Забруднення надр їх раціональне та комплексне використання

Забруднення надр відбувається в наслідок захоронення відходів гірничого виробництва. Існує декілька способів захоронення відходів у надрах:

1. використання гірничих виробок, відпрацьованих шахт і кар’єрів;

2. нагнітання рідких відходів у гідрогеологічні структури (поглинаючі водоносні горизонти).

Для попередження забруднення надр необхідно забезпечити при проектуванні та експлуатації об’єктів у підземному просторі наступні умови:

- вибір оптимальних варіантів розміщення об’єктів у розрахунку охорони надр, раціонального режиму експлуатації самого підземного об’єкту.

- застосування прогресивних і технологічних схеми розкриття товщі вміщуючих порід;

- розробка об’ємно-планувальних і конструкторських рішень об’єкта, які дозволять нам раціонально використовувати підземний простір;

- розробка та рішення питань, які забезпечать охорону праці, техніку безпеки, інженерний захист об’єкту, промислову санітарію, утилізацію відходів виробництва.

Раціональне використання і охорона надр розглядаються як науково обґрунтоване використання земної кори, мінеральних ресурсів літосфери і гідросфери.

Під раціональним використанням надр розуміють систему вимог наукового, виробничо-технічного та організаційного характеру виконання яких забезпечить повне та комплексне використання ресурсів надр для забезпечення духовних та матеріальних потреб суспільства. Тобто, під раціональним використанням і охороною надр при розробці родовищ потрібно розуміти забезпечення раціонального використання земної кори шляхом: найповнішого вилучення корисних копалин, які містяться в ній; комплексного використання мінеральних ресурсів, яке охоплює: комплексну розробку родовищ і комплексне використання мінеральної сировини на усіх стадіях її переробки в народному господарстві (вилучення супутніх цінних компонентів і використання відходів виробництва).

Раціональне використання і охорона надр включають:

~ охорону ділянок надр при спорудженні підземних інженерних споруд для збереження будь-яких запасів та поховання шкідливих відходів виробництва;

~ охорону ділянок надр, які мають особливу наукову і культурну цінність (геологічні пам'ятки);

~ охорону родовищ корисних копалин від усілякого пошкодження, забудови, затоплення водосховищами.

Раціональне використання надр передбачає, перш за все, найбільш повне виймання корисних копалин в їх геологічних контурах, що забезпечується:

-зниженням рівня втрат корисної копалини на контакті з вміщуючими покриваючими та підстилаючими пустими породами за рахунок застосування прогресивних технологій і постійного їх удосконалення при відробці контактних зон;

- застосуванням технологій і техніки, які забезпечують максимальне виймання кондиційної сировини. Зокрема, при вийманні скельних порід необхідно застосовувати таку технологію буро-підривних робіт, при якій би не допускалося переподрібнення гірської маси і зменшення виходу кондиційних фракцій щебеню; при розробці пластових родовищ виймання пластів слід проводити зверху вниз, забезпечувати мінімальні втрати корисної копалини в ціликах;

- складуванням порід, які можуть знайти застосування в подальшому, в спеціальні відвали;

- залученням до розробки частини некондиційних запасів, які після змішування з високоякісною сировиною дадуть товарний продукт;

- впровадженням комплексної розробки родовищ, коли з надр добувається зразу декілька корисних копалин, чим забезпечується маловідхідна та безвідхідна технології; більш широким використанням пустих порід шахт, рудників, переробних підприємств як будівельних матеріалів, що дасть можливість зменшення кількості кар'єрів будівельних матеріалів, і тим самим приведе до покращення екологічної обстановки окремих регіонів.

Рівноправними і самостійними складовими проблеми комплексного використання мінеральних ресурсів є комплексна розробка родовищ і комплексне використання сировини.

Комплексна розробка родовища передбачає не тільки отримання цільової корисної копалини, але й тих корисних компонентів, які можуть знаходитись в складі вміщуючих порід, тобто в суміжних стратиграфічних горизонтах або геологічних тілах, які зачіпаються гірничими роботами. Всі корисні компоненти мають освоюватись сукупно шляхом селективного, роздільного видобування, відправлення споживачу або ж тимчасовим складуванням в спеціальні відвали.

