сайта без указания авторства текстов, и удаляем данные материалы по первому требованию.