Яворська Альона Володимирівна
Факультет екології і хімічної технологіїКафедра природоохоронної діяльності
Спеціальність «Екологія в гірництві»
| |
Яворська Альона ВолодимирівнаФакультет екології і хімічної технологіїКафедра природоохоронної діяльності Спеціальність «Екологія в гірництві» Еколого-економічне обгрунтування використання відходів гірничого виробництва на прикладі ВП ш/у«Трудівське»Науковий керівник: к.т.н., доц. Шафоростова Марина Миколаївна |
Шахтарські регіони – це зони екологічного лиха, а підприємства вугільної промисловості класифікуються як екологічно небезпечні. За даними Держкомстату України, у вуглевидобувних районах Україні діє 258 вугільних шахт і 10 розрізів, видаючи на-гора на кожні 1000 т вугілля від 150 до 800 т породи, терикони якої займають величезні площі,приводячи до інтенсивного газопиловій ураження повітря і хімічному отруєнню поверхневих і ґрунтових вод, а також істотно змінюючи гідродинамічний режим та рівень підземних вод. Розробка вугільних родовищ негативно впливає і на гідрохімічний режим експлуатації поверхневих і підземних вод, посилює забруднення повітряного простору, погіршує родючість земель.
 |
Загальна площа землі, відведеної під проммайданчики вугледобувних та вуглепереробних підприємств, становить близько 22,5 тис. га. За даними програми «Енергетична стратегія України на період до 2030 року», при проведенні гірничих робіт з вугільних шахт щорічно, за різними оцінками, виділяється від 750 млн. м³ до 2,7 млрд. м³ метану, абсолютна більшість якого поглинає атмосфера.
Серед неорганізованих джерел викидів особливе місце займають також відвали породи, які можуть загорятися. Обсяг шахтних і кар'єрних вод, відкачуваних при видобутку вугілля, становить майже 600 млн.м³ на рік, тоді як на господарсько-виробничі потреби підприємств галузі та для інших споживачів використовується лише 250 млн. м³ (40%). У зв'язку з украй незадовільною очисткою шахтних вод у річках щорічно розчиняється понад 1 млн. т мінеральних солей.
Підраховано, що для попередження негативних наслідків від діяльності шахт в Україні необхідно щорічно виконувати природоохоронні роботи на суму 230-240 млн. грн.
Такі відвали і терикони займають величезні площі. Породи териконів і відвалів містять до 2,5% сірки і від 3 до 20% вугілля, внаслідок чого вони самовозгораются і горять по 7-12 років, інтенсивно отруюючи приземний шар повітря прилеглих до них територій продуктами згоряння.
 |
Всього ж в Донецькому кам'яновугільному басейні налічується 1185 діючих і відпрацьованих відвалів і териконів, з яких близько 400 горять і щорічно викидають в атмосферу понад 500 тис. т шкідливих газоподібних речовин, а дощові води, потрапляючи на ці відвали, розчиняють значну кількість небезпечних хімічних елементів і насичують ними грунтові води. Щорічно з 1 га середнього за величиною терикону видувається більше 35 т грунту і вимивається велика маса водорозчинних солей. Продукти вітрової ерозії впливають на навколишнє середовище на відстані до 100 км від джерела забруднення. Зона забруднення продуктами водної ерозії менше, але, потрапляючи в грунт, водойма і джерело водопостачання, вони «крадуть» і без того дефіцитні водні ресурси регіону. Таким чином, крім забруднення повітря, терикони і відвали внаслідок дренажу крізь них дощових і талих вод інтенсивно забруднюють поверхневі і підземні води токсичними елементами вугілля і вміщає його породи [1].
Промислова пил – основний вид забруднень атмосфери, що приносить глобальну шкоду: погано пропускає ультрафіолетову радіацію, перешкоджає самоочищенню атмосфери, засмічує слизові оболонки дихальних органів людини і очей, подразнює шкіру, є переносником бактерій і вірусів, викликає рак [2]. Незважаючи на те, що в Донецькій, Дніпропетровській, Запорізькій, Луганській та Харківській областях зосереджено менш третини підприємств країни, які викидають в атмосферу відходи, надходження небезпечних речовин в атмосферу в цих регіонах становило 80,8% в 2006 р. від їх сумарних обсягів по країні.
Видобуток вугілля неодмінно супроводжується відкачуванням шахтних і кар'єрних вод, видачею на поверхню порожніх порід, викидами пилу і шкідливих газів, а також деформацією вуглевмісні порід і земної поверхні, і тим самим призводить до забруднення водних ресурсів, атмосфери і грунтів,істотно змінює гідрогеологічні, інженерно-геологічні, атмосферні та грунтові умови в зонах підземних гірських розробок, утворюються депресивні воронки площею від десятків до сотень квадратних кілометрів, міліють, а іноді і повністю зникають річки і струмки,затоплюються або заболачиваются розроблені території, зневоднюється і засолюється грунтовий шар, що, у свою чергу, завдає великої шкоди водним та земельних ресурсів, погіршується склад повітря, змінюється вигляд поверхні землі.
