Заика Татьяна Ивановна

Масштабы проблем, связанных с дефицитом пресной воды сегодня очевидны. По данным ЮНЕСКО от нехватки воды страдает каждый третий житель планеты.

Украина является страной с недостаточным водоснабжением, особенно в ее юго-восточном регионе.
Помимо р. Днепр, источником водных ресурсов Украины служит сток малых рек, в бассейнах которых формируется около 60% водных ресурсов страны. Малые реки обеспечивают водой промышленность, коммунальное и сельское хозяйство. Содействую социальному развитию отдельных регионов.

Под воздействием антропогенных факторов их водный режим и химический состав воды, а также, в целом, гидрография речной сети изменяются.
Наихудшее экологическое состояние водных ресурсов наблюдается в бассейне Северского Донца и рек Приазовья. Их оздоровление — один из приоритетов государственной политики в области охраны и возобновления водных ресурсов.

Особой проблемой для малых рек Украины являются:

• значительное ухудшение качества воды вследствие сброса в них неочищенных либо недостаточно очищенных сточных вод;
• неудовлетворительное хозяйствование при использовании природных ресурсов на водозаборах малых рек;
• отсутствие очистных сооружений;
• непомерное зарегулирование стоков.

Одной из наиболее сложных является проблема использования и охраны водных ресурсов в Донбассе — промышленно развитом регионе Украины. Ситуация с интенсивным сбросом загрязненных вод в водные объекты складывалась здесь в процессе становления и развития промышленности на протяжении многих прошлых лет.

Масштабным источником загрязнения водных объектов в регионах являются шахтные воды угольных предприятий.

Как известно, отличительной технологической спецификой горнодобывающих строений является не только потребление воды для обеспечения производственных процессов, но и выдача на поверхность земли значительных объемов шахтной и карьерной воды. Они формируются за счет подземных и поверхностных вод, которые проникают в подземные горные выработки. Из-за сильной обводненности подземных горизонтов шахтами ежедневно откачивается около 900 млн. подземных вод, из которых на технические нужды используется 13–15%,а остальная масса сбрасывается в пруды — отстойники, водоемы на речке (дестабилизируя естественное равновесие последних). Приток шахтных вод составляет 2/3 общего водозабора, идущего на нужды угольной отрасли.

Выдаваемая на поверхность шахтная вода загрязнена мелкодисперсной углеродно — породной смесью (взвешенные вещества) минеральными солями, в том числе тяжелых металлов (свинец, кобальт, ртуть и др.), бактериальными примесями, природы и др. Содержание взвешенных веществ (ВЗВ) в откачиваемых на поверхность шахтных водах достигает 700 мг/л, что в 7раз выше нормативного значения, установленного приказом Минуглепрома.

С позиции теоретических представлений о рациональном использовании и охране недр, а также концептуальных положений КИМР (комплексного использования минеральных ресурсов) сброс недостаточно очищенных шахтных вод в поверхностные водные объекты свидетельствует о недостатках ресурсов региона, какими являются шахтные воды — попутно-добываемы продукты горного производства.

В связи с возрастанием значения экологического аспекта в процессе реструктуризации угольной отрасли, растет и значимость правильного принятия не только технологических, но и природоохранных решений. Анализ современных глобальных тенденций экономического развития показывает, что подход к выбору таких решений должен основываться в настоящее время на использовании критериям и принципам устойчивого эколого-экономического развития («Глобальная Программа действий — Повестка на 21-й век», принятая на конференции ООН «Окружающая среда и развитие 2 в 1992 г., Рио — де — Жанейро), законодательно закрепленной в Украине. Это новая идеология природопользования требует изменения приоритетов при решения эколого-экономических задач, последовательной экологизации производств и экономики страны в целом. Конкретно речь идет об использовании альтернативных вариантов решения экологических задач, разработка ресурсосберегающих и безотходных (малоотходных) производств, использования прямых природоохранных мероприятий.

