Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет»
Кафедра
химической технологии твердого топлива и экологии
Реферат на тему:
«Современные
процессы в добыче угля подземным способом, повышающие их экологическую
безопасность»
Выполнил: ст-ка гр.ГБ-041
Юшкевич Л.С
Проверил:
Ушаков Г.В.
Кемерово 2008
План
Введение
. Понятие «экологическая безопасность»
. Влияние деятельности угольных шахт на окружающую среду
.1 Техногенное изменение недр
. Технические решения для улучшения экологической безопасности ведения подземных работ
. Совершенствование основных и вспомогательных технологических процессов для сохранения устойчивости экосистем
.1 Утилизация метана дегазационных и вентиляционных систем
.2 Техническое решение по утилизации тепла откачиваемых шахтных вод.
.3 Повышение эффективности буровзрывных работ
.4 Обеспечение замкнутого цикла обращения твердого вещества и локализации технологической пыли в подземном пространстве
Заключение
Список литературы
Введение
В настоящее время резко возросли объемы добычи полезных ископаемых и использования недр для различных народно- хозяйственных целей, в том числе и для обеспечения деятельности различных производств, которые оказывают ощутимое влияние не только на массив вмещающих пород, но и на экологическую обстановку в районах их размещения. Влияние деятельности в подземном производстве стало настолько ощутимым, что его необходимо учитывать в складывающейся обстановке.
Основными направления негативного воздействия угольных шахт являются следующие:
изъятие из землепользования и нарушения земель;
истощение водных ресурсов и нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод;
загрязнение подземных и поверхностных водных объектов сбрасываемыми в них производственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами;
загрязнение воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными веществами при применении существующих технологических процессов добычи;
загрязнение земной поверхности отходами добычи и обогащения угля и сланца;
деятельность предприятий способствует ухудшению качества атмосферного воздуха.
Все это мы будем рассматривать ниже. Также рассмотрим применяемые в настоящее время на угольных шахтах технологии производства и способы их совершенствования.
1. Понятие «экологическая безопасность»
Современная технология производства в основном является открытой системой, нерационально использующей природные ресурсы и имеющей значительные отходы, интенсивно эксплуатирует окружающую среду, не восстанавливая ее естественного равновесия.
Экологически оправданной технологией производства может быть такой процесс функционирования системы «производство-потребление», который обеспечивает замкнутость круговорота веществ в народном хозяйстве и утилизацию выбросов.
Под экологически чистыми технологиями добычи угля следует понимать такие технологии, использование которых должно обеспечивать минимизацию отрицательных экологических последствий уже на стадии основного производства и тем самым сократить объемы собственно природоохранных работ.
Среди основных направлений деятельности по обеспечению экологической безопасности следует отметить:
экологически обоснованное размещение производственных сил;
экологически безопасное развитие промышленности;
рациональное использование вторичных ресурсов, утилизация, обезвреживание и захоронение отходов;
совершенствование управления в области охраны окружающей среды, природопользования, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
2.
Влияние деятельности угольных шахт на окружающую среду
Непрерывное наращивание и сосредоточение промышленного потенциала в крупных территориально- производственных комплексах страны вызывает неизбежные изменения окружающей среды, нарушая полностью или частично сложившиеся экологические связи в зонах размещения шахт. Как правило, эти изменения проявляются в различных сочетаниях негативных явлений, важнейшими из которых являются: деформация углевмещающих пород и земной поверхности, затопление и заболачивание подработанных территорий, обезвоживание почв и грунтов, истощение запасов подземных и поверхностных вод, загрязнение подземных и поверхностных вод, загрязнение (засоление) почв и грунтов, изъятие земельных площадей, загрязнение атмосферного воздуха.
Водные ресурсы: основное загрязняющее действие на водные объекты оказывают сточные воды шахт. Для них характерен высокий уровень бактериального загрязнения и наличие условно- патогенных и патогенных энтеробактерий, представляющих реальную опасность для здоровья населения. Загрязнение подземных водных горизонтов обычно происходит из-за несовершенства горного производства и связано с тем, что часть загрязненных шахтных вод мигрирует в нарушенный горный массив и приносит загрязняющие элементы в подземные воды.
Так при среднем расходе воды 100 м³/час доля шахтных вод из угольных разработок, поступающая в реки протяженностью 2,5, 10 и 50 км, составляет соответственно 100,10 и 1 %. Это указывает на то, что именно небольшие реки и ручьи в наибольшей степени подвергаются загрязнению сточными водами. Однако сточные воды могут заметно изменить химический состав и крупных рек.