Для запобігання забруднення навколишнього природного середовища необхідно максимально витягувати з відвальних порід сірку, вугілля і рідкоземельні елементи, використовувати відвальні породи для виготовлення цегли та інших будівельних матеріалів, а також для закладки відпрацьованого простору шахт, особливо в зонах розташування населених пунктів і підприємств.
З усіх шкідливих впливів вугільної промисловості на навколишнє середовище найбільш поширені і небезпечні викиди забруднюючих речовин в атмосферу, обсяг яких перевищує 20% від загального обсягу викидів в Україні. При цьому, через очисні споруди проходить менш половини всіх відходів галузі. Більше всього забруднена атмосфера в Донецьку, Макіївці, Алчевську, Єнакієве, Лисичанську та Горлівці. Основними джерелами забруднення атмосфери вугільною галуззю слід назвати, перш за все, викиди метану шахтними вентиляційними установками (5,6 млрд.м³ на рік), а також продукти згоряння внаслідок самозаймання вуглевмісних порід у відвалах і териконах. Площа «відвальних» земель становить понад 7 тис. га, а шламонакопичувачів – 4 тис. га. В даний час саме тут заархівовано до 1,3 млрд.т порід, причому, щорічно додається 60 млн. т, раціональне ж використання їх в останні роки становить близько 17% від щорічного обсягу видачі на поверхню, у тому числі для забутовки виробленого простору в шахтах – тільки 9%. Це свідчить про переважання на шахтах методу обвалення гірських порід у виробленому просторі, який обумовлює інтенсивне просідання земної поверхні (щорічно на площі до 1000 км²); перевищення п'ятиметрового рівня супроводжується затопленням, підтопленням, вимокання дерев і появою боліт. Внаслідок такого просідання підтоплення Донецька складає 31% площі [1].
Утилізація та використання відвальної породи – один з напрямків припинення шкідливого впливу териконів на навколишнє середовище і відновлення ландшафтів. Крім відомих способів використання породи з метою одержання добрив, а також залишення її у виробленому просторі, нові напрямки утилізації ще не достатньо розроблені. У відвалах вугільних шахт багато запасів деяких металів, порівнянних за обсягом з природними родовищами корисних копалин, отримання яких для України буде економічно вигідним, тим більше що в даний час багато з мінеральних ресурсів вже вичерпані,що є однією з глобальних проблем. У найближчому майбутньому всі запаси благородних і кольорових металів, заліза будуть вичерпані. Тому саме зараз актуально розглядати відходи гірничого виробництва, як альтернативний варіант поповнення природних ресурсів [2].
Мета магістерської роботи – розробити технологічні рішення по комплексному використанню шахтної породи в умовах ВП шахтоуправління «Трудівське» за рахунок зниження шкідливого впливу на навколишнє середовище.
Об'єкт дослідження ОП шахтоуправління «Трудівське».
Предмет дослідження – породні відвали ВП ш/у «Трудівське».
Шахтоуправління «Трудівське» з 01.08.2003г. входить в якості – відокремленого підрозділу ДП «Донецьквугілля» і по адміністративному розподілу відноситься до Петровському району міста Донецька. Профіль діяльності підприємства – підземний видобуток вугілля. ВП ш/у «Трудівське» видобуває та реалізує вугілля марки Д (довгополум’яний) і ДГ (довгополум’яний газовий). Основними споживачами вугілля є теплові електростанції і промислові котельні, а також паливо використовується для побутових потреб населення. Фактичний видобуток вугілля представлена в таблиці 1.
Таблиця 1 – Фактичний видобуток вугілля підприємством
|
На основі аналізу звітності підприємства можна зробити висновок, що за останні роки обсяги видобутку вугілля знижуються і спостерігається невиконання плану.
Підприємство з видобутку вугілля відноситься до другого класу небезпеки з санітарно-захисною зоною – 500 метрів.
У процесі господарської діяльності шахтоуправління «Трудівське» робить негативний вплив на навколишнє середовище: заняття земель під породні відвали, порушення природного ландшафту земної поверхні; забруднення атмосфери твердими і газоподібними домішками; скиди забруднюючих речовин у водні об'єкти і т.д.
