Авторы: Е.С. Матлак (канд. Техн. наук, проф.), В.В. Колесникова (аспирант), А.И. Заика (магистр)

Источник: Проблеми екології – загальнодержавний науково-технічний журнал ДоНТУ № 1-2, 2009

Новые тенденции и подходы в процессе реструктуризации угольной промышленности, ее диверсификации, использования техногенных ресурсов, попутно извлекаемых в процессе добычи угля, требуют решения вопросов экологического управления и профессиональной подготовки экологических кадров. В связи с этим актуальным является оптимизация учебных планов и программ экологических дисциплин в вузах, разработка методических пособий, написание учебников, создание компьютерных программ и т.д. источники водоснабжения, водозабор, водовод, зона санитарной защиты (ЗСО), пояса ЗСО, расчет границ поясов ЗСО
Постановка проблемы. Современное состояние угольной отрасли Украины сложное, по ряду позиций кризисное. Важнейшая роль в возрождении отрасли отводится ее реструктуризации.
Одной из значимых составных частей этого процесса является массовое закрытие убыточныхшахт, зачастую связанных единой гидравлической сетью. Концепция реструктуризации включает четыре основных аспекта:
технологический, экономический, социальный и экологический.
Первым трем аспектам до недавнего времени уделялось повышенное внимание, а экологический аспект учитывался в меньшей степени. Однако существенные изменения в окружающей природной среде, истощение природных ресурсов привлекают все более пристальное внимание к этому аспекту, указывают на необходимость его учета в проектах реконструкции как действующих шахт, так и закрытия неперспективных предприятий.
В рыночных условиях преодоление кризиса каждой фазы в жизненном цикле субъекта хозяйствования (шахты, отрасли в целом) зависит от повышения его конкурентоспособности. Под воздействием конкурентной борьбы становится неизбежным переход на новую продукцию и технологию ее производства. При этом важно выбрать правильную конкурентную стратегию производства, позволяющую одновременно привлекать инвестиции в основные фонды.
В недавнем прошлом оценивать шахту в качестве привлекательного объекта для инвестирования было довольно сложно. Но если рассматривать ее не только как предприятие по добыче угля, но и как источник получения дополнительной энергии (метан), сырья для получения строительных материалов (твердые отходы угледобычи и углеобогащения), а также очищенной воды (шахтные воды), тогда возможно говорить об инвестиционной привлекательности предприятий горнодобывающей промышленности. Следовательно, речь идет о целесообразном превращении (переходе) угольной отрасли из монопродуктовой в полипродуктовую. Методологической базой такого перехода является концепция диверсификации хозяйственной деятельности горнодобывающих предприятий, а физико-химической базой целевой продукт производства, т.е. уголь, а также попутные продукты его добычи. Одним из попутно-добываемых продуктов являются шахтные воды, объемы которых существенны (например, в Донбассе их приток составляет около 900 млн.м3/год). В то же время состояние гидросферы Донбасса оценивается как критическое, большинство малых рек региона из-за сброса в них шахтных вод потеряло статус источников как централизованного, так и нецентрализованного водоснабжения, во многих районах Донецкой и Луганской областей ощущается острый дефицит питьевой воды.
С позиции эколого-экономического рационального водоснабжения неограниченный сброс шахтных вод в гидрографическую сеть свидетельствует о недостатках в использовании природных ресурсов, каковыми являются попутно-добываемые подземные воды.
Результаты научно-исследовательских работ, выполненных ДонНТУ, Донгипрошахт, ОАО УкрНТЭК, УкрНИИ проект позволили сформулировать требования к затопленным горным выработкам закрытых и действующих шахт как источникам централизованного хозяйственно-питьевого, а также технического водоснабжения (далее по тексту – водоснабжение), предложить основные технические решения по выбору методов и технологий очистки и кондиционирования шахтных вод, определить место расположения водозаборов, требования к гидроизоляции выработанного пространства и организации зон санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения. Эти положения распространяются на подземные воды, заполняющие горные выработки и подработанный массив как закрытых, так и действующих шахт.
Новые тенденции и подходы в процессе реструктуризации угольной промышленности, ее диверсификации, использования техногенных ресурсов, попутно извлекаемых в процессе добычи угля, требуют решения вопросов экологического управления и профессиональной подготовки экологических кадров. Эти специфические задачи возлагаются на высшую школу, т.к. именно подготовленные специалисты высшей квалификации принимают ответственные решения в сфере природопользования, в частности проблемы водопользования. С учетом изложенного актуальным является оптимизация учебных планов и программ экологических дисциплин в вузах, разработка методических пособий, написание учебников, создание компьютерных программ и т.д.
Цель данной статьи – оказание методической помощи студентам, обучающимся по специализации «Экология горного производства» в изучении проблемных вопросов, связанных с использованием шахтных вод для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.
