Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую

Влияние на окружающую среду подземных способов розрокы полезных ископаемых разноплановый: это и влияние на литосферу, загрязнения гидросферы и атмосферы. В процессе подземной добычи полезных ископаемых происходит оседание поверхности земли. Впадины, образующиеся заполняются водой. Например, в Прикарпатье в процессе разработки месторождений калийных солей образовались водоемы глубиной до 3 метров. Добыча минерального сырья приводит к изменению окружающей ландшафта за счет накопления горных масс (отвалы, терриконы). Шахтные породы в терриконах склонны к самовозгоранию, что приводит к тепловому загрязнению воздуха атмосферы и химического загрязнения продуктами горения. Интенсивные подземные горные работы приводят к деформации толщ пород, лежащих выше и смещение земной поверхности, которое проявляется в образовании мульды сдвижения и осадки. Вертикальное смещение (сдвиг) бывает наиболее интенсивным для сплошных систем извлечения полезных ископаемых. В среднем общая величина осадки составляет 25% и более от мощности залежей, которые вынимаются. Сдвижения горных пород и образование мульды сдвижения и осадки обязательно учитываются при проектировании и строительстве наземных сооружений. Общая характеристика влияния на окружающую среду от разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом приведена на рис.4.6.

Рис. 4.6. Воздействие на окружающую среду от разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом

Сдвижения горных пород и оседание земной поверхности характерны для многих месторождений Украины, особенно Донецкого и Львовско Волынского угольных бассейнов. Как отмечалось ранее, подземная разработка вызывает смещение земной поверхности и образование мульды оседания. В таких мульдах нередко находятся целые жилые микрорайоны. В процессе подземной разработки месторождений полезных ископаемых, которые находятся на глубине 50 — 100 м, смещение толще пород в мульде достигает поверхности земли через 8 — 15 дней. Если основная кровля представлена устойчивыми к оседанию породами, то такое смещение может произойти через 3 — 4 месяца. Провалы над отработанными угольными или рудными пластами достигают 40 — 60 м, длина их достигает нескольких сотен метров, а ширина от 20 до 40 м. Специфическими на угольных месторождениях является провалы связаны с подземными пожарами и выгоранием угля. В этих случаях возможно просачивание газов в жилые и другие помещения. Если зона сдвига совпадает с горными склонами, на них вследствие образования трещин и оседания поверхности развиваются оползни. Подобные сдвиги объемом до нескольких миллионов кубических метров возникают на склонах и в случае смещения толщ пород над угольными пластами, что выгорели.

Для шахтного добычи основными загрязнителями атмосферы являются газопылевые выбросы из подземных горных выработок — рудничный газ (смесь атмосферного воздуха с различными газообразными и пылевыми примесями, выделяемые из пород или из шахтных вод). Из подземных горных выработок в атмосферу ежегодно поступает более 200 тыс.т пыли. В случае аварийных выбросов концентрация газопылевых примесей в рудничном газе многократно возрастает. Некоторое количество метана в процессе дегазации пластов поднимается трещинами в земной поверхности, непосредственно загрязняя атмосферный воздух. Ежегодно в Донбассе (364 шахты) выбрасывается в атмосферу 3870 млн.м3 метана и 1200 млн.м3 углекислого газа. Загрязнение атмосферы газопылевыми выбросами происходит также в процессе эрозии, окислении и горении породы в отвалах. В отвалах кроме породы находятся горючие вещества (уголь, сланцы, пирит). Образуется масса, склонная к окислению, в результате которого происходит ее самонагревания и самовозгорания. На этот процесс влияет не только состав, но и строение отвалов. Наиболее благоприятные условия для самовоспламенения создаются на терриконах и позвоночных отвалах, в которых горючие вещества накапливаются в верхней части отвала, где есть достаточный приток воздуха. Горение породы на действующих отвалах носит очаговый устойчивый характер. Температура в зоне горения достигает 800 — 1200 ° С. Величина газовыделения из горящих действующих и недействующих отвалов разная. От одного горящего террикона среднего объема, содержащий углеотходов с низким содержанием серы (0,4 — 1%) за один час в атмосферу выбрасывается более 89 кг SO2 и 25 кг СО.