Прямые природоохранные мероприятия являются традиционным способом охраны ОПС. Но, как показала практика, их использование являются политикой ругаться со следствием техногенного развития, лишь тормозит деградацию природы. Правильным является иной подход; искать причины негативных действий и устранять их. Изложенные теоретические положения концепции устойчивого развития могут реализовываться на разных уровнях, в любой отрасли народного хозяйства.[1–4] Одной из природоохранных проблем угольной отрасли является загрязнение поверхностных водных объектов и их заиление взвешенными веществами, содержащимися в шахтных водах. Хотя, по мнению институтов ДонУги и Донгипрошахт, задача осветления шахтных вод решена и при надлежащем финансировании может быть снята с повестки дня, однако опыт показывает, что снимать с повестки дня вопрос о осветления шахтных вод преждевременно и неосмотрительно. Тому имеется несколько причин:

• во-первых, почти 80% шахт откачивает на поверхность воду с концентрацией более 300мг/л; тем самым увеличивается нагрузка на поверхностные очистные сооружения, быстро снижается эффективность и надежность их работы, особенно фильтров;
• во-вторых, высокие показатели очистки, которые приводятся в отчете шахт, часто свидетельствует о слабом контроле качества шахтных вод при их выпуске в водные объекты на контрольных створах;
• в-третьих, установленное приказом №118 Минуглепрома Украины значение концентрации ВЗВ в шахтных водах, сбрасываемых в водные объекты, равные 30 мг/л не отражает механизм действия «Санитарных правил и норм охраны поверхностных вод от загрязнения» (СанПин №46 30 -88). С учетом современного уровня загрязненности поверхностных водных объектов его величине должна быть резко снижению.[11]

Как показал анализ, такое положение во многом объясняется тем, что на шахтах недостаточно внимания уделяется предочитске шахтной воды в подземных условиях, своевременной чистке водосточных канавок и водосборников околоствольных дворов.

Изложенное указывает на актуальность пересмотра существующих подходов в природоохранной деятельности шахт. Осуществление предварительной очистки шахтных вод от ВЗВ в подземных горных выработках реализует данное предложение. Помимо природоохранного значения актуальность решения проблемы в рассмотренном аспекте подчеркивается следующим.

На горнодобывающих предприятиях угольной промышленности сложилась традиционная схема водоотлива с двукратной очисткой откачиваемой шахтной воды. Первоначально вода осветляется в подземных водосборниках, а окончательно, до санитарных норм — в поверхностных очистных сооружениях шахты. Основное назначение подземных водосборников — не допускать попадания частиц твердого вещества размером более 0,1 мм в насосы. Частицы крупностью менее 0,1 мм должны задерживаться в поверхностных очистных сооружениях. От состояния шахтных водосборников зависит, во-первых, эффективность очистки шахтных вод перед сбросом их в поверхностные стоки и, во-вторых, надежность работы насосов водоотлива.

В качестве средств водоотлива на угольных шахтах в настоящее время, в основном, применяются насосы типа ЦНС, НСШ, нормальная работа которых заводами-изготовителями гарантируется при транспортировании воды с содержанием механических примесей не более 0,1% по весу и размером твердых частиц не более 0,1 мм. Опыт эксплуатации центробежных насосов на шахтах Донбасса и других бассейнов показал, что этот процесс осуществляется с большими отклонениями, вследствие чего на всас насосов поступает загрязненная вода. Содержание твердых взвешенных примесей в ней достигает 3 кг/м3, из которых 60–70% абразивные.[6–10]

Таким образом, осветляющая функция водосборников низкая. Загрязненная вода приводит к быстрому износу деталей насосов (средняя наработка до отказа 2000–2500 ч), сокращению межремонтного срока работы агрегатов (до 4–6 месяцев). Вследствие износа уплотнений происходит объемное перетекание жидкости из нагнетательной полости во всасывающую, результатом чего является сокращение подачи (она составляет часто 50–60% от номинальной величины напора), уменьшение коэффициента полезного действия, повышение потребительной мощности. В настоящее время потребление электроэнергии на нужды водоотлива в Донбассе составляет 2,0–2,3 млрд. кВт•ч/год, т. е. является чрезвычайно высоким. Однако такое огромное энергопотребление не является нормативным. Оно завышено вследствие изложенных выше причин, а также потому, что в настоящее время на шахтах водоотливные установки рассредоточены в околоствольных дворах основного горизонта и на рабочих горизонтах уклонных полей, не связаны между собой функционально, работают обособленно. Следует также отметить, что чистка действующих комплексов от накапливающегося осадка представляет собой трудоемкую операцию со значительной долей ручного труда (уровень механизации работ не превышает 8–10%).