На большинстве угольных шахт основным загрязнителем являются взвешенные угольно- породные частицы, которые, попадая в водные объекты, вместе со сточной водой уменьшают прозрачность воды, заиливают дно и берега, приводят к заболачиванию, уменьшения объема водохранилищ и нарушению их биологического равновесия, в результате чего вымирает рыба и все живое. Этот вид загрязнения характерен для Карагандинского, Кузнецкого и ряда других угольных бассейнов, где реки вследствие сброса в них больших объемов шахтных вод биологически подавлены, а вода в них непригодна для водоснабжения.
Воздушный бассейн: наибольшее загрязняющее воздействие на воздушный бассейн оказывают, выходящие на поверхность шахтные газы, горящие породные отвалы. Из этих источников ежегодно в атмосферный воздух выбрасывается значительное количество твердых и газообразных вредных веществ. Совокупные выбросы загрязняют атмосферный воздух в радиусе нескольких десятков километров, угнетающе действуя на растительный и животный мир.
Загрязнение атмосферного воздуха в зоне деятельности предприятия оказывает также отрицательное влияние на здания, сооружения, технологическое оборудование. Это влияние проявляется в механическом абразивном износе от воздействия твердых частиц и коррозии. Весьма ощутимо влияние загрязненной атмосферы на состояние жилого фонда. Через щели частицы пыли проникают в жилые помещения и ухудшают санитарно- гигиенические условия проживания человека.
Земельные ресурсы: влияние деятельности шахт на состояние земельных ресурсов чрезвычайно многообразно по формам своего проявления. Помимо количественного сокращения продуктивных земельных площадей в результате изъятия их из народнохозяйственного оборота при эксплуатации шахт происходит и значительное изменение структуры и состава поверхностного слоя земной коры, приводящее нередко к полной или частичной потере плодородия земельных угодий. Наибольший ущерб природе и землепользователям наносят породные отвалы шахт, остаточные горные выработки. В районах подземной добыче угля и сланца обычно формируется провально-терриконовый тип местности. Рельеф становится весьма сложным: образуются разломы, огромные трещины, различные понижения и т.д. Это происходит не только в связи с обрушением кровли подземных выработок, но и в результате взрывных работ, которые ведутся после прекращения добычи угля, чтобы уничтожить опасные для людей трещины. Такой изуродованный рельеф характерен, например, для шахтных территорий ПО «Тулауголь».
При подземном способе добычи угля отрицательные изменения связаны и со сдвижением и деформацией горных пород и земной поверхности. В результате, в подработанной горными работами толще пород образуются многочисленные зоны водопроводящих трещин, на дневной поверхности появляются провалы, прогибы, затопленные и заболоченные участки, изменяется водно-солевой баланс зоны аэрации.
Очевидно, что негативное воздействие подземного
способа добычи особенно распространяется на литосферу. Рассмотрим этот вид
воздействия по- подробнее.
.1 Техногенное изменение недр
угольный шахта экологический безопасность
Процесс техногенного разрушения литосферы для получения необходимых полезных ископаемых порождает разветвленную систему разнообразных воздействий на биоту экосистем природно- территориальных комплексов, в пределах которых располагаются добывающие предприятия. Величина и качество этих воздействий определяются геотехнологией, применяемой при добыче полезного ископаемого, а экологические последствия зависят от особенностей строения нарушаемой при этом экосистемы.
По возможности снижения экологической опасности реального добывающего предприятия техногенные факторы ( и их воздействия) делятся на:
устранимые за счет введения в технологию дополнительных мероприятий;
устранимые за счет замены применяемой технологии;
неустранимые для данного вида производства.
При вскрытии месторождения к рудному телу или его части проводят горные выработки, открывающие к нему доступ с земной поверхности. Выработки вскрытия- это шахтные стволы и штольни различного назначения, околоствольные выработки, квершлаги, капитальные рудоспуски. При проведении всех этих выработок возникающие на их контуре напряжения и деформации со временем релаксируют и не вызывают каких- либо заметных изменений в окружающих природных образованиях литосферы.
На стадии отработки основных запасов месторождения литосфера подвергается максимальным изменениям, экологические последствия которых, хотя и разнообразны, но имеют хорошо выраженную внутреннюю структуру.
В самом общем виде процесс извлечения полезного ископаемого связан с применением геотехнологий, основанных либо на дезинтеграции вещества литосферы в заданном объеме (добыча большей части твердых полезных ископаемых), либо на изменении его агрегатного состояния ( например, выплавка серы), либо на создание условий для миграции полезного компонента: газ, вода, тепло и т.д.
