Предмет и задачи дисциплины «Экология в горном деле»

Естественная основа существования общества — при­родная среда, т.е. совокупность объектов и условий природы, в которых протекает деятельность какого-либо субъекта. Люди добывают, перерабатывают и используют то, что мож­но получить от Земли, поэтому минеральные ресурсы занимают ве­дущее положение среди источников материального производства, а горное дело — комплекс технологических приемов, задачей которого является извлечение из земных недр полезного ископаемого и при­ведение его в состояние, пригодное для последующего использова­ния в разнообразных областях человеческой деятельности, одно из ос­новных отраслей промышленности.

Влияя на природные компоненты, человек в процессе своей дея­тельности часто нарушает естественные взаимосвязи, трансформируя их не только позитивно, но и негативно.

В горном деле основными видами деятельности, при которых про­исходят те или иные нарушения окружающей среды различной ин­тенсивности, являются:

• проведение горных выработок для добычи полезного ископаемо­го и обслуживания горных работ;

• транспортирование горной массы рельсовым, конвейерным, ав­тотранспортным или гидравлическим способом;

• переработка полезного ископаемого;

• складирование полезного ископаемого и минеральных отходов и их последующая утилизация;

• вентиляция горных выработок, нейтрализация и обезвреживание вредных веществ, выделяющихся в атмосферу при работе машин и оборудования, пылеподавление и пылеулавливание;

• целенаправленное изменение свойств массива горных пород, где расположена выработка (замораживание, тампонаж, термическое воздействие и т.п.);

• энергоснабжение горных предприятий;

• рекультивационные и закладочные работы;

• дренажные и водоотливные мероприятия.

Поэтому управление природопользованием в горном деле сводит­ся к двум основным направлениям:

• учету влияния горных разработок на воздушную, водную, земную среду и недра;

• изысканию методов инженерной защиты природной среды от вредного влияния горных работ.

При втором направлении в процессе горных работ следует обеспе­чивать рациональное и полное использование ресурсов недр, предуп­реждать их порчу, сохранять участки недр и земной поверхности, пред­ставляющие научный и культурный интерес, сокращать потери при добыче, транспортировке и переработке ископаемых; предотвращать деформации и истощение ресурсов земной поверхности; способство­вать сохранности водных ресурсов, предварять энергетическое загряз­нение окружающей среды, создавать горные технологии будущего.

Выбор метода инженерной защиты при ведении горных работ обус­ловлен рядом особенностей проблемы сохранения окружающей среды в горном деле по сравнению с другими отраслями промышленности:

1. приоритетом горного дела перед другими видами эконо­мической деятельности в данном районе;

2. временный характер гор­ных работ: при истощении месторождения полезных ископаемых они прекращаются. В связи с этим для минимизации ущерба, наносимо­го окружающей среде, проектирование и производство горных работ следует вести так, чтобы формируемые при этом новые ландшафты, сооружаемые выемки, отвалы, поверхностные комплексы, стволы, штольни и т.п. можно было в последующем использовать с макси­мальным эффектом для других народнохозяйственных целей;

3) определение четких коли­чественных критериев допустимых нарушений окружающей среды, не оказывающих вредного воздействия на общую экологию района. Введение таких критериев позволяет более обоснованно защищать окружающую среду от различного рода воздействий путем устранения вредных последствий промышленной деятельности.

Несмотря на временный характер воздействия горных работ на окружающую среду, нельзя не учитывать интенсивных крупномас­штабных преобразований естественной среды в районах горной промышленности: отчуждения территорий, требуемых для сельско­го хозяйства; неблагоприятных для местных экологических систем гидрогеологических и геохимических изменений; загрязнений вредными веществами и химическими элементами почвы и водо­емов, изменения микроклимата и др. Поэтому решению проблемы охраны окружающей среды в горном деле должна предшествовать выработка четкой стратегии и тактики ее инженерной защиты от вредных воздействий.

Таким образом, дисциплина «Экология в горном деле» предназначена для изучения видов воздействия процессов горного производства на окружающую среду; норм оценки различных сред горного предприятия; способов и средств контроля состояния этих сред и мероприятий инженерной защиты природы от негативного влияния горных разработок.