Для обеспечения надежной работы водоотливного хозяйства шахт необходимо обеспечить нормативную чистоту воды, поступающей на всас насосов. Необходимость принудительного осветления шахтных вод от содержащихся в них твердых частиц крупностью 0,1 мм и более, отражена в СНИП ІІ94-80 «Подземные горные выработки», где шахтам рекомендуется сооружать специальные отстойники перед водосборниками с устройствами для их механизированной чистки от накапливающегося шлама. В настоящее время водосборники с осветляющими резервуарами (предварительными отстойниками) применяются примерно на 15% шахт Украины. Но опыт показывает, что сооружение в соответствии со СНИП ІІ 94–80 предварительных отстойников горизонтального типа на ряде шахт не обеспечивает зачастую требуемую степень очистки шахтных вод, не исключает заиливание водосборников, а лишь замедляет его, не решает вопроса их чистки от шлама и дополнительно порождает проблему быстро заиливающихся предварительных отстойников из-за отсутствия механизации этого процесса. Вместе с тем капитальные затраты на сооружение крупногабаритного предварительного отстойника высоки, достигая 40% стоимости строительства выработок водосборника.

Необходимо также иметь в виду, что использование водосборников в качестве осветляющих емкостей и шламосборников противоречит их назначению в качестве аварийных и регулировочных емкостей, уменьшает их объем из-за заиливания, превращает водосборники в водосточную канаву для транзита воды, вызывает необходимость (по мере нарастания зашламления) увеличивать частоту включения насосов и уменьшать промежутки времени между включениями, что в свою очередь увеличивает энергопотребление, ускоряет износ электродвигателей при работе в пусковых режимах, обусловливает перегрев их обмоток. В то же время, снижение рабочего объема водосборников (из-за их зашламления) исключает возможность отключения водоотлива в период пиковых нагрузок энергосистем, чтобы не создавать аварийных ситуаций из-за затопления выработок. Кроме того, что из-за перекрывания сползающим шламом предохранительной сетки приемных устройств насосов последние в моменты включения работают в режиме кавитации и интенсивного износа.

Наконец, следует отметить, что конструктивное устройство водосборников не позволяет выполнять с их помощью полноценное осветление шахтной воды, соответствующее требованиям заводов-изготовителей насосов, а именно: содержание примесей не более 0,1% по весу и размер твердых частиц не более 0,1 мм.

Помимо изложенных выше показано, что недостатков существенным отрицательным фактором является сброс недостаточно очищенных шахтных вод в окружающую гидрографическую сеть, поскольку применяемые в настоящее время поверхностные очистные сооружения большинства шахт рассчитаны на прием воды, частично осветленной в подземных водосборниках, чего, как правило, не наблюдается. Имеет место значительный экологический ущерб. Задача предотвращения отрицательного воздействия шахтных вод, сбрасываемых в поверхностную гидрографическую сеть, по компонентам «взвешенные вещества» (ВЗВ) и «бактериальные примеси» в предыдущие десятилетия в угольной промышленности Украины решалась с помощью прямых гидроохранных мероприятий перед непосредственным сбросом вод. В основном эти мероприятия включают сооружение на земной поверхности отстойников различной конструкции (первая ступень очистки) и в отдельных случаях фильтров и прудов-отстойников (вторая ступень очистки).[5]
Опыт показал, что техническим решениям осветления шахтных вод в наземных условиях присущи крупные недостатки:

а) сложность технологических схем и конструктивного исполнения очистных сооружений;
б) необходимость использования в процессах очистки в больших количествах дефицитных и дорогостоящих химических реагентов; кварцевого песка; сорбентов и других материалов (при этом реагенты сами являются загрязнителями вод);
в) высокая стоимость очистных сооружений (от 6 до 15% основных фондов);
г) недостаточная гибкость их реагирования на изменяющиеся условия поступления загрязненных вод на вход очистных сооружений, а именно на изменение величины расхода (притока) и особенно количественного и качественного состава примесей загрязненных вод;
д) отсутствие простых и надежных решений по чистке емкостей и аппаратов от остаточных продуктов очистки вод (т. е. «хвостов» в виде осадков, фильтратов и др.), регенерации наполнителей аппаратов (фильтрующей загрузки, сорбентов и др.), а также по складированию остаточных продуктов и их утилизации;
е) отторжение значительных земельных площадей под очистные сооружения.

Указанные недостатки приводят к двум отрицательным последствиям:

• несоответствию проектной эффективности очистных сооружений реальной (как правило, в натурных условиях реальная эффективность значительно ниже проектной);
• во-вторых, ограничению применения в полном объеме технологических схем и сооружений для очистки вод.

