Огляд існуючих досліджень і розробок по темі.

     По даній темі дослідження ще не проводилися. Статті, присвячені близькій тематиці публікувалися в "Гірському журналі" [1, 2, 4, 8, 9, 10]. Зокрема, в одній із статей [9], поміщених в цьому виданні, мовиться про напрацювання інституту проблем природокористування і екології НАН України. Цим закладом виконаний аналіз впливу гірничодобувного виробництва на всі компоненти навколишнього середовища. Встановлені крупні екологічні і техніко-економічні показники розробки родовищ залежно від вживаних технологій видобутку корисних копалин і геологічних параметрів залягання мінеральної сировини, а також загальні закономірності реакцій з боку екосистем на техногенні навантаження. На підставі цього розроблені методичні підходи до визначення граничних додаткових техногенних навантажень на природні системи, основні принципи, формування яких враховують наші дослідження впливу порідних відвалів на навколишнє природне середовище.

     Проте подібна інформація найчастіше носить поверхневий характер, оскільки недостатньо вивчені питання зміни параметрів порідних відвалів в часі, із-за недоробки в документації, особливо при паспортизації порідних відвалів, і багато чого іншого. Унаслідок чого залишається досить невирішених питань, над якими необхідно працювати.

    По кількості промислового забруднення на душу населення Україна займає одне з перших місць в Європі, цей показник і визначає середню тривалість життя в країні - 66 років, тоді як в Японії, Швейцарії, Ісландії середній показник рівня життя складає 75-79 років.

     20 % території України є зоною екологічного лиха. У Україні функціонує 1700 шкідливих виробництв, 1000 з яких є екологічно небезпечними. За масштабами дитячої смертності, як і за показниками кількості онкологічних захворювань Україна займає перше місце в Європі.

     Ця сумна статистика є результатом недбалої господарської діяльності підприємств України. В середньому по Україні одне підприємство викидає в навколишнє середовище 154,7 тонн шкідливих речовин. Проте поліпшення ситуації поки не намічається, що загрожує найнепередбачуванішими наслідками. Хімічне забруднення ґрунту, приземної атмосфери, рослин, досягли критичних рівнів, небезпечних для життєдіяльності населення. Особливо критичне положення створилося на території Донецький - Макіївської міської агломерації, де практично на всій території відбулися техногенні зміни екологічного стану навколишнього середовища. Територія області характеризується наявністю районів, уражених небезпечними геологічними процесами, як природного, так і техногенного походження, які можуть привести до складних техногенних аварій і катастроф, значним порушенням життєдіяльності населення.

     Після тривалого спаду об'ємів утворення промислових відходів в області в 1999 році об'єм викидів промислових відходів збільшився на 10% порівняно з 1998 роком із-за підвищення об'ємів виробництва. Збільшення об'ємів виробництва тривало і до 2005 року. Далі прогнозується виробництво на тому ж рівні з можливим підйомом, що означає збільшення об'ємів утворення, як промислових відходів так і викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря. У останні десятиліття застосування вторинної сировини в багатьох розвинутих країнах стало питанням державної ваги. Така підвищена увага до використання вторинних ресурсів пояснюється в першу чергу, виснаженням запасів корисних копалини.

     Вітчизняний і зарубіжний досвід показують, що використання багатьох видів вторинних ресурсів технічно можливо і економічно вигідно. Проте в Україні переробка вторинної сировини і промислових відходів ведеться незадовільно. У зв'язку з економічними труднощами більшість родовищ розробляється некомплексно або без ув'язки з перспективами розвитку переробних галузей промисловості. Приклади із зарубіжної практики свідчать про рішення питання використання золи ТЕС, попутних шахтних порід і відходів вуглезбагачення. Так, ще в 80-х роках в Німеччині близько 80%, у Франції – 65%, у Великобританії – 54%, у Фінляндії - 52% мінеральних відходів твердого палива перероблялися в різні будівельні матеріали і вироби. У США 38% золи, вироблюваної електростанціями, використовується тільки при виготовленні розчинів і бетонів, в Чехії і Словаччині 75% виробів з комірчастого бетону виготовляють на золі, в Польщі - більше 50%. Золи теплових електростанцій і відходи вуглезбагачення за кордоном широко використовуються при виробництві керамічної цеглини і штучних пористих заповнювачів.

     Значна кількість викидів шкідливих речовин в атмосферу здійснює вугільна промисловість, також вугільна промисловість утворює 55% всіх утворених в країні відходів, тобто більш ніж все інші галузі разом узяті. Це указує на нераціональне використання природних ресурсів.

