Яворская Алёна Владимировна

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Шахтерские регионы – это зоны экологического бедствия, а предприятия угольной промышленности классифицируются как экологически опасные. По данным Госкомстата Украины, в угледобывающих районах Украины действует 258 угольных шахт и 10 разрезов, выдавая на-гора на каждые 1000 т угля от 150 до 800 т породы, терриконы которой занимают огромные площади, приводя к интенсивному газопылевому поражению воздуха и химическому отравлению поверхностных и грунтовых вод, а также существенно изменяя гидродинамический режим и уровень подземных вод. Разработка угольных месторождений отрицательно влияет и на гидрохимический режим эксплуатации поверхностных и подземных вод, усиливает загрязнение воздушного пространства, ухудшает плодородие земель.

Рисунок 1. Донецкие терриконы

Общая площадь земли, отведенной под промплощадки угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий, составляет около 22,5 тыс. га. По данным программы «Энергетическая стратегия Украины на период до 2030 года», при проведении горных работ из угольных шахт ежегодно, по разным оценкам, выделяется от 750 млн. м³ до 2,7 млрд. м³ метана, абсолютное большинство которого поглощает атмосфера.

Среди неорганизованных источников выбросов особое место занимают также отвалы породы, которые могут возгораться. Объем шахтных и карьерных вод, откачиваемых при добыче угля, составляет почти 600 млн. м³ в год, тогда как на хозяйственно-производственные нужды предприятий отрасли и для других потребителей используется только 250 млн. м³ (40%). В связи с крайне неудовлетворительной очисткой шахтных вод в реках ежегодно растворяется свыше 1 млн. т минеральных солей.

Подсчитано, что для предупреждения негативных последствий от деятельности шахт в Украине необходимо ежегодно выполнять природоохранные работы на сумму 230-240 млн. грн.

Такие отвалы и терриконы занимают огромные площади. Породы терриконов и отвалов содержат до 2,5% серы и от 3 до 20% угля, вследствие чего они самовозгораются и горят по 7-12 лет, интенсивно отравляя приземный слой воздуха близлежащих к ним территорий продуктами сгорания.

Рисунок 2. Горящий террикон

Всего же в Донецком каменноугольном бассейне насчитывается 1185 действующих и «отслуживших» отвалов и терриконов, из которых около 400 горят и ежегодно выбрасывают в атмосферу свыше 500 тыс. т вредных газообразных веществ, а дождевые воды, попадая на эти отвалы, растворяют значительное количество опасных химических элементов и насыщают ими грунтовые воды. Ежегодно из 1 га среднего по величине террикона выдувается более 35 т почвы и вымывается большая масса водорастворимых солей. Продукты ветровой эрозии влияют на окружающую среду на расстоянии до 100 км от источника загрязнения. Зона загрязнения продуктами водной эрозии меньше, но, попадая в грунт, водоем и источник водоснабжения, они «крадут» и без того дефицитные водные ресурсы региона. Таким образом, кроме загрязнения воздуха, терриконы и отвалы вследствие дренажа сквозь них дождевых и талых вод интенсивно загрязняют поверхностные и подземные воды токсичными элементами угля и вмещающей его породы [1].

Промышленная пыль – основной вид загрязнений атмосферы, что приносит глобальный вред: плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, препятствует самоочистке атмосферы, засоряет слизистые оболочки дыхательных органов человека и глаз, раздражает кожу, является переносчиком бактерий и вирусов, вызывает рак [2]. Несмотря на то, что в Донецкой, Днепропетровской, Запорожской, Луганской и Харьковской областях сосредоточенно менее трети предприятий страны, которые выбрасывают в атмосферу отходы, поступление опасных веществ в атмосферу в этих регионах составляло 80,8% в 2006 г. от их суммарных объемов по стране.

Добыча угля непременно сопровождается откачкой шахтных и карьерных вод, выдачей на поверхность пустых пород, выбросами пыли и вредных газов, а также деформацией углевмещающих пород и земной поверхности, и тем самым приводит к загрязнению водных ресурсов, атмосферы и почв, существенно изменяет гидрогеологические, инженерно-геологические, атмосферные и почвенные условия в зонах подземных горных разработок, образуются депрессивные воронки площадью от десятков до сотен квадратных километров, мелеют, а иногда и полностью исчезают реки и ручьи, затопляются или заболачиваются подработанные территории, обезвоживается и засаливается почвенный слой, что, в свою очередь, наносит большой ущерб водным и земельным ресурсам, ухудшается состав воздуха, меняется облик поверхности земли.