Основные экологические проблемы, которые возникают добыче углей:

– выбросы газа метана, сопутствующего углям, при их добыче;

– образование в огромных количествах твердых отходов при добыче, обогащении и использовании углей;

– нарушение целостности земной поверхности и недр;

– сбросы высокоминерализованных шахтных сточных вод (95 % шахтных вод Донбасса являются солоноватыми или солеными с общей минерализацией от 1,5 до 30 г/дм³ и жесткостью более 14 мг–экв/дм³), приводящих к существенному экологическому ущербу, связанному с деградацией качества воды естественных источников и засолением почв;

– отторжение земельных участков под хранение твердых отходов, образующихся при добыче, обогащении и использовании углей;

– неблагоприятное влияние на водную, воздушную среду и почвы токсичных веществ, выделяющихся в результате всевозможных физико-химических процессов, происходящих в отвалах;

– выбросы в атмосферу токсичных и парниковых газов NO₂, SO₂, CO₂, образующихся в процессе добычи и сжигания угля;

– выбросы в атмосферу высокодисперсных зольных частиц, токсичных микроэлементов и их соединений, образующихся при термообработке углей.

Основными видами отходов на предприятиях угольной промышленности Донбасса являются: шахтная порода, извлекаемая при добыче угля подземным способом (0,25 т/т), порода, вскрыши, хвосты, образующиеся при обогащении углей (0,2 т/т). В Донецкой области образуется около 50 % всех отходов угледобычи и углеобогащения Украины, около 30 % золошлаковых отходов тепловых электростанций. Общий объем отходов, по данным 2001 г. составил 54 млн. т.

На целом ряде шахт и обогатительных фабрик породные отвалы исчерпали свои мощности некоторые из них вышли за черту отведенных земель и требуют отвода новых земель. На предприятиях угольной отрасли утилизируется только 3 % общего объема образующейся породы, используемой для строительства автомобильных дорог и около 8 % флотохвостов потребляется кирпичными заводами. Удельный вес действующих очистных забоев с полной или частичной закладкой выработанных пластов ничтожен. В очень незначительных количествах используются отходы угледобычи, углеобогащения и сжигания углей в качестве вторичных минеральных ресурсов, что приводит к повышенному расходу невосполнимых природных ресурсов.

ЛЕКЦИИ № 2-4

ВЛИЯНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ

ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

НА СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Инвентаризация источников выбросов

Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными, когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными).

Стационарным источником выброса вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух является любой (точечный, площадной и т.д.) источник с организованным или неорганизованным выбросом вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, дислоцируемый или функционирующий постоянно или временно в границах участка территории (местности) объекта, предприятия, юридического или физического лица, принадлежащего ему или закрепленного за ним в соответствии с действующим законодательством.

Передвижной источник загрязнения атмосфери — транспортное средство, движение которого сопровождается выбросом в атмосферу загрязняющих веществ.

Стационарные источники выброса вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух подразделяются на два типа:

- источники с организованным выбросом;

- источники с неорганизованным выбросом.

Наиболее часто употребляется краткая форма данных терминов: «организованный источник» и «неорганизованный источник».

Под организованным выбросом понимается выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы;

под неорганизованным выбросом понимается выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы вентиляционных систем, местных отсосов в местах загрузки, выгрузки или хранения сырья, топлива, полупродуктов и продуктов и т. д.

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на:

- точечные,

- линейные,

- площадные.

Каждый из них может быть затененный и незатененный.

Точечный источник выбросов - источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, от какого поступления веществ осуществляется через отверстие, зафиксированное в виде точки в системе координат.

Линейный источник выбросов - источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, от какого поступления веществ осуществляется через отверстие, зафиксированное в виде линии, и имеет начало и конец в системе координат. Линейные источники имеют значительную протяженность. Это аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.

Площадной источник выбросов - источник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, от какого поступления веществ осуществляется из поверхности, которая имеет территориальные координаты в системе координат. Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам относятся места складирования производственных и бытовых отходов, автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.

1 — высокая дымовая труба; 2 — низкая дымовая труба; 3 — аэрационный фонарь цеха; 4 — испарения с поверхности бассейна; 5 — утечки через неплотности оборудования; 6 — пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 — выхлопная труба автомобиля; 8 — направление движения потоков воздуха.

Рисунок 2.1 - Источники загрязнения атмосферы:

Работы по инвентаризации можно подразделить на следующие основные этапы:

- Изучение технологического регламента (карты техпроцесса) и составление перечня загрязняющих веществ, которые могут выделяться (образоваться) в ходе технологических процессов. При этом учитываются результаты инструментального и расчетного определения выбросов при предыдущей инвентаризации (для действующих объектов), данные проектной документации (для вновь вводимых в действие реконструируемых объектов) и действующие расчетные методики определения выделений (выбросов) в атмосферный воздух различными производствами;

- Подготовка карты-схемы промплощадок предприятия, для которых проводится инвентаризация;

- Кодификация и определение координат источников загрязнения атмосферы ИЗА. Каждому источнику загрязнения атмосферы предприятия присваивается код-идентификатор (как правило, номер, №), который указывается на карте-схеме рядом с источником и служит, в дальнейшем, для идентификации этого ИЗА в пределах промплощадки предприятия. Организованные источники № 0001, 0002 …

Неорганизованные источники - № 6001, 6002.