Комплексне використання сировини передбачає вилучення всіх компонентів (рідкісних і розсіяних елементів, солей, окремих гранулометричних фракцій, залишкових полімінеральних продуктів і т. д.), так і використання самої агрегатно-мінеральної основи корисних копалин, відходів виробництва, тобто перетворення їх в корисну продукцію. Важливість завдання комплексною використання мінеральної сировини зумовлена великими обсягами її видобування і переробки (близько 60 % сировини, що знаходиться в господарському обігу, мінерального походження).

Проблему комплексного використання надр вирішують в наступних напрямках:

А. геологічний напрямках

Б. геологічний напрямок

В. гірничотехнічний

Г. економічний

Д. організаційний

А.

1. забезпечення повноти геологічного вивчення надр

2. проведення попереднього геологічного вивчення надр, яке забезпечує достовірну оцінку запасів корисних копалин (балансові, позабалансові та наявність суміжних горизонтів корисних копалин)

3. проведення державної екологічної експертизи та державний облік запасів корисних копалин.

Для виконання цих вимог необхідно:

- проводити удосконалення методів розвідки та удосконалення підрахунків запасів корисних копалин;

- проводити вивчення речовинного складу корисної копалини та вміщуючи порід;

- проводити геолого-технологічне картографування;

- розробляти науково обґрунтовуючі методи прогнозу інженерно-геологіних та гідрогеологічних умов експлуатації родовища.

Б.

1. забезпечення найбільш повного вилучення із надр запасів основних та немічно з ними залягаючи корисних копалин.

2. Достовірний облік корисних копалин, які ми вже вилучили і облік тих копалин, що залишились в надрах.

Для виконання цих вимог необхідно проведення робіт із створенням нової удосконаленої техніки та технології розробки родовища, яка забезпечує повноту та якість вилучення корисної копалини з надр.

В.

1. суворе дотримання схем переробки мінеральної сировини, що забезпечує раціональне та комплексне вилучення всіх корисних компонентів на всіх стадіях переробки і ступеня їх вилучення із мінеральної сировини.

2. подальше вивчення технологічних властивостей і складу мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини.

3. найбільш повне використання продуктів та відходів переробка, складування, облік та збереження тих продуктів і відходів, що містять корисні компоненти, але на даному етапі нами тимчасово не використані.

Для виконання цих вимог необхідно:

- створення нових та удосконалення вже існуючих технологічних процесів переробки мінеральної сировини, які дозволяють найбільш повно вилучати корисні компонента;

- утилізація вміщуючи порід та відходів виробництва

Г.

1. визначення промислової цінності родовища корисних копалин.

2. ефективність та безпечність всіх способів геологічного вивчення надр при достовірній оцінці запасів родовища та постановці їх на державний облік.

3. геолого-економічна оцінка родовища на основі критеріїв та вимог, які встановлені органами управління державного фонду надр.

Для виконання цих вимог необхідно розробити економічні механізми управління, тобто систему заходів попередження і стимулювання повного і комплексного використання ресурсів надр.

Д.

1. збільшення об’ємів геологорозвідувальних робіт в освоєних районах

2. перегляд вже діючих та введення нових економічно-обґрунтованих споживчих стандартів на мінеральну сировину.

Згідно з діючими "Єдиними правилами охорони надр при розробці родовищ твердих корисних копалин" вже на стадії проектування необхідно передбачити комплексне використання родовищ твердих корисних копалин, повне виймання їх в межах відведеного кар'єрного чи шахтного поля.

