Попова И.В. Горящие терриконы мина замедленного действия
|
Донецкий кряж, № 948 от
26.03.2004 |
Ноу-хау
Вывороченные наизнанку недра земли уже давно стали символом
Донбасса. Люди к терриконам привыкли, хотя относятся к ним по-разному. Для
одних рукотворные горы нечто романтическое, для других настоящее безобразие,
уродующее пейзаж. Но опасны терриконы абсолютно для всех.
Уровень отравления окружающей среды в Донецкой области
сродни чернобыльскому. Край изобилует предприятиями коксохимической,
металлургической и горной промышленности, которые насыщают воздух, землю и воду
всевозможными отходами производства. Наша атмосфера буквально задавлена окисью
углерода, фенолами и многими другими опасными веществами, к которым добавляется
повышенный радиоактивный фон. Если все вредные отходы производства на Украине
принять за 100 процентов, то на Донецкую область придется 40 процентов их
количества, и это при том, что она занимает всего лишь 5 процентов территории
страны. Свой вклад в отравление окружающей среды вносят и терриконы, особенно
горящие. При сгорании дотла одного килограмма породы в атмосферу выбрасывается
столько вредных веществ, что если бы существовала допустимая норма их
концентрации на один кубический метр воздуха, то выделенной отравы хватило бы
на 7-8 миллионов кубов земной атмосферы.
И это только если сгорит один килограмм породы, а что же
говорить о всех наших угольных отвалах? Терриконы коптят небо десятилетиями, а
их по Донецкому угольному бассейну разбросано более тысячи. Не правда ли, цифра
впечатляет? Особенно, если учесть, что 30 процентов отвалов горят. И это можно
увидеть невооруженным взглядом. Даже те терриконы, которые кажутся потухшими (с
виду они приобрели красноватый цвет руды), на самом деле продолжают тлеть. В
недрах черных "айсбергов" удерживается высоченная температура, к тому
же там с избытком накоплено мышьяка, цианидов, тиоцианидов и прочего
"добра". Кому нужно такое соседство? Как от него избавиться? Куда
девать терриконы? Актуальность этих вопросов с течением лет только возрастает.
Желающих покончить с терриконовой проблемой было хоть
отбавляй. Предложения выдвигались самые различные - от идеи разровнять
терриконы и использовать образовавшуюся площадь для промышленных нужд, и
заканчивая идеей засыпать породой балки естественные стоки воды. К счастью, до
воплощения таких прожектов дело не дошло. Разбросанная по округе порода, сдобренная
мышьяком и прочими ядами, стала бы отравлять окружающую среду на гораздо
большей площади и намного сильнее. Единственное достойное решение этой проблемы
предложили профессор кафедры горной геомеханики, доктор технических наук ДонНТУ
Михаил Павлович Зборщик и его коллега, профессор, доктор технических наук,
заведующий кафедрой холодильной и торговой техники ДонГУЭТ Владимир Васильевич
Осокин.
Было это несколько лет назад, оба работали в Донецком
национальном техническом университете и занимались серьезным научным
исследованием проблемой внезапных выбросов угля и газа в шахтах. Терриконы
ученых особо не интересовали, как и вопросы самовозгорания породы. Но однажды,
вернувшись с макеевской шахты имени Девятой пятилетки, Владимир Осокин
поделился с Михаилом Павловичем любопытным наблюдением, которое выглядело
каким-то абсурдом: диспергированный уголь (мелкий, похожий на муку) довольно
долго лежал в лаве и вдруг, пропитавшись водой, загорелся. Казалось бы, каждый
ребенок, тем более взрослый, знает: вода гасит пламя, ни о каком горении не
может быть и речи. Но исследователи решили поставить под сомнение эту аксиому.
А что, если действительно вода вызывает огонь?
Набрали шахтной воды и угля, соединили их и со специалистами
кафедры биологии медицинского института поставили эксперимент. За смесью
наблюдали в микроскоп, измеряли температуру, а параллельно исследовали саму
воду.
- Оказалось, что наши шахтные воды, особенно кислые,
содержат много тионовых бактерий, - объяснил Владимир Осокин. - Эти бактерии
распространены повсеместно, от Кольского полуострова до Южно-Африканской
Республики. Удивительно живучи, не теряют своей активности при заморозке воды,
переносят высокую температуру найдены в действующих вулканах; выдерживают
огромное давление, обнаружены в районе Мариинской впадины, то есть ниже 11
километров от уровня моря. Присутствуют во всех угольных месторожениях и во
всех минералах, содержащих серу. Никто и никогда в причастности их к
самовозгоранию терриконовой породы не подозревал. Но процесс самовозгорания
начинается именно с тионовых бактерий.
Долго стояла в лаборатории смесь угля и воды, внешне никаких
изменений не происходило, но зато внутри Тионовые бактерии стали разлагать,
"съедать" пирит - минерал, содержащий серу (он распространен во всех
угольных месторождениях). Под воздействием бактерий пирит начинает распадаться
на два компонента: серную кислоту и двухвалентное железо. Эти элементы служат
для бактерий питательным раствором. Однако не вся сера превращается в кислоту,
частично она остается в виде коллоидного раствора бурого цвета. Постепенно сера
начинает закипать, потому что бактерии, кроме участия в окислении, еще и
повышают температуру. При этом, приспосабливаясь к теплу, они изменяются сами.
Сначала были точечками, затем нитями и палочками, потом обретают сферическую
форму.
При повышении температуры до 120 С сера уже кипит и
выделяется пар. Чем выше температура, тем больше пара. При достижении серой
температуры в 240-260 С, ее пары воспламеняются, а на смену биохимическому
процессу приходит химический. Все новые и новые вещества, преобразуясь одно в
другое, включаются в горение, температура достигает 1800 С. Сами бактерии при
такой температуре, естественно, погибают, но свое дело они сделали: сработали,
как стартер в машине, запустили процесс горения.
Работа донецких ученых стала открытием, которое по-научному
звучит довольно мудрено: явление выделения ионитной из пиритсодержащей породы
серы под действием тионовых бактерий.
Открытие положило конец расхожему заблуждению, что терриконы
загораются из-за окисления угля кислородом. Ничего подобного. Как только уголь
извлекается из недр, на нем образуется пленка из соединений кислорода,
препятствующая дальнейшему окислению. Она очень прочна, блокирует даже
включения метана. А сам пирит - устойчивое в химическом плане соединение и от
соприкосновения с воздухом не воспламеняется. Даже если в лабораторных условиях
под высоким давлением нагнетать на пирит чистый кислород, возгорания не
происходит.
Владимир Осокин и Михаил Зборщик не ограничились в своих
исследованиях только этим открытием. Они стали размышлять, как же предотвратить
самовозгорание. И пришли к выводу, что следует кислую среду обитания тионовых
бактерий поменять на щелочную. Поступили мудро и просто, в обычную воду
добавили известь. Провели лабораторный эксперимент: ни уголь, ни порода больше
самостоятельно не воспламенялись.
Ноу-хау имело не только экологический, но и экономический
эффект. На теперь уже закрытой шахте 9 Капитальная горели и террикон, и ферма
(устройство для вывоза породы). Металлические конструкции весом в 600-700 тонн
рассыпались за несколько месяцев и надо было ставить новые.
- Мы убедили директора шахты "Красная звезда"
Виктора Максимовича сделать специальные конструкции, чтобы затушить террикон,
сберечь ферму и людей. Ведь те, кто работает, разгружая породу на горящих
терриконах, по сути, смертники, там все отравлено, - говорит Михаил Зборщик.
Для тушения приспособили вагонетки. Они стояли на вершине
"породной горы", в "тележки" насосом подавали воду с
известью. По трубам это молоко уходило в глубину террикона. Вода одновременно и
остужала чрево отвала, и образовывала на поверхности гипсовую корку. Горение
прекратилось.
Подобные установки работали и на других шахтах Донецка. Но грянули перемены.
Рухнул Союз, развалилась промышленность, заглохла и наука. Но своей гражданской
позиции профессора Михаил Зборщик и Владимир Осокин не изменили. Когда
несколько лет назад некая фирма задумала в Калининском районе Донецка
разровнять террикон и поставить гаражи, они предупредили об опасности:
- Вы сделаете террасы, построите гаражи, выроете смотровые
ямы и устроите подвалы. Но террикон напичкан вредными веществами: серой, серной
кислотой, мышьяком. Как же вы здесь будете хранить продукты? И как собираетесь
ставить машины? Здесь везде сернистые соединения, полно тионовых бактерий, они
спровоцируют коррозию и превратят железо в труху!
Строительство быстро свернули.
Некоторый
интерес к открытию проявила компания "Укруглереструктуризация". Но авторам
предложили оформить нормативные документы самостоятельно, так сказать,
прогуляться по министерствам. Только у ученых, которые посвятили вопросу
самовозгорания угля и породы 25 лет жизни, на обивание высоких порогов сил
просто не осталось, хотя помогать в реализации любого проекта, связанного с
тушением терриконов, они готовы и сегодня.
Но лиц, заинтересованных в преобразовании терриконов, на горизонте пока не
наблюдается. Как-то в сторонке держатся и государство, и предприятия. А мы
между тем продолжаем вдыхать ядовитые дымы и носим миниатюрные терриконы в
своих легких. Как это отражается на здоровье, объяснять излишне
И все же очень хочется верить, что придет время, когда к экологическим
проблемам Донбасса действительно подойдут внимательно и серьезно. Тогда работа
наших ученых будет востребована: терриконы перестанут чадить и пылить, их
зеленые шевелюры начнут ласкать взор, а над Донбассом поплывет нежный, тонкий
аромат акаций.