|
магистров |
|
|
Главная страница |
|
|
|
С.Ф. Власов, С.Е. Тимченко
(НГА Украины)
artcl6.htm
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:
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
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.
магистров
Главная страница