При оцінці повноти використання запасів, які вміщують декілька компонентів різної цінності, об’єктивним показником є відношення отримуваної в процесі видобування і переробки сумарної цінності кінцевої продукції до всієї цінності корисних компонентів, які вміщуються в погашених запасах. Це відношення, виражене у вигляді коефіцієнта використання запасів комплексної сировини є аналогічним коефіцієнтувилучення для мономінеральної сировини. Особливість запропонованого показника – коефіцієнта використання запасів комплексної сировини – полягає в тому, що він дає змогу оцінити ступінь використання не видобутих, а погашених балансових запасів реальної сировини, тобто визначити повноту і якість освоєння родовища корисних копалин. Цінність мінеральної сировини з плином часу зростає, оскільки зростає потреба в ній і збільшується число елементі, які з неї вилучаються. [11]

Досвід роботи гірничодобувної промисловості країни свідчить, що масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і по більшості їх груп знаходяться в межах 3-10%. В той же час гірничі відвали вміщуючих порід, відходи збагачувальних фабрик можуть бути сировиною для виготовлення будівельних матеріалів, використовуватись в автодорожному і залізничному будівництві, при рекультивації земель тощо. З промисловою метою можуть бути використані також і стічні шахтні води.

Заходи, спрямовані на зменшення площ земельних угідь, що вилучаються під кар'єри і відвали, на вловлювання газу і пилу, на очищення стічних вод з вилученням корисних компонентів і утилізацією відходів, особливо, організацію замкнених циклів (безвідхідного виробництва) забезпечують повне використання мінеральної сировини і є самими ефективними для охорони навколишнього природного середовища. Саме в цьому і полягає важливе соціально-економічне значення раціонального використання і охорони надр.

Таким чином, під раціональним природокористуванням в цілому слід розуміти регулювання процесів інтенсивного використання природних ресурсів і їх охорону, а також систему заходів, яка охоплює питання охорони навколишнього природного середовища і контролю його стану, відновлення і збереження природних ресурсів, ефективного використання відповідних капітальних вкладень, раціонального розвитку і розміщення продуктивних сил.

Чинне законодавство про надра акцентує головну увагу на таких диіекіах:

۷ раціональне і комплексне використання мінеральних багатств в господарстві;

۷ правильне розміщення продуктивних сил країни залежно від мінерально-сировинних баз;

۷ безпечне ведення гірничих робіт при експлуатації надр;

۷ бережливе ставлення до природних багатств та їх охорона;

۷ недопущення шкідливого впливу робіт, пов'язаних з використанням надр;

۷ збереження запасів корисних копалин;

۷ охорона корисних копалин від зачеплень, пожеж та інших чинників, які знижують якість і цінність родовищ;

۷ запобігання забрудненню надр.

Першою необхідною і дуже важливою стадією раціонального використання мінеральних ресурсів і охорони надр являються: повна розвідка родовища; комплексне вивчення родовища і його речовинного складу корисних копалин; точність підрахунку запасів; достовірність геологічних висновків за попередніми і промисловими оцінками родовищ.

Точний підрахунок розвіданих запасів корисних копалин дає можливість в подальшому виявити втрати їх при видобуванні, які визначаються відносно балансових запасів в надрах. Велика різниця між запасами і обсягом видобування свідчить про непередбачені втрати. Крім показників на добувні роботи, установлюють показники вилучення корисних компонентів при первинній переробці мінеральної сировини на збагачувальних фабриках. Комплексне вилучення корисних компонентів потребує комплексного геологічного вивчення повноти досліджень речовинного складу корисних копалин, Таким чином, правильне установлення як тимчасових, так і постійних мінерально-сировинних кондицій для конкретних родовищ є основою оптимального використання промисловістю мінеральних ресурсів.

Першочерговими завданнями подальшого геологічного вивчення мінеральних ресурсів земної кори, їх раціонального використання і охорони є:

s розширення існуючих і створення нових мінерально-сировинних баз видобування і переробки корисних копалин з урахуванням оптимального розміщення продуктивних сил в країні і окремих її регіонах;

s максимальне забезпечення промислового виробництва мінерально-сировинними ресурсами, які відповідають вимогам науково-технічного прогресу;

s виявлення і збільшення запасів високоякісних родовищ корисних копалин в першу чергу в тих районах, де розробка їх забезпечує найбільш економічну ефективність;

s переоцінка виявлених мінеральних ресурсів з урахування можливостей і тенденцій науково-технічного прогресу стосовно використання бідних родовищ і комплексного вилучення із мінеральної сировини всіх цінних компонентів.

