Соловьева Екатерина Александровна

Факультет:Горно-геологический

Специальность: Екологическая геология

Тема выпускной работы:

Оценка влияния породных отвалов шх."Горняк" ПО "Селидовуголь" на окружающую среду и прспективы их рекультивации

Руководитель:доцент кафедры "Полезные ископаемые и экологическая геология" Проскурня Юлия Анатольевна

---

Автореферат

Актуальность темы

Всего пару десятков лет назад экологические проблемы занимали, в основном, малый круг специалистов. В наши дни, в связи с быстрыми темпами развития промышленности, сельского хозяйства и количества транспортных средств они выходят на первое место. Бесконтрольное развитие техники и производственных систем увеличивает возможность загрязнения окружающей среды.
Человечество и современная наука столкнулись с необходимостью решения проблемы ликвидации последствий массового загрязнения. Возрастающие масштабы развития промышленного производства сопровождаются резким увеличением количества отходов, загрязняющих атмосферу (газы и пыль), подземные и поверхностные воды (жидкости, растворимые газы и соли) и почвенно-растительный слой (твердые продукты).
Установившийся в течение сотен миллионов лет равновесный геохимический взаимообмен между геосферами (литосфера-гидросфера, атмосфера-гидросфера, литосфера-атмосфера) постепенно начал нарушаться (Рисунок 1).




Рисунок 1 - Влияние человека на природу
(анимация:43 Кб, 10 кадров, задержка 0,4с, повтор кадров зациклен)

В отдельных районах земного шара, подвергающихся особенно интенсивному загрязнению, происходит уже сейчас необратимые изменения состава природных вод и почв, что крайне отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье населения.
Огромные масштабы добычи и потребления каменного угля на протяжении последних двух столетий уже внесли ощутимый вклад в изменение атмосферы земного шара с точки зрения содержания СО2 . Каменные угли содержат в ряде случаев значительные содержания серы, которая преобразуется на поверхности в серную кислоту и интенсивно загрязняет природные воды в районах угольных разработок (особенно открытого типа). При сжигании углей сера в виде сернистого газа выделяется в атмосферу. Кроме этого угли содержат целый ряд токсичных элементов, которые при сжигании загрязняют окружающую среду.
Атмосферные загрязнители оказывают негативное влияние на организм человека, животных, зеленые растения, микроклимат и вызывают глобальные изменения в биосфере.
Содержащиеся в атмосфере вредные вещества воздействуют на человеческий организм при контакте с поверхностью кожи или слизистыми оболочками. Наряду с органами дыхания загрязнители поражают органы зрения и обоняния, а, воздействуя на слизистую оболочку гортани, могут вызвать спазмы голосовых связок.
Проблемы экологии приобретает огромное значение в условиях разработки угольных месторождений.
Донбасс, являясь крупнейшим угольным басейном нашей страны, характеризуется огромным промышленным потенциалом. Техногенная загрузка на биосферу в Донбассе выше, чем в соседних областях в 10-15раз. Процесс добычи и переработки угля требует отчуждения земель под предприятия и сопровождается выходом дополнительных компонентов: породы, шахтной пыли, газа, которые загрязняют окружающую среду.
Горящие породные отвалы угольных шахт и обогатительных фабрик выделяют в атмосферу летучие соединения серы, углерода, водовода и другими; притерриконные земли обогащаются различными микроэлементами, многие из которых являються токсичними веществами. Атмосферне осадки в виде снега и дождя переводят содержащиеся в воздухе токсичные вещества в водную среду и почву.
На территории Донбасса находится 1257 терриконов, которые занимают площадь 5526, 3 га.
Большинство отвалов Донбасса являются горящими, но даже те терриконы, которые кажутся потухшими, на самом деле продолжают тлеть. В их недрах держится высокая температура, к тому же там в избытке накоплен мышьяк, ртуть, цианиды, сера и другие вредные вещества и их соединения.
Отвалы принимают породу от отдельной шахты, обогатительной фабрики или от группы угольных предприятий. Наибольший вред природному ландшафту наносится отсыпкой конических и хребтовых отвалов, высота которых в отдельных случаях достигает 110–120 м. Размер и форма отвалов влияют на интенсивность теплообмена в глубинных зонах, определяют фильтрующие свойства отвалов и способствуют или препятствуют генерации и аккумуляции тепла. Наиболее интенсивные процессы протекают на гребнях плоских и на вершинах конических отвалов, которые легко обдуваются потоками атмосферного воздуха. Вместе с тем, имеет место очаговое горение породы на поверхности отвалов различной конфигурации. Проведенные на территории Донбасса исследования показали, что отвалы с высотой менее 30 м практически не горят, с высотой до 50 м горят 60% отвалов, до 90 м – 87%, свыше 90 м – горят практически все отвалы.
По температурному состоянию отвалы делятся на горящие и негорящие. Отвал считается горящим, если на нем имеется хотя бы один очаг горения (независимо от его площади) с температурой пород на глубине до 2,5м более 80°С. Газы, выбрасываемые в атмосферу горящими отвалами, состоящие из H2S, SO2, CO, CO2, NH3, H2O, CH4, соединения F, Cl, As и других токсичных элементов, оказывают существенное влияние на почвенный и растительный покров, животный мир, продуктивность лесных и сельскохозяйственных угодий на территориях, прилегающих к отвалам и здоровье населения.
Вокруг организованных источников загрязнения, в том числе и породных отвалов, с учетом вредности выбросов загрязняющих веществ устанавливаются санитарно-защитные зоны (СЗЗ) радиусом от 1000 до 80м (первый и пятый класс опасности выбросов загрязняющих веществ соответственно) [2, 3]. Для действующих породных отвалов, недействующих горящих высотой более 30м, а также негорящих недействующих высотой более 50м установлены СЗЗ размером 500м, а для недействующих негорящих отвалов высотой менее 50м данная величина составляет 300м.
Основными факторами негативного влияния породных отвалов на окружающую природную среду являются:

нарушение природного ландшафта земной поверхности;

пылегазовое загрязнение атмосферы;

нарушение гидрогеологического режима прилегающих территорий;

химическое и радиологическое загрязнение грунтов и вод.

Цели и задачи работы

Целью работы является изучение и оценка влияния оставшихся после закрытия шахты породных отвалов на окружающую среду и здоровье населения города Горняк.
Задачи работы:

оценка теплового состояния породных отвалов;

оценка влияния породных отвалов на загрязнение атмосферы;

оценка возможного влияния породных отвалов на здоровье населения, проживающего вблизи терриконов.

разработка рекомендаций по уменьшению влияния породных отвалов на окружающую среду и здоровье населения;

разработка рекомендаций по рекультивации породного отвала;

разработка мероприятий по возможному использованию горных пород терриконов в различных областях народного хозяйства.

Объект научных исследований

Объектом научных исследований является закрывающаяся шахта «Горняк» ОП «Селидовуголь».
В период массового закрытия шахт, начиная с 1996г., на территории земельных отводов 100 шахт и 1 обогатительной фабрики, входящих в состав ГП «Укруглереструктуризация», оказалось 415 породных отвалов, 84 из которых горящие, 331 – негорящие.
Не стала исключением и шахта «Горняк», распложенная в городе Горняк Краноармейского района Донецкой области в 50км от областного центра г.Донецка. На данный момент шахта «Горняк» находится в руководстве Селидовского управления по ликвидации шахт ГП «Донуглереструктуризация», которое занимается ее ликвидацией в соответствии с приказом МУП Украины № 93 от 16.03.2000г.
Недра шахты «Горняк» принадлежат ПО «Селидовуголь» и расположены в южной части Красноармейского геолого-промышленного района. Шахта сдана в эксплуатацию в 1939г, разрабатывала пласты m3, m2, 17,181 . Максимальная глубина разработки 770м.
При закрытии шахты основное горно-шахтное оборудование передано соседней шахте «Кураховская». На шахте «Горняк» оставлено только оборудование и материалы необходимые для поддержания горных выработок и выдачи воды на поверхность до выполнения работ по сооружению водоотливного комплекса горизонта минус 203 шахты «Кураховская», после чего начнется затопление и погашение горных выработок шахты «Горняк» и ликвидационные работы на поверхности.
На 01.08.2000 производственная деятельность шахты прекращена. В шахте не ведется добыча угля и прохождение горных выработок. В настоящее время на шахте проводятся работы по поддержанию горных выработок, выдачи на поверхность шахтных вод. Согласно данным проекта общий земельный отвод под объекты основного производства составляет 33,66 га, в том числе:

24,85 га – основная промплощадка шахты с породными отвалами (12,2 га) и прудами-отстойниками (0,89 га);

6,3 га – площадка вентиляционного ствола и шурфов №№2, 3, 4.

Объекты шахты расположены на двух основных площадках: основной промплощадке и площадке вентиляционного и воздухоподающего стволов.
Основная промплощадка расположена на юго-западе г. Горняк. С северной и восточной стороны расположены жилые кварталы частного сектора (расстояние до ближайшего дома 215м), с остальных сторон – пахотные земли и сельхозугодья.

Предмет научных исследований

Предметом научных исследований являются терриконы шахты «Горняк» ОП «Селидовуголь» и их влияние на состояние окружающей среды города Горняк и здоровье населения.
Основными источниками загрязняющих веществ на основной промплощадке шахты в настоящий момент являются породные отвалы. На балансе шахты числится 2 породных отвала. Конусный породный отвал расположен с западной стороны основной промплощадки, не эксплуатируется с 2000г. и является горящим. Высота отвала 100 м, площадь основания составляет 63000 м2, пылящая поверхность - 92700 м2, угол откоса - 38°, содержание золы в отвале – 83%, серы – 0,5%.
Плоский породный отвал примыкает к конусному отвалу с северной стороны. Отвал является горящим и не эксплуатируется с 2000г. Высота отвала – 42м, площадь основания составляет 32000 м2, пылящая поверхность - 33000 м2, угол откоса - 40°, содержание золы в отвале – 81%, серы – 0,5%. На плоском породном отвале размещается строительный мусор, образующийся в процессе физической ликвидации шахты.

Научная новизна

Научная новизна магистерской работы состоит в том, что разносторонние исследования породных отвалов на шахте «Горняк» ранее не были проведены, и на данной стадии ликвидации шахты применение различных методов по уменьшению негативного влияния породных отвалов на окружающую среду и здоровье населения были бы весьма актуальными. В работе были рассмотрены возможности использования породных отвалов шахты «Горняк» в народном хозяйстве, что позволит получить и экологический и экономический эффект, что ранее для данной шахты не изучалось.

Практическая значимость работы

Полученные результаты исследований могут быть успешно применены управлением по ликвидации шахт для уменьшения негативного воздействия терриконов шахты «Горняк» на окружающую среду и здоровье населения города «Горняк». Также можно использовать результаты исследований и различным государственным и частным предприятиям с целью получения дохода от использования и других породных отвалов со сходными характеристиками в народном хозяйстве, тем самым, принося еще и экологический эффект.

Содержаниие

В первом разделе магистерской работы рассмотрены источники загрязнения окружающей среды на шахте «Горняк», так как шахта находится в стадии ликвидации и горные работы уже не ведутся, то основным источником загрязнения окружающей среды являются породные отвалы.
Во втором разделе работы рассматриваются породные отвалы, приводится их общая характеристика, их классификации по различным свойствам и видам. Описываются морфологтческие и химические особенности терриконов шахты «Горняк». Рассматриваются причины их самовозгорания.
В третьем разделе магистерской работы рассматривается методика работ, а именно температурная сьемка, которая позволяет оценить тепловое состояние отвалов и своевременно принять меры по уменьшению их негативного влияния на окружающую среду и соответственно на здоровье населения, живущего вблизи терриконов. Также в этом разделе приводятся геохимические данные по породным отвалам и рассматриватся возможность извлечения из них отдельных химических элементов, которые находятся в содержаниях, подлежащих промышленной оценке. Рассматривается заболеваемость населения города «Горняк» в зависимости от места проживания людей (вблизи терриконов и на значительном расстоянии от них).
В четвертом разделе магистерской работы приводятся рекомендации по тушению породных отвалов, их озеленению, рассматриваются возможные пути использования породных отвалов шахты «Горняк» в народном хозяйстве, то есть как техногенное месторождение.

Выводы

Таким образом, можно сделать вывод что экологические проблемы, связанные с породными отвалами, очень актуальны для Донбасса и требуют их рассмотрения и решения. В результате моей магистерской работы будут получены данные, которые можно будет использовать на шахте "Горняк", тем самым улучшив экологическую обстановку и возможно здоровье населения города Горняк. Также может быть получен экономический эффект для шахты "Горняк" от использования породных отвалов в различных целях народного хозяйства. Окончательные результаты будут получены в декабре 2008 года, к моменту защиты магистерской работы.

Литература

1. Зборщик М.П., Осокин В.В. Предотвращение самовозгорания горных пород. К.:Техника,1990.-176с.
2. Красавин А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности.-М:Недра,1991.-221с.
3. Леонов П.А., Сурначев Б.А. Породные отвалы угольных шахт.-М.:Недра,1970.-112с.
4. Меркулов В.А. Охрана природы на угольных шахтах.-М.:Недра,1991.-184с.
5. Панов Б.С., Проскурня Ю.А. Некоторые проблемы экологии Донецкого бассейна// Тез.докл. Межд. Научно-практической конференции «Стратегия выживания и развития Донбасса».-Донецк.-1996.-с.56.
6. Панов Б.С., Проскурня Ю.А. Модель самовозгорания породных отвалов угольных шахт Донбасса //«Геология угольных месторождений» (Межвузовский научный тематический сборник) - Екатеринбург, 2002 - с.274-281
7. Панов Б.С., Проскурня Ю.А. Новые виды минерального сырья Донбасса // Матеріали науково-практичної конйеренції ”Донбас-2020: наука і техніка - виробництво”: Донецк: ДонНТУ. - 2002 , с.74-77
8. Земля тривоги нашої. За матеріалами доповіді про стан навколишнього природного середовища у Донецькій області у 2002 році / Під ред.С.В. Трет'якова – Донецьк: Новий світю-2003.-158с.