Е.И.Панфилов, проф., д.т.н., главный научный сотрудник ИПКОН РАН

Неуклонный рост численности населения на планете обуславливает увеличение потребления природных ресурсов, среди которых ведущая роль принадлежит минерально-сырьевым. Россия обладает значительными запасами полезных ископаемых, за счет добычи которых формируется более половины доходной части государственного бюджета. Планируемое ее сокращение за счет интенсивного инновационного развития других отраслей промышленности в ближайшие 10-15 лет не приведет к снижению масштабов и темпов освоения минерально-сырьевой базы страны. При этом добыча твердых полезных ископаемых сопровождается извлечением из недр миллионов тонн горной массы, размещаемой в виде вскрышных пород и отходов на поверхности Земли, что влечет за собой крайне негативные последствия не только для окружающей среды и человека, но и для самих недр.

Оценка воздействий на недра зачастую отождествляется или смешивается с последствиями этих воздействий на окружающую среду, включая инфраструктуру и человека, особенно при определении возникающих и наносимых им ущербов. В действительности, эти процессы имеют существенные различия, хотя и тесно взаимосвязаны. Например, опускание поверхности на калийном месторождении в Березняках, приведшее к значительному экологическому, экономическому и социальному ущербам региону и стране явилось следствием ущерба, нанесенного техногене-зом геологической среде, т.е. имеем дело с различными, по сути, явлениями. Поскольку они могут оказать, и уже оказывают, существенное влияние на всю нашу жизнедеятельность, возникает необходимость более углубленного и всестороннего изучения, определения и оценки происходящих процессов. В работе не рассматриваются воздействия на недра, обусловленные стихийными явлениями, катастрофами и другими негативными природными явлениями, причастность к которым человеческой деятельности не доказана.

Первое понятие касается последствий, возникающих в результате техногенных воздействий на геологическую среду, которую с некоторой долей условности допустимо отождествить с понятием «недра». Сами возникающие последствия обозначим термином «геологический ущерб», т.е. ущерб, наносимый геологической среде (ГС) деятельностью человека.

Другое понятие включает совокупность последствий, обусловленных реакцией ГС (недр) на воздействия техногенеза, поэтому их можно назвать «геотехногенными последствиями». Если они имеют негативный характер, что, как правило, и происходит на практике, то их правомерно считать «геотехногенным ущербом». Его составными частями являются экологические, экономические, социальные и иные последствия, оказывающие отрицательное влияние на жизнедеятельность человека и среду его обитания, в т.ч. природную.

К наиболее востребованной сфере горнопромышленной деятельности относится разработка месторождений, главной целью которой является изъятие из недр полезной для общества части вещества недр - минеральных образований. В этом случае недрам наносится геологический ущерб (ГУ),
возникающий на различных стадиях и этапах разработки месторождений полезных ископаемых.

При этом возможные воздействия на ГС, используя основные положения системы ОВОС, можно подразделить на 4 группы по объективному классификационному признаку, отражающему характер (отличительное свойство, особенность) производимого воздействия на недра:

I группа. Отделение (изъятие) вещества недр, ведущее к уменьшению его количества.

II группа. Преобразование или нарушение геологической среды. Оно может проявляться в виде создания подземных полостей, карьеров, котлованов, выемок, траншей, углублений; перераспределения полей напряжений в горном массиве в зоне ведения горных разработок; нарушения циркулирующих в недрах водоносных, газовых, флюидных, энергетических и иных потоков; изменения горногеологических, структурных характеристик и свойств геологической среды, вмещающей минеральные образования; изменения ландшафта территории, занятой под геологическими и горными отводами, и т.д.

III группа. Загрязнение геологической среды (геомеханическое, гидрогеологическое, геохимическое, радиационное, геотермическое, геобактериологическое).

IVгруппа. Комплексное (синэнергетическое) воздействие на недра, проявляющееся при различном сочетании воздействий трех вышеприведенных групп.

В соответствии с существующей практикой эксплуатации месторождений полезных ископаемых возможные воздействия на ГС рассматриваем по трем основным стадиям:

1 стадия - Изучение геологической среды, в т.ч. их составной части - минеральных образований (месторождений полезных ископаемых).

2 стадия - Освоение (эксплуатация) месторождений полезных ископаемых.

3 стадия - Завершение освоения (разработки) месторождений полезных ископаемых - ликвидация (консервация) горнодобывающих объектов.

На стадии изучения недр, проводимых с целью обнаружения (поиска) минеральных образований, воздействия на геологическую среду, с некоторой долей условности, можно разделить по объективному признаку - степени физической целостности ГС - на две группы: воздействия без существенного нарушения целостности ГС (1-я группа) и воздействия с нарушением целостности и свойств ГС.

К 1-й группе воздействий можно отнести поисковые и сей-сморазведочные работы, которые практически не влияют на состояние горного массива.

2-я группа воздействий обусловлена геолого-разведочными работами (ГРР), осуществляемыми с помощью скважин, горных выработок и иных работ, ведущих к изменению физической целостности ГС. В этом случае возможны все 4 вышеуказанных вида воздействий на ГС - изъятие вещества недр (при проходке геологоразведочных выработок и в меньшей степени - при выбуривании скважин); нарушение геологической среды (при проходке горных выработок с использованием взрывчатых веществ); загрязнение (имеет место лишь в отдельных случаях - при бурении нефтяных, газовых и иных разведочных скважин, при пересечении подземных термальных, минерализованных вод) и комплексное воздействие (встречается редко - например, при пересечении геологоразведочной выработкой минерализованного водного, газоносного горизонтов, флюидных потоков).

Таким образом, можно констатировать, что на стадии изучения недр воздействия на ГС проявляются незначительно, главным образом при разведке и доразведке месторождений полезных ископаемых, производимых с использованием горных выработок и, частично, при бурении разведочных скважин на жидкие и газообразные углеводороды.

На стадии освоения разведанного месторождения полезного ископаемого определяющую роль в воздействиях на ГС играет применяемый способ (технология) его разработки, точнее метод (техническое средство) изъятия из геологической среды ее части - минерального образования, который принимается в качестве главного классификационного признака систематизации возможных воздействий.

В соответствии с этим признаком воздействия подразделяются на четыре группы:

1 группа - Механический способ. Характерен при добыче преимущественно твердых полезных ископаемых и осуществляется известными техническими средствами (угольные комбайны, драги, отбойные молотки, пилы, экскаваторы-мех-лопаты и драглайны, и т.д.).

2 группа - Взрывной способ. Наиболее типичен для разработки твердых полезных ископаемых в случае наличия пород, не поддающихся механическому воздействию.

3 группа - Гидродинамический способ, когда в качестве технического средства отделения полезного ископаемого от массива используются гидромониторы.

4 группа - Скважинная геотехнология в различных ее модификациях. Это основной способ извлечения из недр жидких, газообразных полезных ископаемых, их смесей. Он включает также методы подземного выщелачивания, получающие все более широкое применение.

В каждой из названных групп выделяются подгруппы, классы, виды, подвиды и другие более мелкие подразделения.

Анализируя указанные методы изъятия из ГС минеральных образований с позиции определения возможных воздействий, следует отметить, что помимо главной цели, ради которой они созданы и постоянно совершенствуются, т.е. добычи полезного ископаемого, этим способам присущи все другие виды воздействий, проявляющиеся в разных масштабах, мощности и интенсивности. Они имеют свои специфические особенности, в соответствии с которыми целесообразно осуществлять дифференциацию групп.

На завершающей стадии разработки месторождения, т.е. при ликвидации или консервации горнодобывающего пред-
приятия, когда процесс добычи (изъятия из недр) полезного ископаемого закончен, прямых, непосредственных воздействий на ГС не происходит, однако в этот период более активно и широко могут проявиться последствия предыдущих стадий освоения месторождения, причем, не сразу, а по истечении времени - порой значительному (месяцы, годы).

Количественное определение и оценка воздействий тех-ногенеза на геологическую среду, следовательно геологического ущерба, представляет весьма сложную, в большинстве случаев трудно и порой просто неразрешимую задачу. Одна из основных причин заключается в том, что до настоящего времени не выработано единого подхода к критериям оценки техногенных воздействий на ГС, точнее к критериям восприятия геологической средой наших воздействий.

Например, если из недр изъято минеральное образование, то его количество определить просто, однако установить в количественном выражении последствия такого изъятия очень трудно, т.к. достоверно представить, как поведет себя ГС иногда возможно, но в данный момент, на данном локальном участке, при достоверно установленных исходных показателях. Однако спрогнозировать реакцию ГС на длительный период и пространственно масштабно имеющимися методами и средствами практически невозможно.

Задача становится еще более сложной, когда мы имеем дело с нарушением естественных процессов, происходящих в недрах, например, при пересечении горными выработками водоносных или флюидных потоков. Так, в результате проведенных с 1974 по 1987 годах ядерных взрывов в Лено-Тун-гусской и Хатангско-Вилюйской провинциях на глубинах от 100 до 1560 м в донных отложениях рек, в почве, растениях и в животных обнаружены плутоний, цезий, стронций (в дозах, превышающих нормативы в десятки и сотни раз (!)) .

Или в результате ликвидации шахт в Подмосковном угольном бассейне произошло обводнение и заболачивание некоторых территорий. Еще один пример. На планете по оценкам разных специалистов на сегодняшний день имело место порядка 70 землетрясений с силой более 5 баллов по шкале Рихтера, инициированных деятельностью человека в недрах. Приведенные примеры подтверждают наш тезис о том, что в настоящее время не только оценить, но и количественно определить геологический ущерб, т.е. ущерб, наносимый недрам человеческой деятельностью практически невозможно. Такое утверждение объясняется не столько сложностью выявления причинно-следственных взаимосвязей между тех-ногенезом и недрами, сколько наличием огромных воздействий на планету Земля окружающей ее космической среды. Однако, последствия геологического ущерба, имеющие негативный характер, т.е. «геотехногенный ущерб» предвидеть,
определить и оценить - вполне разрешимая задача.

При этом «геотехногенный ущерб» может быть подразделен на следующие классы:

I. Природно-экологический.

II. Экономический.

III. Социальный.

Природно-экологический ущерб

Условно данный класс можно разделить на три группы: Группа 1. Ущерб, обусловленный в сравнении с установленными граничными параметрами (нормативами) неполнотой изъятия (извлечения) полезного ископаемого из недр, приводящий к сокращению запасов месторождения (невоз-обновимого георесурса), к преждевременной (в сравнении с проектом) ликвидации, в лучшем случае, консервации горного производства, необходимости изыскания новых источников пополнения минерально-сырьевой базы со всеми другими негативными последствиями.

Деление группы на виды и т.д. возможно осуществить, используя классификационный признак - конкретный источник (причина) допущенного ущерба. В числе таких причин:

Представленная для лицензирования недостаточная полнота, достоверность и надежность горно-геологической информации о запасах полезных ископаемых, количественных и качественных характеристиках и свойствах участков недр и минеральных образований. Несвоевременное ее получение и предоставление, в т.ч. при пересчете запасов;

Отсутствие оперативного (экспрессного) и постоянного (на стационарных устройствах и установках) количественного и качественного учета и контроля извлекаемых (в т.ч. отправляемых на склады и в отвалы), а также оставляемых в недрах запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них полезных компонентов;

Превышение (в сравнении с установленными нормативами) объема извлекаемых запасов полезных ископаемых из лучших по качеству или условиям эксплуатации выемочных участков и времени их выемки;

Нарушение установленных схем, порядка, операций и сроков разработки отдельных выемочных участков месторождений;

Необоснованное изменение технологий и технологических схем разработки месторождений и их участков, предусматривающее снижение показателей полноты и качества извлечения из недр основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых при добыче и попутных компонентов при первичной переработке (обогащении);

Нарушение установленных проектом или нормативно-правовыми актами схем, порядка и своевременности консервации и ликвидации горного предприятия и связанного с ним горного имущества;

Самовольная застройка площадей залегания полезных ископаемых и/или несоблюдение принятого порядка и сроков использования этих площадей в других целях;

Размещение и накопление промышленных и других отходов на площадях водосбора и в местах залегания подземных вод, используемых для питьевого и промышленного водоснабжения;

Отсутствие узаконенных соглашений или несогласованность действий недропользователей, осуществляющих эксплуатацию месторождений на одних и тех же или сопряженных лицензионных участках недр.

Группа 2. Ущерб, наносимый окружающей природной среде, связанный с преобразованием (нарушением) части земной поверхности, горного или геологического отводов, ландшафта и находящихся на этой территории природных ресурсов, которые могут оказаться непригодными для использования, уничтоженными либо нарушенными. При выделении видов в группе целесообразно использовать в качестве основного признака - экосистемы, входящие в состав залицензированного участка недр. Группа 3. Ущерб окружающей природной среде и человеку, обусловленный загрязняющими веществами (ущерб загрязнения), образующимися при освоении и использовании полезных ископаемых и поступающими в атмосферу, водные объекты, почву, флору, фауну, т.е. воздействующих на био, фито и зооценоз. Выделение видов (подвидов) ущербов этой группы зависит от климатически-географических особенностей отдельных регионов и характера воздействий, образующихся при недропользовании. В общем случае можно воспользоваться критериями и показателями ОВОС (сейчас это IS019011).

Группа 4. Совокупный (синергетический) ущерб природной среде и человеку. Он представляет собой сочетание вышеприведенных трех групп, исходя из конкретных условий эксплуатации отдельно взятого месторождения или совокупности родственных по горногеологическим и технологическим условиям разработки участков месторождений.

В качестве возможного и конкретного методического подхода по комплексной оценке природно-экологического ущерба, как составной части геотехногенного, целесообразно использовать методологию, предложенную д.т.н. В.И. Па-пичевым . В ней автор рассматривает большинство видов природных ресурсов, которые могут подвергнуться техногенным воздействиям горного производства, исходя из степени прямого (непосредственно) и косвенного (опосредованного) изъятия природных ресурсов, и предлагает считать количественным показателем воздействия производства на каждый природный ресурс «... отклонения фактических значений количества ресурса от его исходных (естественных) значений, которые могут явиться результатом как непосредственного, так и опосредованного потребления ресурса».

Разработанная В.И. Папичевым методика позволяет рассчитать нагрузку на основные компоненты природной среды за тот или иной временной интервал воздействия, в т.ч. нагрузку на недра. В частности, предложено выражение для расчета нагрузки на основные компоненты природной среды :

Выполненными расчетами на конкретных примерах автор доказал возможность и целесообразность использования предложенной им методологии .

Экономический ущерб

Экономический ущерб складывается в основном из убытков и упущенной выгоды, в соответствии с которыми этот класс ущербов подразделяется на 2 группы: Группа 1. Убытки.

Видами убытков могут быть:
- дополнительные расходы, вызванные недостаточной или недостоверной горно-геологической информацией о лицензируемом месторождении или его части (свойствах, характеристиках и т.д.);

Сверхнормативные потери запасов полезных ископаемых, в т.ч. списанных или переведенных в категорию забалансовых (нерентабельных) запасов, сформировавшихся из-за нерациональной выборочной выемки лучших по качеству или условиям эксплуатации участков месторождений;

Утрата или повреждение горного имущества;

Непредвиденные расходы, связанные с необходимостью сохранения нарушенной горными работами геологической среды в состоянии, пригодном для дальнейшего использования;

Расходы средств и ресурсов, необходимых для устранения экологического ущерба во всех его проявлениях.

Группа 2. Упущенная выгода (недополученные доходы).

Упущенная выгода рассматриваются с 2-х позиций: государства, как собственника недр, и недропользователя, причем, как правило, эти позиции не совпадают, т.е. недополученная выгода государством может оцениваться как необоснованное обогащение недропользователей, что, например, имеет место при нерациональной выборочной выемке запасов, а также когда государство предоставило недропользователю недостаточно полную и качественную геологическую информацию о выставленном на тендер месторождении или его части. Следовательно, группа может быть представлена двумя видами ущерба: государства и недропользователя.

Социальный ущерб

Источники социального ущерба от недропользования при наличии государственных, частных и смешанных горнодобывающих компаний имеют различную природу происхождения. Сам ущерб определяется в основном четырьмя вышеприведенными классами техногенного ущерба, поэтому выделение в отдельный класс условное.

Основным признаком его дифференциации целесообразно считать состояние здоровья человека, учитывая моральную составляющую. Деление социального ущерба на группы, виды и более мелкие сегменты представляет достаточно сложную, многофакторную проблему, решение которой является предметом специального исследования. В первом приближении дифференциация класса «социальный ущерб» может быть выполнена на базе основных факторов, влияющих на физиолого-психическое состояние человека, его групп, общностей. Например, можно выделить группы, характеризующиеся: качеством окружающей природной среды (Кузбасс, Курская магнитная аномалия, Урал и другие горные провинции, районы и промышленные узлы), инфраструктурой, подразумевая под ней транспорт, связь (районы Крайнего Севера, Дальнего Востока, других малообжитых территорий), социально-бытовыми, национальными, культурными и иными условиями проживания, концентрацией населения, другими значимыми факторами.

Сложность выделения социального ущерба от недропользования объясняется тем обстоятельством, что не всегда и не везде горное производство является главным в местах проживания людей. Трудность оценок значительно возрастает в районах с развитой промышленностью, инфраструктурой, где добыча полезных ископаемых не играет ведущую роль в социально-экономическом развитии, либо когда социально-экономическое значение минерально-сырьевого комплекса сопоставимо с другими производствами, функционирующими на рассматриваемой территории или выделенной экосистеме. Поэтому установление и оценка социального ущерба от недропользования должны производиться отдельно в каждом конкретном случае на основе глубоких исследований. Это положение справедливо и для общей (суммарной) оценки возникающих ущербов, как по отдельным объектам горнодобывающей промышленности, так и по регионам и различным административным образованиям.

В качестве примера, иллюстрирующего конкретный подход к определению и оценке ущербов при недропользовании можно привести Республику Татарстан, Министерство экологии и природных ресурсов которой утвердило «Порядок расчета ущерба при правонарушениях в области недропользования в республике Татарстан» (Приказ от 9 апреля 2002 г. №322).

Согласно этому приказу общая сумма ущерба государству при нарушении законодательства в области недропользования складывается из следующих составляющих:

Ущерб, причиненный недрам невосполнимой потерей запасов полезных ископаемых;

Убыток бюджетов разных уровней вследствие невнесения налогов (платежей) за пользование недрами;

Ущерб, причиненный земельным и растительным ресурсам в результате уничтожения (деградации) почвенного слоя и растительности на участке самовольного пользования недрами на прилегающей территории;

Затраты на проведение работ по оценке размеров вреда недрам и вредного воздействия на окружающую природную среду (в том числе, исчислению убытков и оформлению соответствующих документов).

В вышеназванном документе приводится порядок определения ущерба при нарушении законодательства, дается оценка общей суммы ущерба с примерами расчета конкретной величины ущерба, причиненного недрам и бюджетам разных уровней, применительно к разработке общераспространенных полезных ископаемых. Так, например, ущерб, причиненный недрам (Ун) невосполнимой потерей запасов полезных ископаемых, определяется произведением количества добытого полезного ископаемого (V) на норматив стоимости полезного ископаемого (Nn), на стоимость единицы добытого полезного ископаемого (S) и на коэффициент достоверности запасов по категориям (D).

Нормативы стоимости полезного ископаемого, установленные в Республике Татарстан, представлены в таблице.

Основные положения используемого в республике методического подхода могут быть учтены при освоении других видов полезных ископаемых.

Суммарный геотехногенный ущерб оценивается в каждом конкретном случае по отдельным объектам, в нашем случае, месторождениям полезных ископаемых, изучаемым и осваиваемым как индивидуальными предпринимателями, так и юридическими лицами (их группой) в зависимости от зоны влияния разрабатываемого месторождения (его части) на окружающую среду, включая инфраструктуру и население. Определение зоны влияния представляет самостоятельную проблему исследований. При ее выполнении важно учитывать степень восприимчивости геологической и окружающей среды к возможным воздействиям.

Познание источников и причин геологических и геотехногенных ущербов позволяет изыскивать рациональные мероприятия по их предупреждению или ликвидации негативных последствий, исходя из тезиса о том, что любой геологический ущерб вызывает геотехногенный ущерб, т.е. техногенное воздействие на ГС порождает одновременно как геологический, так и геотехногенный ущербы. Из этого тезиса следует вывод о том, что прежде чем определять, оценивать и разрабатывать какие-либо мероприятия, направленные на устранение геотехногенного ущерба, следует изучить, выявить источники и принять меры к недопущению геологического ущерба.

При этом важно, чтобы осуществляемые или предполагаемые мероприятия носили системный характер, означающий:

Организацию специального государственного органа по контролю и надзору в сфере недропользования;

Взаимосвязанность и взаимообусловленность любых проектов, программ, нормативно-правовых актов, планов и решений;

Иерархическое ранжирование (по вертикали и горизонтали) по уровням их выполнения;

Логически выстроенное и последовательное исполнение намеченных мероприятий с введением персональной ответственности, прежде всего представителей государственных органов исполнительной власти за своевременную реализацию этих мероприятий;

Принятие единого узаконенного на уровне Федерации методического подхода к разработке и реализации методов, средств и мероприятий по контролю и надзору за рациональным недропользованием.

В значительной степени, хотя и в декларативной форме, возможные мероприятия по недопущению или минимизации указанных ущербов изложены в Федеральном законе «О недрах» (гл. 23) и более конкретно в «Правилах охраны недр» ПБ-07-601-03.М. Однако, реальное и результативное использование даже этих, далеко не идеальных нормативных документов, серьезно и заметно сдерживается действующим контрольно-надзорным аппаратом государственного управления, функции которого «растащены» по различным министерствам, службам и агентствам, связанным с функционированием минерально-промышленного комплекса страны.

Полагаем, что изложенные соображения, раскрывающие сущность техногенеза на недра при разработке месторождений полезных ископаемых, будут полезны специалистам, занимающимся проблемами рационального освоения георесурсов и сохранения недр.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Панфилов Е.И. «Российское горное законодательство: состояние и пути его развития». М. Изд. ИПКОН РАН. 2004. c.35.

2. Папичев В.И. Методология комплексной оценки техногенного воздействия горного производства на окружающую среду (автореферат докторской диссертации). М. Изд. ИПКОН РАН. 2004. c.41.

В процессе добычи и переработки полезных ископаемых человек влияет на большой геологический круговорот. Во-первых, человек переводит залежи полезных ископаемых в другие формы химических соединений . Во-вторых, человек распределяет по земной поверхности, извлекает из недр бывшие геологические аккумуляции. В настоящее время на каждого жителя земли ежегодно добывается около 20 т сырьевых ресурсов. Из них 20% переходит в конечный продукт, а остальная масса превращается в отходы. Теряется до 50-60% полезных компонентов.

Воздействие добычи полезных ископаемых на литосферу :

1 - создание карьеров, отвалов;

1 - происходит загрязнение воздуха метаном, серой, оксидов углерода в результате газовых и нефтяных пожаров ;

2 - возрастает запыленность атмосферы в результате горения отвалов при взрывах в карьерах, что влияет на количество солнечной радиации, температуру, атмосферные осадки;

3 - истощение водоносных горизонтов, ухудшение качества подземных и поверхностных вод.

Для рационального использования за-пасов невосполнимого минерального сырья необходимо:

1 - как можно более полно извлекать их из недр (обводне-ние нефтеносных пластов значительно увеличивает отдачу нефти; закачивается вода. Она увели-чивает межпластовое давление, в результате чего более легкая нефть устремляется в добывающие скважины),

Охрана насекомоядных птиц и рыжих лесных муравьев - это одновременная охрана леса от вредителей.

Часто в природе складываются отношения противоположного характера, когда охрана одного объекта приносит вред другому. Например, охрана лося местами приводит к его перенаселению, а это наносит ощутимый ущерб лесу из-за повреждения подроста. Значительный вред растительности некоторых национальных парков Африки приносят слоны, в избытке населяющие эти территории. Поэтому охрана каждого природного объекта должна быть соотнесена с охраной других природных компонентов. Следовательно, охрана природы должна быть комплексной.

Охрана и использование природы - это на первый взгляд два противоположно направленных действия человека. Однако противоречия между этими действиями нет. Это две стороны одного и того же явления - отношения человека к природе. Поэтому вопрос, который иногда задают, - охранять природу или использовать ее - не имеет смысла. Природу надо использовать и охранять. Без этого невозможен прогресс человеческого общества. Природу необходимо охранять в процессе ее рационального использования. Важно разумное соотношение ее использования и охраны, что определяется количеством и распределением ресурсов, экономическими условиями страны, региона, социальными традициями и культурой населения.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра геоэкологии

РЕФЕРАТ

по теме «Воздействие открытого способа добычи полезных ископаемых на окружающую среду»

Санкт-Петербург 2016

• Введение
• 1. Воздействия горного производства на окружающую среду
• 2. Загрязнение окружающей среды при открытых горных работах
• 3. Защита окружающей среды от негативного воздействия открытых разработок
• 4. Рекультивация земель, нарушаемых открытыми горными работами
• 4.1 Горнотехническая рекультивация
• 4.2 Биологическая рекультивация
• Заключение
• Список литературы

Введение

горный окружающий загрязнение рекультивация

Горное производство технологически взаимосвязано с процессами воздействия человека на окружающую среду с целью обеспечения сырьевыми и энергетическими ресурсами различных сфер хозяйственной деятельности.

Открытые горные работы -- область горной науки и производства, которая включает совокупность методов, способов и средств человеческой деятельности по проектированию, строительству, эксплуатации и реконструкции горнодобывающих предприятий, котлованов, насыпных сооружений и других объектов различного функционального назначения.

При производстве открытых горных работ в воздушную среду поступает значительное количество загрязнителей, причем основным загрязняющим веществом выступает неорганическая пыль. Распространение данного вещества приводит к постепенной деградации зеленых насаждений, снижение их продуктивности и утрате устойчивости. Под влиянием «чуждых» для организма веществ, нарушается структура клеток, снижается продолжительность жизни организмов, ускоряются процессы старения. Для человека особую опасность представляют собой пылинки, способные проникать в периферии легкого.

С каждым годом техногенное воздействие на окружающую природную среду возрастает, так как добывать минеральные ресурсы приходится во все более сложных условиях - с большей глубины, в сложных условиях залегания, с невысоким содержанием ценного компонента.

Важнейшей стороной проблемы взаимодействия горного производства с окружающей средой в современных условиях является и всё более усиливающаяся обратная связь, то есть влияние условий окружающей среды на выбор решений при проектировании, строительстве горных предприятий и их эксплуатации.

1. Воздействия горного производства на окружающую среду

Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все ее элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир.

Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного воздействия значительно превышают размеры зоны локализации прямого воздействия, и, как правило, в зону косвенного воздействия попадает не только элемент биосферы, подвергающийся непосредственному воздействию, но и другие элементы.

В процессе горного производства образуются и быстро увеличиваются пространства, нарушенные горными выработками, отвалами пород и отходов переработки и представляющие собой бесплодные поверхности, отрицательное влияние которых распространяется на окружающие территории.

В связи с осушением месторождения и сбросом дренажных и сточных вод (отходов переработки полезных ископаемых) в поверхностные водоемы и водотоки резко изменяются гидрологические условия в районе месторождения, качество подземных и поверхностных вод. Атмосфера загрязняется пылегазовыми организованными и неорганизованными выбросами и выделениями различных источников, в том числе горных выработок, отвалов, перерабатывающих цехов и фабрик. В результате комплексного воздействия на указанные элементы биосферы существенно ухудшаются условия произрастания растений, обитания животных, жизни человека. Недра, являясь объектом и операционным базисом горного производства, подвергаются наибольшему воздействию. Так как недра относятся к элементам биосферы, не обладающим способностью к естественному возобновлению в обозримом будущем, охрана их должна предусматривать обеспечение научно обоснованной и экономически оправданной полноты и комплексности использования.

Воздействие горного производства на биосферу проявляется в различных отраслях народного хозяйства и имеет большое социальное и экономическое значение. Так, косвенное воздействие на земли, связанное с изменением состояния и режима грунтовых вод, осаждением пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также продуктов ветровой и водной эрозии, приводит к ухудшению качества земель в зоне влияния горного производства. Это проявляется в угнетении и уничтожении естественной растительности, миграции и сокращении численности диких животных, снижении продуктивности сельского и лесного хозяйства, животноводства и рыбного хозяйства.

На современном этапе развития отечественной и зарубежной науки и техники месторождения твердых полезных ископаемых разрабатываются в основном тремя способами: открытым (физико-техническая открытая геотехнология), подземным (физико-техническая подземная геотехнология) и через скважины (физико-химическая геотехнология). В будущем значительные перспективы имеет подводная добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов.

2. Загрязнение окружающей среды при открытых горных работах

На предприятиях с открытым способом разработки источниками наибольшего экологического риска являются выбросы и сбросы от технологических процессов на карьерах: от процессов, связанных с обогащением руд; с поверхности отходов производства.

Процессы от воздействия горных работ на окружающую среду могут быть инженерные, экологические и социальные. Зависят они от степени нарушения и загрязнения почв, земель, недр, подземных и поверхностных вод, воздушного бассейна, в результате чего возникает экономический и социальный ущерб, который изменяет эффективность производства и требует экспертизы на предмет экологической безопасности производственной деятельности горнодобывающего предприятия.

При разработке месторождений открытым способом возникают геомеханические, гидрогеологические и аэродинамические нарушения. Геомеханические нарушения являются результатом прямого воздействия технологических процессов на окружающую природную среду. Гидрогеологические нарушения связаны с изменением размещения, режима и динамики поверхностных, грунтовых и подземных вод в результате геомеханических нарушений. Аэродинамические нарушения возникают в результате сооружения высоких отвалов и глубоких выемок и также тесно связаны с геомеханическими нарушениями.

К источникам геомеханических нарушений относятся:

Проходка вскрывающих и подготовительных выработок;

Добыча полезных ископаемых;

Отвалообразование.

Основными количественными характеристиками источников геомеханических нарушений являются:

Скорость продвигания фронта работ;

Длина или площадь фронта работ (длина и ширина карьера);

Мощность нарушаемого слоя почвы;

Глубина карьера;

Высота отвалов;

Объемы извлекаемых полезных ископаемых пород, сопутствующих природных ресурсов (суточные, годовые).

К источникам гидрогеологических нарушений относятся:

Осушение площади земельного отвода;

Добыча полезного ископаемого.

К источникам аэродинамических нарушений относятся:

Создание отвалов горных пород;

Создание больших полостей, углублений в рельефе.

В процессе влияния открытых горных работ происходит загрязнение различных компонентов окружающей природной среды (литосферы, гидросферы и атмосферы). Литосферные загрязнения характеризуются засорением земной поверхности твердыми веществами, пылью, загрязнением нефтепродуктами, а также закислением и раскислением почв различными растворами (жидкими веществами). Гидросферные загрязнения обусловлены проникновением в поверхностные и подземные воды различных веществ как органического, так и неорганического происхождения. Загрязняющими атмосферу являются газообразные, парообразные, жидкие и твердые вещества. Ареал загрязнения атмосферы может менять свое направление в соответствии с направлением ветра, образуя зоны своего влияния и воздействия. Конфигурация ареалов загрязнения атмосферы зависит от параметров источников выброса загрязняющих веществ (точечный, линейный, площадной), метеорологических условий атмосферы и ряда других факторов.

К источникам загрязнения земель, почв, недр относятся:

Складирование сыпучих и растворимых вскрышных пород непосредственно на почвах;

Сброс сточных вод на землю;

Складирование твердых отходов;

Захоронение отходов производства в недрах;

Пыление породных отвалов хвостохранилищ.

К источникам загрязнения подземных и поверхностных вод относятся:

Сброс сточных вод бытового и промышленного хозяйства карьера;

Смыв атмосферными осадками ЗВ с промплощадок;

Выпадение загрязненных осадков и пыли атмосферы.

К источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся:

Дробление и усреднение полезных компонентов при переработке руды;

Горение и пыление породных отвалов;

Погрузочные и транспортные работы;

Буровзрывные работы;

Выделение газов из взорванной горной массы;

Пыление при отвалообразовании.

Основные формы нарушения и загрязнения окружающей природной среды при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные формы нарушений и загрязнений при добычи полезных ископаемых отрытом способом

3. За щ ита окружающей среды от негативного воздействия открытых разработок

Охрана воздушной среды. При производстве открытых горных работ в воздушную среду поступает большое количество минеральной пыли и газов, которые распространяются на значительные расстояния, загрязняя воздух в недопустимых пределах. Наибольшее пылеобразование происходит в процессе массовых взрывов, при бурении скважин без пылеулавливания, при погрузке сухой горной массы экскаваторами. Основными, постоянно действующими источниками пыли на карьерах с автотранспортом являются автодороги, на долю которых приходится до 70-80 °о всей выделяемой на карьере пыли. При массовых взрывах на высоту до 20-300 м выделяется одновременно 100-200 т пыли и тысячи кубических метров вредных газов, значительная часть которых распространяется за пределы карьеров до нескольких километров. При ветреной сухой погоде большое количество пыли сдувается с рабочих поверхностей карьеров и особенно отвалов.

Загрязнение атмосферы карьера газами происходит не только в результате взрывов, но также при выделениях газов из горных пород особенно при самовозгорании и окислении руд. а также в результате работы машин с двигателями внутреннего сгорания.

Основным направлением борьбы с пылью и газами в карьера является предупреждение их образования и подавление вблизи источника. Например, использование пылеуловителей на буровых шарошечных станках снижает выделение пыли с 2000 до 35 мг/с. Покрытие автомобильных щебеночных дорог пылесвязующими веществами снижает пылевыделение на 80-90 %. Срок обеспыливания дорог при применении воды составляет 1.5 ч. сульфатно-спиртовой барды - 120 ч и жидких битумов - 160-330 ч.

Снижение пылевыделения с породных отвалов достигается благодаря их рекультивации, покрытию пылесвязующими растворами и эмульсиями, гидропосеву многолетних трав.

Пыление поверхности отвалов и шламохранилищ наносит значительный урон окружающей среде.

Для закрепления поверхностей шламохраннлищ и отвалов используются водные растворы полимеров и полиакриламида с расходом 6-8 л/м2 или битумная эмульсия концентрации 25-30% с расходом 1.2-1,5 л/м2. Нанесение закрепителей может осуществляться с помощью поливочных машин или автогудронавтов. Может также применяться разбрызгивание с вертолетов. Срок нормальной службы закрепителей - 1 год.

Наличие эндогенных пожаров, т.е. пожаров от самовозгорания в карьерах и на отвалах пустых пород, является одной из причин запыленности и загазованности атмосферы. Эндогенные пожары возникают в угольных целиках, угольных навалов, отвалах пустых пород, к которым примешан уголь. Способствует самовозгоранию угля послойный порядок отработки мощных пластов, использование разрыхленной горной массы в качестве основания для железнодорожных путей.

Для подавления и профилактики пожаров применяется нагнетание воды в угольный массив, заливание откосов угольных уступов и поверхности отвалов, покрытие их глинистой коркой, изменение технологии выемки угля, с тем чтобы уменьшить время контакта обнаженных угольных пластов с воздухом.

Подавление пылегазовых выделений, возникающих при массовых взрывах, осуществляется путем вентиляторного или гидромониторного создания водовоздушного облака. Уменьшение выделения количества газов и пыли достигается за счет сокращения числа взрываемых скважин, применения гидрогелей для забойки скважинных зарядов, а также при производстве взрывов во время дождя или снегопада. Интенсивность пылевыделения при работе экскаваторов в процессе выгрузки, перевалки, дробления пород сокращается благодаря увлажнению горной массы, орошению с применением растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Охрана водных ресурсов. Сокращение количества сточных вод и их очистка являются основными мероприятиями по охране водных ресурсов. Производство горных работ, как правило, связано со сбросом большого количества загрязненных вод, получаемых при осушении месторождения, в результате водоотлива из карьера, дренажа отвалов и шламохранилищ. токов обогатительных фабрик.

Подземные воды, вступая в контакт с горными породами, приобретают повышенную кислотность, увеличивают содержание ионов тяжелых металлов цинка, свинца и различных солей. Атмосферные осадки, проходя через тело отвала, приобретают свойства рудничных вод.

Для очистки загрязненных вод применяют осветление, нейтрализацию и обеззараживание. Осветление воды достигается путем отстаивания или фильтрации. Отстаивание осуществляется в водоотстойниках различной конструкции, фильтрация - с помощью фильтров, заполненных кварцевым песком, дробленым гравием, коксовой мелочью. Если в загрязненной воде содержатся мелкодисперсные и коллоидные частицы, которые не осаждаются даже в неподвижном потоке и не задерживаются в фильтрах, то в нее добавляют коагулянты, переводящие мелкие частицы в относительно крупные хлопья.

Сокращение количества сточных вод достигается в технологических процессах благодаря применению оборотного водоснабжения и более совершенной техники и технологии обогащения. а при осушении месторождения - благодаря изоляции карьерного поля или его части от водоносных горизонтов путем создания противофильтрационных завес. Для этого вокруг изолируемого участка проводятся узкие глубокие траншеи (щели), которые заполняются водонепроницаемым материалом.

В современной практике применяются противофильтрационные траншеи или барражные щели шириной 0,3-1,2 м и глубиной до 100 м, которые заполняются нетвердеющими глино-грунтовыми смесями или твердеющими материалами на основе цемента. Нередко используются синтетические пленки.

В бортах карьеров, представленных трещиноватыми сильнопористыми или рыхлыми водопроницаемыми породами, можно создавать инъекционные прогивофнльтранионные завесы посредством сближенных скважин, в которые нагнетают тампонажные цементные или силикатные растворы. Это один из наиболее экономичных способов ограждения подземных вод.

Другим способом уменьшения масштабов нарушения гидрологического режима является осушение месторождений с обратной закачкой воды. Карьер ограждается от притока подземных вод рядами водопонизительных скважин, за ними в направлении от границ карьерного поля оборудуются ряды поглощающих скважин. Благодаря возникновению циркуляции воды (откачка из водопонизительных скважин - сброс в поглощающие скважины - фильтрация и повторная откачка из водопонизительных скважин) приток воды из окружающего бассейна сокращается или вообще ликвидируется, что ведет к общему сохранению гидрологического режима на прилегающей территории. При этом важным условием является строгое соблюдение баланса откачки и закачки вод, так как создание разрежения в поглощающих скважинах может вызвать приток воды из глубоких горизонтов, нарушить гидрологический режим района.

Охрана земельных ресурсов. При открытой разработке месторождений покрывающие полезное ископаемое породы составляют, как правило, третичные и четвертичные отложения, в верхней части которых расположен почвенный слой мощностью от 0,1 до 1,8 м. Ниже почвенного слоя расположены подстилающие его суглинки, супеси, глины, пески и другие рыхлые горные породы. Мощность подстилающих пород может достигать десятков метров. Они согласно пригодности их к биологическому освоению разделяются на три группы - потенциально плодородные, индифферентные и токсичные, т е. соответственно пригодные, мало пригодные и непригодные для произрастания растений.

Почва представляет собой особое природное образование, важнейшим свойством которого является плодородие. Почвы формируются на продуктах выветривания горных пород, чаще всего рыхлых четвертичных отложений. Длительное, в течение сотен и тысяч лет. взаимодействие пород с растительными и живыми организмами, биологическая деятельность микроорганизмов и животных создают разные виды почв.

Почвенный слой характеризуется комплексом агрохимических. физико-механических и биологических показателей: содержанием гумуса (перегноя) и питательных веществ (фосфора. азота, калия), кислотностью pH. содержанием водорастворимых сульфатов натрия, магния и хлоридов, плотностью, влагоёмкостью, водопроницаемостью, содержанием фракций менее 0.01 мм. количеством микроорганизмов.

Качество почв в различных природных зонах значительно отличается. Например, темно-каштановые почвы сухих степей имеют содержание гумуса 250 т/га. а мощность слоя гумуса 30 см. Подзолистая почва лесной зоны имеет мощность слоя гумуса всего 5-15 см.

Различается два слоя почвы - плодородный и полу плодородный или потенциально плодородный. Плодородным называется слой, обладающий определенными показателями и прежде всего содержанием гумуса не менее 1-2 %. Мощность этого слоя в зависимости от типа почв находится в пределах от 20 до 120 см. Например, в дерново-подзолистых почвах мощность плодородного слоя 20 см. а в черноземных 60-120 см. Почвы плодородного слоя, как правило, вынимаются отдельно и используются в сельскохозяйственных целях для формирования и улучшения пахотных земель.

Потенциально плодородным слоем называется нижняя часть почвенного покрова с содержанием гумуса 0,5-1 %. Он используется для создания земель под сенокосы, лесонасождения. а также в качестве подстилающего под плодородные почвы. Мощность его находятся в пределах 20-50 см.

Почвы являются практически невозобнавляемым ценнейшим продуктом. Полное снятие почвы при производстве горных работ и последующее ее использование, в том числе нанесение на рекультивируемые земли, является главным фактором быстрого восстановления нарушенных земель и локализации негативного воздействия открытых работ на окружающую среду.

Работы по снятию плодородного слоя выполняются бульдозерами. скреперами, грейдерами и экскаваторами. В ряде случаев для доставки почвенной массы на большие расстояния и укладки ее на поверхность восстанавливаемой территории используется гидротранспорт.

Основным показателем технологии снятия почвы являются потерн от неполноты ее выемки, при транспортировании (1-1.2 %), при хранении и перевалках на временных складах (0,8-1,5 %), при нанесении ее на поверхность отвала, при работе в неблагоприятных климатических условиях, в результате разубоживания и ухудшения биологического качества почвы.

Снятые плодородные и полуплодородные почвы хранятся раздельно в штабелях в течение длительного времени (10-15 лет и более) и по мере надобности используются.

Наиболее плодородные гумусовые почвы при их хранении в высоких штабелях и в течение длительного времени ухудшают свои качества Высота штабеля должна быть не более 5 м для плодородных почв и не более 10 м для полуплодородных. Склады должны быть на ровных возвышенных сухих участках или иметь эффективную дренажную систему. От водной и ветровой эрозии склады почвы целесообразно защищать путем засева травами.

Разубоживание почвы чаще всего происходит при подработке подстилающих пород в процессе снятия почвенного слоя, а также при покрытии почвой поверхности отвалов, в том случае, когда они недостаточно хорошо спланированы и когда не полностью закончилась их усадка.

4. Рекультивация земель, нарушаемых открытыми горными работами

Рекультивация - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и ценности земель, а также на улучшение условий окружающей среды. В состав рекультивации на карьерах входят горные, мелиоративные, сельскохозяйственные и гидротехнические работы.

В результате рекультивационных работ могут создаваться земли, пригодные для сельского и лесного хозяйства, организации зон отдыха, устройства водоемов различного назначения, жилищного и промышленного строительства.

Рекультивация проводится в два этапа: на первом - горнотехническая и на втором - биологическая.

4 .1 Горнотехническая рекультивация

Горнотехническая рекультивация - это комплекс горных работ, выполняющихся для подготовки нарушенных земель к использованию в различных отраслях народного хозяйства.

В горнотехническую рекультивацию входят выемка, складирование и хранение пригодных для рекультивации почв, подготовка (планирование, мелиорирование) отвалов, инженерная подготовка восстанавливаемых земельных площадей, нанесение почвы на поверхность отвалов и восстанавливаемых земельных участков, формирование требуемой конфигурации откосов отвалов и горных выработок, выполаживание берегов создаваемых водоемов, работы по восстановлению плодородия перемещаемой почвы, инженерно-строительные и гидротехнические работы при освоении восстановленных территорий под строительство и зоны отдыха и другие разнообразные работы.

Горнотехническая рекультивация проводится, как правило, одновременно с разработкой месторождения, и работы по ее производству включаются в общий технологический процесс. Они выполняются специализированными организациями, на крупных предприятиях специальными цехами и участками.

В связи с этим к системам открытых горных работ и их комплексной механизации наряду с экономичностью и безопасностью должны предъявляться определенные требования, обеспечивающие рациональное использование земель:

Добыча полезных ископаемых должна быть наименее землеемкой, т.е. расход земельных ресурсов на единицу добытого минерального сырья должен быть минимальным;

В процессе эксплуатации месторождения режим нарушения и восстановления земель должен быть наиболее благоприятным. обеспечивающим минимальный разрыв во времени между этими процессами;

Формирование выработанного пространства и отвалов вскрышных пород должно отвечать требованиям рекультивации согласно принятому направлению дальнейшего использования земель после их восстановления.

Наиболее неблагоприятные условия для рекультивации нарушаемых земель имеют место при отработке наклонных и крутых месторождений утлубочными системами разработки. В данном случае под рекультивацией земли следует понимать приведение внешних отвалов вскрышных пород в состояние, пригодное для использования в сельском или лесном хозяйстве, а выработанного пространства карьера (глубиной от 100 до 300-500 м) - в состояние, пригодное для водоема рыбного хозяйств или зон отдыха рабочих.

4 .2 Биологическая рекультивация

Биологическая рекультивация - это проведение комплекса мер по восстановлению и улучшению структуры грунтов, повышению их плодородия, освоению водоемов, создание лесов и зеленых насаждений.

Работы по биологической реку льтивации тесно смыкаются с работами по горнотехнической рекультивации и в значительной, особенно первоначальной, части проводятся горными предприятиями (цехами рекультивации). Лишь после проведения опыгнонромышленных сельскохозяйственных и других работ, давших положительные результаты, производится оценка восстановленных территорий и передача их сельскохозяйственным, лесным и другим организациям. Горнотехнической рекультивации подлежат не только отвалы пустых пород, но также земли, занимаемые в период эксплуатации предприятиями, карьерами, промплощадками, различными коммуникациями, хвостохранилищами.

При разработке горизонтальных месторождений наибольшую долю рекультивации составляют внутренние отвалы (70-80 %), при разработке крутых месторождений - внешние отвалы (30-40 %). Рекультивация нарушенных земель, занимаемых в период эксплуатации карьерами, промплощадками. дорогами и др., имеет целью не только их восстановление, но и создание ландшафта, отвечающего потребностям экологического баланса окружающей среды. Эти работы направлены, прежде всего на ликвидацию различных горных выемок, насыпей, выравнивание участков и землеванне, те. улучшение почв путем покрытия их плодородным слоем.

Кроме того, требуется проведение противоэрозионных защитных мероприятий, различных инженерно-строительных и гидротехнических работ для создания дренажных систем, водоемов, зон отдыха. В состав работ входят также мелиорация и различные агротехнические работы по освоению рекультивируемых земель. Горнотехническая рекультивация отвалов включает планировочные работы по их выравниванию и выполаживанию откосов, и затем нанесение плодородного слоя почвы.

Трудоемкость и стоимость рекультивации во многом зависят от формы отвала и его строения. Поэтому уже задолго до рекультивационных работ при проектировании отвалов и в процессе отвалообразовання необходимо иметь в виду цель их рекультивации.

Способ формирования отвалов должен быть селективным, обеспечивающим такую структуру отвала, при которой в основании отвала находятся скальные и токсичные породы, выше индифферентные, затем потенциально плодородные. Слои токсичных пород должны перекрываться, а в ряде случаев и подстилаться слоями нейтральных глинистых пород, препятствующих загрязнению верхних плодородных почв и геохимическому загрязнению подошвы отвала окружающей местности.

В плане нельзя допускать расчленения отвалов. Следует отдавать предпочтение концентрированным отвалам большой площади и правильной формы, которые лучше пригодны для дальнейшего освоення. Рельеф по всей площади должен быть спокойным. Если породы склонны к самовозгоранию или активным окислительным процессам, то необходимы работы по их предупреждению.

Для достижения хороших результатов рекультивации большое значение имеют процессы усадки отвалов и стабилизации их поверхности, которая длится в различных условиях от полугода до 5 лет.

Усадка внутренних отвалов из рыхлых пород, экскаваторно- или выемочно-отвальным комплексами, отсыпанных, наиболее интенсивно происходит в течение первых полутора - двух лет и длятся тем больше, чем больше высота отвала.

Стабилизация внешних отвалов из скальных пород осуществляется быстрее, на первом этапе - 1,5-2 мес. Однако в осенне-летнее время усадка возобновляется, появляются зоны трещиноватости, оползневые явления Поэтому формирование почвенного слоя проводят не ранее чем через 10-12 мес. Планировочные работы на отвале должны обеспечить создание рельефа поверхности отвала, допускающего применение сельскохозяйственной техники, обеспечивающего долговременную устойчивость откосов и предупреждающего водную эрозию. Применяются следующие виды планировок: сплошная, частичная и планировка террасами.

При сплошной планировке уклон поверхности должен быть не более 1-2° для сельскохозяйственных культур и не более 3-5° для лесоразведения.

Частичная планировка заключается в срезании гребней отвалов и создании площадок шириной 8-10 м, обеспечивающих посадку леса механизированным способом.

Террасы шириной 4-10 м с поперечным уклоном 1-2° в сторону отвала обычно создаются на бортах высоких отвалов и служат для посадки кустарника и леса. Высота террас 8-10 м, угол откоса 15-20°. Выполажнвание откосов отвалов осуществляется бульдозерами и экскаваторами по схеме «сверху вниз».

В процессе горнотехнической рекультивации производятся работы не только по покрытию восстанавливаемых участков слоем плодородной почвы, но и по созданию плодородного слоя путем частичного почвования, фитомелиорирования, то есть окультуривания полу плодородных пород за счет посадки почвоулучшающих растений и внесения удобрений.

Практика показывает, что на ряде отвалов нет необходимости наносить мощный слой почвы, а можно ограничиться самозаростанием или минимальным почвованием в виде слоя почвы толщиной 5-10 см.

Четвертичные лессовидные суглинки и ряд других рыхлых пород существенно улучшают свои плодородные свойства под действием злаково-бобовых культур, удобрений и других агротехнических мероприятий. После 6-8 летнего почвообразовательного процесса они могут быть сданы как плодородные почвы.

Заключение

Производственная деятельность горнопромышленного комплекса оказывает значительное воздействие на окружающую среду: в атмосферу выбрасываются тонны вредных веществ, в водоемы сбрасывается кубометры загрязнённых сточных вод, а на поверхности земли складируется огромное количество твёрдых отходов.

Необходимо широкое развитие горно-экологических исследований, направленных на разработку и реализацию мониторинга той части биосферы, которая подвергается воздействию горного производства; принципов и методологии экономической оценки эффективности мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и охране окружающей среды; техники и технологии малоотходного, а в последующем - безотходного горного производства.

Уже сейчас в мировой практике открытых горных работ достигнуты хорошие результаты и накоплен большой опыт рекультивационных работ. Можно особенно отметить, что на сегодня рекультивация вошла в состав важных периодов развития открытых горных работ. В процессе эксплуатации она является неотъемлемым производственным элементом вскрышных работ и в завершении горных работ - решающим периодом, гарантирующим надежную охрану окружающей среды.

В настоящее время последствия негативного воздействия предприятий на окружающую среду компенсируются платежами, которое каждое из них осуществляет за причиненный природе вред. Размер платежей определяется величиной выброса вредных веществ и классом их опасности.

Список литературы

1. Бугаева Г. Г., Когут А. В. Научная статья. Факторы экологического риска в зоне действия открытых горных работ.

2. Деревяшкин И.В. Учебное пособие: Основы горного дела. Открытые горные работы. 2011 г.

3. Кузнецов В.С. Научная работа. Оценка пылевого загрязнения при ведении открытых горных работ на основе экологического риска. Научная библиотека диссертаций и авторефератов. [Электронный ресурс]: http://www.dissercat.com

4. Мельников Н.В. Краткий справочник по открытым горным работам. - М.: Недра 1982 г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Механические нарушения ландшафта и загрязнение элементов окружающей среды как виды воздействия геолого-разведочных работ. Влияние проведения открытой добычи полезных ископаемых на экологию. Схема взаимодействия карьера и шахты с окружающей средой.

презентация , добавлен 17.10.2016


Экологические и социальные аспекты геотехнических методов бурения скважин. Основные направления исследований по охране окружающей природной и геологической среды при геологоразведочных работах. Исходные положения оценки экологичности технологий бурения.

реферат , добавлен 15.11.2012


Химическое воздействие автотранспорта на окружающую среду, загрязнение атмосферы, гидросферы, литосферы. Физическое и механическое воздействие автотранспорта на окружающую среду, методы их предотвращения. Причины отставания России в сфере экологии.

реферат , добавлен 10.09.2013


Понятие, правовая основа, принципы и методы, этапы проведения, процедура подготовки оценки воздействия на окружающую среду. Нормативы качества окружающей среды и продуктов питания, концентрации вредного вещества в единице объема, массы или поверхности.

контрольная работа , добавлен 31.03.2012


Экологическая ситуация в районах добычи нефти и газа. Основные источники загрязнения и их воздействие на окружающую природную среду и человека. Современные способы ликвидации последствий негативного влияния; правовое обеспечение охраны окружающей среды.

курсовая работа , добавлен 22.01.2012


Оценка воздействия на окружающую среду винного завода. Комплексные мероприятия по обеспечению нормативного состояния окружающей среды. Заявление об экологических последствиях деятельности. Проведение общественных слушаний и экологической экспертизы.

дипломная работа , добавлен 23.12.2014


Характеристика природных условий территории. Оценка воздействия предприятия на окружающую среду. Расчет платы за загрязнение окружающей среды цеха водоканализации ООО "Заводские Сети", расположенного в Автозаводском районе города Нижнего Новгорода.

курсовая работа , добавлен 11.12.2012


Экологическая обстановка в России как обоснование необходимости охраны окружающей среды. Экологическая политика и экологическое законодательство России. Экологическая экспертиза, оценка воздействия на окружающую среду и экологическое аудирование.

курсовая работа , добавлен 07.08.2008


Виды воздействия на окружающую среду добычного, гидромеханизированного и перерабатывающего комплексов открытого выщелачивания. Развитие кучного выщелачивания в золотодобыче России. Этапы технологии реабилитации территорий установок кучного выщелачивания.

презентация , добавлен 17.10.2016


Оценка окружающей природной среды в районе расположения горнодобывающего предприятия. Характеристика гидросферы, оценка состояния и поверхностных водных объектов. Оценка воздействия объекта на окружающую природную среду при складировании отходов.

"Сланцевая революция", очевидно, всерьез овладевает умами политиков и бизнесменов всего мира. Пальму первенства в этой сфере держат американцы, но, по-видимому, есть вероятность, что и остальной мир вскоре к ним присоединится. Конечно, есть государства, где практически не ведется добыча сланцевого газа - в России, например, к этому начинанию основной процент политических и бизнес-элит относится довольно скептически. При этом дело не столько в факторе экономической рентабельности. Важнейшее обстоятельство, которое может повлиять на перспективы такой отрасли, как добыча сланцевого газа, - последствия для экологии. Сегодня мы изучим данный аспект.

Что такое сланцевый газ?

Но для начала - небольшой теоретический экскурс. Что такое сланцевый полезное ископаемое, которое добывается из особого вида минералов - Основной метод, с помощью которого ведется добыча сланцевого газа, последствия которой мы сегодня, руководствуясь позициями экспертов, изучим - фрекинг, или гидроразрыв пласта. Устроен он примерно так. В земные недра вводится в почти горизонтальном положении труба, а одно из ее ответвлений выводится на поверхность.

В процессе фрекинга в газохранилище нагнетается давление, которое способствует выходу сланцевого газа наверх, где он и собирается. Наибольшую популярность добыча упомянутого полезного ископаемого приобрела в Северной Америке. По подсчетам ряда экспертов, рост выручки в рамках этой индустрии на рынке США за последние несколько лет составил несколько сотен процентов. Однако безусловный экономический успех в аспекте освоения новых способов добычи "голубого топлива" может сопровождаться огромными проблемами, связанными с добычей сланцевого газа. Носят они, как мы уже сказали, экологический характер.

Вред экологии

То, на что США и другим энергетическим державам следует, по мнению экспертов, обратить особое внимание, работая в такой сфере как добыча сланцевого газа, - последствия для экологии. Самую главную угрозу для окружающей среды таит в себе основной метод извлечения полезного ископаемого из недр земли. Речь идет о том самом фрекинге. Он, как мы уже сказали, представляет собой подачу в земной пласт воды (под очень большим давлением). Подобного рода воздействие способно оказать выраженное негативное влияние на окружающую среду.

Реагенты в действии

Технологические особенности фрекинга - это не единственный характера. Текущие методы добычи сланцевого газа предполагают использование нескольких сотен разновидностей химически активных, и в потенциале токсичных, веществ. Что это может означать? Дело в том, что разработка соответствующих месторождений требует задействования больших объемов пресной воды. Плотность ее, как правило, меньше той, что свойственна подземным водам. И потому легкие слои жидкости, так или иначе, могут со временем подняться на поверхность и достигнуть зоны смешения с питьевыми источниками. При этом в них, вероятно, будут содержаться токсичные примеси.

Более того, возможен вариант, при котором легкая вода будет возвращаться на поверхность загрязненной не химическими, а вполне природными, но все-таки вредными для здоровья человека и экологии веществами, которые могут содержаться в глубинах земных недр. Показательный момент: известно, что планируется добыча сланцевого газа на Украине, в районе Карпат. Однако эксперты одного из научных центров провели исследование, в ходе которого выяснилось: слои земли в тех регионах, которые, как предполагается, содержат в себе сланцевый газ, характеризуются повышенным содержанием металлов - никеля, бария, урана.

Просчет технологии

К слову, ряд экспертов из Украины призывает обратить внимание не столько на проблемы добычи сланцевого газа в аспекте использования вредных веществ, сколько на недостатки в применяемых газовиками технологий. Представители научной среды Украины в одном из своих докладов на экологическую тематику выдвинули соответствующие тезисы. Какова их сущность? Выводы ученых, в целом, сводятся к тому, что добыча сланцевого газа на Украине может нанести значительный ущерб плодородности почв. Дело в том, что при тех технологиях, что задействуются для изоляции вредных веществ, некоторые материалы будут располагаться под пахотным грунтом. Соответственно, что-то вырастить над ними, в верхних слоях почвы, будет проблематично.

Украинские недра

Есть в среде украинских экспертов также и опасения по поводу возможного расходования запасов питьевой воды, которые могут являть собой стратегически значимый ресурс. Вместе с тем, уже в 2010 году, когда сланцевая революция только набирала обороты, украинские власти выдали лицензии на проведение разведывательных работ по сланцевому газу компаниям уровня ExxonMobil и Shell. В 2012 году было осуществлено бурение поисковых скважин в Харьковской области.

Это могло свидетельствовать, полагают эксперты, о заинтересованности украинских властей в освоении "сланцевых" перспектив, вероятно, с целью снизить зависимость от поставок голубого топлива из РФ. Но сейчас неизвестно, считают аналитики, каковы дальнейшие перспективы работы в этом направлении (в силу известных политических событий).

Проблемный фрекинг

Продолжая рассуждение о недостатках технологий добычи сланцевого газа, можно обратить внимание также и на другие примечательные тезисы. В частности, при фрекинге могут использоваться некоторые вещества Они задействуются как жидкости разрыва. При этом частое их использование может приводить к значительному ухудшению степени проницаемости пород для водных потоков. Для того чтобы избежать этого, газовики могут использовать воду, в которой используются растворимые химические производные веществ, близких по составу к целлюлозе. А они несут серьезную угрозу здоровью человека.

Соли и радиация

Были прецеденты, когда присутствие химических веществ в водах в районе сланцевых скважин было зафиксировано учеными не только в расчетном аспекте, но также и на практике. Проанализировав воду, стекавшуюся в очистные сооружения в Пенсильвании, эксперты обнаружили намного более высокий, чем в норме, уровень содержания солей - хлоридов, бромидов. Некоторые из веществ, обнаруженных в воде, могут вступать в реакцию с атмосферными газами - например, озоном, в результате чего могут образовываться токсичные продукты. Также в некоторых слоях недр, расположенных в районах, где добывается сланцевый газ, американцы обнаружили радий. Который, соответственно, радиоактивен. Не считая солей и радия, в водах, которые концентрируются в районах, где применяется основной способ добычи сланцевого газа (фрекинг), учеными были обнаружены различного рода бензолы, толуол.

Законная лазейка

Некоторые юристы отмечают, что вред экологии, наносимый американскими газодобывающими компаниями "сланцевого" профиля, имеет едва ли не законную природу. Дело в том, что в 2005 году в США был принят правовой акт, по которому метод фрекинга, или гидроразрыва пласта, был выведен из-под мониторинга Агентства по охране окружающей среды. Это ведомство, в частности, следило за тем, чтобы американские бизнесмены действовали в соответствии с предписаниями Закона о защите питьевой воды.

Однако, с принятием нового правового акта, предприятия США получили возможность действовать вне зоны контроля Агентства. Стала возможной, отмечают эксперты, добыча сланцевой нефти и газа в непосредственной близости от подземных источников питьевой воды. И это невзирая на то, что Агентство в одном из своих исследований пришло к выводу, что источники продолжают загрязняться, и не столько в процессе фрекинга, сколько через некоторое время после завершения работ. Аналитики считают, что закон был принят не без политического давления.

Свобода по-европейски

Ряд экспертов акцентирует внимание на том, что не только американцы, но также и европейцы не желают понимать, чем опасна добыча сланцевого газа в потенциале. В частности, Еврокомиссия, разрабатывающая источники права в различных сферах экономики ЕС, даже не стала создавать отдельного закона, регулирующего вопросы экологии в данной отрасли. Ведомство ограничилось, подчеркивают аналитики, всего лишь изданием рекомендации, фактически ни к чему не обязывающей энергетические компании.

Вместе с тем, по замечаниям экспертов, европейцы пока не слишком стремятся к скорейшему началу работ по добыче голубого топлива на практике. Не исключено, что все те дискуссии в ЕС, что связаны со "сланцевой" тематикой, - всего лишь политические спекуляции. И на деле европейцы, в принципе, не собираются осваивать добычу газа нетрадиционным методом. По крайней мере, в ближайшем будущем.

Жалобы без удовлетворения

Есть сведения, что в тех районах США, где идет добыча сланцевого газа, последствия экологического характера уже дали о себе знать - и не только на уровне промышленных исследований, но и в среде обычных граждан. Американцы, живущие по соседству со скважинами, где применяется фрекинг, стали замечать, что вода из-под крана сильно потеряла в качестве. Они пытаются выразить протест против добычи сланцевого газа в своей местности. Однако их возможности, как полагают эксперты, несопоставимы с ресурсами энергетических корпораций. Схему бизнесы реализуют достаточно простую. При возникновении претензий со стороны граждан они формируют наняв экологов. В соответствии с этими документами, питьевая вода должна быть в полном порядке. Если жителей не устраивают эти бумаги, то газовики, как сообщается в ряде источников, выплачивают им в досудебном порядке компенсации взамен подписания договоров о неразглашении сведений о подобных сделках. В результате чего гражданин теряет право сообщать что-то прессе.

Вердикт не обременит

Если же судебные процессы все же инициируются, то решения, выносимые не в пользу энергетических компаний, на деле не являются сильно обременительными для газовиков. В частности, по некоторым из них корпорации обязуются поставлять за свой счет гражданам питьевую воду из экологически чистых источников или же устанавливать для них очистное оборудование. Но если в первом случае пострадавшие жители, в принципе, могут быть довольны, то во втором - как полагают эксперты - особого повода для оптимизма может и не быть, поскольку некоторые все же могут просачиваться через фильтры.

Власти решают

В среде экспертов бытует мнение, что интерес к сланцу в США, равно как и во многих других странах мира, в большей степени политический. Об этом, в частности, может свидетельствовать тот факт, что многие газовые корпорации поддерживаются правительством - особенно в таком аспекте, как налоговые льготы. Экономическую же состоятельность "сланцевой революции" эксперты оценивают неоднозначно.

Фактор питьевой воды

Выше мы рассказали о том, что украинские эксперты ставят под сомнение перспективы добычи сланцевого газа в своей стране, во многом в силу того фактора, что технология фрекинга может потребовать расходования большого количества питьевой воды. Надо сказать, что подобные опасения высказывают и специалисты из других государств. Дело в том, что и без сланцевого газа уже сейчас наблюдается во многих регионах планеты. И вполне вероятно, что подобная ситуация в скором времени может наблюдаться и в развитых странах. А "сланцевая революция", понятное дело, будет только способствовать ускорению этого процесса.

Неоднозначный сланец

Есть мнение, что добыча сланцевого газа в России и других странах не осваивается совсем или, по крайней мере, не происходит в таком темпе, как в Америке, как раз таки по причине рассмотренных нами факторов. Это, прежде всего, риски загрязнения окружающей среды токсичными, а иногда и радиоактивными, соединениями, имеющими место быть при фрекинге. Также это вероятность истощения резервов питьевой воды, которая может в скором времени даже в развитых странах стать ресурсом, по степени значимости не уступающим голубому топливу. Разумеется, в расчет берется также и экономическая составляющая - среди ученых нет единого мнения по вопросам рентабельности сланцевых месторождений.

В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.

Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.

Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:

• литосферу;
• атмосферу:
• воду;
• животный мир.

Влияние на литосферу

Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.

В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:

• карьеры;
• отвалы;
• терриконы;
• овраги.

Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.

В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.

Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.

Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.

Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.

Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.

В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.

Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.

Добыча соли шахтным способом

Влияние на атмосферу

Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:

• метана,
• оксидов
• тяжелых металлов,
• серы,
• углерода.

Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.

Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.

Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.

Влияние на водную среду

В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м 3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м 3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:

Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек

• образование депрессионных воронок;
• исчезновение родников;
• высыхание малых рек;
• исчезновение ручьев.

Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.

В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.

Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.

Влияние на животный и растительный мир

Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.

Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.

При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.

Видео: Загрязнение окружающей среды