Лекція 3 Вплив діяльності підприємств нафтогазової галузі на надра та навколишнє середовище. Основні форми порушення і забруднення геологічного середовища в процесі гірничого виробництва

Форма порушення або забруднення – це оконтурена границею (у вигляді контуру чи ареалу) територіально–структурна одиниця в рамках геологічного середовища (ГС) гірничого виробництва. При великій різноманітності форм порушення і забруднення геологічного середовища їх доцільно об’єднувати в групи і типи.

Форми порушень, об’єднані в групу деформації, є змінами, що відбуваються в ґрунтовому шарі, підстилаючих породах і в масиві гірських порід в результаті різних процесів, пов’язаних з видобутком корисних копалин.

Форми порушень, об’єднані в групи провалів, повністю відповідають специфіці розробки родовищ корисних копалин підземним способом. Проте, провали виникають і при наявності карстових порід та їх осушенні. Геометрія провалів залежить від масштабів гірничих робіт, гірничо–геохімічних умов і рельєфу.

Форми порушення, об’єднані в групу розробки, пов’язані з роботами з видобутку корисних копалин і будівництвом будівель, споруд, комунікацій. Розробки можуть бути різноманітної геометрії і з різними параметрами в залежності від умов залягання корисних копалин.

Форми порушень, що складають групу насипи, супроводжують видобування і переробку корисних копалин, дорожнє будівництво і утворюються при складуванні промпродуктів вихідної сировини, відходів. У залежності від технологічної схеми гірничих і відвальних робіт насипи можуть бути різноманітними і різної геометрії.

Форми порушень, об’єднані в групу забудови, можна віднести до найбільш стабільних структурних одиниць промислово–побутових систем (ППС).

Перераховані вище форми геомеханічних порушень найбільше зустрічаються в ППС, утворених в зоні дії гірничодобувних і перероблювальних підприємств. Вони – результат, в основному, прямого впливу процесів виробництва і залежать від їх параметрів. Це дозволяє за виявленими формами порушення знайти “джерело” їх виникнення, тобто перейти до аналізу функціонування системи для розробки прогнозу змін, оцінки наслідків, вибір заходів та ін.

Гідродинамічні порушення пов’язані із зміною розміщення, режиму і динаміки поверхневих, грунтових і підземних вод. Група поверхневих гідродинамічних порушень пов’язана з морфологічними змінами водоймищ і водотоків.

Затоплення характерне для тих випадків, коли виробництво має надлишок води, яка не може бути використана одразу в водообміні. У цьому випадку води можуть бути скинуті на землю, у водотоки чи у водойми.

Форми гідрогеологічних порушень, об’єднані в групу підземні, є найбільш специфічними формами порушень в ППС. Специфіка полягає у тому, що для їх характеристики необхідно виявити не тільки територіальне (площинне) але й вертикальне (шарове) поширення. Найбільш характерними формами порушень, пов’язаних з грунтовими і підземними водами, що впливають на функціонування ППС, є затоплення (підтоплення) і осушення.

Аеродинамічні порушення в ППС можуть виникати в результаті зведення високих будівель, споруд, відвалів, глибинних розробок. Разом з природними збуреннями, які визначаються орографією території, в ППС повинні бути розрідження і збурення, які пов’язані з розміщенням елементів нооценозу. Аеродинамічні вітрові тіні оконтурюються границею їх виникнення і можуть бути визначені за окремими параметрами (висота, глибина, довжина і ширина) перешкоди, яка їх викликає.

Біоморфологічні порушення в ППС можуть виникати в результаті будівництва і експлуатації елементів нооценозу на території ППС, а також одночасно з геомеханічними або гідрогеологічними порушеннями, що викликані видобутком корисних копалин.

Забруднення геологічного середовища. Речовини, які виділились з технологічних процесів у формі рідких, твердих і газоподібних викидів, а також різні види енергії, потрапляючи в природні компоненти, розсіюються, нагромаджуються чи мігрують в них і утворюють особливий вид зміни якісних характеристик природних компонентів – забруднення. Форми цього виду змін можуть бути оконтурені умовною лінією – границею ареалу за кількісними показниками концентрації забруднюючих речовин. Форми забруднень дуже рухливі, змінюються в просторі і часі, тісно пов’язані з технологічними процесами і значно залежать від природних умов, здатності природних компонентів до самоочищення.

Усі форми забруднення природних компонентів відображають специфіку їх утворення. Утворення цих форм визначається в основному видом речовин, що потрапляють в природні компоненти, фізичним станом і хімічними властивостями.

Ареал розповсюдження поверхневих форм забруднення може бути виявлений візуально, в процесі дослідження. Границя ареалу в тому випадку залишається постійною до певних функціональних змін (наприклад, проведення ще одного масового вибуху) і тільки замазучування території може розповсюджуватися до ліквідації джерела (наприклад, ліквідація аварії на нафтопроводі).

