2.4.Раціональне використання
корисних копалин,розкривних та вміщуючих
порід
.
Охорона і раціональне
використання надр.
Характеристика мінеральних ресурсів гірничих підприємств:
Ряд науковців вважає, що надра – це частина природного середовища, яка знаходиться під ґрунтовим покривом, включає підземні води, а також виходи родовищ корисних копалин на земну поверхню в межах однієї держави.
Згідно із Законом України «Про надра», надра являють собою частину земної поверхні, що розташована нижче рівня ґрунтового покриву земної поверхні, а при його відсутності нижче рівня земної поверхні та дна водойм та водотоків.
Надра володіють рядом корисних властивостей:
корисні копалини, які знаходяться в надрах є складовою частиною промислової сировини держави
під земним покривом проходить розгалужена мережа всіх видів комунікацій
використання підземного простору надр в якості сховищ промислових, культурних та воєнних об’єктів
Комплексне використання мінеральних ресурсів гірничих підприємств:
Законом України «Про надра визначені три основні види користування надрами:
1)Геологічне вивчення надр із науковою або промисловою метою:
А) роботи, які проводяться без суттєвого пошкодження надр (мінімальна кількість свердловин) із метою загально-географічного вивчення надр для прогнозування землетрусів та вулканічної діяльності, для контролю за режимом підземних вод, для ведення моніторингу навколишнього середовища;
Б) розвідка родовищ корисних копалин, збір колекційних геологічних матеріалів, створення об’єктів, під охороною.
2)Видобування корисних копалин:
А) розкриття родовищ корисних копалин;
Б) експлуатація родовищ корисних копалин відкритим, підземним та геотехнічним способами;
В) розміщення відходів корисних копалин, видобування та переробка корисних копалин у відпрацьованому просторі;
Г) використання відходів видобування, первинна і вторинна переробка корисних копалин.
3) Будівництво та експлуатація підземних споруд, що не пов’язані із видобуванням корисних копалин:
А) транспортні та гідротехнічні споруди;
Б) об’єкти метрополітену;
В) основні базисні сховища держави стратегічного напрямку;
Г) електростанції4
Д) об’єкти міського господарства (пішохідні переходи, зливні колектори то що);
І) воєнні об’єкти;
Ї) лікувальні та спортивні споруди;
Й) споруди культурного призначення.
Ліцензія – це документ, на бланку встановленої форми із державним гербом України, що обов’язково містить текстові і графічні додатки.
Права користувача надрами
1)використовувати надану йому ділянку для будь-якої форми підприємницької діяльності, яка зазначена в ліцензії і не протидіє законодавству України;
2)використовувати результати своєї діяльності в тому числі видобуту мінеральну сировину і відходи у відповідності до ліцензії;
3)проводити бух додаткового дозволу, але за рахунок власних коштів, геологічне вивчення надр в межах даного земельного відводу;
4)звертатися до органів по наданню ліцензії з приводу умов перегляду умов ліцензії при виникненні обставин, які суттєво відрізняються в першому виді ліцензії.
Обов’язки користувачів надрами:
1)дотримання вимог законодавства, правил, інструкцій, нормативів і стандартів при ведені робіт, які пов’язані із видобуванням корисних копалин та їх первинною обробкою;
2)дотримання вимог технічних проектів, планів та схем розвитку гірничих робіт. Не допускаються понаднормові (якісні і кількісні) втрати корисної копалини;
3)дотримання технологічної схеми переробки мінеральної сировини, ведення обліку і контролю розподілу корисних компонентів на різних стадіях їх переробки та ступеня вилучення корисних компонентів із мінеральної сировини, забезпечення найбільш повного
4)використання відходів виробництва, їх складування, облік і збереження;
5)надавати достовірні дані про розвіддані, вилучені та частково залишені в надрах корисні копалини, а також дані про використання надр з метою не пов’язаною із видобуванням корисних копалин;
6)забезпечення безпечності робіт, які пов’язані із користуванням надрами;
дотримання в затвердженому встановленому порядку правил, інструкцій, нормативів і стандартів по охороні природного середовища, будов і споруд (для підземної розробки) від шкідливого впливу робіт пов’язаних із користуванням надрами;
7)зберігати геологорозвідувальні гірничі виробки, які можуть бути надалі використані із господарською метою та ліквідувати у встановленому порядку ті виробки, що не підлягають подальшому використанню;
8)виконувати умови встановлені ліцензією, своєчасно та правильно вносити платежі за користування надрами;
9)мати необхідну кваліфікацію і дозвіл, що підтверджені у встановленому порядку на проведення робіт пов’язаних з користуванням надрами.
Вплив відкритих гірничих робіт на надра:
Вплив ВГР на надра проявляється під час:
проведення гірничих виробок
вилучення корисних копалин розкривних та вміщуючи порід
осушення або обводнення родовищ
скидання стічних вод, захоронення твердих та газоподібних відходів
В результаті впливу гірничого виробництва на надра констатуємо наступні екологічні наслідки:
Зниження якості корисної копалини
Втрати мінеральної сировини
Самозаймання корисної копалини та вміщуючи порід
Забруднення надр
Розвиток карстових процесів
Раціональне використання та охорона надр:
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.
