Василишина Ганна Миколаївна

Введення, обгрунтування актуальності теми

У зв'язку із зростанням масштабів виробництва збільшується вплив діяльності людини на навколишнє природне середовище.Але не один вид діяльності не робить такого комплексного впливу на навколишнє середовище, як гірниче виробництво.

На вугледобувних і вуглепереробних підприємствах поряд з виробництвом основної продукції (вугіллям, вугільним концентратом) утворюється велика кількість газоподібних, твердих і рідких відходів (шахтний метан, порода, хвости збагачення, стічні води).Зазначені відходи негативно впливають на результати господарської діяльності підприємств, оскільки вимагають витрат на їх збір, транспортування, зберігання, а також ускладнюють екологічну обстановку в районах розміщення шахт.

Істотний вплив на природне навколишнє середовище надає видача та переробка гірничої маси і порід від проведення гірських виробок, які виражаються в занятті земель під відвали, порушення природного ландшафту земної поверхні, забруднення атмосфери твердими і газоподібними домішками,забрудненні водойм шламовими водами.Кожна тисяча тонн підземного видобутку супроводжується видачею на поверхню 110-150 м3 порід, тисяча тонн збагачення вугілля - складуванням 100-120 м3 порід. Техногенне навантаження на одиницю території в Донецькій області більш ніж в 9 разів перевищує середню по Україні.

Рисунок 1. Образование промышленных отходов в Донецкой области по отраслям

У середньому по Україні одне підприємство викидає в навколишнє середовище 154,7 тонн шкідливих речовин. При видобутку вугілля підземним способом у Донбасі йдуть значні порушення природного ландшафту. Відбувається забруднення води, повітря, надр, грунту.Також шкідливий вплив підземної розробки вугільних родовищ на навколишнє середовище виявляється в нерівномірному осіданні на 0,5-2 м на рік земної поверхні площею 100-200 км2.Відвали породи найбільш істотно погіршують навколишнє природне середовище, так як багато хто з них горять і викидають у повітря продукти горіння; отруйні речовини і важкі метали опадами змиваються у воду і грунт; пил та інші шкідливі речовини піднімаються в повітря;зайняті землі, які в слідстві не зможуть бути використані з-за великого забруднення і істотну деформацію і т.д. Як наслідок - населення отримує велику кількість захворювань і зменшення тривалості життя.Шахта платить великі штрафи за таке забруднення і порушення навколишнього природного середовища, яка робить її роботу не рентабельною, в той час, як на цих відходах можна і потрібно заробляти.

У Донецькій області продовжують горіти 132 породних відвала;на території регіону в даний час розташовані 582 породних відвала. Розмір і форма відвалів впливають на інтенсивність теплообміну у глибинних зонах, визначають фільтруючі властивості відвалів і сприяють або перешкоджають генерації та акумуляції тепла.Найбільш інтенсивні процеси протікають на гребенях плоских і на вершинах конічних відвалів, які легко обдуваються потоками атмосферного повітря. Разом з тим, має місце осередкове горіння породи на поверхні відвалів різної конфігурації.Проведені на території Донбасу дослідження показали, що відвали з висотою менше 30 м практично не горять, з висотою до 50 м горять 60% відвалів, до 90 м - 87%, понад 90 м - горять практично всі відвали.

Існують технології які дозволяють зробити вугільну галузь маловідходних виробництвом. Ці технології вже давно використовуються у всьому світі, а в нашій країні їм поки не відводиться належної уваги.

Порода, яка видобувається, і вже існуючі відвали можуть бути ефективно використані в багатьох галузях промисловості, сільському господарстві, приносячи значний прибуток. Також її необхідно закладати в гірничі виробки, щоб не відбувалося опускання землі.Необхідно по можливості швидше упроваджувати нові технології по використанню породи.

Однією з причин, які стримують розвиток робіт щодо раціонального використання вторинних ресурсів, особливо в міжгалузевому розрізі, коли відходи, які утворюються на підприємствах одних областей, можуть бути використані в інших галузях народного господарства,є відсутність систематизованої інформаційної бази,а також недостатнє фінансування в цій галузі.