Горные разработки приводят к увеличению стока рудничных и шахтных вод, которые несут значительное количество загрязнений: хлористые соединения, серную кислоту, растворимые соли железа, марганца, меди и др. Особенно опасны тяжелые металлы Cd, Mo, Ni, Zn, Va, Be, Hg, As, Se, Pb. Большие объемы сточных вод, образующихся в процессе горных работ, связанные с высокой водоемкостью разрабатываемых угольных месторождений.

Добыча полезных ископаемых насчитывает многотысячелетнюю историю. За всю историю человечество выработало различные способы добычи полезных ископаемых.

Добыча твёрдых полезных ископаемых ведётся открытым способом, подземным способом или комбинированным открыто-подземным способом. Открытым способом добывается около 90 % бурых углей, 20 % каменных углей, 70 % руд чёрных и цветных металлов.

Добыча жидких и газообразных полезных ископаемых осуществляется путём бурения с поверхности земли скважин, через которые производится откачка в специальные хранилища жидких и газообразных полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых, которые залегают непосредственно на поверхности земли (торф, нерудные строительные материалы и некоторые другие) осуществляется с поверхности при полной механизации основных производственных процессов.

Начиная с 1960-х годов XX века стала развиваться добыча со дна моря твёрдых полезных ископаемых (золото, олово, алмазы, циркон, монацит, ильменит и др.), а также нефти и газа.

Выбор способа добычи полезного ископаемого определяется горно-геологическими условиями залегания полезных ископаемых и обосновывается технико-экономическими расчётами.

В России открыто и разведано около 20 тысяч месторождений полезных ископаемых, из них третья часть введена в освоение. Крупные и уникальные месторождения (около 5% от общего числа) заключают почти 70% разведанных запасов и обеспечивают до половины добычи минерального сырья. Минерально-сырьевой комплекс Российской Федерации обеспечивает более 50°/о доходной части бюджета, около б0% объемов производства промышленной продукции, более 70% экспорта и валютной выручки, 100% стабилизационного, резервного фондов и фонда национального благосостояния.

Российская Федерация занимает 30% шельфовых акваторий, обладает 22% лесных ресурсов, 20% пресных вод и 16% всех общемировых минерально-сырьевых ресурсов. Доля России в мировых запасах, например, палладия, составляет 90%; редких и редкоземельных элементов: тантала — 80%, иттрия — 50%, ниобия -35%, лития — 28%, бериллия — 15%, циркония — 12%; газа — 32%; агрохимических руд: калийных солей -31%, фосфатов — второе место в мире; металла металлургического производства: олова — 21%, железа — 26%, цинка — 16%, Свинца — 12%; кобальта — 21%. Кроме этого, Россия по разведанным запасам золота находится на третьем месте в мире (установленные запасы последнего в абсолютном измерении составляют около 4500 т). В целом минерально-ресурсный потенциал России характеризуется такими особенностями, как крупномасштабность и комплексность. Ни у одной другой страны мира нет минерально-сырьевой базы такого объема и спектра: от нефти, газа и угля до практически всех металлических (за исключением достаточного количества эффективных для разработки разведанных запасов марганцевых и хромовых руд, а также титана) и неметаллических полезных ископаемых.

Воздействие на окружающую среду при добычи полезных ископаемых

В настоящее время одной из основных задач является выявление зависимостей добычи минерального сырья от инженерно-геологических, гидрологических и экологических особенностей различных ландшафтных районов, геоэкологическая оценка глубины и масштабов воздействия на окружающую среду, разработка эффективных предложений по снижению негативного воздействия и рациональному использованию природных ресурсов, а также предложения по минимизации этих воздействий на окружающую среду.

Основными видами воздействия на среду при разработке карьеров являются:

• — изъятие природных ресурсов (земельных, водных);
• — загрязнение воздушного бассейна выбросами газообразных и взвешенных веществ;
• — шумовое воздействие;
• — изменение рельефа территории, гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающей территории;
• — загрязнение территории землеотвода образующимися отходами и сточными водами;
• — изменение социальных условий жизни населения.

