ВСТУП
Актуальність теми та її проблематика.
Гірниче підприємство справляє значний негативний вплив на навколишнє природне середовище. Найбільш вагомим фактором, що негативно впливає на екологічний стан довкілля при функціонуванні кар’єрів, є проведення підривних робіт для відділення гірської породи від масиву. Актуальність питання зменшення виходу шкідливих газів при підривних роботах у кар’єрі обумовлена загостренням екологічних, санітарно-гігієнічних і економічних проблем у міру розвитку гірничо-видобувної промисловості України. В останні роки на гірничих підприємствах України спостерігається тенденція до збільшення кількості вибухових речовин (ВР) промислового призначення, які використовуються для руйнування гірської породи, у зв’язку з чим дослідження екологічної та економічної доцільності використання нових промислових ВР набуває особливої актуальності. Відомо, що при роботі всього устаткування кар’єру утворюється в три рази менше газів, ніж при здійсненні одного масового вибуху. Вибух є джерелом потужного викиду в атмосферу токсичних газів та пилу, а на кар’єрах великих гірничо-збагачувальних комбінатів України щорічно відбувається від 24 до 48 серійних вибухів.[5] У зв’язку з цим правильне оцінювання об’ємів шкідливих газів та їх поширення в атмосфері кар’єру і прилеглої території під час масових вибухів набуває особливої актуальності.
Аналіз останніх досліджень і публікацій, в яких започатковано розв’язання даної проблеми і на які спираються автори. Основні наукові результати досліджень з проблеми утворення, поширення та зменшення об’єму шкідливих газів, що утворюються після масових вибухів у кар’єрах, отримані в наукових колективах України та Росії. Зокрема, значний вклад у дослідження цієї проблеми внесли П. В. Бересневич, Е. І. Єфремов, С. С. Філатов, К. К. Андреєв, A. Ф. Біляєв, Ісаєв С. Д., Пашков А. П. та інші вчені [7].
Мета і сутність роботи
Метою цієї роботи є аналіз окремих аспектів сучасного стану гірничо-видобувної промисловості в Україні, ознайомлення з географією розміщення виробництв гірничо-видобувної промисловості в Україні, дослідження впливу небезпечних чинників на довкілля і здоров’я людей під час вибухового руйнування міцних гірських порід на кар’єрах, шляхи його зниження та значення наглядової діяльності в гірничо-видобувній промисловості, дослідження негативного впливу гірничо-видобувних робіт на трагічному прикладі Кривого Рогу.
Розділ 1. Сучасний стан гірничо-видобувної промисловості в Україні та проблеми.
Гірнича промисловість України має потужний гірничодобувний потенціал і займає одне з провідних місць серед європейських країн з видобутку залізних і марганцевих руд, кам’яного і бурого вугілля, руд кольорових і рідкісних металів, самородної сірки, кам’яної та калійної солей, виробництву феромарганцю і глинозему. Видобувають також нафту і газ, індустріальні мінерали – доломіт, каолін, графіт, кварц та інші.[7]
Економіка України забезпечена вже розвіданими геологічними запасами на 20-30 років наперед. Проте в ХХ ст. при перебуванні України в складі СРСР внаслідок низької технологічної культури та специфічної політики центру стосовно республік часто мало місце екстенсивне і нераціональне використання надр. Цьому сприяло і те, що МСК України розвивався як частина єдиної економічної системи СРСР в умовах міжреспубліканського розподілу праці. Некомплексне, нераціональне використання надр призвело до передчасного відпрацювання багатьох родовищ корисних копалин: газу, нафти, сірки, ртуті, флюсової сировини, дорогоцінного каменю, води тощо. На початку ХХІ ст. МСК України об’єднує понад 2000 гірничодобувних і переробних підприємств, має розвинену наукову і технологічну структуру. До промислового освоєння на кінець ХХ ст. залучено 3349 родовищ, тобто 40-75% розвіданих запасів різних видів корисних копалин. Тут зосереджено бл. 1/3 всіх виробничих фондів держави і бл. 20% трудових ресурсів промисловості, щорічно виробляється до 25% ВНП, який у 2005 р. склав 173 млрд грн. Розвідані запаси майже 8 тис. родовищ вітчизняні спеціалісти оцінюють у 7,5 трлн дол. США, а західні експерти – у понад 11 трлн дол. США. Загальна вартість річної продукції гірничо-видобувного комплексу України у 1990 р., коли було досягнуто найвищого рівня видобутку, становила майже 20 млрд дол. США.[11]