Для предотвращения загрязнения окружающей природной среды необходимо максимально извлекать из отвальных пород серу, уголь и редкоземельные элементы, использовать отвальные породы для изготовления кирпича и других строительных материалов, а также для закладки отработанного пространства шахт, особенно в зонах расположения населенных пунктов и предприятий.

Из всех вредных воздействий угольной промышленности на окружающую среду наиболее распространены и опасны выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, объем которых превышает 20% от общего объема выбросов в Украине. При этом, через очистные сооружения проходит менее половины всех «отбросов» отрасли. Более всего загрязнена атмосфера в Донецке, Макеевке, Алчевске, Енакиево, Лисичанске и Горловке. Основными источниками загрязнения атмосферы угольной отраслью следует назвать, прежде всего, выбросы метана шахтными вентиляционными установками (5,6 млрд. м³ в год), а также продукты сгорания вследствие самовоспламенения углесодержащих пород в отвалах и терриконах. Площадь «отвальных» земель составляет более 7 тыс. га, а шламонакопителей – 4 тыс. га. В настоящее время именно здесь «заархивировано» до 1,3 млрд. т пород, причем, ежегодно прибавляется 60 млн. т, рациональное же использование их в последние годы составляет около 17% от ежегодного объема выдачи на поверхность, в том числе для забутовки выработанного пространства в шахтах – только 9%. Это свидетельствует о преобладании на шахтах метода обрушения горных пород в выработанном пространстве, который обусловливает интенсивное проседание земной поверхности (ежегодно на площади до 1000 км²); превышение пятиметрового уровня сопровождается затоплением, подтоплением, вымоканием деревьев и появлением болот. Вследствие такого проседания подтопление Донецка составляет 31% площади [1].

Утилизация и использование отвальной породы – одно из направлений прекращения вредного воздействия терриконов на окружающую среду и восстановления ландшафтов. Кроме известных способов использования породы с целью получения удобрений, а также оставление её в выработанном пространстве, новые направления утилизации еще не достаточно разработаны. В отвалах угольных шахт много запасов некоторых металлов, соизмеримых по объему с природными месторождениями полезных ископаемых, получение которых для Украины будет экономически выгодным, тем более что в настоящее время многие из минеральных ресурсов уже исчерпаны, что является одной из глобальных проблем. В ближайшем будущем все запасы благородных и цветных металлов, железа будут исчерпаны. Поэтому именно сейчас актуально рассматривать отходы горного производства, как альтернативный вариант пополнения природных ресурсов [2].

Цели и задачи исследования

Цель магистерской работы – разработать технологические решения по комплексному использованию шахтной породы в условиях ОП шахтоуправление «Трудовское» за счет снижения вредного воздействия на окружающую среду.

Объект исследования – ОП шахтоуправление «Трудовское».

Предмет исследования – породные отвалы ОП ш/у «Трудовское».

Шахтоуправление «Трудовское» с 01.08.2003г. входит в качестве обособленного подразделения ГП «Донецкуголь» и по административному распределению относится к Петровскому району города Донецка. Профиль деятельности предприятия – подземная добыча угля. ОП ш/у «Трудовское» добывает и реализует уголь марки Д (долгопламенный) и ДГ (долгопламенный газовый). Основными потребителями угля являются тепловые электростанции и промышленные котельные, а также топливо используется для бытовых потребностей населения. Фактическая добыча угля представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Фактическая добыча угля предприятием год 2007 2008 2009 2010 Добыча угля, тыс. т. 270,2 345,469 273,250 242,6

На основе анализа отчетности предприятия можно сделать вывод, что за последние годы объемы добычи угля снижаются и наблюдается невыполнение плана.

Предприятие по добыче угля относится ко второму классу опасности с санитарно– защитной зоной – 500 метров.

В процессе хозяйственной деятельности шахтоуправление «Трудовское» оказывает негативное влияние на окружающую среду: занятие земель под породные отвалы; нарушение естественного ландшафта земной поверхности; загрязнение атмосферы твердыми и газообразными примесями; сбросы загрязняющих веществ в водные объекты и т.д.

На предприятии выявлено 33 стационарных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, из которых 14 организованных, а 19 неорганизованных. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха газами, золой и пылью являются котельные, отвалы пород, сушильные установки и склады угля. Сжигание топлива и угля сопровождается выделением оксидов азота, оксида углерода, углеводородов и сернистого газа. В структуре вредных выбросов преобладает диоксид углерода (10150,574 т/год), углерода окись (507,84 т/год), сернистый ангидрид (230,052 т/год), пыль неорганическая (99,58 т/год) [6].