Мета роботи: розробити технологічні рішення по комплексному використанню шахтної породи в умовах шахти «Росія» для зниження шкідливого впливу на навколишнє середовище.
Для поставленої мети необхідне виконання наступних завдань:

1. Проаналізувати стан досліджень в області комплексного використання породи.
2. Вибрати і обгрунтувати напрямки і критерії раціонального використання сировини породних відвалів.
3. Обгрунтувати технологічні рішення при використанні породи відвалів вугільних шахт для промисловості.
4. Розробити систему ухвалення рішення з використання додаткових джерел сировини для промисловості Донбасу.

Об'єкт дослідження - породні відвали та їх вплив на навколишнє природне середовище.
Предмет дослідження - технологічні процеси вилучення і використання породи в шахті.
Методи дослідження: аналітичний, методи техніко-економічних розрахунків, метод моделювання, рішення ситуаційних завдань, прогнозування, метод статистичної обробки даних.

Новизна полягає у встановленні залежності кількості породи одержуваної в шахті під час і розробці рекомендацій щодо раціонального використання породи як вторинний ресурс.

Наукова новизна розкривається в наступних результатах досягнення:

• прогнозування кількості використовуваної породи на шахті при її максимальної видобутку;
• обгрунтування напрямків раціонального використання породи в умовах шахти «Росія»;
• техніко-економічне обгрунтування видобувається в шахті породи як сировинного ресурсу.

В роботі розроблено практичні пропозиції по обгрунтуванню напрямів використання породи, запропоновані технологічні рішення з урахуванням умов підприємства.

Сама ж ця робота має мінімальну практичну цінність - її можуть використовувати в якості зразка магістри майбутніх років та інші дослідники, що працюють у даному напрямку.

Існує ряд опублікованих статей присвячених даній темі.

Наукові публікації у періодичних виданнях по темі охорони навколишнього середовища у сфері використання породи для пневмозакладкі, а також - гірничодобувного комплексу в цілому, нечисленні.Зрідка статті, присвячені цій тематиці, публікуються в «Гірському журналі» та журналі «Вугілля України».Але будь-яка інформація такого характеру не завжди розкриває тему, вона носить лише поверхневий характер, тому що недостатньо вивчені питання залежності кількості породи одержуваної в шахті в часі, через недоробки в документації, особливо при паспортизації породних відвалів, і багато чого іншого.Внаслідок чого залишається досить невирішених питань, над якими необхідно працювати.
У статтях журналу «Вугілля України» цієї проблеми були присвячені наступні статті:

1. Комплексне вирішення екологічних проблем у великих промислових регіонах.
2. Перспективи та напрямки розвитку вугільної промисловості.
3. Схема закладки виробленого простору шахт за допомогою нетрадиційних засобів.
4. Деякі особливості горіння териконів Донбасу і т.д.

Були також деякі розробки з даної проблеми мого наукового керівника зі своїми попередніми студентами: розроблені технологічні схеми кріплення з використанням породи для різних гірничо-геологічних умов, і змодельовані елементи кріплення цих схем;запропоновані методики прийняття технологічних рішень по використанню породи відвалу; був зроблений прогноз зміни параметрів породних відвалів вугільних шахт; запропоновані заході щодо зниження негативного впливу породних відвалів на навколишнє середовище.Технічна політика шахти повинна базуватися на використанні породи для своїх потреб, практична реалізація чого ефективно виконується методом повної закладки виробленого простору, що забезпечує зменшення кількості породи, яка видається, а також повернення їх у надра.

Результати виконаної роботи дозволять:

• спрогнозувати кількість використовуваної породи на шахті при її максимальної видобутку;
• обгрунтувати напрям раціонального використання породи в умовах шахти;
• запобігти подальшим негативні впливи, що призводять до кризових ситуацій.

Результати магістерської роботи можуть служити основою для подальших досліджень.

Доведено, що гірничі підприємства, серед розвинутих галузей народного господарства України, завдають найбільшої шкоди природі. Встановлено, що найбільш екологічно-небезпечним об'єктом, що надає негативного впливу на ОПВ, є породний комплекс.Залишення породи в шахті, закладка виробленого простору з використанням відвальної породи та відходів збагачення,рекультивація породних відвалів і зменшення обсягів руйнування земель є також основним напрямком і способом здійснення мало-або безвідходної технології вугільного виробництва.