Основными задачами являются:
• приобретение студентами знаний в области использования шахтных вод; общего порядка разработки проектов использования вод с учетом показателей качества воды источника;
выбора технологии очистки и кондиционирования шахтных вод и оборудования для ее реализации;
• овладение студентами навыками организации зон санитарной охраны (ЗСО) подземных источников водоснабжения и гидрогеологических расчетов для определения размеров поясов ЗСО.
Материалы и обсуждения. Организации ЗСО предшествует разработка проекта. Проект ЗСО разрабатывается в соответствии с требованиями Водного Кодекса Украины, Закона Украины «Про питну воду та питне водопостачання», СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» с учетом положений постановления Кабинета Украины от 18.12.1998 г № 2024 «Про правовий режим зон санітарної охорони водних об’єктів», а также стандартов Министерства угольной промышленности Украины СОУ 10.1.00174125.005:2004 «Використання шахтних вод для господарсько-питного водопостачання. Методичні вказівки», СОУ 10.1.00174125.016:2008 «Використання шахтних вод для технічного водопостачання. Загальні технічні вимоги» /1,2,3,4,5,6,7/. Он выполняется генеральной проектной организацией или по ее поручению специальной организацией на основе гидрогеологических, гидрологических, инженерно- геологических и топографических материалов, в также данных санитарно-топографического обследования территорий, намеченных к включению в ЗСО. Проект ЗСО содержит текстовую часть, картографический материал и проект решения местного органа властии с перечнем предусмотренных мероприятий.
В проекте приводится: • краткая характеристика водозабора (с указанием местоположения, дебита источника подземных вод и проектируемого отбора воды);
• геологическое строение и гидрогеологическая характеристика участка водозабора;
• оценка естественной защищенности водного бассейна шахты (с выделением природных барьеров на пути движения загрязняющих веществ);
• расчет размеров ЗСО;
• потенциальные источники загрязнения подземных вод на площади ЗСО;
• основные санитарно-технические мероприятия на площади ЗСО.
Важными составляющими проекта являются:
• определение размеров поясов (границ) ЗСО водозаборов и водоводов;
• разработка санитарно-технических мероприятий, привязанных к территории ЗСО.
При организации ЗСО необходимо предусматривать:
• ЗСО источников водоснабжения в месте забора воды;
• ЗСО водопроводных сооружений (насосные станции, станции подготовки воды, накопительные емкости);
• ЗСО водоводов.
Организация ЗСО подземных источников водоснабжения.
ЗСО подземного источника водоснабжения организуется в составе трех поясов:
• первый пояс (пояс строгого режима) включает территорию расположения водозаборов, площадку расположения водопроводных сооружений;
• второй и третий пояса (пояса ограничений) ограничивают территорию, предназначенную для охраны источников водоснабжения от загрязнения.
В случае благоприятных санитарно-технических и гидрогеологических условий по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической службы размеры первого пояса допускается сокращать не более чем в 2 раза в соответствии со СНиП 2.04.02.
В отличие от первого пояса ЗСО, границы второго и третьего поясов не регламентируются однозначно, а рассчитываются в соответствии с действующими в Украине «Рекомендациями по гидрогеологическим расчетам для определения второго и третьего поясов санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Организация ЗСО водопроводных сооружений
К водопроводным сооружениям относятся насосные станции, станции подготовки воды, накопительные емкости. Граница первого пояса ЗСО водопроводных сооружений принимается на расстоянии:
- от запасных и регулирующих емкостей, фильтров, контактных осветлителей и насосных станций не менее 30 м;
- от водонапорных башен и вот остальных объектов (отстойники, реагентное хозяйство и др.) не менее 15 м.
При расположении водопроводных сооружений на территории предприятия указанные расстояния по согласованию с местными органами санэпидслужбы могут быть уменьшены, но не менее чем до 10 м.
Организация ЗСО водоводов
Ширина ЗСО для охраны водоводов принимается по обе стороны от крайних линий водовода: при отсутствии грунтовых вод - не менее 10 м при диаметре водоводов до 1000 мм и не менее 20 м при диаметре водоводов более 1000 мм; при наличии грунтовых вод - 50 м в зависимости вот диаметра водоводов.
Ширина санитарно-защитной полосы для водоводов, проходящих по застроенной территории, может быть сокращена по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической службы.
Санитарные мероприятия в пределах каждого пояса ЗСО Дополнительно проект ЗСО должен содержать санитарные мероприятия в пределах каждого ее пояса в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02. и «Положения о порядке проектирования и эксплуатации ЗСО».
Для первого пояса ЗСО:
• запрещаются все виды строительства, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации, реконструкции и расширению водопроводных сооружений, использованию территории для хозяйственных нужд (проживание людей, в том числе персонала; выпуск сточных вод; водопой, выпас скота; купание и стирка; рыбная ловля и др.);
• должно быть предусмотрено строгое выполнение санитарно-технических требований к конструкции скважин (оголовки, устья, затрубные пространства скважин);
• запрещается бурение скважин без согласования с органами Минохранаприроды и Госкомгеологии;
• территория водозаборов должна быть спланирована для отвода поверхностного стока за ее пределы, озеленена, ограждена и обеспечена постоянной охраной (высота глухих ограждений – 2,5 м; запретная зона, ограждаемая колючей проволокой, вдоль ограды изнутри 5-10 м; наличие столбов-указателей через 50 м; охранное освещение по периметру;
сторожевая сигнализация);
• здания должны быть канализованы или иметь водонепроницаемые выгребы;
• лица, работающие на водозаборе должны систематически проходит медосмотр и проверяться на бациллоношение;
• водозабор должен обеспечиваться аппаратурой для систематического контроля соответствия фактического дебита при эксплуатации проектной производительности, предусмотренной при его проектировании и обосновании границ ЗСО.
Для второго пояса ЗСО:
• надлежит благоустраивать промышленные и другие предприятия, населенные пункты и отдельные здания, предусматривать организованное водоснабжение, канализование, устройство водонепроницаемых выгребов, организацию отвода загрязненных сточных вод;
• разрешается производить только рубки по уходу за лесом и санитарные рубки;
• запрещается загрязнение территории нечистотами, мусором, навозом, промышленными отходами;
• запрещается размещение кладбищ, скотомогильников, полей фильтрации, земледельческих полей орошения, силосных траншей, животноводческих и птицеводческих предприятий и других объектов, которые могут вызвать загрязнение источников водоснабжения.
К общим санитарным мероприятиям территории второго и третьего пояса ЗСО относятся:
• осушительные регулирования отведенных территорий для населенных пунктов, лечебно- профилактических и оздоровительных учреждений, связанных с повышенной степенью опасности загрязнения источников водоснабжения сточными водами;
• запрет размещения складов горючесмазочных материалов, ядохимикатов и минеральных удобренный, накопителей, шламохранилищ и вторых объектов, которые могут вызвать химическое загрязнение источников водоснабжения;
• регулирование бурения новых скважин при обязательном согласовании с органами государственной санитарно-эпидемиологической службы и геологии;
• запрет закачки отработанных вод в подземные пласты, подземного складирования твердых отходов и разработки недр земли.
На территории санитарно-защитной полосы водоводов:
• запрещается в пределах санитарно-защитной полосы водоводов (10 м в обе стороны от трубы) вдоль всей трассы размещение каких-либо неотносящихся к водоводу сооружений, в том числе уборных, помойных ям, устройство кладбищ, полей фильтрации, полей орошения неочищенными стоками и т.п.;
• на участках водоводов, где полоса граничит с указанными загрязнителями, следует применять пластмассовые или стальные трубы;
• в местах пересечения водоводами дорог, оврагов, каких-либо коммуникаций предусматривается усиленная изоляция последних;
• запрещается пересекать питьевые водоводы канализационными трубами с размещением их выше водовода;
• запрещается прокладка водоводов по территории промышленных и сельскохозяйственных предприятий, свалок, скотомогильников, кладбищ и т.п.
Картографический материал представляется в следующем объеме:
• ситуационный план в масштабе 1:50000 – 1:100000 с проектируемыми границами второго и третьего поясов ЗСО и нанесением водозаборов и водопроводных сооружений;
• гидрогеологические профили по характерным направлениям в пределах области питания, а также по существующим и проектируемым скважинам;
• план первого пояса ЗСО в масштабе 1:500 – 1:1000;
• план второго и третьего поясов ЗСО в масштабе 1:10000 – 1:25000.
Среди вышеизложенных рекомендаций особую сложность для реализации на практике представляет собой организация первого пояса ЗСО в шахте в случае забора вод из водосборника.
Выдержать его размеры (30-50м), установленные действующими нормативами, весьма затруднительно из-за ограниченности подземного пространства и сложной конфигурации горных выработок, что сопровождается резким усложнением технических решений, а следовательно увеличением затрат на их реализацию. Поэтому актуальным является организация водозаборов на базе ликвидируемых горных предприятий.

Библиографический список:
1. Водный кодекс Украины // Ведомости Верховного Совета Украины. – 1995. – № 24. – С.519-562.
2. Про питну воду та питне водопостачання: закон України // Відомості Верховної Ради (ВВР). – 2002. – № 16.
3. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат, 1985. – 136с.
4. Про правовий режим зон санітарної охорони водних об’єктів: постанова Кабінету Міністрів Укріїни [від 18.12.1998 р.; № 2024].
5. Використання шахтних вод для господарсько-питного водопостачання. Методичні вказівки: СОУ 10.1.00174125.005:2004 / Мінвуглепром України. – К.: Мінвуглепром України, 2004. – 31 с.
6. Використання шахтних вод для технічного водопостачання. Загальні технічні вимоги: СОУ 10.1.174125.005/ Мінвуглепром України. – К.: Мінвуглепром України, 2008., 24 с.
7. Рекомендации по гидрогеологическим расчетам для определения второго и третьего поясов санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. – М.:ВНИИ «ВОДГЕО», 1983.