Сбрасываемые шахтные воды по жесткости и ряду других компонентов не превышают значений аналогичных компонентов вод реки Осыковая и не могут оказывать существенного воздействия на качественный состав воды в реке. Некоторое воздействие на качественный состав воды могут оказывать подземные воды, поступающие непосредственно в реку Осыковая.

Ежегодный валовой объем образования производственных отходов на шахте составляет 504000 тонн. Однако основная масса отходов представлена веществами малоопасными (IV класс опасности). Объем отходов III и II опасности незначителен – 25,5 тонн/год или 0,005% годового объема всех видов отходов шахты, вследствие чего (учитывая производственную мощность предприятия), можно считать, что вышеуказанные отходы не оказывают значительного влияния.

По данным отчетности шахты, основная часть породы (90%) поступает в отвал из бункера обогатительной фабрики. Остальная порода поступает из клетевого ствола. В состав отвальной массы входят: угли бурые, каменные, антрацит, кокс, горючие сланцы, торф.

На балансе шахтоуправления находится шесть недействующих породных отвалов не работающих шахт № 7 и «Щуровка».

Рисунок 3, 4 – Породные отвалы ОП ш/у «Трудовское»

Действующий породный отвал представляет собой комплекс, состоящий из 3– х конусных и одного плоского отвала, имеющих общее основание. Отвал расположен в западной части промплощадки шахты и эксплуатируется с 1952 года. По способу исполнения породный отвал является открытым поверхностным, насыпного типа. Годовая подача породы в отвал – 87 тыс.м³. Так как температура пород в очаге превышает 80°С, то согласно ДНАОП 1.1.30-5.37-96 «Инструкции по предупреждению самовозгорания, тушению и разработке породных отвалов» данный отвал является горящим, что значительно повышает его негативное влияние на окружающую среду.

Оказывая негативное влияние на окружающую природную среду, шахтоуправление оплачивает в бюджет сбор за загрязнение, т.е. несет дополнительные издержки. Динамика суммы сбора за загрязнение окружающей природной среды представлена на рис.5.

Таблица 2 – Сбор за загрязнения окружающей природной среды

год	2007	2008	2009	2010 (1 кв.)
Начислено, тыс. грн	1045,0	1409,478	2163,639	281,991
Оплачено, тыс. грн	901,4	1158	230,035	303,407

Рисунок 5 – Динамика сборов за загрязнение окружающей природной среды

Из данных рис. 5 можно сделать вывод, что в последние годы сумма платежей за загрязнение значительно снизилась. Это связано с тем, что уменьшились объемы добычи угля на шахте.

Таким образом, снижение негативного влияния производственной деятельности на окружающую природную среду является одной из основных задач эколого-экономической деятельности шахты. Необходимо принимать меры по снижению убыточности шахты. Существует множество путей для осуществления решения данной проблемы, но, учитывая наличие большого количества породы, можно сделать вывод о перспективности планирования технологических решений. Считаем важным внедрение оборудования по переработке породы, а также изготовление из неё строительных материалов для последующей реализации.

Задачи:

1. Анализ состояния исследований в области комплексного использования породы.

2. Обоснование направлений по повышению эффективности рационального использования шахтной породы, как для внутришахтных нужд, так и для народнохозяйственных целей.

3. Выполнить экономическое обоснование принятых технологических решений по использованию породы в строительных целях.

Рассмотрены технологические решения относительно рационального использования породы как ресурса в условиях предприятия. Доказано, что одним из главных направлений снижения вредного влияния источников загрязнения на ОПС является использование породы для изготовления строительных материалов.

Актуальность

Следствием добычи, переработки и использования угля являются отходы (порода, частицы угля, угольно-породные фракции, зола, шлаки).

Горелые породы – продукт самообжига пустых пород. Их химико– минералогический состав определяется характером угленосной конгломеративной свиты бассейна. Если горение происходило в недрах земли при подземных пожарах, то в результате устойчивой эрозии этой свиты образовались природные горелые породы, или глиежи. При окислительном самообжиге шахтных пород, в которых находится до 30% каменного угля, получаются отвальные горелые породы, имеющие плотное слоистое строение.

Собственно горелыми породами называются перегоревшие пустые шахтные породы, содержащие минимальное (менее 5%) количество углистых примесей и минеральную глинисто – песчаную часть, обожженную в той или иной степени. К ним относятся все разновидности природных обожженных глинисто-песчаных смесей с различным количеством углистых примесей, иногда неполностью выгоревших.