   Основними джерелами забруднення навколишнього середовища є діючі місця складування промислових відходів (порідні і шлакові відвали, накопичувачі хімічних відходів). Підземна розробка вугілля залежно від гірничо-геологічних і гірничотехнічних чинників має велике різноманіття технологій розробки, які впливають на навколишнє природне середовище в підземних умовах, на поверхні, а також на повноту використання природних ресурсів. Виключенням є технологія виїмки вугілля з повною закладкою виробленого простора, коли порода від проходки гірських вироблень використовується як закладний матеріал. При такій технології відпадає необхідність в розміщенні породи у відвалах, які несприятливо впливають на навколишнє середовище.

     Основними процесами, пов'язаними з підземним видобутком вугілля, які впливають на природне середовище, є проведення підготовчих вироблень і очисної виїмки вугілля; видача на поверхню гірської маси і її збагачення; видача шахтних вод на поверхню.

     Зміни стану масиву гірських порід викликають дегазацію шарів вугілля і газоносних порід. Газ, який виділився з масиву, (метан або вуглекислий) по тріщинах мігрує в гірські вироблення, а іноді на земну поверхню. Міграція газу на земну поверхню дуже небезпечна для людей і тварин, а також може змінювати газовий склад ґрунтового шару. Метан виділяється у величезних кількостях в гірські вироблення і виноситься вентиляційними струменями в атмосферу. Це цінне паливо і сировина для промисловості втрачається в атмосфері, чого не можна допускати у відповідності з сучасними вимогами про комплексне використання природних ресурсів. Зрушення масивів гірських порід призводить до того, що тріщинами водоносні горизонти з'єднуються між собою і з поверхневими осадковими водами, в результаті цього відбувається змішування і хімічна взаємодія між розчиненими речовинами вод різних горизонтів.

    Значні порушення природного ландшафту відбувається за рахунок складування породи шахтами і збагачувальними фабриками у відвалах. Кожна тисяча тонн підземної здобичі супроводжується видачею на поверхню 110...150 м3 породи, тисяча тонн збагачення вугілля - складуванням 100... 120 м3 породи. Порідні відвали викликають відчуження значної кількості дефіцитних сільськогосподарських земель, забруднення ґрунтових вод, ґрунтів і повітряного басейну. Техногенне навантаження на одиницю території в Донецькій області більш ніж в 9 разів перевищує середню по Україні.

     У Донецькій області продовжують горіти 130 порідних відвала. По даним державного управління екології і природних ресурсів в Донецькій області на території регіону розташовані 580 порідних відвала вугільних шахт і збагачувальних фабрик. У місті Донецьку продовжують горіти 30 порідних відвалів. В експлуатації зараз знаходяться близько 125 відвалів. Площа поверхні кожного такого відвала близько 0,12 км2 [10]. Щоб провести профілактику самозаймання всіх поверхонь відвалів необхідно добути більше 4 млн. т глини або 22 т на 1000 т породи.

     Порідними відвалами щорічно викидається в атмосферу більше 65 000 тонн шкідливих речовин. В результаті роботи гірничодобувних підприємств порушені 24 тис. га сільськогосподарських земель, з яких 4,3 тис. га відпрацьовані і підлягають рекультивації. Цей об'єм площ за останні 10 років не зменшується - під порідними відвалами в області зайнято 3,7 тис. га. У багатьох вугледобувних підприємств присутнє самозахоплення земель.

     Над очисними виробленнями обвалилося понад 600 км3 масиву, що привело до просідання земної поверхні на 50-60% площі шахтних полів. Просідання земної поверхні коливається в межах від 1,2 до 5,5м., а в середньому по басейну складає приблизно 1,5 до 2,5 м., внаслідок чого сформувалася регіональна депресивна воронка завглибшки 25-40м.. З просіданням земної поверхні тісно пов’язані процеси затоплення і підтоплення територій, а також заболочування ґрунтів, які супроводжуються руйнуванням будівель і споруд, порушенням умов гідрогеології регіону, що приводить до виснаження і осушення колодязів, водостоків, водоймищ і річок. У басейні підтоплені значні площі міст Донецька, Макіївки, і ін.

     Навкруги більшості порідних відвалів ґрунти та ґрунтові води в радіусі до 0,5 км засолені і забруднені, рослинний світ пригнічений. Порідні відвали, що горять, виділяють в атмосферу велику кількість шкідливих, отруйних і парникових газів (З, СО2 S02, Н2S і ін.) і пилу, які в десятки разів перевищують допустимі норми. При вдиханні забрудненого повітря, яке містить оксиди сірки, дрібні частини, що утримають свинець або азбест, окислювачі, оксиди вуглецю, берилій приводять до посилення наявних захворювань або викликають захворювання легенів, впливають на психіку, призводять до отруєння і зниження імунітету і працездатності людини. Дані по впливу зміни шкідливих речовин в атмосфері, воді, землі і їх вплив на здоров'ї людини не систематизовані і їм не дається належна оцінка. Можна говорити про це тільки побічно: по скороченню тривалості життя людини, збільшенню смертності, загальній захворюваності населення і т.д.