Для обеспечения требуемого эффекта очистки шахтных вод необходимо как усовершенствование известных методов и схем осветления шахтных вод, так и поиск новых подходов и решений. С учетом современных тенденций такие решения плодотворны на стыке различных направлений: в данном случае сочетания природоохранного аспекта деятельности предприятия и обеспечения надежной работы водоотливного хозяйства шахт. Повышение экономичности работы шахтных водоотливных установок (в том числе значительное снижение энергопотребления), а также повышение их эксплуатационной надежности достигаются на основе системного подхода с учетом гидрогеологических условий образования шахтных вод, их дренажа в горные выработки, условий канализования до участковых и главных водоотливных емкостей, конструкций наземных и подземных осветляющих водоочистных сооружений, экологических требований к условиям сброса шахтных вод в поверхностные водные объекты. Существенное повышение надежности работы водоотлива в целом, снижение доли ручного труда при чистке водоотливных емкостей и наиболее рациональное решение проблемы снижения вредного воздействия отходов угольного производства на водные ресурсы возможно лишь путем объединения всех водоотливных установок каждой шахты в единый комплекс, обладающий технологическими и экологическими функциями.[12]

Использование такого подхода указывает, что область его применения начинается в подземных горных выработках, а завершается в надземных условиях. Важным преимуществом реализации этого предложения является то, что снижение загрязненности шахтных вод в подземных условиях можно рассматривать как комплексное решение вопросов нормализации работы водоотлива, охраны ОПС от отходов предприятий угольной промышленности и возможности использования очищенных вод на технологические нужды шахт, а также смежных предприятий. В экологическом плане выполнение названных мероприятий следует понимать, как первую ступень охраны водных ресурсов от вредного воздействия отходов угольного производства. Вторая ступень снижения загрязненности шахтных вод, т.е. их глубокая доочистка от взвешенных веществ, должна осуществляться в случае необходимости в наземных условиях (на фильтровальных очистных станциях).

Целью квалификационной работы является разработка мероприятий по снижению загрязненности шахтных вод взвешенными веществами (ВЗВ) в подземных выработках угольного предприятия (на примере шахты «Россия»).

Идея работы заключается в снижении техногенного воздействия шахтного производства на ОПС, сохранении ресурсов пресных вод.

Задачи, решаемые в магистерской работе:

• рассмотрение шахтных вод в качестве одного из основных факторов дестабилизации экологического равновесия гидросферы Донбасса и выявление при этом результатов их техногенного воздействия;
• обобщение факторов, влияющих на водоочистную функцию системы водоотливного хозяйства шахты;
• исследование и анализ водопритоков, процессов загрязнения и предпосылок эффективного осветления шахтных вод в подземных условиях шахты «Россия»;
• определения основных направлений снижения загрязненности шахтных вод ВЗВ в подземных условиях;
• разработка профилактических мероприятий по снижению загрязненности подземных вод ВЗВ в горных выработках;
• разработка мероприятий по осветлению малых объемов шахтных вод в горных выработках;
• разработка мероприятий по извлечению и транспортировке осадка из подземных водоочистных сооружений;
• разработка системной схемы и ее вариантов для снижения загрязненности шахтных вод ВЗВ в подземных условиях;
• определения экономической эффективности мероприятий по снижению загрязненности шахтных вод ВЗВ, предложенных в магистерской работе.

Объектом исследования является совокупность элементов снижения загрязненности шахтных вод взвешенными веществами в системе водоотливного хозяйства шахты.

Предметом исследования являются процессы формирования разработки технико-технологической схемы снижения загрязненности шахтных вод в подземных горных выработках.

Методы исследования – системно-экологический подход и экспериментальные исследования, проведенные в натурных и лабораторных условиях и использованием модельных и реальных шахтных вод на основе специальной методики седиментационного анализа, законов гидравлики и гидромеханики; для оценки экспериментальных результатов использованы математические методы обработки полученных данных; определение показателей качества воды проводилось в соответствии с действующими нормативными документами.

Научная новизна исследований заключается в:

• развитии представлений, необходимых для создания водоотливных систем более высоко технологического уровня с учетом экологической составляющей, базирующейся на предварительной очистке шахтных вод от твердых взвешенных частиц с помощью участковой и центральной станций.
• разработка комплексного решения вопросов нормальной работы водоотлива, охраны окружающей природной среды (гидросферы) от водных отходов предприятий угольной промышленности и возможности использования очищенных шахтных вод на технологические нужды шахты.

К настоящему времени накоплен определенный объем научно-технической информации, посвященный научно-исследовательским аспектам решения проблемы снижения загрязненности шахтных вод взвешенными веществами в подземных условиях. Работы этого плана выполнены в ДонНТУ, шахтинском филиале Новочеркесского политехнического института. Наиболее системные исследования в этом направлении осуществлены в ДонНТУ.

В то же время следует отметить их незавершенность, в основном из-за финансово-экономических причин, характерных для современного периода хозяйственной деятельности. Целесообразно опубликованные материалы проанализировать, обобщить и продолжить исследования данного научного направления , так как его актуальность (как показано выше) высока.

С позиции системного подхода имеются определенные специфические предпосылки для реализации этих намерений. В частности к ним можноотнести:

1. относительно стабильное соотношение между водопритоками в разные системы горных выработок. Притоки воды в подготовительные 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 %). Водопритоки из погашенных выработок практически не содержат или в отдельных случаях содержат незначительные (30 мг/л) количества взвешенных веществ. Такие воды можно классифицировать, как условно чистые. Однако, смешиваясь в главных водоотливных емкостях с малыми объемами загрязненных вод из подготовительных и очистных выработок, они загрязняются, теряя свое ценное качество - чистоту. Поэтому целесообразно не допускать перемешивания малых потоков загрязненных вод и больших потоков условно чистых вод путем их предварительного разделения и осветления в подземных условиях малых объемов загрязненных вод;
2. существенное снижение объемов очищаемых шахтных вод (на 65 - 75 %, а по отдельным шахтам на 90%), что позволят значительно уменьшить габаритные размеры очистных сооружений, капитальные затраты на их строительство, а также резко увеличить эффективность и надежность очистки;
3. увеличенная на несколько порядков крупность взвесей, содержащихся в подземных потоках шахтных вод на участковых водотранспортных цепочках, по сравнению с частицами в водах, откачиваемых на поверхность земли, что резко увеличивает эффективность седиментации таких взвесей в подземных отстойных сооружениях, особенно при расположении последних на действующих горизонтах;






Рисунок 1 - Дренажные установки для отвода использованных шахтных вод на поверхность



4. увеличенная на несколько порядков концентрация взвесей, содержащихся в подземных потоках шахтных вод на участковых водотранспортных цепочках, по сравнению с водами, откачиваемыми на поверхность земли, что резко увеличивает в первый час эффективность оседания облака взвесей (в том числе тонкодисперсных) в подземных отстойных сооружениях, располагаемых на действующих горизонтах;
5. наличие на каждой шахте обширного водоотливного хозяйства, элементам которого при соответствующей модернизации могут быть приданы осветляющие и обеззараживающие функции с помощью малогабаритных водоочистных сооружений;
6. наличие протяженных выработанных пространств с обрушенными породами, которые могут быть использованы для захоронения осадков, накапливающихся в водоочистных емкостях, а в отдельных случаях для очистки вод; таким образом вопросы обработки осадка могут быть решены более простыми методами;
7. возможность значительного уменьшения гидроабразивного износа и увеличения ресурса времени действия насосов при откачивании из шахт предварительно осветленных вод, что имеет большое значение для нормальной и экономичной работы водоотлива на всех шахтах, но особенно при строительстве крупных шахт, объединении водоотливов и увеличении глубины разработки угольных пластов, когда из-за повышения потребного расхода и напора имеет место увеличение мощностей, габаритов и масс насосных агрегатов;
8. возможность использования условно чистых, а также очищенных шахтных вод на технологические нужды шахт непосредственно в подземных условиях (борьба с пылью, пожарами и др.), при этом уменьшается энергоемкость водоотлива за счет уменьшения количества воды, выдаваемой из шахты;
9. предотвращение заиливания водосборников, создание предпосылок для сокращения их рабочего объема почти на 30%, т.е. на величину допустимого заиливания, регламентированного “Правилами технической эксплуатации”, создание условий для сооружения водосборников прямого назначения, проектируемых самосмывающимися (состоящих из двух выработок-емкостей: регулировочной и аварийной);

Рисунок 2 - Общий вид передвижной установки для чистки камер накопления осадка

10. сокращение объема работ по чистке от осадка водоотливных канавок, других водосборных резервуаров, что требует в настоящее время значительных затрат ручного труда;
11. уменьшение подтапливания и пучения горных выработок, уменьшение аварийности откаточных путей;
12. уменьшение размеров площадей ценных земель на поверхности, отторгаемых под громоздкие отстойники, пруды-осветлители, фильтровальные станции; снижение затрат на строительство и эксплуатацию перечисленных поверхностных сооружений.






Рисунок 3 - Сооружения для очистки шахтных вод на поверхности

Для реализации перечисленных предпосылок в процессе выполнения настоящей работы были критически проанализированы направления снижения загрязненности шахтных вод взвешенными загрязненными веществами в подземных условиях:

во-первых, профилактическое предотвращение загрязнения больших объемов относительно чистых подземных вод, стекающих из выработанных пространств отработанных горизонтов шахты, и уменьшение загрязненности шахтных вод на участковых водотранспортных цепочках действующих горизонтов;

во-вторых, очистка малых объемов загрязненных вод, стекающих с действующих горизонтов шахты.
Смешение больших объемов условно чистых вод и малых объемов загрязненных вод, стекающих с действующих горизонтов, должно производиться в водосборниках 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 смешения в водосборнике) малых объемов осветленной воды 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 наличием или отсутствием сооружений второй ступени доочистки на поверхности земли, а в случае наличия последней параметрами ее эффективной и надежной работы. 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”.

Мероприятия по предотвращению и уменьшению загрязненности шахтных вод на основных путях ее движения по горным выработкам, а также технологические схемы очистки малых объемов вод в подземных условиях разрабатываются на основании подготавливаемого перечня исходных данных и предложений, который представляется заказчиком проектной организации. Готовят исходные данные для условий действующих шахт методом прямых обследований подземных условий и изучения технологических свойств стекающих шахтных вод.

При проектировании новой шахты исходные данные подготавливаются на основании данных гидрогеологической разведки месторождения или шахтного поля и исследования технологических свойств шахтных вод близлежащих шахт, работающих в аналогичных горно-геологических условиях.
Важное значение имеет выбор места расположения водоочистных станций в подземных условиях, а также выбор метода очистки оборудования для его реализации.

Выбор места расположения водоочистных станций определяется разветвленностью ВЗВ, также возможностью несмешения загрязненных вод с условно чистыми подземными водами.

Вопрос выбора метода очистки является также ответственным. Анализ показал, что это могут быть методы интенсивного гравитационного осаждения с помощью тонкослойных или в поле центробежных сил с помощью системы гидроциклонов малого диаметра. Требует также решения вопрос о необходимости реагентной обработки.

В случае наличия второй ступени очистки в использовании реагентов для глубокой очистки шахтных вод, очевидно, не потребуется.

Осветленные шахтные воды полежат обеззараживанию: если требуется, то в подземных условиях, а в остальных случаях на поверхности перед сбросом в водоприемники. Водные объекты.

Благодаря выполнению в подземных условиях мероприятий по снижению загрязненности шахтных вод взвешенными веществами главные водосборники на новых и реконструируемых шахтах, а также на и подготавливаемых горизонтах могут выполняться как водосборные емкости с минимальной необходимой вместимостью, лишенные конструктивно осветляющей функции. При этом остаточная твердая тонкодисперсная составляющая выдается на поверхность вместе с водой. Тем самым ликвидируется трудоемкая операция по чистке водосборников от накапливающегося шлама. В этом заключается еще одно преимущество подземной очистки.

Окончательно рациональные мероприятия и схемы утверждаются после проектной разработки двух или нескольких вариантов (в том числе на основании технико-экономического сравнения) комплекса работ, включающего условия работы водоотливного хозяйства шахт, разделения потоков подземной и поверхностной очистки шахтных вод, а также их использования на технологические нужды шахты и других предприятий.
Пристальное внимание (как показывает анализ публикаций) должно быть уделено чистке подземных водоочистных сооружений от осадка, его обезвоживанию и складированию. Зольностью у накапливающегося осадка различна.

Предложено пересмотреть два варианта.

Осадки с повышенным содержанием органических частиц рекомендуется утилизировать в качестве низкосортного топлива, добавки к товарному углю, добавки в брикетном процессе, при производстве строительных материалов и др.

Высокозольные осадки (зольность 39...83%) при отсутствии возможности их утилизации по техническим причинам в районе шахт могут быть захоронены в подземных выработках отработанных шахт и отработанных участков действующих шахт или на поверхности (иловые площадки, рекультивируемые поля, породные отвалы).

Возможность применения конкретного способа использования шламов из отстойников определяется горно-геологическими, гидрогеологическими и горно-техническими условиями разработки, состоянием ОПС, наличием соответствующего оборудования и рассматривается отдельно для каждой шахты. Однако для создания единого комплекса очистных сооружений, а также при условии предотвращения ущерба ОПС осадки должны вначале обезвоживаться. Процесс обезвоживания следует осуществлять прежде всего в подземных условиях.

К настоящему времени выполнены следующие этапы:

• определены основные направления снижения загрязненности шахтных вод ВЗВ в подземных условиях;
• исследованы процессы изменения начальной загрязненности шахтных вод при движении потока по длине горной выработки;
• исследованы условия уменьшения начальной загрязненности подземных вод, дренирующих в горные выработки, и предложены варианты взаимного расположения водосточной канавки и осветляющих устройств в штреке;
• изучена целесообразность использования установки для осветления шахтной воды с помощью микроциклонов;
• определены условия предотвращения загрязнения условно чистых вод с помощью водонакопителей, схемы которых предложены, а также путем создания групповых водоотливов и использования фильтрующих щитовых перемычек;
• разработан вариант передвижного шахтного осветлителя;
• предложена принципиальная компоновочная схема стационарного подземного водоочистного комплекса и оборудования в них.

На очереди реализация следующих этапов:

• обоснование места расположения подземных водоочистных комплексов;
• разработка вариантов схемы единого, участкового водоотливного комплекса, включающего отстойник и водосборник;
• разработка и расчет модулей тонкослойного отстойника, объема камеры накопления осадка и параметров гидромеханических устройств для извлечения осадка;
• разработка вариантов технологических схем чистки участковых водоочистных комплексов, а также водосборников главного водоотлива с помощью гидромеханических устройств. При различных схемах разработки угольных пластов и утилизации осадка;
• разработка комплексной технологической схемы снижения загрязненности шахтных вод в подземных условиях;
• определение экономической эффективности предложенного варианта очистки шахтных вод в подземных условиях;
• разработка мероприятий по охране труда.

В результате выполнения данной работы усовершенствована технология очистки шахтных вод в условиях шахты имени «Россия», повышение качества очистки шахтных вод для их повторного использования для нужд предприятий, сельского хозяйства,

а также других отраслей и достижение экологического, экономического и социального эффекта.

1. Гребенкин С.С. Физико-химические основы технологии осветления и обеззараживания шахтных вод/ С.С. Гребенкин, В.К. Костенко, Е.С. Матлак, В.В. Колесникова, Г.И. Соловьёв, С.Е. Топчий, Д.Д. Выговская, Н.П. Омельченко, Е.Л. Беляева, К.Э. Гладкий, В.Н. Поповский, А.Н. Чубенко, Е.Л. Завьялова.- Донецк, 2008.
2. Водный кодекс Украины, статья 72: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pravoved.in.ua/section-kodeks/150-vku.htm
3. Технологические вожможности и перспективы использования водного и теплового потенциалов шахтных вод Украины. Статья из журнала «Уголь Украины» №12, 2006г.
4. Статья из журнала «Наука и Жизнь» : [Електронний ресурс]. – Режим доступа: http://www.inauka.ru/news/article85313.htm
5. Основные пути совершенствования технологии водоподготовки в странах СНГ : [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mediana-filter.ru/vodopodgotovka_technology.htm
6. Состояние питьевых вод Украины : [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://valias.com.ua/water-about.htm
7. Очистка стоков и создание безотходных производств : [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://igooeg.ru/content/view/221/2/
8. Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятий угольной промышленности. - М.: Недра, 1981, - 269с.
9. Основы экологии. Учебное пособие для студентов заочного отделения : [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fgtu.donntu.ru/kae/ii/Image/index.htm#_Toc123006194
10. Закон України «Про Загальнодержавну програму «Питна вода України» на 2006-2020 роки» : [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon.nau.ua/doc/?code=2455-15
11. Державні санітарні правила і норми «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання» : [Електронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=z0136-97
12. Матлак Е.С. Исследование загрязненности шахтных вод/ Е.С. Матлак, И.Ю. Рудакова, Н.В. Казимиренко. -Уголь Украины,1983. - № 2.