Запаси корисних копалин та виробничі потужності України дають можливість забезпечити себе та експортувати: залізо, марганець, титан, цирконій, графіт, каолін, самородну сірку, бентонітові та вогнетривкі глини, калійну та кухонну сіль, флюсову сировину, декоративно-облицювальні матеріали. Власний видобуток паливно-енергетичної сировини (нафти, газу, окремих сортів коксівного вугілля) на початку ХХІ ст. не задовольняє внутр. потреби країни. В Україну імпортуються: нафта, газ, глинозем, кольорові, рідкісні, рідкісноземельні метали, плавиковий шпат та ін. В країні постійно збільшується видобуток нафти і газу, будівничих матеріалів, дорогоцінного каміння та ін. [7]
Гірничо-видобувна промисловість, як жодна інша сфера господарювання, безпосередньо «торкається» природних ресурсів. Багатство надр є загальновизнаною у світі перевагою, але величезні обсяги видобування корисних копалин загрожують вичерпуванню їх як непоновлюваних ресурсів, якщо своєчасно не вжити заходів. Разом з тим діяльність підприємств мінерально-сировинного сектору, пов'язаних із природокористуванням, супроводжується порушеннями використання великих земельних територій; утворенням та накопиченням відходів виробництв, обсяги яких в 5-6 разів перевищують здобуті із надр корисні копалини; великі обсяги водоспоживання та водовідведення, найчастіше із порушенням водного балансу регіону; викидами в атмосферу і зливом у природні водні басейни забруднених, інколи небезпечних і токсичних речовин. [11]
Характер та ступінь використання мінерально-сировинних ресурсів обумовлені рівнем розвитку гірничодобувної промисловості. В гірничодобувній промисловості сконцентровано 40 % капіталовкладень, біля 30% виробничих фондів. Корисні копалини займають майже 40 % річного вантажообігу на залізничному транспорті, а на річковому та морському – до 50 %. Загальні витрати на транспортування мінеральної сировини з урахуванням палива оцінюються в 30-35% їх собівартості на місцях видобування. Якщо прийняти частину національного прибутку, який отримується за рахунок ресурсів, за 100 %, то корисні копалини забезпечують 70 %, а земля, ліс, вода – 30%. Зараз загальна кількість гірської маси, яка переміщується на планеті протягом року,– близько 100 млрд. т. [8]
Швидкі темпи економічного розвитку країн, що розвиваються приводять до зниження рівня бідності і повільно зменшують розрив у доходах порівняно з розвинутими країнами. Але коли економічні і соціальні інститути систематично надають перевагу інтересам можновладців, що мають у розпорядженні більше ресурсів, економіка не буде ефективною, втрачаючи інвестиційні та інноваційні можливості. Проте швидке економічне зростання як України, так і кожної особистості на сьогодні можливе за рахунок впровадження ефективних та екобезпечних інноваційних технологій на прикладі гірничовидобувної галузі. Застосування енергії хімічних вибухових речовин залишається єдиним універсальним і найбільш економічним способом руйнування міцних гірських порід. Проте успішність використання BP, зважаючи на специфічність їх властивостей, неможлива без усунення чи мінімізації забруднення навколишнього середовища та гарантування безпечних умов праці на всіх стадіях поводження з ними.[9]
Стан гірничо-видобувної промисловості в Україні характеризується значною кількістю проблем, які можна розглянути за прикладі унікальних родовищ залізних руд, за запасами яких Україна посідає перше місце у світі що оцінюються за категоріями A+B+C майже в 35 млрд т. Проте у 2008-2009 pp. відбувався спад виробництва залізорудної сировини в на 11,4 млн т зумовлений двома основними обставинами: по-перше, скороченням внутрішнього попиту внаслідок кризових явищ в економіці; по-друге, ввезенням у країну значних обсягів залізорудної продукції з Росії (з гірничозбагачувальних комбінатів Курсько-Магнітної аномалії, Кольського півострова, Уралу) - 3,8 млн т і навіть руди із Бразилії - 90 тис. т. Якщо врахувати, що в собівартості 1 т руди в Бразилії оплата праці складає в 3 рази більше і навіть доставка продукції через океан не перешкоджає конкурувати з вартістю залізної руди в Україні. Тому, щоб залишитися на ринку експорту залізної руди, підприємствам цієї галузі в Україні варто суттєво зменшити собівартість 1 т добутої залізної руди, а це можливо лише за рахунок впровадження інноваційних технологій.[3]
Застосування енергії хімічних вибухових речовин (ВР) є універсальним та найбільш економічним способом руйнування міцних гірських порід. Вибухові роботи як початкова ланка в технологічному ланцюжку видобування корисних копалин визначає такі процеси: екскавацію, транспортування та подрібнювання н азбагачувальній фабриц. Широко застосовуються вибухові технології під час прокладання автошляхів і залізниць, нафто- і газопроводів,тунелів і гірничих виробок, особливо у важкодоступній для техніки місцевості. Крім того,дедалі частіше їх використовують під час зварювання і різки металів, зміцнюванні деталей машин, перфорації нафтових свердловин, вибухового зневоднення свердловин і навіть гасінні пожеж тощо. [9]
