Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

На данный момент состояние окружающей природной среды Донецкого региона находится в состоянии острого экологического кризиса. Ощутимый урон природной среде наносят отвалы угольной промышленности — терриконы. В угольных отвалах Донбасса накопились тысячи тонн породы, котора занимает огромные территории. Значительная часть породных отвалов Донбасса являются горящими.В следствии этого,в атмосфере городов Донецкого региона присутствуют в высоких концентрациях окись углерода, фенолы, аммиак, соединения серы и другие опасные вещества, к которым добавляется также повышенный радиоактивный фон и высокий уровень загрязнения воздуха взвешенными частицами. Также, отвалы сокращают площадь земель, которые могут быть пригодными для промышленного и жилого строительства [1].

1. Актуальность темы

В последние годы значительное развитие получило изучение негативного воздействия породных отвалов на окружающую природную среду, что связано, в первую очередь, с постоянным увеличением объёмов складируемой в отвалы породы, и, как следствие, усилением техногенной нагрузки на окружающую природную среду. Также, необходимо учитывать, что породные отвалы оказывают негативное воздействие на здоровье жителей близлежащих населённых пунктов. Таким образом, изучение проблемы рекультивации отвала шахты и разработка мероприятий направленных на снижение негативного воздействия данного вида отходов является очень актуальной задачей [1].

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Целью исследования является разработка комплекса мероприятий по рекультивации поверхности террикона шахта Чайкино. Для достижения поставленной цели необходимо реализовать задачи:
1. Изучение нормативно правовой базы регулирующей вопрос о породных отвалах;
2. Проведение оценки экологического состояния отвала шахта Чайкино;
3. Анализ влияния породного отвала на окружающую среду;
4. Разработка комплекса мероприятий по снижению вредного воздействия отвала на окружающую среду.

Объект исследования: Породный отвал шахты Чайкино

Предмет исследования: Технологические процессы формирования и функционирования породного отвала шахты Чайкино, его влияние на состояние окружающей среды и здоровье населения.

В рамках магистерской работы планируется провести оценку экологического состояния породного отвала шахты Чайкино, дать оценку степени его негативного воздействия на окружающую природную среду и разработать комплекс мероприятий по его рекультивации.

3. Основная часть

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

Террикон или Терриконик — отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых.

Всего при функционировании шахт и обогатительных фабрик на территории угледобывающих регионов складировано около 4 млрд т породы, которая размещена в отвалах. Ежегодно с поверхности одного террикона выдувается приблизительно 400 т породной пыли и вымывается около 8 т солей. Процессы пылеобразования и газовыделения вредных веществ в атмосферу усиливаются во много раз при горении породных отвалов. В некоторых шахтерских городах (Макеевка, Донецкая обл., шахтоуправление Холодная балка) плотность размещения породных отвалов такова, что зоны распространения продуктов горения, выветривания и вымывания отдельных отвалов смыкаются между собой и создают зону постоянной экологической опасности. Нормы загрязнения атмосферы нарушаются постоянно, т.к.по экономическим причинам практически отсутствуют технологические решения по снижению выдачи породы на поверхность за счет размещения ее в выработанном пространстве [2].

3.1. Классификация породных отвалов

В настоящее время в пределах г. Донецка, расположено более 140 породных отвала, занимающих площадь около 10 млн м 2. Высота породных отвалов угольных шахт изменяется в пределах 8–124 м [2].

Существует типизация отвалов по ряду признаков.

По тепловому состоянию породные отвалы делятся на:
✐ горящие;
✐ потухшие;
✐ не горевшие.

По морфологии шахтные отвалы подразделяются на:
✐ конические;
✐ усеченные конические;
✐ хребтовидные;
✐ плоские.

По наличию рекультивации на:
✐ озелененные;
✐ не озелененные.

Типизация отвалов шахт по морфологии

Анимация 1 – Типизация отвалов шахт по морфологии
(анимация: 4 кадра, 5 циклов повторения, 149 килобайт)
(кадр № 1 – породный отвал конической формы, кадр № 2 –породный отвал усеченной конической формы,кадр № 3 – породный отвал хребтовидной формы, кадр № 4  – плоский породный отвал)

3.2. Основные способы ликвидации отвалов

В настоящее время можно выделить две основные концепции обращения с твёрдыми бытовыми отходами угледобывающей и горно‑обогатительной промышленности — терриконами. Это  рекультивация (депонирование) и утилизация (переработка).

Утилизация отходов горнодобывающих предприятий может быть осуществлена двумя способами:
1) 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 [4].
2) 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 [4].

При невозможности полной ликвидации используется метод рекультивации.

Рекультивация земель представляет собой комплекс работ, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Рекультивация проводится в 3 этапа на территориях, нарушенных горными работами:
✐ Этап I — подготовительный. Обследование и типизация нарушенных территорий, изучение специфики условий, определение направления рекультивации.
✐ Этап II — горнотехнический. Рациональное формирование поверхности отвалов и карьеров.
✐ Этап III — биологическая рекультивация.

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 [5].

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.

4. Биологический этап рекультивации

Биологический этап рекультивации — этап рекультивации почв и земель, включающий комплекс агрохимических и фитомелиоративных мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных почв.

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 °С 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. 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 [5].

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 [6].

Выводы

Анализирую вышеизложенный материал, можно сделать вывод, что рекультивация отвалов угольных шахт является очень актуальной задачей. Решение этой экологической проблемы позволит уменьшить негативное антропогенное воздействие на окружающую природную среду. Относительно биологической рекультивации отвала шахты Чайкиноможно сказать, что такой подход позволит внести положительный вклад в стабилизацию экологической обстановки региона, а также повысить эстетическую привлекательность города Макеевка.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: июль 2016 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Астахов А. С., Мальшев Ю. Н., Пучков Л. А., Харченко В. А. — Экология: горное дело и природная среда. — Учебн. для ВУЗов. — М.: Издательство академии горных наук, 1999 г. — 367 с.
  2. Сборник инструкций к правилам безопасности в угольных шахтах — Киев, 1996. — 367 С.
  3. 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.
  4. Поволоцька І. В. — Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів — Рівень озеленення міста Донецька як екологічний показник сталого розвитку/ Матеріали ХХ Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів  — Донецьк, ДонНТУ — 2010 — С. 34–37
  5. Постоленко В. О. Реорганизация группы породных отвалов шахт ГП МАКЕЕВУГОЛЬ для дальнейшего формирования рекреационных зон/ В. О. Постоленко —/ Материалы II региональной конференции Комплексное использование недр — Донецк: ДонНТУ —2009.
  6. Шапара А. Г. Науково-методичні рекомендації щодо поліпшення екологічного стану земель, порушених гірничими роботами (створення техногенних ландшафтів) — Днепропетровск: Моноліт, 2007г. — 270 C.
  7. Леонов П. А. Породные отвалы угольных шахт — М.: Недра, 1970 —112 C.
  8. Панов Б. С., Проскурня Ю. А. Некоторые проблемы экологии Донецкого бассейна — Тез.докл. Межд. Научно-практической конференции Стратегия выживания и развития Донбасса — Донецк, 1996. — 56 C.