Отвальные горелые породы (из терриконов шахт) являются наиболее распространенным и дешевым сырьем. Однако эти породы имеют повышенное содержание несгоревшего угля и нуждаются в тщательном отборе и обогащении.

Старые и полностью перегоревшие шахтные терриконы часто содержат горелые породы высокого качества [3].

Горелые породы можно рассматривать как естественную составную часть цемента, заготовленного природой в огромном количестве. Тонкоразмолотые и смешанные с известью и другими активизаторами, они являются своеобразным бесклинкерным вяжущим [4].

Кроме материалов для наземного и промышленного домостроения, горелые породы являются ценным сырьем для производства из них специальных компонентов – бетонитов, которые служат для крепления подземных шахтных выработок. Наиболее важные технические свойства горелых пород – их химическое свойство, высокая стойкость относительно разных агрессивных факторов – позволяють применять строительные материалы из горелых пород там где бетон, дерево и металл менее долговечные (например, для крепления шахт в условиях постоянного и длительного влияния агрессивных вод).

Строительные материалы из смеси горелых пород с известью, армированные металлом, не боятся коррозии, потому что такая смесь имеет щелочной характер. При автоклавной обработке из высокоактивных горелых пород можно изготовить изделия с высокой механической прочностью [5].

Также в последнее время широко стала использоваться шахтная порода для изготовления таких строительных материалов как тротуарная плитка и кирпич.

Экономические преимущесва комплексного использования отходов промышленного производства обусловливается прежде всего экономией капитальных вложений и снижением издержек производства как в отраслях, производящих строительные материалы, так и в отраслях, располагающих утильным сырьём.

Научная значимость работы

Экологическая обстановка вынуждает заниматься вопросами использования породы, что добывается, и проблемами уже существующих отвалов породы. Уже сегодня ведутся работы по изготовлению строительных материалов из горелых пород, но так как эта тема очень актуальна, то мы предлагаем именно такое решение проблемы отходов угледобычи для шахтоуправления «Трудовское». Успешное решение поставленных задач ведет к таким эффектам:

а) решению экологических проблем:

1) уменьшение загрязнения воздуха ядовитыми газами, пылью и др.;

2) снижение загрязнения стоками вод из терриконов водных объектов Донецкой области;

3) уменьшение добычи разных природных ресурсов и сбережению природных богатств для будущих поколений (напр., строительных компонентов), за счет разработки уже имеющихся ресурсов;

б) решению экономических и социальных проблем:

1) предупреждение загроможденности земель в городах, которые могли бы быть использованы для лучших целей;

2) улучшение здоровья людей проживающих на территории Донбасса;

3) получение экономической прибыли от разработки породных отвалов [6].

Практическая ценность работы

Горелые породы ОП ш/у «Трудовское» могут быть широко и успешно использованы в экономических целях предприятия.

Результаты работы позволят

1. Предотвратить негативное воздействие горной промышленности на окружающую среду.

2. Снизить затраты на содержание породных отвалов;

3. Сэкономить основное глинистое сырье для производства стройматериалов;

4. Получить экономический и эколого-социальный эффекты.

Заключение

Снижение негативного влияния производственной деятельности на окружающую природную среду является одной из основных задач эколого-экономической деятельности шахты.

Учитывая наличие большого количества породы, можно сделать вывод о перспективности планирования технологических решений. Считаем важным внедрение оборудования по переработке породы, а также изготовление из неё строительных материалов для последующей реализации.

Литература

1. Журнал «Топливно–энергетический комплекс» , июль, 2006. – С. З1-33.

2. А. С. Братишко, Н. Н. Гавриш, В. И. Пилюгин. Разработка месторождений полезных ископаемых: Учеб. для вузов. – Донецк: «ЛИК», 1997. 628с.:ил.

3. Архипов Н.А., Ельчанинов Е.АК., Горбачев Д.Т. Добыча угля и рациональное природопользование.– М.: Недра, 1987. – C. 177–236.

4. Звягинцев Г.Л. Промышленная экология и технология утилизации отходов. – Харьков: Вища школа, изд. при ХПИ,1986. – 232с.

5. Чудновец В.Л., Артамонов В.Н. Комплексное использование породы как вторичного сырьевого ресурса// Збірка доповідей студентів та аспірантів першої регіональної конференції «Комплексне використання надр» (24 листопада 2008 р.). – Донецьк: ДонНТУ, 2008. – C. 53–56.

6. Яворская А.В., Василишина А.Н., Шафоростова М.Н., ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШАХТОУПРАВЛЕНИЯ «ТРУДОВСКОЕ» НА ОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

---

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел