Вплив геологорозвідувальних робіт на природне навколишнє середовище

Для всіх способів розробки родовищ характерним є вплив на біосферу, що стосується практично всіх її елементів: водний і повітряний басейни, землі, надр, рослинного і тваринного світу. Цей вплив може бути як безпосереднім (прямим), так і опосередкованим, що є наслідком першого. Розміри зони поширення непрямого впливу значно перевищують розміри зони локалізації прямого впливу.

За даними ООН, сьогодні у світі з надр щорічно видобувається близько 20 млрд. Тон корисних копалин. При цьому лише 1-5% речовини, що добувається, використовується у вигляді продукції, решта йде у відвали і відходи.

Статистика державного управління екології та природних ресурсів в Житомирській області свідчить, що на 1січня 2001р. Під відкритими розробками, кар’єрами, шахтами було зайнято 8504га земель, найбільше у Корестенському районі – 2182га, Володар-Волинському районі – 1440га, Олевському – 1375га.[5]

Відходи підприємств гірничо видобувної промисловості – породи розкривні та супутні – займають 1066га, де їх за складовано майже 100млн. т.

Таким чином, в процесі гірничого виробництва утворюються і швидко зростають простори, порушені гірничими виробками, відвалами порід і відходів переробки і є безплідними поверхнями, що негативно впливають і на навколишні території.

Необхідно розрізняти кількісний і якісний облік несприятливих екологічних факторів при використанні земель для видобування корисних копалин. При кількісному обліку фіксується загальна площа вилучення земель і площа порушених ділянок у зв’язку з веденням гірничих робіт. При якісному обліку визначається зміна стану порушених земель. При кількісному і якісному обліку слід визначити зміну стану земель в результаті непрямого впливу на них гірських робіт, що характеризується площею земель, що непрямим впливом, і показниками кількісного стану цих земель.

У зв’язку з осушенням родовищ і складом дренажних і стічних вод (відходів переробки корисних копалин) в поверхневі водойми і водогони різко змінюються гідрогеологічні і гідрологічні умови в районі родовища, погіршується якість підземних і поверхневих вод.

У багатьох випадках суттєво порушується гідрологічний режим місцевості, знижується рівень ґрунтових вод, порушується водопостачання населення, водопідживлення лісів, пасовищ, посівних площ, що призводить до відмирання багатьох видів рослин, збіднення тваринного світу, погіршення умов діяльності і проживання людей.

Атмосфера забруднюється пилогазовими організованими і неорганізованими викидами і виділеннями різних джерел, в тому числі гірничих виробок, відвалів, цехів з переробки і фабрик. Вийняті пусті породи, відходи від переробки корисних копалин складують у відвали, що створює додаткові джерела пилевиділення, а інколи (при самозапаленні) і газовиділення.

Основні джерела забруднення атмосфери в районі роботи гірничодобувних чи переробних підприємств є джерела техногенного походження: масові вибухи на кар'єрах, робота виймально-навантажувальних, транспортних, переробних машин та пристроїв, які забруднюють атмосферу викидами пилу, оксидів вуглецю, азоту та інших газів.

В результаті комплексного впливу на вказані елементи біосфери суттєво погіршуються умови зростання рослин, проживання тварин, життя людини.

Надра, будучи об’єктом і операційним базисом гірничого виробництва, підлягають найбільшому впливу. Так як надра відносяться до елементів біосфери, що не мають властивостей до природного відновлення в скорому майбутньому, охорона їх повинна передбачати забезпечення науково обґрунтованої і економічно доцільної повноти і комплексності використання.

Вплив гірничого виробництва на біосферу проявляється в різних галузях народного господарства і має велике соціальне і економічне значення. Так, непрямий вплив на землі, пов’язаний зі зміною стану і режиму ґрунтових вод, осадженням пилу і хімічних сполук з викидів в атмосферу, а також продуктів вітрової і водної ерозії, призводить до погіршення якості земель в зоні впливу гірничого виробництва. Це проявляється в пригніченні і знищенні природної рослинності, міграції і скорочення чисельності диких тварин, зниження продуктивності сільського і лісового господарства.

Гірничі розробки порушують гідро екологію ґрунту, призводять до збільшення стоку рудникових та шахтних вод, які несуть значну кількість забруднювачів: хлористі сполуки, сірчану кислоту, розчинні солі заліза, марганцю, міді, цинку, нікелю та інших.

Значним джерелом забруднення навколишнього середовища є шкідливі гази, а також мінералізовані води, що відкачуються з шахт, кар’єрів та скидаються в поверхневі водотоки. Всі поверхневі нагромадження гірських порід стають активним джерелом тонко дисперсного пилу. Шахтні породи в териконах, схильні до само загоряння, забруднюють повітря та ґрунти продуктами горіння, і перш за все сірчаними сполуками. [6]

З інтенсивним відкачуванням підземних вод, нафти, газу пов’язані значні осідання земної поверхні, що нерідко супроводжується деформацією споруд, заболочуванням місцевості, затопленням прибережних територій. Відкачування підземних вод викликає зниження їх рівня на всій прилеглій території, що призводить до загибелі лісів, зниження родючості ґрунтів.

Деякими авторами зроблена спроба класифікувати вплив гірничого виробництва на навколишнє середовище. Японський вчений М. Накао розділяє негативний вплив гірничого виробництва на навколишнє середовище на наступні групи:

Ⅰ- осаджування земної поверхні внаслідок утворення земної поверхні внаслідок утворення підземних пустот і порожнини, які виникають при вилученні корисних копалин і відкачки шахтних вод;

Ⅱ- збиток сільському господарству і рибоводству від впливу відкачиних шахтних вод;

Ⅲ- збиток сільському господарству і лісоводстві від виділення газів, що містять сірчані оксиди;

Ⅳ - збиток живим істотам, будівлям і земельним угіддям внаслідок утворення териконів, відстійників шахтних вод і складування відходів.

Але ця класифікація є дуже вузькою і не відображає всіх особливостей впливу гірничого виробництва на навколишнє середовище.

Польські спеціалісти Е.Малара, Т.Скавина і З.Боярський вважають, що цей вплив викликає геомеханічні, гідрологічні, хімічні, фізико-механічні і термічні зміни в навколишньому середовищі.

Геохімічні зміни обумовлені:

1. Будівництвом кар’єрів, відвалів, відстійних водоймищ, різних насипів і траншей.

2. Деформацією поверхні в результаті ведення гірничих робіт.

3. Зберіганням відходів збагачувальних фабрик та інших відходів.

4. Монтажними роботами, роботою тяжкого обладнання та ін.

В результаті цього впливу відбуваються зміни рельєфу місцевості, геологічної структури масиву гірських порід, ґрунту і будівельного полотна; механічні пошкодження ґрунту, ліквідація ґрунту і створення безгрунтових місцевостей; пошкодження будівельних об’єктів та інженерних споруд.

Гідрологічні зміни зумовлені:

1. Дренажним впливом підземних і відкритих гірничих виробок.

2. Деформацією поверхні в результаті ведення гірничих робіт.

3. Будівництвом кар’єрів, відвалів, водоймищ, різних насипів і траншей.

4. Зменшенням русел рік, будівництвом водойм, перепадів та інших гідротехнічних споруд.

5. Забрудненням вод.

6. Використанням підземних вод з різною метою.

7. Дренуванням родовищ.

В результаті цього впливу відбуваються зміни розташування і руху рівня підземних вод і гідрографічної мережі; погіршення якості вод дрібно залягаючи водоносних горизонтів, геолого-інженерних умов будівельного полотна, водного режиму ґрунтового шару; зменшення ресурсів підземних вод; збільшення суфозії і механічного ущільнення ґрунтів; зміни морфодинамічного режиму рік, створення поїм.

Хімічні зміни обумовлені:

1. Емісією газів і хімічно активного пилу.

2. Скидом засолених і забруднених вод.

3. Впливом токсичних компонентів, що містяться в породних відвалах і хвостосховищах.

В результаті цього впливу відбуваються зміни складу і властивостей атмосферного повітря, вод і ґрунтів.

Фізико-механічні зміни обумовлені:

1. Емісією пилу і аерозолів.

2. Скидами вод, забруднених суспензій і гідро золями. В результаті цього впливу відбуваються зміни складу і властивостей атмосферного повітря, води і ґрунту; зміни русел і водостоків.

Термічні зміни обумовлені:

1. Забрудненням повітря.

2. Скидами підігрітих вод.

3. Нагнітанням підігрітих вод і масив гірничих порід. В результаті цього впливу відбуваються зміни якості атмосферного впливу і водного басейну.

Основні види і результати впливу гірничого виробництва на біосферу наведені в табл. 1.1.

На сучасному етапі розвитку вітчизняної і закордонної науки та техніки родовищ твердих корисних копалин розробляються в основному трьома способами – відкритим, підземним і геотехнологічним. У майбутньому значні перспективи має підводне добування корисних копалин з дна морів і океанів.

Нині для розвідки корисних копалин застосовуються різні способи: геологорозвідка з використанням бурових верстатів; проходки шурфів, дудок або канав; розвідка з використанням геофізичних методів; розвідка за допомогою будівництва спеціальних шахт або кар’єрів.

Таблиця 2.1

Вплив гірничого виробництва на НПС починається з геологорозвідувальних робіт. Тут можна відмітити такі види порушень навколишнього середовища:

- геомеханічні (зміни природної структури гірського масиву, рельєфу місцевості, поверхневого шару землі, ґрунтів, у тому числі вирубування лісів, деформація поверхні);

- гідрогеологічні (зміна запасів, режиму руху, якості та рівня ґрунтових вод, водного режиму ґрунтів, винесення у ріки та водойми шкідливих речовин з надр землі);

- хімічні (зміна складу і властивостей атмосфери та гідросфери, в тому числі й підкислення, засолення, забруднення вод, збільшення фітотоксичних елементів у воді та повітрі);

- фізико-механічні (забруднення повітря, його підігрів, зміна властивостей ґрунтового покриву та інше);

- шумове забруднення, вібрація ґрунту та гірського масиву, викиди породи при вибухах; погіршення прозорості атмосфери та інші можливі явища, які супроводжують гірничі розробки, негативно впливаючи на навколишнє середовище. [7]

При розвідці родовищ корисних копалин найбільші порушення отримують земельні ділянки. Основні порушення землі зводяться до таких:

- складування відвалів при розвідці родовищ корисних копалин шахтним і кар’єрним способами;

- при розвідці покладів корисних копалин з використанням верстатів для буріння свердловин землю порушують транспортуванням бурових вишок та будівництвом зумпфів в місцях буріння свердловин і покриття прилеглих площ буровим шламом;

- при сейсморозвідці, яка виконується з використанням вибуху зарядів вибухівки, мають місце локальні порушення грунтово-рослинного шару з утворенням деформованої свердловини і воронки на викид. Порожнина і сама свердловина являють небезпеку для людей і тварин, що потребує їх ліквідації;

- лінійні засмічення земель гірськими породами при проведенні геологорозвідувальних канав механізованим або ручним способами;

- прокладання до місць розвідки та нестаціонарних промплощадок геологорозвідувальних робіт транспортних і енергетичних комунікацій.

В гірничопромислових ландшафтах змінюється:

s гідрогеологічний режим і рівень підземних вод;

s відбувається заболочування, підтоплення і засолення ґрунтів;

s з’являються техногенні пустелі;

s виникає штучний сірчанокислий ландшафт;

s місцями майже повністю знищується рослинність;

s у великих розмірах відбувається розсіювання геохімічних елементів земної кори і забруднення ними атмосфери та гідросфери;

s погіршується радіаційно-гігєнічний стан довкілля;

s змінюються ландшафти;

s забруднюються прилеглі до гірничих комплексів території;

s посилюються ерозійні процеси земної кори і її поверхні;

s локально порушується стійкість природних систем в районах функціонування гірничопромислових комплексів;

s посилюється вплив урбанізації;

s забруднюється зовнішнє і підземне середовище від поховання в надрах різних токсичних і радіоактивних речовин та інші. [2]

При розвідці корисних копалин шляхом будівництва розвідувальних шахт і кар’єрів, які зазвичай мають значно менші розміри і обсяги гірничих робіт, забруднення середовища відбувається за тією ж схемою, що і при видобуванні корисних копалин. При цьому забруднюються атмосфера, гідросфера, але найбільший збиток наноситься землі. Земля порушується при здійсненні розвідувально-добувних робіт, при складуванні порід у відвали і терикони, через ерозії, будівництво різних комунікацій тощо. Досить часто розвідку здійснюють з використанням розвідувальних канав, будівництво яких може здійснюватись вручну, канавокопачами, вибухом або гідравлічним способом. При цьому на поверхні утворюється канава та породний вал. Після закінчення робіт такі виробки рекультивують, тобто відновлюють поверхню. Породний вал поступово зрівнюється з оточуючою поверхнею завдяки природному ущільненню засипаних у виробку порід. При бульдозерній засипці здійснюють ущільнення породи в канаві, що особливо необхідно для запобігання яроутворення. Посадка чагарників і дерев на відновленій ділянці поверхні є ефективним засобом захисту від ерозії.

На цінних родючих землях потребуються більш трудомісткі роботи з рекультивації: грунтово-рослинний шар в межах контуру виробки знімається бульдозером або скрепером і складується. Знімання рослинного шару, його транспортування у відвал і назад у виробку, а також укладання на поверхню полегшується при попередній обробці ґрунту розрихлюванням і боронуванням. Роботи з рекультивації земель при проходці розвідувальних канав вибухом на викид або гідравлічним способом практично нездійсненні.

При проходці канав частина земної поверхні руйнується внаслідок утворення на ній відкритої гірничої виробки і прилеглі до канави ділянки земної поверхні забруднюються породами, видобутими з надр. Розміри порушених виробкою земельних ділянок визначаються довжиною і шириною канави. Довжина канав встановлюється залежно від розмірів земельних площ, які вивчаються, і вимог методики розвідки. Ширина канав залежить від властивостей і обводненості порід, способу проходження, глибини і форми поперечного перерізу виробок. Зона засмічення земної поверхні породою, яка видобувається з надр при проведенні канав, значно більша зони розрушення. Здебільшого породу відсипають уздовж бортів канав у стрічкові відвали. При цьому площа земної поверхні, яка займається стрічковим відвалом, пропорційна його довжині. Для розміщення породи у стрічкові відвали з трапецевидною формою поперечного перерізу необхідно робити два відвали висотою 1 м по обидві сторони виробки. Проведення розвідувальних канав вибухом на викид характеризується незрівнянно більшими масштабами порушення поверхні, а зона розкиду породи по поверхні вимірюється десятками метрів в кожну сторону від виробки. Збитки при проведенні розвідувальних канав збільшуються з часом через водну і вітрову ерозії.

І дотепер думки, направлені на зменшення площ порушення земної поверхні в процесі розвідки і розробки родовищ, на жаль, рідко є вирішальними при проектуванні і виконанні робіт. Проведення розвідувальних канав і траншей з використанням канавокопачів або екскаваторів забезпечує мінімальні розміри ширини виробок поверху і найбільшу компактність відвалів. Проходка магістральних канав з використанням скреперних установок доцільна при поєднанні скреперного виймання породи із однієї канави з доставкою і розміщенням її в раніше пройдену канаву. Відновлення екологічних систем порушених земель відбувається досить повільно, особливо в тундрових зонах та зонах пустель.

Переміщення бурових вишок у нерозібраному вигляді з однієї промплощадки на іншу призводить до того, що при цьому декілька тракторів, які переміщаються широким фронтом, важкі стальні канати і сама вишка переорюють ґрунт, здираючи увесь грунтово-рослинний шар на своєму шляху. При бурінні геологорозвідувальних свердловин землі порушуються через транспортування та розміщення на місці буріння верстата, спорудження зумпфа для промивної рідини та через розтікання шламу, який видобувається із вибою свердловини. Найбільший збиток середовищу наносить шлам, яким забруднюється ґрунт, вода і повітря. [1]

На ділянках ведення геологорозвідувальних та геофізичних робіт землі забруднюються також паливно-мастильними матеріалами, тампонажними розчинами та іншими технологічними матеріалами. Звичайно ж при проведенні геологорозвідувальних робіт відбувається забруднення повітряного простору відхідними газами бурових верстатів, транспортних та інших технологічних машин. Найбільше забруднення повітря відбувається при розвідці корисних копалин з будівництвом геологорозвідувальних шахт через вентиляцію шахтних виробок. Забруднення повітря відбувається також при розвідці покладів корисних копалин шляхом будівництва випробувального кар'єру, особливо при використанні на цьому кар'єрі вибухової технології. Звичайно ж відвали і терикони, кар'єрні виробки піддаються вітровій ерозії, а це теж в певній мірі забруднює повітряне середовище. Найбільше забруднення отримує водне середовище від використання та розтікання промивної рідини, при неякісному ліквідаційному тампонажі розвідувальних виробок, шахтними і кар'єрними водами, від водної ерозії. Води забруднюються також паливно-мастильними та різними технологічними матеріалами, особливо при бурінні свердловин зі спеціальних платформ на водоймищах або при розміщенні бурових верстатів на поверхні льоду взимку.