На підприємстві виявлено 33 стаціонарних джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферу, з яких 14 організованих, а 19 неорганізованих. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря газами, попелом і пилом є котельні, відвали порід, сушильні установки і склади вугілля. Спалювання палива і вугілля супроводжується виділенням оксидів азоту, оксиду вуглецю, вуглеводнів і сірчистого газу. У структурі шкідливих викидів переважає діоксид вуглецю (10150,574 т / рік), вуглецю окис (507,84 т / рік), сірчистий ангідрид (230,052 т / рік), пил неорганічна (99,58 т / рік) [6].
Скидаються шахтні води по жорсткості і ряду інших компонентів не перевищують значень аналогічних компонентів вод річки Осикова і не можуть робити істотного впливу на якісний склад води в річці. Деякий вплив на якісний склад води можуть надавати підземні води, що надходять безпосередньо в річку Осикова.
Щорічний валовий обсяг утворення виробничих відходів на шахті складає 504000 тонн.Однак основна маса відходів представлена речовин малонебезпечних (IV клас небезпеки). Обсяг відходів III і II небезпеки незначний – 25,5 тонн/рік або 0,005% річного обсягу всіх видів відходів шахти, внаслідок чого (з огляду на виробничу потужність підприємства), можна вважати, що вищевказані відходи не завдають значного впливу.
За даними звітності шахти, основна частина породи (90%) надходить у відвал з бункера збагачувальної фабрики. Решта порода надходить з клітьового ствола. До складу відвальної маси входять: вугілля буре, антрацит, кокс, горючі сланці, торф.
На балансі шахтоуправління перебуває шість недіючих породних відвалів не працюючих шахт №7 і «Щурівка».
 |
 |
Комплексний породний відвал являє собою комплекс, що складається з 3 – х конусних і одного плоского відвалу, що мають загальну основу. Відвал розташований в західній частині проммайданчика шахти і експлуатується з 1952 року. За способом виконання породний відвал є відкритим поверхневим, насипного типу. Річна подача породи у відвал – 87 тис.м³. Так як температура порід у вогнищі перевищує 80° С, то згідно ДНАОП 1.1.30-5.37-96 «Інструкції щодо попередження самозаймання, гасіння та розробці породних відвалів» даний відвал є палаючим, що значно підвищує її негативний вплив на навколишнє середовище.
Причиняючи негативний вплив на навколишнє природне середовище, шахтоуправління сплачує до бюджету збір за забруднення, тобто несе додаткові витрати. Динаміка суми збору за забруднення навколишнього природного середовища представлена на рис.5.
| Таблиця 2 – Збір за забруднення навколишнього природного середовища |
| рік | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 (1 кв.) |
| Начислено, тис. грн | 1045,0 | 1409,478 | 2163,639 | 281,991 |
| Сплачено, тис. грн | 901,4 | 1158 | 230,035 | 303,407 |
 |
З даних рис. 5 можна зробити висновок, що в останні роки сума платежів за забруднення значно знизилася. Це пов'язано з тим, що зменшилися обсяги видобутку вугілля на шахті.
Таким чином, зниження негативного впливу виробничої діяльності на навколишнє природне середовище є однією з основних завдань еколого-економічної діяльності шахти. Необхідно вживати заходів щодо зниження збитковості шахти. Існує безліч шляхів для здійснення рішення даної проблеми, але, враховуючи наявність великої кількості породи, можна зробити висновок про перспективність планування технологічних рішень. Вважаємо важливим впровадження обладнання з переробки породи, а також виготовлення з неї будівельних матеріалів для подальшої реалізації.
Задачі
1. Аналіз стану досліджень в області комплексного використання породи.
2. Обгрунтування напрямків щодо підвищення ефективності раціонального використання шахтної породи, як для внутрішахтних потреб, так і для народногосподарських цілей.
3.Виконати економічне обгрунтування прийнятих технологічних рішень по використанню породи в будівельних цілях.
Розглянуто технологічні рішення щодо раціонального використання породи як ресурсу в умовах підприємства. Доведено, що одним з головних напрямків зниження шкідливого впливу джерел забруднення на ОПВ є використання породи для виготовлення будівельних матеріалів.
Актуальність
Наслідком видобутку, переробки та використання вугілля є відходи (порода, частинки вугілля, вугільно-породні фракції, зола, шлаки).
Горілі породи – продукт самообжига порожніх порід. Їх хіміко – мінералогічний склад визначається характером вугленосної конгломеративної свити басейну. Якщо горіння відбувалося у надрах землі при підземних пожежах, то в результаті стійкої ерозії цієї почту утворилися природні горілі породи, або глієжі. При окислювальному самообжіге шахтних порід, у яких перебуває до 30% кам'яного вугілля, виходять відвальні горілі породи, що мають щільну шарувату будову.
Власне горілими породами називаються перегорілі порожні шахтні породи, що містять мінімальну (менше 5%) кількість вуглистих домішок і мінеральну глинисто-піщану частину, обпалену в тій чи іншій мірі. До них відносяться всі різновиди природних обпалених глинисто-піщаних сумішей з різною кількістю вуглистих домішок, іноді неповністю вигорілих.