Таким чином, можна зробити висновок що екологічні проблеми, пов'язані з породними відвалами, дуже актуальні для Донбасу і вимагають їх розгляду і вирішення.У результаті моєї магістерської роботи будуть отримані дані, які можна буде використовувати на шахті "Росія", тим самим поліпшивши екологічну обстановку і можливо здоров'я населення.Також може бути отримано економічний ефект для шахти "Росія" від використання породних відвалів у різних цілях народного господарства. Остаточні результати будуть отримані в грудні 2011 року, до моменту захисту магістерської роботи.

Величезна техногенне навантаження на Донбас змушують займатися питаннями використання породи, що добувається, і проблемами вже існуючих відвалів породи, тому, що успішне вирішення цих завдань веде до:

1. Вирішення екологічних проблем:
зменшення забруднення повітря отруйними газами, шкідливими речовинами та інших;
зниження забруднення стоками вод з териконів водних об'єктів Донецької області;
зменшення видобутку різних природних ресурсів та збереження природних багатств для майбутніх поколінь (напр., Будівельних компонентів), за рахунок розробки вже наявних ресурсів;
зниження деформації земної поверхні (провалів грунту, будинків, появі ярів і т.д.);
зменшення забруднення родючих земельних площ, за межею міст, які могли б бути використані для сільськогосподарських угідь.

2. Вирішення соціальних та економічних проблем:
економія земель у містах, які могли б бути використані для кращих цілей;
поява робочих місць як у місті Донецьк, так і, що особливо важливо, в містах Донецької області, у яких закриваються шахти, і люди стоять перед безробіттям;
поліпшення здоров'я людей, які проживають на території Донбасу;
отримання матеріального прибутку від розробки породи відвалів;
поліпшення стану міст (менше пилу, місто стає красивішим).

Рисунок 2. Схема руху опадів

1. Рациональное природопользование в горной промышленности: Учебное пособие для вузов / [Ю.М.Арский, Н.А.Архипов, В.Д.Аюров и др. Под общей ред. В.А.Харченко. - 3-е изд.] – М.: МГГУ, 2000. – 443 с. 

2. Сохранение окружающей природной среды на горнодобывающих предприятиях: монография / [С.С.Гребенкин, В.К.Костенко, Е.С.Матлак и др.] - под общ. ред. Гребенкина С.С и Костенко В.К. – Д.: «ВИК», 2009. – 505 с. 

3. Угольное производство как источник техногенного воздействия на земную атмосферу / Г. Л. Майдуков // Уголь Украины. 2008. № 2. –с. 27-34. 

4. Шапарь А. Г. Экологические проблемы горнодобывающей отрасли и некоторые пути их решения // Горный журнал. – 2005. № 5, май. – С. 20–23. 

5. Макарова Т. В. Автореферат магистерской работы на тему: «Выбор и обоснование технологических решений по рациональному использованию породы в условиях шахты «Украина»». Электронный ресурс. – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2008/fgtu/makarova/diss/index.htm 

6. Чудновец В.Л. Автореферат магистерской работы на тему: «Обоснование направлений комплексного использования шахтной породы в качестве вторичного сырьевого ресурса» Электронный ресурс. – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2009/fgtu/chudnovets/diss/index.htm 

7. Лоскутова Е.В. Автореферат на тему: «Выбор и обоснование экологических и технологических решений по рациональному использованию породы как ресурса в условиях шахты «Щегловская-Глубокая»» Электронный ресурс. – Режим доступа: http://masters.donntu.ru/2010/feht/loskutova/diss/index.htm 

8. Василишина А. Н. Оценка состояния окружающей среды в зоне функционирования породных отвалов / Василишина А.Н., Артамонов В.Н. 

9. Василишина А.Н. Комплексная оценка влияния породного отвала шахты «Россия» на окружающую среду / Василишина А.Н., Артамонов В.Н. 

10. Дузь А. И. Охрана среды и использование отходов угольного производства / А.И.Дузь, Б.В. Пичугин, И.И Дуденко. - Донецк: «Донбасс», 1990, 111 с. 

11. Бакка М. Т., Гуменюк І. Л., Редчиць В. С. Екологія гірничого виробництва: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2004. – 207с.