Принципы оценки негативного воздействия на состояние экосистемы заключаются в выборе максимальной нагрузки технологического процесса на каждый из компонентов окружающей среды с учетом потребления энергоресурсов при штатной и неблагоприятной по метеоусловиям ситуации, сравнении с установленными нормативами предельно допустимых концентраций воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, а также рекреационные территории. При анализе этих воздействий разрабатываются оптимальные схемы, модели и методы уменьшения негативного антропогенного воздействия на экосистемы.

Разработка месторождения полезных ископаемых открытым способом оказывает негативное влияние на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования. Основными источниками воздействия являются выемочно-погрузочные и вскрышные работы, работы по отвалообразованию, внутренние и внешние отвалы, переэкскавация навалов породы, дорога, дробление сырья. Пыль в зависимости от добываемого сырья представляет собой пыль неорганическую с содержанием диоксида кремния ниже 20% — при добыче суглинков, 20-70% — при добыче глин и песка, свыше 70% — при добыче опоки. Концентрация пыли при выемочно-погрузочных работах зависит от крепости и естественной влажности горной породы, объема одновременно разгружаемой породы, высоты разгрузки, угла поворота экскаватора. Завышение высоты разгрузки приводит зачастую к обрушению верхней части уступа и повышению запыленности в 1,5-5 раз.

Для моделирования гипотетической ситуации среднестатистического карьера по добыче общераспространенных полезных ископаемых был выбран условно максимальный карьер, с наибольшим ареалом разработки по всем видам добываемого сырья (мел, песок, глина). Также учитывалась максимальная нагрузка обслуживающего автотранспорта с 8-часовым рабочим днем, без выходных.

Оценка степени загрязняющего воздействия на атмосферный воздух проводится по самому напряженному этапу производства работ в карьере, характеризующемуся наибольшими выбросами загрязняющих веществ. Методика оценки воздействия заключается в сравнении максимальных приземных концентраций при рассеивании загрязняющих веществ на границах санитарно-защитной зоны карьера, ближайшей жилой застройки, акватории водных объектов, особо охраняемых природных территорий и лесополос с установленными нормативами ПДК воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, рекреационные территории.

Данные результаты свидетельствуют, что при разработке карьера любого из видов добываемого сырья уровень негативного воздействия находится в рамках допустимых нормативов, а основным загрязнителем воздушной среды является специализированный автотранспорт. При работе автотранспорта основным загрязняющим веществом является диоксид азота, но на границе СЗЗ его концентрация не превышает 1 ПДК, а пыль неорганическая (глина, песок, мел) на границе СЗЗ ниже 0,1 ПДК (табл. 1).

Таблица 1 — Динамика рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере при добыче общераспространенных полезных ископаемых

Анализ данных показал, что на всех карьерах основным источником загрязнения воздушной среды является автотранспорт, обслуживающий карьер; пыль при добыче, погрузке и перевозке не оказывает существенного загрязнения. Согласно СНиП, санитарно-защитная зона карьеров составляет для мела — 500 м, песка — 300 м, глин — 300 м. Ориентировочная СЗЗ для всех карьеров с аналогичными параметрами и ниже является достаточной.

Воздействие на животный мир на рассматриваемых территориях выражается в исключении площади отвода земель как местообитания, в факторе беспокойства, связанного с присутствием людей, работой техники и движением автотранспорта. На время производства работ участки, занятые карьерами, будут естественным образом исключены из пути сезонной миграции млекопитающих. Планируемая деятельность вызывает смену биотопов и перемещение их на прилегающую территорию с идентичными характеристиками, что не отражается на состоянии популяций распространенных в районе видов животных вследствие незначительных площадей карьеров.

Воздействие на растительность при производстве карьерной добычи выражается в изъятии земель, нарушении почвенного покрова и естественного травостоя. По окончании работ предусматривается рекультивация нарушаемых земель до уровня пастбищных сельхозугодий или рекреационных объектов, что приведет к восстановлению естественной среды обитания растительности и животных.

В дополнение к перечисленным проблемам существуют и другие, не менее острые, связанные с использованием отработанных карьеров как мест складирования бытовых отходов и использованием их как несанкционированных свалок.