Воздействие техногенных факторов при подземном освоении недр на биоту природных экосистем можно разделить на три вида:
· Изменение условий жизнеобеспечения элементов биоты;
· Изменения среды обитания элементов биоты за счет загрязнения биотипа агентами, ранее в нем не присутствующими;
· Прямое и полное уничтожение биоты.
Действие каждого техногенного фактора может проявляться в различных формах. Так, например минеральная пыль, выброшенная из шахт и штолен и осевшая на листовые пластинки растений, снижает интенсивность светового потока. Другими словами, меняет условия их жизнеобеспечения за счет уменьшения продуктивности фотосинтеза.
Пыль, попадающая в почву или лесную подстилку, является продуктом, отсутствовавшим в ней ранее. Вследствие наличия в пыли горных предприятий аномальных количеств сульфидов тяжелых металлов ее действие связано с резким уменьшением численности остальных групп почвенной фауны.
Воздействие такого фактора, как отторжение земной поверхности, заключается в полном уничтожении биоты на этих площадях за счет формирования на них техногенных новообразований различного назначения (отвалы бедных руд и пород, хвостохранилища, транспортные магистрали ).
Складируемые на участках земной поверхности твердые отходы, вследствие физико-химических изменений своего состояния, под влиянием природных воздействий (осадки, перепады температур, окисление) могут загрязнять окружающую среду пылью, неорганическими кислотами, хлоридами легких металлов и солями тяжелых, газами в результате окисления органических компонентов и другими вредными веществами.
Вторичное экологическое воздействие отвалов пустых пород при подземной разработке месторождений проявляется в продолжающемся после окончания горных работ химическом загрязнении окружающей среды за счет естественного выщелачивания химически активных минералов (чаще всего сульфидов или хлоридов). Время существования этого техногенного фактора ограничено и определяется в каждом конкретном случае минеральным составом горных пород и их свойствами.
.
Технические решения для улучшения экологической безопасности ведения подземных
работ
Основными причинами негативного влияния подземного способа добычи угля на экологическую обстановку в настоящее время являются:
· Недостаточная экологическая чистота применяемых технологий и горно-транспортного оборудования;
· Несовершенство применяемых природоохранных технологий и оборудования по очистке вод, выбросов в атмосферу, рекультивации нарушенных земель, размещению и утилизации отходов производства;
· Недостаточный учет в разработке и реализации научно- технической политики в сфере экологии новых условий хозяйствования.
Анализ экологических факторов, возникающих при функционировании угольной шахты, показывает, что экологические факторы подразделяются на две основные группы (рис.1).
Основная доля экологических нарушений (80-84%) приходится на технологические процессы добычи угля: отбойка и транспортировка угля, управление породами подрабатываемого массива, дегазация, вентиляция.
Эти технологические процессы ежегодно сопроврждаются в России выдачей до 9200 тыс.м³ породы, 600 млн.м³ шахтных вод, 75 тыс.т. пыли, 4,2млрд.м³ метана, 3,3 млрд.м³ других газообразных веществ и 3,5×109 кДж низкопотенциального тепла, нарушается до 270-280 га земной поверхности.
Основными требованиями для экологически чистых технологических процессов добычи угля являются рациональное и комплексное использование отходов и энергии в цикле «природные ресурсы- производство-потребление- вторичные энергетические и сырьевые ресурсы», при этом любые воздействия на окружающую среду не должны нарушать ее нормальное функционирование, т.е. сохранять ее способность к самовосстановлению и самоочищению.
Соответственно для экологически и экономически приемлемого функционирования шахты, соответствующей основным принципам и экологизации технологических процессов подземной угледобычи должны быть разработаны и реализованы в комплексе следующие технологические мероприятия и технические решения:
· Подземное и наземное обогащение угля с размещением породы в шахте в выработанном пространстве и в погашаемых выработках;
· Создание теплоэнергетического хозяйства, обеспечивающего потребности собственным теплом и электроэнергией, получаемыми от утилизации метана вентиляционных и дегазационных систем и низкопотенциальной теплоты различных источников;
· Создание замкнутых водохозяйственных комплексов, обеспечивающих полное использование шахтных вод для технологического водоснабжения собственных нужд производства и смежных отраслей на основе: разделения технологических и дренажных водопритоков, перевода технологического водоснабжения на оборотные замкнутые системы, размещения высокоминерализованных вод в геологических структурах, не являющихся источниками питания водоносных горизонтов.