Одним з можливих методичних рішень є виділення форм забруднення за аналогією з формами порушення природних компонентів. У відповідності з назвою компонентів, в яких зафіксована наявність забруднюючих речовин, можна виділити забруднення: літосфери, гідросфери, атмосфери і біоценотичні. Ця класифікація змін природних компонентів містить показники, які характеризують конкретну форму, як морфологічну одиницю ППС і можуть бути відображені на спеціальній карті–схемі морфологічної структури.

Забруднення літосфери можуть бути об’єднанні в групи забруднення поверхні, грунтів і масиву порід за принципом їх пошарового розташування в природному середовищі. Перші дві групи інколи об’єднуються поняттям “забруднення грунтів і земель”, а третя – “забрудненням надр”.

Засмічування як форма поверхневого забруднення виникає при процесах будівництва, транспортування, складування різних матеріалів, упаковок, твердих відходів. Тобто, мова йде про нагромадження на поверхні землі різних нерозчинних речовин у вигляді сміття, металолому, окремих уламків гірських порід (розкиданих вибухом).

Замазучування поверхні відбувається при розливах нафти, мазуту, паливно–мастильних матеріалів у процесі їх транспортування чи використання. Ці форми мають специфічний вигляд, характер розповсюдження і накладають свої умови на функціонування ППС.

Забруднення грунтів пов’язане з характеристикою водної витяжки з грунту і визначенням ареалу забруднення (закислення – рН > 6.5, розкислення – рН < 6.5).

В особливу форму забруднення – зараження – доцільно виділити випадки забруднення важкими металами, радіоактивними та іншими високотоксичними речовинами (ртуть, миш’як, ванадій).

Забруднення гідросфери можуть бути поділені на дві групи: органічні та хімічні. Перша група відрізняється тим, що стан водотоків оцінюється за вмістом у воді найдрібніших мікроорганізмів та інших речовин.

Аналогічно визначаються ареали розповсюдження в водотоках і водоймах інших форм забруднення гідросфери: закислення, розкислення, мінералізація солями важких металів. Відмінні тільки показники, за якими вони виділяються.

Забруднення атмосфери поділяються на групи за фізичним станом забруднюючих речовин: газоподібні та пароподібні, рідкі та тверді. Форми забруднення добре виділяти за якісними ознаками, що характеризують забруднюючі речовини: запилення, загазованість чи зараження твердими або газоподібними речовинами. Особливі форми складають рідкі забруднюючі речовини, які надійшли в атмосферу у вигляді туману різної дисперсності.

Характерною особливістю ареалів забруднення гідросфери і атмосфери є їх мінливість у залежності від параметрів процесу, в результаті якого речовини потрапили в ці компоненти, і особливостей їх природного стану.

Конфігурація ареалів забруднення атмосфери залежить від параметрів джерел викиду забруднюючих речовин (точковий, лінійний, площинний), метеорологічних умов атмосфери і ряду інших факторів. Ареал може мати конфігурацію “факелу”, “пилогазової хмари” чи “шлейфу”. У процесі тривалої дії джерела забруднення ареал може змінювати свій напрям у відповідності з напрямком вітру, утворюючи в кінцевому результаті зони свого впливу і дії, конфігурація яких залежить від форми ареалів. Так, наприклад, точкове джерело викиду утворить навколо себе зону у вигляді концентричного кола. Можливі і інші конфігурації зон забруднення природних компонентів.

Забруднення біоценозів доцільно поділити на дві групи: фітоценозів та зоо– і мікробоценозів. Формами забруднення біоценозів, які найбільш часто зустрічаються, є самозаростання (фітоценози) і збільшення кількості окремих видів організмів (в зоо– і мікробоценозах).

Розглянуті вище форми забруднення природних компонентів мають суттєвий вплив на функціональні параметри ППС. Тому території, які потрапили всередину ареалів розповсюдження різних форм забруднення природних компонентів, потрапляють у відповідні зони екологічних змін.

Вплив гірничого виробництва на геологічне середовище. На сучасному рівні використання мінеральної сировини із надр Землі щорічно виймається близько 100 млрд.т гірських порід.

Для всіх способів розробки родовищ корисних копалин характерний вплив на навколишнє середовище, який зачепив водний і повітряний простори, грунт, надра, рослинний та тваринний світ. Цей вплив може бути як прямим, так і опосередкованим. Розміри зони опосередкованого впливу значно перевищують розміри зони локалізації прямого впливу. У процесі гірничого виробництва утворюються і збільшуються простори, порушені гірничими виробками, відходами порід, відходами переробки корисних копалин. Це є неродючі поверхні, негативний вплив яких поширюється на навколишнє середовище.

У зв’язку з осушенням родовищ і скидом дренажних та стічних вод (відходів переробки корисних копалин) в поверхневі водойми і водотоки, різко змінюються гідрогеологічні та гідрологічні умови в районі родовищ, погіршується якість підземних та поверхневих вод. Атмосфера забруднюється пилогазовими організованими та неорганізованими викидами і виділеннями різних джерел, в тому числі гірничих виробок, відвалів, збагачувальних фабрик та різних цехів. Надра, які є об’єктом та операційним базисом гірничого виробництва, зазнають найбільшого впливу.