Усі виявлені в надрах запаси мінеральної сировини затверджуються в установленому порядку Державною комісією України по запасах корисних копалин. Затвердженням розвіданих запасів по тому чи іншому родовищу завершується етап безпосередньої охорони надр геологічним відомством і розпочинається діяльність рудникової, шахтної, промислової геології, яка разом з маркшейдерською службою несе відповідальність за охорону надр.

Після затвердження в установленому порядку запаси корисних копалин підлягають державному обліку, основне завдання якого полягає в отриманні повних і достовірних даних про стан на 1 січня кожного року мінерально-сировинної бази підприємства, галузі і країни в цілому. Державний облік запасів здійснюється геологічними фондами, які слідкують за своєчасним наданням підприємствами і організаціями звітних балансів корисних копалин, перевіряють відповідність отриманої інформації вимогам інструкції і складають баланси запасів мінеральної сировини території, що ними обслуговується. Геологічний фонд здійснює методичне керівництво та інструктаж щодо обліку запасів корисних копалин, а також складає зведений баланс запасів мінеральної сировини по всій території України в цілому.

Геологорозвідка забезпечує гірничодобувну промисловість вихідними даними для ефективної експлуатації родовищ мінеральних ресурсів, а також для інженерного здійснення власне гірничих робіт. Поряд з цим ці дані дають змогу ще на стадії проектування гірничодобувного підприємства передбачити заходи з охорони навколишнього природного середовища при експлуатації родовища.

Прибуток, як кінцевий показник, може змінюватись в ту або іншу сторону, витрати періодично можуть різко знижуватись при корінному удосконаленні техніки і технології. Одним із шляхів підвищення повноти виймання розвіданих запасів є промислове освоєння забалансових запасів, використання яких у відповідності з затвердженими кондиціями в даний час вважається економічно недоцільним або технічно і технологічно неможливим, але які можуть в подальшому бути переведеними в балансові. Забалансовані руди можна розглядати як важливий резерв розширення сировинної бази, продовження терміну служби підприємства, отримання додаткової кількості металів, скорочення втрат цінних компонентів.

Відомі методики доцільності залучення у видобування забалансованих запасів на діючих гірничих підприємствах розроблені з урахуванням:

* забезпечення раціонального використання розвіданих запасів на розроблюваних родовищах;

* залучення в розробку забалансових запасів при умові збереження плану виробництва кінцевої продукції підприємства, сумарного річного прибутку рентабельності на рівні не нижче нормативної;

* обґрунтування економічної доцільності з врахуванням отримання кінцевої продукції (металу, металу в концентраті), а не продукції проміжної стадії (видобута корисна копалина).

Витрати на видобування забалансових запасів залежать, в основному, від просторового їх розміщення відносно розроблюваних балансових запасів, ступеня підготовленості забалансових запасів, їх якості.

При комплексному використанні гірничої маси не тільки підвищуються темпи зростання промислового виробництва, але й зменшується гострота негативних факторів взаємодії гірничих робіт з оточуючим середовищем, зменшуються обсяги вилучення земель під нові виробництва, хвостосховища, відвали, зменшується споживання води і запиленість повітря. [11]

Проблеми охорони надр найтіснішим чином переплітаються із завданнями раціонального використання мінеральних ресурсів в процесі розробки родовищ корисних копалин. Особливістю гірничих робіт є тимчасовий їх характер – при виснаженні родовищ виробництво припиняється. В зв'язку з цим гірничі роботи повинні вестись за умови, щоб нові ландшафти, які формуються при цьому, а також виїмки, відвали, інженерні комплекси на поверхні та підземні комплекси в подальшому могли використовуватися для певних господарських цілей з максимальним ефектом. Це забезпечить зниження шкідливої дії гірничих робіт на навколишнє середовище та зменшить витрати на його відновлення.

Вперше поняття «Охорона надр» було дано в гірничому положенні СРСР в 1921.

