Среди различных экологических
факторов, подлежащих учету при оценке воздействия угольных предприятий на
окружающую природную среду и нейтрализации важнейшим является
экологогидрогеологический.
В статье рассмотрена экологическая
проблема, включающая процесс откачивания вод, их очистка и использование в
народно-хозяйственных целях. Рассматриваемая экологическая проблема
включает ряд отдельных составляющих: процессы откачивания вод, очистка
вод, их использование в народнохозяйственных целях и др.
Решение задач
по каждой составляющей тесно связано с рассмотрением вопросов генезиса
шахтных вод, движения последних по шахтному полю до главной водоотливной
установки, изучением причин загрязнения вод, выбором методов их очистки, а
также новых схем и оборудования шахтного водоотлива. Решение экологической
задачи очистки шахтных вод от взвешенных веществ коррелирует с
обеспечением надежности и долговечности работы водоотливных установок.
Это объясняется тем, что секционные центробежные насосы могут надежно
работать только на осветленной воде, а зашламление и чистка водосборников
уменьшает их регулировочную и аварийную вместимость, что увеличивает
частоту включения насосов в работу, ускоряет износ насосов и двигателей в
пусковых режимах, повышает гидроабразивный износ оборудования, приводит к
материальным затратам, а также затратам ручного труда на чистку
водоотливных емкостей.
Опыт показал, что в соответствии со СНиП ІІ
94-80 на ряде шахт сооружение предварительных отстойников горизонтального
типа не обеспечивает зачастую требуемую степень очистки шахтных вод, не
исключает заиливания водосборников, не решает вопроса их чистки от шлама и
дополнительно порождает проблему чистки самого предварительного
отстойника, из-за отсутствия средств механизации этого процесса.
В то
же время капитальные затраты на сооружение предварительного отстойника
высоки, достигая 40 % стоимости выработок водосборника. 334 Для
обеспечения требуемого эффекта осветления воды в подземных условиях
необходим поиск новых подходов и решений. С учетом современных тенденций
такие решения могут быть плодотворны на стыке различных направлений, в
данном случае природоохранного аспекта и обеспечения надежной работы
водоотливного хозяйства шахт.
Применяемые на шахтах поверхностные
очистные сооружения, как правило, не обеспечивают современные значения
показателей качества осветленной воды.
Анализ их конструктивных
решений и технологического регламента работы позволяет заключить, что
последним присущи крупные недостатки, что приводит к двум отрицательным
последствиям, а именно: - несоответствию проектной эффективности очистных
сооружений реальной эффективности (как правило, в натурных условиях она
значительно ниже проектной); - ограничению применения в полном объеме
технологических схем и сооружений для очистки вод.
ДонНТУ обосновано,
что одним из нетрадиционных подходов к снижению загрязненности шахтных вод
взвешенными веществами является перенос первой ступени гидроохранных
мероприятий с земной поверхности в подземные горные выработки. Вторая
ступень снижения загрязненности шахтных вод, т.е. их глубокая доочистка от
взвешенных веществ должна осуществляться лишь в случае необходимости в
наземных условиях (с помощью фильтрования и др.).
Важным преимуществом
такого подхода является то, что снижение загрязненности шахтных вод в
подземных условиях, можно рассматривать, как комплексное решение вопросов
нормальной работы водоотлива, охраны окружающей природной среды от отходов
предприятий угольной промышленности и возможности использования очищенных
вод на технологические нужды шахты (прежде всего пылеподавление).
Результаты ранее выполненных исследований указывают, что для
реализации предложенного подхода имеются определенные специфические
предпосылки. К ним относятся для условий большинства действующих шахт
Донбасса:
1. Относительно стабильное соотношение между водопритоками в
разные системы горных выработок, в котором существенно превалирует доля
так называемых условно чистых вод (содержание ВЗВ не менее 30 мг/л). Так,
притоки воды в подготовительные выработки и капитальные горные выработки
составляют, в основном, 3-5% общешахтных, т.е. являются несущественными; в
действующие очистные - 20-30%; в погашенные (отработанные) - 65-76% (в
отдельных случаях до 90 %). Именно водопритоки из погашенных выработок
практически не содержат 335 или в отдельных случаях содержат
незначительные (= 30 мг/л) количества ВЗВ. Такие воды можно
классифицировать, как условно чистые.
2. Существенное снижение объемов
очищаемых шахтных вод (на 65- 75%, а по отдельным шахтам на 90%).
3.
Большая, на несколько порядков, крупность взвесей, содержащихся в
подземных потоках шахтных вод на участковых водотранспортных цепочках, по
сравнению с частицами в водах, откачиваемых на поверхности земли, что
резко увеличивает эффективность седиментации таких взвесей в подземных
отстойных сооружениях, особенно при расположении последних на действующих
горизонтах.
4. Наличие на каждой шахте обширного водоотливного
хозяйства, элементам которого при соответствующей модернизации могут быть
приданы осветляющие и обеззараживающие функции с помощью малогабаритных
водоочистных сооружений. Изложенные предпосылки указывают на возможность
одновременного использования двух направлений решения проблемы снижения
загрязненности шахтных вод взвешенными веществами, а именно
профилактического и очистного.
Очистное направление связано с
осветлением малых объемов загрязненных вод, стекающих с действующих
горизонтов шахт. Смешивание больших объемов условно чистых вод и малых
объемов загрязненных вод, стекающих с действующих горизонтов, должно
производиться в водосборниках главной водоотливной установки только после
предварительного осветления загрязненных вод.
Степень осветления малых
объемов шахтных вод перед их сливом в водосборник главного (центрального)
водоотлива определяется: - требуемой величиной остаточной загрязненности
шахтных вод, откачиваемых на поверхность земли; величиной разбавления
(после смешивания в водосборнике) малых объемов осветленной воды с
большими объемами условно чистых вод; - требованиями возможных
потребителей к качеству осветляемых вод, используемых на технологические
нужды предприятия.
Остаточное содержание взвешенных веществ в шахтных водах, откачиваемых на поверхность земли, определяется параметрами эффективной и надежной работы второй наземной ступени доочистки. При отсутствии второй ступени очистки эта величина регламентируется требованиями по охране каждого вида водного объекта к качеству шахтных вод, допущенных к спуску в водоемы на основании "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения возвратными водами " и СанПиН № 4630-88.
1. Матлак Е.С., Малеев В.В. Снижение загрязненности шахтных вод в подземных условиях. - К.:Техника, 1991. - 136с.
2. Матлак Е.С., Явруян А.Ю., Моргунов В.М., Беляева Е.Л. О нетрадиционном подходе к решению проблемы снижения загрязненности шахтных вод взвешенными веществами на основе концепции устойчивого эколого-экономического развития// Известия Донецкого горного института, 2003 - №2 - с.23-28.
3. Макаров Ю.С., Неволин Н.В., Фаткуллин У.М.,
Баткин В.С. Осветление шахтных вод в подземных условиях // Сборник научных
трудов "Комплексные проблемы охраны окружающей среды и рационального
использования природных ресурсов в угольной промышленности" - Пермь, 1986.
-174 с.