Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Актуальность темы

В современном мире все большую значимость приобретает проблема экологической деформации территорий под воздействием антропогенного фактора. Вмешательство в природные процессы приводит к загрязнению окружающей среды. Важной экологической проблемой для Донецкой области является воздействие процессов угледобычи.

Терриконы оказывают негативное воздействие на атмосферу, почвы, поверхностные и подземные водные источники.

Во влажном воздухе сернистый ангидрид, который выделяется из терриконов, образует серную кислоту, которая вместе с дождями выпадает на землю. Когда в воздух попадает металлическая пыль, то образуются еще более ядовитые соли серной кислоты [8].

Негативное воздействие на окружающую природную среду породных отвалов

Рисунок 1 – Негативное воздействие на окружающую природную среду породных отвалов, (анимация: 8 кадров, число повторений 6, 21,5 килобайт)

Многие из террикоников горят, и это способствует значительному изменению состава атмосферного воздуха и выпадению кислотных дождей, так как из одного горящего отвала за сутки в среднем выделяется в атмосферу 4–5 т оксида углерода и от 600 до 1100 кг сернистого ангидрида, а также небольшие количества сероводорода, оксидов азота и других продуктов горения.

Смываемая порода очень токсична, так как окисление пирита способствует тому, что свежее отсыпанная нейтральная порода терриконов с течением времени становится сернокислой с рН 3. Серная кислота, образующаяся в результате окисления пирита, растворяет различные металлы, и они мигрируют на прилегающие территории.

Терриконы можно определить как объекты, приносящие значительный вред прилегающим почвам. Пиритизированные угли богаты ураном. В углях он в основном представлен настураном (оксидом урана). Образующаяся в результате окисления пирита отвальной массы серная кислота растворяет все металлы, в том числе и уран. Растворение урана приводит к повышению радиоактивности породы террикоников [4].

Следовательно, проблема переработки терриконов является актуальной.

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является разработка предложений по рекультивации поверхности терриконов.

Основные задачи исследования:

  1. Изучение нормативно правовой базы регулирующей вопрос о породных отвалах.
  2. Анализ влияния породных отвалов на окружающую среду.
  3. Разработка предложений по снижению вредного воздействия породных отвалов на окружающую среду.

Объект исследования: Выявление проблем экологических последствий от существования терриконов.

Предмет исследования: Терриконы в городах и поселках угольных бассейнов Украины.

В рамках магистерской работы планируется будет решена научная задача по выявлению проблем загрязнения окружающей среды и предложены предложения по снижению негативного воздействия на жизнедеятельность человека.

3. Основная часть

Породный отвал — техногенный массив, формируемый на специально отведённой площади из горных пород, получаемых в процессе разработки месторождения.

Террикон или Терриконик (фр. Terri — отвал породы, фр. Conique — конический) — отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых.

3.1 Виды породных отвалов

Породные отвалы бывают следующей формы: конические, хребтовидные, плоские, комбинированные.

Конический породный отвал — это отвал из пород или сырья, образующийся при насыпании на определенную поверхность разрыхленного грунта. Данный отвал имеет форму неправильного конуса.

Конические отвалы эксплуатируются до высоты 100 м и должны быть в дальнейшем переформированы в плоские.

Хребтовидный отвал образуется последовательным формированием конического отвала.

Комбинированная форма — образование комбинаций конических и плоских отвалов [3].

Плоский отвал — это такая форма складирования породы, при которой образуется площадка на его поверхности. Плоские отвалы образуются при:

  1. Перепрофилировании конических и хребтовидных отвалов.
  2. Непосредственном формировании плоского отвала.
Виды породных отвалов

Рисунок 2 – Хребтовидный отвал (второй кадр) и плоский отвал (третий кадр), (анимация: 3 кадра, 5 циклов повторения, 147 килобайт)

3.2 Основные способы ликвидации отвалов

В мировой практике известно несколько методов борьбы с терриконами.

Один из них — это обратная засыпка шахты породой с отвалов. Но несмотря на то, что данный способ с экологической точки зрения считается наиболее приемлемым, ввиду своей трудоемкости и затратности он практически не используется. Так, фактическая стоимость загрузки породы обратно в шахту превышает стоимость добычи угля [7].