Відвальні горілі породи (з териконів шахт) є найбільш поширеною і дешевою сировиною. Однак ці породи мають підвищений вміст незгорілого вугілля і потребують ретельного відбору та збагачення.
Старі і повністю перегорілі шахтні терикони часто містять горілі породи високої якості [3].
Горілі породи можна розглядати як природну складову частину цементу, заготовленого природою у величезній кількості.Тонкоразмолотие і змішані з вапном і іншими активізаторами, вони є своєрідним безклінкерному в'яжучим [4].
Крім матеріалів для наземного і промислового житлового будівництва, горілі породи є цінною сировиною для виробництва з них спеціальних компонентів – бетонітов, які служать для кріплення підземних шахтних вироблень.Найбільш важливі технічні властивості горілих порід – їх хімічна властивість, висока стійкість стосовно різних агресивних факторів – позволяють застосовувати будівельні матеріали з горілих порід там де бетон, дерево і метал менш довговічні (наприклад,для кріплення шахт в умовах постійного і тривалого впливу агресивних вод).
Будівельні матеріали із суміші горілих порід з вапном, армовані металом, не бояться корозії, тому що така суміш має лужний характер. При автоклавної обробці з високоактивних горілих порід можна виготовити вироби з високою механічною міцністю [5].
Також останнім часом широко стала використовуватися шахтна порода для виготовлення таких будівельних матеріалів як тротуарна плитка і цегла.
Економічні переваги комплексного використання відходів промислового виробництва обумовлюється перш за все економією капітальних вкладень і зниженням витрат виробництва як у галузях, які виробляють будівельні матеріали, так і в галузях, які мають утильний сировиною.
Екологічна обстановка змушує займатися питаннями використання породи, що здобувається, і проблемами вже існуючих відвалів породи. Вже сьогодні ведуться роботи з виготовлення будівельних матеріалів з горілих порід, але так як ця тема дуже актуальна, то ми пропонуємо саме таке вирішення проблеми відходів вуглевидобутку для шахтоуправління «Трудівське». Успішне вирішення поставлених завдань веде до таких ефектів:
а) вирішення екологічних проблем:
1) зменшення забруднення повітря отруйними газами, пилом та ін;
2) зниження забруднення стоками вод з териконів водних об'єктів Донецької області;
3) зменшення видобутку різних природних ресурсів і заощадженню природних багатств для майбутніх поколінь (напр., Будівельних компонентів), за рахунок розробки вже наявних ресурсів;
б) вирішення економічних і соціальних проблем:
1) попередження захаращеності земель у містах, які могли б бути використані для кращих цілей;
2) поліпшення здоров'я людей проживають на території Донбасу;
3) отримання економічного прибутку від розробки породних відвалів [6].
Практична цінність роботи
Горілі породи ВП ш/у « Трудівське» можуть бути широко і успішно використані в економічних цілях підприємства.
1.Запобігти негативний вплив гірської промисловості на навколишнє середовище.
2. Знизити витрати на утримання породних відвалів;
3. Заощадити основне глинисту сировину для виробництва будматеріалів;
4. Отримати економічний та еколого-соціальний ефекти.
Зниження негативного впливу виробничої діяльності на навколишнє природне середовище є однією з основних завдань еколого-економічної діяльності шахти.
Враховуючи наявність великої кількості породи, можна зробити висновок про перспективність планування технологічних рішень. Вважаємо важливим впровадження обладнання з переробки породи, а також виготовлення з неї будівельних матеріалів для подальшої реалізації.
1. Журнал «Топливно-энергетический комплекс» , июль, 2006. – С. З1-33.
2. А. С. Братишко, Н. Н. Гавриш, В. И. Пилюгин. Разработка месторождений полезных ископаемых: Учеб. для вузов. – Донецк: «ЛИК», 1997. 628с.:ил.
3. Архипов Н.А., Ельчанинов Е.АК., Горбачев Д.Т. Добыча угля и рациональное природопользование.– М.: Недра, 1987. – C. 177-236.
4. Звягинцев Г.Л. Промышленная экология и технология утилизации отходов. – Харьков: Вища школа, изд. при ХПИ,1986. – 232с.
5. Чудновец В.Л., Артамонов В.Н. Комплексное использование породы как вторичного сырьевого ресурса// Збірка доповідей студентів та аспірантів першої регіональної конференції «Комплексне використання надр» (24 листопада 2008 р.). – Донецьк: ДонНТУ, 2008. – C. 53–56.
6. Яворская А.В., Василишина А.Н., Шафоростова М.Н., ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШАХТОУПРАВЛЕНИЯ «ТРУДОВСКОЕ» НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