3.3.2. Забруднення повітряного простору

Забруднення атмосфери технологічними процесами вугільної промисловості відбувається внаслідок:

1) викидів шкідливих газоподібних домішок і пилу шахтами і кар’єрами, димлячими териконами;

2) збагачення твердого палива і брикетування вугілля;

3) перевезення до користувачів;

4) перетворення вугілля з твердого стану в газоподібний і рідинний.

Основними шкідливими речовинами, які викидаються в атмосферу стаціонарними і пересувними джерелами є: пил, метан, сірчаний ангідрид, оксид вуглецю, оксиди азоту, а також сірководень – продукт горіння териконів і відвалів.

Склад атмосферного повітря, що закачується в підземні гірничі виробки, змінюється внаслідок різних причин:

1) дії окислювальних процесів, які утворюються у вугільних і сірковмісних породах;

2) дії газів (метану, вуглекислого газу тощо), які виділяються у виробках і із порушеного вугілля;

3) проведення вибухових робіт;

4) процесів дроблення гірських порід і корисної копалини (виділення пилу);

5) рудничних пожеж, вибухів метану і пилу.

Основною складовою частиною рудничного газу є метан. В підземних гірничих виробках він виділяється з відбитого вугілля, з відпрацьованих просторів і, в невеликих кількостях, з оголених поверхонь вугільних пластів.

Другою за значенням газоподібною речовиною, що здійснює забруднення довкілля, є оксид вуглецю. оксид вуглецю утворюється при проведенні вибухових робіт і робіт двигунів внутрішнього згорання, рудничних пожежах, вибухах метану і вугільного пилу.

При всіх технологічних процесах, які пов’язані з проходженням гірничих виробок, видобуванням корисної копалини і транспортуванням її, відбувається інтенсивне утворення пилу. Основні процеси, з якими пов’язано це утворення: буріння шпурів і свердловин як у породі, так і в корисній копалині; підривання і прибирання підірваної маси; навантаження, транспортування і перевантаження вугілля і породи; робота прохідницьких і виїмкових комбайнів, агрегатів, стругів, врубових машин, та інших механізмів.

Для запобігання утворенню пилу у вироблених просторах упроваджуються спеціальні механізми з мінімальною кількістю пилоутворення; попередньо зволожують пласти, що сприяє зниженню запиленості повітря на 50…80 %; зрошують місця пилоутворення від осадового пилу при навантаженнях і перенавантаженнях; періодично (3…4 рази в рік) очищають від пилу відкотні та вентиляційні виробки; нормують витрати вибухових речовин; застосовують мокре буріння та буріння з відсмоктуванням пилу; використовують пінно-повітряні та повітряно-водяні завіси.

Якщо пил, який утворюється в вироблених просторах шахти рухається в складі повітряних потоків підземними каналами, трапляється самоочищення їх. Підвищення концентрації вугільного пилу спостерігається, зазвичай, у вентиляційних потоках, які рухаються через скіпові стволи під час завантаження і розвантаження бадьїв.

Інші шкідливі речовини, які виділяються в атмосферу з підземних гірничих виробок, не уловлюються і не знезаражуються, а лише попереджаються, а ті що таки утворюються розбавляються повітрям. Так для попередження окисних процесів в підземних умовах застосовують пожежобезпечні системи розробки пластів, ізолюють вироблені простори, створюють в них інертну атмосферу, знижують втрати корисних копалин, здійснюють швидке і ефективне гасіння пожеж.

Найпоширенішим і активним способом зменшення метану на вугільних шахтах є дегазація розроблюваних та зближених вугільних пластів і вироблених просторів. При правильній дегазації надходження метану в рудникове повітря може бути скорочено на 30…40 % по шахті вцілому і на 70...80 % в межах виробок виїмкових полів.

Щоб зменшити утворення оксиду вуглецю і оксидів азоту, слід не допускати неповного вибухового розкладення зарядів, не виготовляти забійку шпурів з вугільного дріб’язку, застосовувати вибухові речовини з нульовим кисневим балансом і зі спеціальними добавками.

Повітряне середовище істотно забруднюється на поверхні шахти, де споруджується комплекс для підйому вугілля на поверхню землі, при транспортуванні його до місць сортування, дроблення, збагачення, складування або відвантаження споживачу. Крім корисної копалини з шахти надходить пуста порода.

Одним із заходів по зменшенню пиловидалення в процесі підготовки вугілля для відправки споживачу є збільшення його вологості, тобто зрошення вугільної маси. Але зволоження його до 8 % і більше утруднює технологічний процес, оскільки призводить до пробуксування конвеєрних стрічок, забивання бункерів пилом тощо.

Основним напрямком удосконалення обробки вугільної маси на поверхні шахт є застосування агрегатованих засобів комплексної механізації: машин вибіркового дроблення і агрегатів для очищення гірничої маси.

Вертикальні стволи зі скіповими підйомниками герметизують шляхом обшивання копра разом з вивантажувальними майданчиками і бункерами. Зменшення підсмоктувань між вентилятором і атмосферою досягають ущільненням гирла вентиляційного ствола.