Другой вариант — вывоз породы за пределы населенных пунктов. Но поиск свободных территорий размером от 200 га, прокладка к ним дороги и вывоз груд породы из одного места в другое — все это колоссальные затраты. Удешевить процедуру возможно при вывозе пород на территории уже существующих за чертой города полигонов твердых бытовых отходов. Так, еще в 2010 году в Донецке рассматривали данный вариант действий. Однако в силу ряда причин он до сих пор не реализован [7].

При невозможности полной ликвидации используется метод рекультивации.

Под рекультивацией земель можно понимать комплекс работ, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Различают техническую и биологическую рекультивацию.

3.3 Технический этап рекультивации

Обеспечивает эффективность биологической рекультивации и дальнейшего целевого использования.

Технический этап рекультивации предусматривает снижение экономических затрат за счет отсутствия затрат на подготовку почвенного субстрата, потому что почвосмесь для перекрытия по роды высвобождается в ходе подготовки территории для выполаживания.

Выполаживание откосов и склонов — механическое выравнивание откосов выработок до заданного уклона и проведения механизированных мелиоративных работ. Уменьшение углов откосов отвалов и бортов горных выработок делается с целью предотвращения размыва, оползневых явлений, водной и ветровой эрозий [3].

При проведении технического этапа рекультивации предусматривается следующий порядок выполнения работ:

  1. Освобождение рекультивируемой поверхности от ликвидируемых зданий и сооружений, производственных конструкций и строительного мусора.
  2. Грубая и чистовая планировка отвалов, промплощадок, восстановление водоотводных канав, уменьшение крутизны или террасирование откосов, засыпка и планировка шахтных провалов, прогибов, мульд оседания, восстановление деградированных земель, трасс путепроводов, дорог и др.
  3. Строительство подъездных путей к рекультивируемым участкам, устройство въездов и дорог с учетом условий работы сельскохозяйственной, лесохозяйственной и другой техники.
  4. Устройство и ремонт (при необходимости) дренажной, водоотводящей и водосборной сети.
  5. Обустройство дна и бортов остаточных выработок карьеров, других гидротехнических сооружений.
  6. Ликвидация или использование плотин, дамб, насыпей, засыпка техногенных озер и протоков, благоустройство русел рек.
  7. Мелиорация токсичных пород и загрязненных почв, их перекрытие слоем потенциально плодородных пород и/или создание экранирующего слоя.
  8. Покрытие поверхности слоем плодородных почв, планировка.

3.4 Биологический этап рекультивации

Включает мероприятия по восстановлению плодородия отвалов, их озеленение [5].

До начала биологического этапа рекультивации на породных отвалах угольных шахт должны быть потушены очаги горения и порода охлаждена ниже 80 °С на глубину не менее 2,5 м. Для тушения очагов горения конические отвалы переформировывают в плоские с уклоном не выше 2° на отдельных участках (их площадь не более 400 м2). Чтобы предупредить сток осадков и размыв склонов, по краю площадки устраивают бортик шириной 2,5–4,5 м и высотой 0,5–1 м.

Откосы отвалов у обогатительных фабрик не должны иметь крутизну более 25°, у угольных шахт — более 30°. Если позволяют условия, особенно на малоценных землях, увеличивают площадь откосов, уменьшая угол откосов до 16°.

Озеленение терриконов начинается с инженерной подготовки: снимается вершина на 1/3 высоты террикона, затем нарезается спиральная терраса от вершины к основанию, выполняется планировка межтеррасных откосов и основания. Террасы должны иметь ширину не менее 3,5–4 м, располагаться через 10 м и более и иметь обратный уклон в 4–6° от основного склона. Вдоль террас укладывается поливочный водопровод. На отвалах с массовым естественным поселением растений можно не проводить мероприятий по снижению интенсивности окисления пород, так как обычно рН их водной вытяжки не выше 4.

Чтобы снизить интенсивность окисления породы и рецидивное самовозгорание, насыпают слой суглинистого грунта на плоских участках не менее 30 см, на откосах 20 см либо слой песка соответственно 45 и 30 см. Затем сверху укладывают слой гумусированной почвы: для газонов он должен быть не менее 10 см, для древесно-кустарниковых растений плодородный грунт вносится в посадочные ямы и траншеи.

Нарезку террас лучше проводить ранней весной по еще влажным грунтам. Осенью завозят плодородный растительный грунт, а весной (через год после инженерной подготовки) высаживают саженцы деревьев и кустарников высотой до 1 м, так как более крупные подвержены раскачиванию ветром, Деревья высаживают во внутреннем ряду; в наружном, внешнем ряду — кустарники, которые можно чередовать с низкорослыми деревьями.