Основні аспекти поняття «охорона надр»:

1) технічні методи і способи ведення гірничих робіт проводиться у відповідності до геологічної будови родовища із врахуванням характеру залягання пластів породи (геологічний контроль здійснюється державним фондом надр України);

2) використання і дотримання правил, які стосуються технічної правильності та технічної доцільності повного відпрацювання родовища;

3) застосування правил, які стосуються зйомки підземних та наземних гірничих виробок, тобто складання маркшейдерських планів перевірки шляхом контрольної зйомки виробки.

Основні вимоги до охорони надр

1. охорона родовищ корисних копалин від затоплення, обводнення, пожежі які погіршують якість корисної копалини, промислову цінність родовища і ускладнюють ведення гірничих робіт;

2. запобігання забрудненню надр при ведені робіт, які пов’язані із використанням підземного простору надр (сховища нафти і газу, захоронення шкідливих речовин і відходів виробництва, скидання стічних вод);

3. дотримання встановленого порядку консервації та ліквідації підприємств по видобуванню корисних копалин і підземних споруд, які не пов’язані із процесом видобування;

4. запобігання накопиченню промислових і побутових відходів на площах водозбору та в місцях залягання підземних вод (якщо існує природне тріщинуватість водоупору) для потреб питного і промислового водопостачання;

5. запобігання самовільній забудові земельних ділянок, що виділені в земельний відвід гірничому підприємству.

Комплексне використання надр – це вирішальний напрямок збільшення виробництва корисної мінеральної сировини при скороченні екологічно шкідливих наслідків і обсягів виймання гірничої маси, а тому відходи гірничого виробництва слід розглядати як мінеральні ресурси, які тимчасово не використовуються. Потрібно поступово ліквідувати поняття “порожня порода”, освоїти комплексне виробництво, яке дасть змогу випускати різні види продукції і особливо нові види будівельних матеріалів.

При розробці родовищ корисних копалин всі мінеральні ресурси, які добуваються з надр, поділяються на три групи: головні, супутні та попутно видобувні. До головних (основних) відносяться мінеральні ресурси, видобуток яких – основна мета даного підприємства. До супутніх – мінеральні ресурси, що входять до складу видобутої мінеральної сировини, відокремлення яких на стадії видобутку є технічно неможливим або ж економічно невигідним. До попутно видобувних відносять мінеральні ресурси, видобуток яких з надр проводиться вимушено, при виконанні певних технологічних операцій. Видані на поверхню попутно видобувні мінеральні ресурси можуть значно вплинути на навколишнє природне середовище. Породи, які не містять або взагалі мають мало корисних компонентів, часто називають "пустими породами".

Найбільш раціональним використанням мінеральних ресурсів є їх комплексне застосування, під яким розуміють видобуток їх з надр у придатному для використання стані, основних та сумісно з ними залягаючих корисних копалин. Ця проблема має два аспекти:

1- комплексне використання родовищ корисних копалин;

2- комплексне використання видобутої мінеральної сировини та відходів виробництва.

Вирішення задачі комплексного використання видобутої мінеральної сировини базується на результатах діяльності геологорозвідників і реалізується в процесі сумісної діяльності гірників та переробників. При цьому особливо важливе значення має використання маси відходів гірничого виробництва шляхом застосування маловідходних і безвідходних технологій. Переведення розкривних порід з відходів гірничого виробництва в клас корисних копалин залежить не лише від їх мінералогічного складу, але й від повноти та комплексності розвідки родовищ та ряду технологічних і організаційних факторів.

Скорочення обсягів рідких відходів гірничих підприємств можна досягти як шляхом зниження інтенсивності надходження у виробки супутньої води, так і зменшенням витрат технологічної води. Для цього в першому випадку використовують фільтруючі завіси на кар'єрах, в іншому – замкнуте водопостачання дренажних полігонів.

Скорочення газоподібних відходів на підприємствах гірничодобувної промисловості (крім природних газів, що являють собою корисні копалини) може забезпечуватися дегазацією порід та удосконаленням технології вибухових робіт.

Комплексне використання родовищ, видобутої мінеральної сировини і відходів гірничого виробництва сприятиме не лише підвищенню його ефективності, а й стане важливим фактором охорони навколишнього природного середовища.