Далі

Поточні і плановані результати по темі досліджень.

    Основною перспективою досліджень є можливість використання результатів роботи як на підприємствах вугільної промисловості так і в народному господарстві в цілому. Дані, накопичені в ході досліджень, дозволять ухвалювати ефективні рішення по охороні навколишнього природного середовища від негативної дії порідного комплексу вугільних шахт.

    Результати виконаної роботи дозволять:  

• оцінити дію порідного комплексу на навколишнє природне середовище;     
• спрогнозувати подальші зміни навколишнього природного середовища при формуванні порідних відвалів.     
• запобігти подальшим негативним діям на навколишнє природне середовище, що приводять до еколого-економічного і соціального збитку.

   Мета даної роботи - розробка пропозицій по зниженню шкідливої дії порідних відвалів вугільних шахт на навколишнє природне середовище за рахунок розробки і обґрунтування зміни їх параметрів, досягнута.

Досягнення мети роботи дозволило вирішити такі завдання:
    
1. Проведення системного аналізу всіх порідних відвалів шахт Донбасу як джерел сировини для промисловості;     
2. Проведення аналізу основних параметрів порідних відвалів, встановлення закономірностей тих, що відбулися в часі і розробка прогнозних моделей, що описують динаміку змін;     
3. Обґрунтування напрямів і критеріїв раціонального використання порідних відвалів як джерел сировини для промисловості;     
4. Розробка рекомендацій по вдосконаленню облікової документації порідних відвалів а також веденню статистичної звітності;     
5. Економічне обґрунтування технологічних рішень по використанню породи.

    В ході виконання роботи була створена інформаційна база порідних відвалів Донецької області, були розглянуті теоретичні залежності зміни параметрів порідних відвалів в часі, встановлені особливості і закономірності формування і рекультивації порідних відвалів. Створена фізико-механічна і математична модель зміни їх параметрів.Запропонована методика ухвалення технологічних рішень по використанню породи відвалів. Описані найбільш перспективні технології по використанню породи в промисловості України, а саме: використання породи для будівельного матеріалу, для виготовлення добрив, для металургійної галузі, для будівництва доріг і ін., що послужить хорошим матеріалом для власників порідних відвалів. Розроблений алгоритм по вибору технічного рішення для виробництва продукції з породи.

   Результати магістерської роботи можуть бути використані підприємствами вугільної промисловості та інших галузей народного господарства для розробки технічних рішень по поліпшенню стану навколишнього середовища. Але на першому місці повинні стояти не прибутки, а екологічний і соціальний ефект, тому що це веде до стійкого розвитку держави і продовження нормального середовища для життя майбутнім поколінням.
 

Перелік джерел:

    
1. Леонов П.А., Сурначёв Б.А. Породные отвалы угольных шахт. М, изд-во «Недра», вып. 1970, стр. 112.     
2. Янов Н.К., Гавриш В.И. Разработка шахтных терриконов. Донецк, «Донбасс», 1972.     
3. Янов Н.К. Использование промышленных отходов в строительстве. Киев.: Будівельник, 1982.-60 с.     
4. Вторичные материальные ресурсы угольной промышленности: (Образование и использование). Справочник/Гл. редкол.: А.Е.Юрченко (гл. ред.) и др.-М.: Экономика, 1984.-96 с.     
5. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. - М:Недра, 1990.-235 с: ил.     
6. Охрана окружающей природной среды при подземной разработке месторождений полезных ископаемых / О.В. Колоколов, Н.П. Хоменко.- К.:, Донецк: Вища школа. Головное издательство, 1986. - 232 с.     
7. Учебное пособие « Утилизация и рекуперация отходов» (для студентов специальности 7.070801 «Экология и охрана окружающей среды»/Краснянский М.Е., Донецк: ООО «Лебедь», табл.27.рис.72. - 122с.     
8. Технологические схемы рекультивации терриконов и плоских породных отвалов шахт и обогатительных фабрик. Пермь.1981 г.     
9. Временное руководство по определению объёма и номенклатуре исходных данных для составления мероприятий по утилизации вскрышных и вмещающих пород. Пермь. 1983г.     
10. „Земля тривоги нашої”. За матеріалами доповіді про стан навколишнього природнього середовища в Донецькій області у 2006 році.

В початок