Однако, при необходимости, для крупных предприятий с большим числом источников, допускается независимая нумерация ИЗА структурных подразделений предприятия: площадок, цехов и т.д. В этом случае код (номер) ИЗА, указываемый на карте-схеме, может составляться из номеров структурных подразделений предприятия и номера источника внутри структурных подразделений (например, 1.1 - цех № 1, источник № 1);

- Анализ результатов периодической (ежегодной) проверки технического состояния ГОУ с целью определения эффективности работы ее оборудования и степени очистки газа;

Примечание: В случаях, если фактические (среднеэксплуатационные) показатели работы оборудования ГОУ не соответствуют проектным или наладочным показателям более, чем на 20 %, перед началом инвентаризации должны быть выполнены операции технического обслуживания или ремонта.

- Определение количественных и качественных характеристик выделений и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, включая геометрические характеристики ИЗА и параметры выбрасываемой газовоздушной смеси (ГВС);

- Составление отчета по инвентаризации и его утверждение руководителем предприятия.

Ответственность за полноту и достоверность данных инвентаризации несет предприятие (в лице руководителя).

Инвентаризация выбросов проводится один раз в пять лет.

Нередко возникает необходимость в проведении корректировки результатов инвентаризации выбросов всего предприятия или его отдельных производств, которая проводится в случаях обнаружения или возникновения несоответствия между существующими характеристиками выбросов предприятия (объекта) и данными последней по времени инвентаризации (в т. ч. на основании которых были установлены нормативы выбросов). К таким случаям, в частности, относятся нижеследующие ситуации.

Контролирующие органы или природопользователи установили наличие:

- неучтенных при инвентаризации источников выброса ЗВ в атмосферу;

- неучтенных при инвентаризации ЗВ в выбросах источников;

- неучтенных при инвентаризации режимов работы источников, выброс при которых приводит к нарушению установленных нормативов ПДВ;

- кроме того, на предприятии в процессе эксплуатации произошли изменения технологии производства, состава исходного сырья и т.п., повлекшие за собой значимые изменения качественных и количественных характеристик выбросов и их источников.

Если в течение 5-летнего срока действия инвентаризации на предприятии (или в отдельных его цехах) не произошло никаких изменений в технологии и объемах производства, составе и видах используемого сырья и топлива, то срок действия имеющейся инвентаризации может продляться на 3-5 лет (при соответствующем обосновании).

Примечание: Если в период действия инвентаризации введены в действие новые методики определения выделений (выбросов), то, как правило, учет возможных изменений количественных и качественных характеристик ИЗА, выполняется после окончания действия существующей инвентаризации.

При строительстве новых и реконструкции (расширении) существующих объектов и при введении в действие таких объектов возможны отклонения (разрешенные и согласованные) от проектной технической документации, изменения условий эксплуатации оборудования, сырья, материалов в отличие от объектов-аналогов. Для выявления таких различий в количественных и качественных характеристиках источников загрязнения атмосферы необходимо проведение инвентаризации выбросов нового объекта. Как правило, в этих случаях инвентаризация проводится не позднее, чем через год после введения в действие основных производственных мощностей данного объекта.

Предприятие должно нести ответственность за предоставление исполнителю полных и достоверных данных о технологии производства, материальных балансах, составе сырья и топлива, наличии паспортов вентустановок и газоочистного оборудования (ГОУ), а также обеспечить работу оборудования на режимах, необходимых для проведения инвентаризации.

При инвентаризации выбросов загрязняющих веществ используются материалы:

- прямых методов измерений, которые основываются на проведении непосредственных инструментальных измерений;

- расчетных методов;

- материалы технологического регламента и проектных показателей. В необходимых случаях для расчета количественных характеристик выбросов должны применяться отраслевые методики, утвержденные органами Минэкобезопасности Украины.

Инвентаризацию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятии выполняют специализированные организации, соответствующие подразделения предприятий, которые имеют определенный опыт работы, техническое оборудование и состоят на учете в Минэкобезопасности Украины).