IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Уголь является самым надежным источником для получения электрической и тепловой энергии, сырьем для химической промышленности.

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:

1. 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.

2. Кащеев В.Д. Технология разработки угольных месторождений. – М.: Недра, 1971. – 384 с.

3. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. – М.: Недра, 1973. – 300 с.

4. Методическое руководство по рекультивации земель Южной Якутии / И.И Заудальский, Г.Г Козлов. – Якутск: Изд – во ЯНЦ СО РАН, 1998. – 140 с.

5. Осодоев М.Т. Борьба с пылью на угольных разрезах Яку­тии. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1987.-116 с.

6. Филатов С.С,, Михайлов В.Д., Вершинин А. А. Борьба с пы­лью и газами па карьерах. -М.: Недра, 1973.-218 с.

7. Горлов ВД. Рекультивация земель на карьерах. -М.: Недра, 1981,-260 с.

8. Методическое руководство по составлению раздела "Охра­на природы при проектировании геологоразведочных работ в условиях Западной Якутии." - Якутск: ГНПП "Геопромэконо- мика", 1995.-115 с.

9. Рекультивация земель, нарушенных при разработке рос­сыпных месторождений золота. Якутск: ГНПП "Геопромэкономика", 1994.-132 с.

10. "Государственный доклад о состоянии и охране окружающей среды Республики Саха (Якутия) в 2014 году" Министерство охраны природы Республики Саха (Якутия). Якутск 2015.

11. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. – Л.: Недра, 1977. – 503 с.

Код для цитирования: Скопировать