Сучасний стан вибухових робіт на відкритих гірничих розробках України характеризується досить великою обводненістю свердловин на кар'єрах (від 60 до 90 %) та широким застосуванням аміачно-селітрових BP, у тому числі й місцевого приготування. Така обставина вимагає забезпечення фізико-хімічної стабільності BP, на дійності ініціювання, стійкості детонації свердловинних зарядів та економічних наслідків вибуху. Практика свідчить, що розроблення та використання сумішевих BP на основі аміачної селітр реальний шлях задоволення потреб гірничовибухових технологій. Найбільш ефективними та економічними представниками таких BP в Україні є грануліти та ігданіти (закордонний аналог — AN-FO, обсяги яких тільки в США досягли 95 %).[9]
Кар'єри, відвали та хвостосховища постійно виділяють пил та шкідливі гази в атмосферне повітря, надмірно забруднюючи навколишню територію міста. Ta головним джерелом викидів шкідливих речовин на відкритих гірничих роботах, крім запилених поверхонь кар'єрів, відвалів та хвостосховищ, є великомасштабні масові вибухи. Ha кожному кар'єрі гірничозбагачувальних комбінатів України щорічно відбувається від 24 до 48 серійних вибухів. При середній продуктивності кожного з них у 300-800 тис. м3 гірської маси, обсяг пилогазової хмари, яка викидається в атмосферу, досягає 10-15 тис. м3, а концентрація пилу становить 700-4150 кг/м3. Вміст CO та NO2 в пробах повітря з пилогазової хмари в сотні разів перевищує граничнодопустимі концентрації (ГДК), що суттєво забруднює атмосферу. Зі збільшенням глибини кар'єрів питомі витрати BP нині в багатьох випадках сягають 1,0-1,3 кг/м3, а загальні витрати вибухових речовин (BP) лише на кар'єрах Кривбасу 80 тис. т щорічно.[3]
Рис. 2. Залежність висоти підйому пило-газової хмари від часу на контрольній (1) й експериментальній (2) ділянках, зрошуваних повітряно-водяною завісою, в результаті викиду води донними зарядами [9]
Іншою екологічною проблемою є те, що під час заряджання обводнених свердловин (обсяг яких коливається в межах 70-90%) за теперішніми технологіями через чи під стовп води супроводжується суттєвим розчиненням BP прямо в свердловині протягом всього терміну підготовки блоку до вибуху (72-120 годин). У проточних свердловинах, якщо води буде надходити лише 10%, означатиме, що із свердловин виноситиметься 500-1500 кг аміачної селітри за годину. [3] На практиці занурення колонки заряду становить 1,5–2,0 м, що дорівнює 66–88 кг ВР на одну свердловину чи 12,5–16,6% загальної маси ВР. Звідси випливає, що лише в кар’єрах Кривбасу в середньому щорічно розчиняється 11,6 тис. т вибухових речовин. Якщо оцінювати забруднення атмосфери, то слід зважити, що при вибуху 1 кг гранулотолу (тротилу) в атмосферу виділяється. [9]
Найпоширенішими й ефективними є механічні та вибухові способи осушення свердловин перед їх заряджанням. До механічних способів належать: відкачування води зі свердловин насосними установками типу МО-1, АОС-ПР-10, УОС-1,2 та інші. Але механічні способи зневоднення свердловин вітчизняними насосами та спеціальними установками не знайшли широкого застосування через високу їх вартість втрат їх через заклинювання у свердловині та низьку продуктивність (25-30 свердловин за зміну), а головне - вони можуть призводити до підвищення водопритоку через розмив і збільшення параметрів дренажних щілин.
Проте, як свідчить передовий досвід США та Казахстану, підвищення ефективності вибухових робіт в обводнених умовах більш ніж у 2 рази досягли саме за рахунок зневоднення обводнених свердловин спеціальними відкачувальними установками із продуктивністю до 60 свердловин за зміну. Ta, як наслідок, заміни асортименту BP дорогих емульсійних BP на простіші суміші типу AN-FO з емульсійними домішками до 20 % знижує собівартість BP майже у 3 рази. B Україні така високопродуктивна техніка відсутня, її придбання з-за кордону для кожного гірничо-збагачувального комбінату у кількості близько п'яти одиниць потребує, зрозуміло, суттєвих інвестицій, а в умовах екологічної кризи це ще й проблематично. Більш високої ефективності можна досягти, як показали експерименти, із запровадженням інноваційної технології - відбійки обводнених порід, що передбачає попереднє зневоднення сведловин - вибухом донних мікрозарядів.[4]
Рис. 1. Зміна середньої глибини свердловини при її вибуховому зневодненні: 1, 2, 3, 4 — ряди свердловин; 5 — до вибуху свердловин; 6 - після вибуху донних зарядів та зневодненні свердловин [9].