Межтеррасное пространство рекомендуется укрывать с помощью лиан (виноград пятилистковый и др.), высаженных у самого края террасы.

На крутых склонах более эффективны посадки древесных и кустарниковых растений рядами, поперек склонов, с расстоянием 2–3 м между рядами и 0,7–1 м в ряду.

Наиболее устойчивыми породами, по данным Донецкого ботанического сада, при озеленении угольных терриконов оказались: акация белая, береза бородавчатая, вяз перистоветвистый, клен ясенелистный, яблоня лесная, бирючина обыкновенная, пузырник древовидный, рябина обыкновенная, шиповник обыкновенный, виноград пятилисточковый, Из травянистых растений рекомендуются донник белый и лекарственный, исоп лекарственный, житняк гребенчатый, люцерна посевная, эспарцет.

Устойчивые породы растений

Рисунок 2 – Бирючина обыкновенная (первый кадр), виноград пятилисточковый (второй кадр), люцерна посевная (третий кадр) рябина обыкновенная (четвертый кадр), пузырник древовидный (пятый кадр), (анимация: 5 кадров, бесконечное число повторения, 627 килобайт)

4. Предложение по снижению вредного воздействия породных отвалов на окружающую среду

В основу поставлена задача усовершенствования способа рекультивации поверхности терриконов за счет того, что выбирают южные склоны терриконов, в которых после обработки уменьшилось выделение внутреннего тепла, в защитных полосах, расположенных через 10–15 метров по склону. устраивают по две микротерасы на расстоянии друг от друга на ширину солнечной батареи, породу вытянутую при устройстве микротерас засыпают в промоины непосредственно у микротерас, солнечные батареи устанавливают между микротерасамы и между промоинами на высоте 1,2–1,5, таким образом, чтобы тень от батареи падала на холст верхней микротерасы, а в нижнюю стекала дождевая вода из плоскости батареи, на плоской верхушки террикона устраивают емкость для воды, с помощью энергии, которую производят солнечные батареи, накачивают в емкость воду для ухода за батареями и дополнительного полива растений, в подготовленных микротерасах и промоинах высаживают засухоустойчивые кустарники и травянистые растения, чем достигают технический результат — улучшает качество облагораживания поверхности, что повышает надежность рекультивации террикона.

5. Выводы

  1. Донбасс официально признан регионом с неблагоприятным состоянием окружающей среды. Поэтому для снижения негативного воздействия вредных веществ на человека, становится важным знание о ликвидации или рекультивации породного отвала.
  2. При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2015 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Остапко В. М., Глухов О. З., Блакберн А. А., Мулєнкова О. Г., Ендеберя А. Я. Регіональна екологічна мережа Донецької області: концепція, програма та схема – Донецьк: ТОВ ТЕХНОПАРК, 2008. – 96 с.
  2. Стаття «Рівень озеленення міста Донецька як екологічний показник сталого розвитку», Поволоцька І. В. – Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів – 2010/Матеріали ХХ Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів. – Донецьк, ДонНТУ – 2010.
  3. Меркулов В. А. Охрана природы на угольных шахтах. – М.:Недра, 1981. – 182 с.
  4. Зубова Л. Г. Терриконики угольных шахт – источники сырья для получения галлия, германия, висмута // Уголь Украины. – 2004. – №1. – С.41 – 42.
  5. Третьяков С. В. Антропогенное воздействие на природную среду / Доклад о состоянии окружающей природной среды в Донецкой области в 2005 г. // Земля тривоги нашої. – Донецк, 2006. – 108 с.
  6. Зборщик М. П., Осокин В. В. Предотвращение самовозгорания горных пород. – К.: Техника, 1990. – 176 с.
  7. Зубова Л. Г., Гречка В. А., Матюшенко Ю. В. Воздействие горнодобывающей промышленности на естественные ландшафты Донбасса // Экотехнологии и ресурсосбережение, 1999. – №4. – С.63 – 66.
  8. Калюжный Д. Н., Давыдов С. А., Дукарская Л. Г., Аксельрод М. Б. Загрязнение атмосферного воздуха сернистым газом от шахтных терриконов // Гигиена и санитария.–М.: Медгиз, 1950. – № 5.– С. 19 – / 24.