Проблему комплексного використання надр вирішують в наступних напрямках:
I. Геологічний напрямок
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.
II. Гірничо-технічний напрямок
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.
III. Технологічний напрямок
1. 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. 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
IV. Економічний напрямок
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.
V. Організаційний напрямок
1. збільшення об’ємів геологорозвідувальних робіт в освоєних районах
2. перегляд вже діючих та введення нових економічно-обґрунтованих споживчих стандартів на мінеральну сировину.
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.
Економічні аспекти втрат корисних копалин :
Збиток витрат визначається за формулою:
З=Б*(К1-К2)*Ц,
Де:
Б – балансові запаси, що погашаються, т
К1 і К2 – коефіцієнти вилучення запасів при різних рівнях втрат,
Ц – цінність 1 т недовилучених запасів.
Відшкодування за вилучену частину запасів розраховують за формулою
В=Б*К2*в,
де:
в – розмір отриманого відшкодування на 1 т при підвищеному рівні витрат.
Отже економічні наслідки втрат дорівнюють:
Еп=Б*((К1-К2)*Ц-К2*в)),
Поняття та класифікація відходів гірничих підприємств
Відходи гірничого виробництва – невикористані продукти видобутку і переробки мінеральної сировини, що виділяються з маси видобутої корисної копалини в процесах розробки родовищ, збагачення і хімікометалургійної переробки.
З іншого боку ВГВ мають певний ресурсний потенціал, утворюючи т. зв. техногенні родовища.
Основними відходами виробництва геологорозвідувальних робіт та розробки родовищ корисних копалин є гірські породи, що представлені кусковатою або мілкодісперсною масою, води та газоподібні продукти.
Отже, відходи гірничих підприємств за агрегатним станом поділяють на:
рідкі,
тверді,
газоподібні.
Більш детальна характеристика відходів гірничих підприємств представлена в таблиці.
Характеристика відходів гірничих підприємств
Фазова характеристика відходів |
Геологорозвідувальні роботи |
Розробка родовищ |
Переробка мінеральної сировини на суміжних виробництвах |
|
підземні |
відкриті |
|||
Тверді |
Породи, що видаються з підземних гірських виробок, буровий шлам |
Породи, що видаються з підземних гірських виробок, мінеральний пил |
Розкривні породи, мінеральний пил |
Хвости, шлами, шлаки, зола |
Рідкі |
Води, що видаються з підземних гірських розробок, промивні розчини при буріння розвідувальних свердловин |
Шахтові води |
Води, що видаються на поверхню при осушенні родовищ, кар’єрні води |
Стічні води суміжних виробництв, що надходять з хвостових та шламових сховищ |
Газоподібні |
––– |
Шахтове повітря, гази, що виділяються з поверхні та з породних відвалів |
Кар’єрне повітря, гази, що виділяються з породних відвалів |
Газові викиди суміжних виробництв |
(Частина стічних вод шахт та кар’єрів, що йде на технічні потреби гірських підприємств не відноситься до відходів гірського виробництва, тому рідкими відходами вважають тільки ті води, які видаються за межі шахтних або кар’єрних полів. Одним з способів раціонного використання стічних вод є їх очищення.
Використання відходів гірничого виробництва
Найбільш серйозною і крупною в сучасних умовах стала проблема комплексного використання відходів гірничого виробництва, які включають розкриті породи при відкритому способі розробки і відвали порід при освоєнні родовищ підземним способом, збалансовані і важкозбагачувані руди : хвости збагачення, порохи, кеки, шлаки, шлами металургійних заводів, зола теплових електростанцій. Щорічно накопичується близько 5 мільярдів тонн розкритих порід, 700 мільйонів тонн хвостів збагачення і 150 мільйонів тонн золи. З них в народному господарстві використовується в цілому не більше 2 – 4 відсотків, хоча значна частина цих відвалів придатна для виробництва різноманітних будівельних матеріалів.
Використання відходів гірничого виробництва дозволяє знизити матеріалоємність, трудомісткість і вартість будівельних конструкцій.
З ціллю скорочення відводу земельних площ під будівництво відвалів і хвостозбережень, а також комплексного використання відходів гірничого виробництва в народному господарстві пропонується використовувати хвости збагачення та породи вскриші у якості будівельних матеріалів: гранити, гнейси, мігматити, амфіболіти, ультраосновні породи, малорудні кварцити – як бутовий камінь і щебеневу сировину; хлорито-серицитові сланці – у якості керамзитової сировини для виробництва заповнювачів легких бетонів; талькові сланці – як сировину для виготовлення ситалів; глини, суглинки, піски – у якості сировини для виготовлення цегли, заповнювачів бетонів, дорожнього будівництва.
Відвальні горілі породи (з териконів шахт) є найбільш поширеною і дешевою сировиною. Однак ці породи мають підвищений вміст незгорілого вугілля і потребують ретельного відбору та збагачення.