Для зменшення пиловидалення вивантажувальні пристрої і приймальні бункери облаштовують спеціальними затворами для перепуску шарів вугілля постійної товщини.

Основними технологічними напрямками удосконалення вугіллескладських комплексів є централізація складування вугілля шляхом будівництва одного високомеханізованого складу для групи шахт і збагачувальних фабрик. В цьому випадку на самих вугледобувних і перероблювальних підприємствах виключається одне з джерел пилоутворення – складські споруди для вугілля.

Для зменшення утворення пилу на відкритих складах в процесі навантажувально-розвантажувальних робіт існує ряд спеціальних пристроїв: спіральні спуски, циліндричні колони з розвантажувальними вікнами, телескопічні навантажувальні пристрої тощо.

Радикального скорочення викидів пилу в атмосферу при складуванні вугілля досягають за рахунок закритих акумуляторів типу АЗП або складів силосного типу. Подальше удосконалення техніки і технології навантаження вугілля у вагони зі складів сприяє також зменшенню шкідливих викидів в атмосферу.

В останній час над живильниками (пристрої, що транспортують вугілля з приймального бункера на сортування, брикетування), грохотами, дробарками, вузлами навантаження і розвантаження встановлюють щільні укриття-кожухи, з під яких повітря разом з пилом відсмоктується вентилятором. Цей процес називається аспірацією.

Повітря з укриттів місць пилоутворення перед видаленням в атмосферу відповідно до вимог санітарних норм піддається очищенню за допомогою змонтованих в системі аспірації вловлювачів. При цьому застосовують такі пиловловлювачі як циклони, батарейні циклони, швидкісні промивачі і мокрі пиловловлювачі.

Пуста порода разом з домішками вугілля і сірчистими речовинами після їх підйому на поверхню і розміщенні у відвалах (териконах) утворюють масу, яка схильна до окиснення, внаслідок чого відбувається її самонагрівання і самозаймання. Це призводить до забруднення атмосфери шкідливими газами і, насамперед, сірчаними сполуками. Сприяють займанню відвальної суміші відповідна форма териконів і наявність в них горючих речовин. Займання прискорюється, якщо вони розміщуються у верхній частині терикону, де є достатній приплив повітря. Внаслідок дії на поверхню відвалу температури, опадів, вітру, внутрішнього тепла великі шматки породи розсипаються до розмірів пилу, який в суху погоду здувається вітром, забруднює повітря і прилеглі землі.

Засобами боротьби з цим явищем можуть бути наступні заходи:

1) виключення потрапляння у відвали з порожньою породою вугілля;

2) створення захисних екранів з слабко повітряпроникливих ґрунтів (наприклад глини) товщиною не менше 0,3 м;

3) ущільнення шарів відвальної маси бульдозерами, автосамоскидами, котками.

Що стосується забруднення повітря пилогазовими речовинами при відкритій розробці вугілля, то їх виділення і надходження з кар’єрів до атмосфери найчастіше не попереджаються відповідними заходами, але при транспортуванні і підготовці вугілля до користування застосовують ті ж самі прийоми захисту від шкідливих речовин, що і при підземному добуванні.

При транспортуванні вугілля користувачу дуже часто застосовують відкриті вагони-платформи, баржі. В процесі руху цих засобів вітром здуваються дрібні частки вугілля і забруднюють прилеглу до шляхів перевезення територію. Кращим варіантом з екологічної точки зору тут може бути транспортування по закритому пневмопроводу, хоча економічно цей спосіб транспортування вугілля виправдовує себе лише на відстані до 24 км. Інший підхід боротьби із забрудненням навколишнього середовища твердими вугільними частками є наближення таких користувачів як ТЕс, котельні, металургійні підприємства до джерел видобування палива, коли вугілля переробляється в інші види енергії, які передаються далі по проводам або трубопроводам.

Забруднення атмосфери газами із закритих шахт є в першу чергу наслідком утворення газів в окремості метану ще в період експлуатації шахти. Але тоді ці гази за допомогою вентиляції виводились на поверхню. Після припинення провітрювання виробок і засипки стволів газ починає накопичуватись в порожнинах шахти, утворюючи там надлишковий тиск. Це знижує інтенсивність міграції метану з підроблених вугільних пластів в гірничі виробки і збільшує його потік по тріщинах в гірських породах до поверхні або по ліквідним виробкам (стволам, шурфам і збойкам), а також через лійки обвалення.

Іншими причинами надходження шахтних газів на поверхню є:

1) підйом рівнів підземних вод;

2) зміна барометричного тиску;

3) підземні пожежі.

Газ, що надходить на земну поверхню, може накопичуватись в підвалах, підпіллях, погребах, в житлових і виробничих приміщеннях, а це пов’язано з небезпекою задухи людей і вибуху метану.

З метою попередження неорганізованого виходу газу з ліквідованих шахт доцільно виконувати такі заходи:

1) необхідно здійснювати дегазацію вироблених просторів шляхом буріння свердловин з поверхні;

2) при недостатньому тиску газу в підземних просторах шахти треба застосовувати його відкачку по свердловинам за допомогою вакуумнасосної станції.