2.3. Загрязнение вод в процессе разработки месторождений
Промышленные сточные воды предприятий горнодобывающей промышленности оказывают существенное влияние на состояние природной среды. В связи с непрерывным и значительным увеличением объема продукции горного производства количество сточных вод шахт, рудников, карьеров, а также обогатительных фабрик постоянно возрастает.
Главными составными частями промышленных сточных вод действующих горных предприятий являются шахтные (карьерные) воды, а также стоки атмосферных вод, загрязненные вследствие водной эрозии отвалов пустых пород и некондиционных полезных ископаемых.
Структура промышленных сточных вод горных предприятий представлена на рис. 9 (в нее не включены сточные воды обогатительных фабрик).
Основной составляющей частью шахтных (карьерных) вод являются сопутствующие воды, поступающие из водоносных горизонтов (подземное происхождение вод) и с поверхности Земли (атмосферные воды). Количество этих вод может быть весьма различным. Нередко, особенно в угольных шахтах, количество сопутствующих вод резко возрастает вследствие внезапных прорывов воды из водоносных горизонтов, из затопленных ранее выработок и подрабатываемых поверхностных водоемов, а также прорывов паводковых и ливневых вод. Загрязнение сопутствующих вод зависит от свойств толщи пород, пересекаемых скважинами. Первоначальная загрязненность в основном определяется степенью минерализации вод подземных горизонтов, а также взвешенными частицами поверхностных и грунтовых вод.
Технологические воды, объем которых при традиционных способах подземной разработки относительно невелик (редко превышает 10 % от общего объема шахтных вод), загрязнены мелкодисперсными минеральными частицами и химическими растворами, используемыми при бурении взрывных скважин, а также при пылеподавлении.
Рис. 9. Структура сточных вод горных предприятий
При открытой разработке месторождений количество сопутствующих вод определяется обводненностью пород и атмосферными осадками. Во многих случаях количество этих вод значительно, что усложняет проведение горных работ. Для борьбы с ними, в первую очередь, проводятся различные дренажные мероприятия. В период строительства карьеров расходы на дренаж нередко составляют до 20-30 % от общей стоимости работ, в эксплуатационный период они также велики. К основным источникам загрязнения сопутствующих вод относятся массы разрушенных пород и полезного ископаемого в забоях, внутренние отвалы вскрышных пород и эрозирующая поверхность (особенно нерабочих) бортов карьера.
Технологические воды при открытой разработке рудных, угольных и нерудных месторождений используются в умеренных количествах для бурения скважин, пылеподавления и в значительных количествах для гидроотбойки, гидротранспортировки и сооружения гидроотвалов вскрышных пород.
Воды, стекающие с внешних породных отвалов и с отвалов некондиционных полезных ископаемых, в относительно небольших количествах поступают в выработки карьера через борта. Эти воды становятся при открытой и подземной разработке источниками загрязнения поверхностных водоемов и подземных вод.
Промышленные сточные воды горных предприятий могут характеризоваться повышенной кислотностью, щелочностью, соленостью, жесткостью и мутностью. Они загрязнены твердыми и коллоидными частицами пород и полезных ископаемых; различными химическими соединениями; содержат органические и бактериальные загрязняющие вещества. Расширение применения в подземных выработках самоходного оборудования, а в открытых горных выработках ‑ мощного транспортного и технологического оборудования с двигателями внутреннего сгорания привело к повышению загрязнения шахтных и карьерных вод нефтепродуктами.
Кроме образования большого количества загрязненных сточных вод, в процессе горных работ в локальных масштабах меняется распределение подземных и поверхностных вод.
Строительство горных предприятий для подземной разработки сопровождается обычно не очень большими изменениями водных режимов, вызываемыми мелиоративными работами на поверхности (в частности, отвод русла реки или ручья), водопонижением, осуществляемым в основном для облегчения проходческих работ, и откачкой на поверхность вод, поступающих в выработки. С началом и по мере развития добычных работ на шахте масштабы изменений водных режимов увеличиваются. Грунтовые и пластовые воды в больших или меньших количествах выдаются на поверхность, изменяя водный режим в районе проведения работ, что приводит к отрицательным экологическим последствиям.
Самые существенные изменения гидрогеологических условий наблюдаются при строительстве карьеров и открытой разработке месторождений. Наличие поверхностных и подземных вод усложняет и повышает опасность работ по вскрытию и выемке полезных ископаемых. Поэтому до начала и в процессе горных работ осуществляют мероприятия по осушению породных массивов.
Наиболее простым осушительным мероприятием является «открытый водоотлив», при котором поступающая в выработки вода по водоотводным канавам или траншеям стекает в водосборники и откачивается за пределы карьерного поля. При значительной водоносности пород, характеризующихся повышенной водопроницаемостью, широко используются водопонижающие скважины, оборудуемые погружными насосами.