Старі і повністю перегорілі шахтні терикони часто містять горілі породи високої якості .Горілі породи можна розглядати як природну складову частину цементу, заготовленого природою у величезній кількості.Тонкоразмолотие і змішані з вапном і іншими активізаторами, вони є своєрідним безклінкерному в'яжучим .Крім матеріалів для наземного і промислового житлового будівництва, горілі породи є цінною сировиною для виробництва з них спеціальних компонентів – бетонітов, які служать для кріплення підземних шахтних вироблень.Найбільш важливі технічні властивості горілих порід – їх хімічна властивість, висока стійкість стосовно різних агресивних факторів – позволяють застосовувати будівельні матеріали з горілих порід там де бетон, дерево і метал менш довговічні (наприклад,для кріплення шахт в умовах постійного і тривалого впливу агресивних вод).
Будівельні матеріали із суміші горілих порід з вапном, армовані металом, не бояться корозії, тому що така суміш має лужний характер. При автоклавної обробці з високоактивних горілих порід можна виготовити вироби з високою механічною міцністю . Також останнім часом широко стала використовуватися шахтна
порода для виготовлення таких будівельних матеріалів як тротуарна плитка і цегла.
Утилізація твердих, рідких газоподібних відходів гірничого підприємства
На гірничих підприємствах разом з виробництвом основної продукції (вугіллям, вугільним концентратом) утворюється велика кількість газоподібних, твердих і рідких відходів (шахтний метан, порода, хвости збагачення, стічні води). Вказані відходи негативно впливають на результати господарської діяльності підприємств, оскільки вимагають витрат на їх збір, транспортування, зберігання, а також ускладнюють екологічну обстановку в районах розміщення шахт. Істотний вплив на природне навколишнє середовище робить видача і переробка гірничої маси і порід від проведення гірничих вироблень, які виявляються в занятті земель під відвали, порушенні природного ландшафту земної поверхні, забрудненні атмосфери твердими і газоподібними домішками, забрудненні водоймищ шламовими водами.
Утилізація відвальної породи – один з напрямків припинення шкідливої дії териконів на навколишнє середовище і відновлення ландшафтів. Окрім відомих способів використання породи з метою отримання будівельних матеріалів і добрив нові напрямки утилізації ще не розроблені. У відвалах вугільних шахт багато запасів деяких металів, сумірних за об'ємом з природними родовищами корисної копалини, отримання яких для України буде економічно вигідним, тим більше що багато з мінеральних ресурсів вже вичерпані. В найближчому майбутньому всі запаси благородних і кольорових металів, залоза будуть вичерпані. Тому саме зараз актуально розглядати відходи гірничого виробництва, як альтернативні варіант поповнення природних ресурсів.
Відходи породи можна використовувати в шахті для закладки виробленого простору або зведення охоронних смуг дозволяє вирішити складні технічні питання.
На шахті також порода використовується для зведення штучних споруд, які служать для охорони прилеглих вироблень або створення безпечних умов їх погашення.Тип штучної споруди його параметри залежать від властивостей порід і умов прояву гірничого тиску. Використовують наступні види штучних споруд: литі смуги, залізобетонні тумби, органну кріпь.
Відходи гірничого виробництва не втрачають народногосподарську значущість і можуть бути використані як сировина для виробництва продукції. З відвальної маси, наприклад, можна одержувати будівельні матеріали і вуглеудобрення. За даними в 1 тонні породи, може міститься (у кг): вуглецю – 16-62; азота – 0,2-21,1; фосфора – 0,4-19,0; калія – 4,7-37,0; кальцію – 4,8-11,4; меді – 0,5-20,0; сірки – 0,1-85,0; цинку – 0,1-20,0; молібдена – до 1,0; галлія – до 5,0; кремнію – 35,7- 740; алюмінію – 54,0-343,0; титана – 2,0-21,4; никеля – 0,1-2,0; кобальта – 0,1-0,3; барія – 0,3-8,0; беріллія – 0,5-1,0; скандія – до 3,0; свінца – до 3,0; олова – до 0,3; хрома - 0,2-3,0; ванадія - 0,4- 4,0; цирконію - 0,1-3,0; стронция - 0,1- 6,0; магнія - 2,0-22,4.
Шахтна порода може бути використана як сировина для металургії, оскільки у відвалах в підвищених концентраціях є галій, германій, вісмут (0,002, 0,002, 0,007% відповідно).
Вісмут – це сріблясто-білий метал, крихкий, легкоплавкий. Розплав вісмуту – теплоносій в ядерних реакторах. З'єднання вісмуту – пігменти, флюси у виробництві кераміки, скла, терпких і антисептичних засобів в медицині.
Германій – матеріал, який використовують для електронних приладів, компонент сплавів, матеріал для лінз в інфрачервоних приладах, детекторів іонізуючого випромінювання .
Відвальна порода може служити також сировиною для отримання алюмінію. Al2O3– потенційне джерело сировини для алюмінієвої промисловості, оскільки можливе отримання з нього «вторинного» глинозему, а глинозем широко використовується для отримання технічної кераміки.
У інших галузях народного господарства породи відвалів можуть бути використані для пристрою полотна шосейних доріг, баластного шару під під'їзні шляхи для промислового транспорту, при виробництві будівельних матеріалів, як сільськогосподарські добрива.