Опосередкований вплив на грунти, пов’язаний зі зміною стану і режиму ґрунтових вод, осіданням пилу та хімічних сполук із викидів в атмосферу, а також продуктів вітрової ерозії, призводить до погіршення якості земель в зоні впливу гірничого виробництва. Це проявляється в знищенні природної рослинності, міграції та зниженні чисельності диких тварин, зниженні продуктивності сільського та лісового господарства, тваринництва, рибного господарства. Наведемо таблицю порівняльної якісної характеристика впливу деяких видів промислового виробництва на природне середовище (табл. 3.1).

Деякими авторами зроблена спроба класифікувати вплив гірничого виробництва на природне середовище на такі групи:

1. Просадка земної поверхні внаслідок утворення підземних пустот і порожнин, що виникають при вийманні корисних копалин та відкачці шахтних вод.

2. Збитки сільському та рибному господарству від впливу відкачуваних і стічних вод.

3. Збитки сільському та лісовому господарствам від виділень газів, що містять оксиди сірки.

4. Збитки живим істотам, будівлям та земельним угіддям внаслідок утворення відвалів, териконів, відстійників шахтних вод та складування відходів.

На сучасному етапі розвитку науки і техніки родовища твердих корисних копалин розробляються в основному трьома способами: відкритим, підземним та геотехнологічним.

Найбільший негативний вплив на геологічне середовище мають відкриті гірничі роботи, найменший – геотехнологічний спосіб видобутку. Хоча в окремих випадках геотехнологічний спосіб може мати і досить великий вплив, зокрема на водний басейн, флору і фауну, грунти. Прикладом може бути геотехнологічний спосіб розробки сірчаних, соляних, уранових родовищ.

Серед проблем, пов’язаних з мінеральними ресурсами, важливе місце посідає проблема впливу видобутку та використання корисних копалин на природне середовище. Це пояснюється низкою причин, серед яких основними є:

1. Значні порушення стану геологічного середовища у багатьох гірничо–промислових районах, де здоров’я людей, що там проживають, знаходиться під загрозою.

2. Необхідність перегляду багатьох технологічних процесів, перш за все через енергетичні труднощі, що може значно погіршити стан природного середовища.

3. Можливість поповнення резервів багатьох видів мінеральних ресурсів в окремих країнах лише за рахунок екологічно “брудних” джерел, таких як бітумінозні сланці, бідні руди та інші, розробка яких небезпечна для природного середовища.

4. Наочність негативного впливу гірничого виробництва на природне середовище (створення техногенного ландшафту, порушення водного та повітряного режимів гірничопромислових районів та ін.).

5. “Відповідальністю” мінеральних ресурсів, що використовуються в різних галузях народного господарства, за екологічну чистоту наступних ланок екологічного ланцюга.

Варто констатувати, що в проблемі охорони природного середовища від шкідливого впливу гірничого виробництва є ще багато невирішених питань, що зумовлюються низкою причин суб’єктивного та об’єктивного характеру. Серед них такі:

– якісні відмінності кругообігу речовин і енергії в штучних (господарських) системах порівняно з природними (екологічними);

– недостатнє обгрунтування екологічних обмежень у технології переробки корисних копалин;

– протиріччя між вимогами поліпшення техніко–економічних показників гірничого виробництва та необхідністю збереження геологічного середовища в оптимальному стані;

– недостатнє опрацювання методів економічної оцінки природних ресурсів та збитків, що завдаються гірничим виробництвом елементам геологічного середовища;

– відомий підхід до охорони і раціонального використання природних ресурсів;

– недостатня ерудиція працівників гірничого виробництва в питаннях геоекології.

Важливою стороною взаємодії гірничого виробництва з геологічним середовищем в сучасних умовах є зворотній зв’язок, який все більше посилюється, тобто вплив умов середовища на вибір рішень при проектуванні і будівництві гірничих підприємств та їх експлуатації, розміщення зовнішніх відвалів і т.п.

Для вирішення цих питань потрібний розвиток спеціального нового напрямку в геологічній науці – гірничої екології, який, безумовно має велике практичне і теоретичне значення.

Вона повинна вивчати закономірності взаємодії людини на природне середовище в сфері гірничого виробництва і, в першу чергу, взаємний зв’язок хімічних та фізичних процесів,

що лежать в основі видобутку та переробки корисних копалин, з кругообігом речовин і енергії в біосфері.

Як підсумок, можна відобразити вплив гірничого виробництва на геологічне середовище у вигляді таблиці 3.2.

Питання для самоперевірки:

1 Форма порушення або забруднення.

2 Групи, що входять до геомеханічних порушень.

3 Форми порушення групи поверхневих гідрологічних.

4 Форма порушення або забруднення.

5 Групи, що входять до атмосферних забруднень.

6 Форми порушення групи провалів.

7 Форма порушення або забруднення.

8 Групи, що входять до біоценотичних забруднень.

9 Групи, що входять до біоморфологічних порушень.

10 Форма порушення або забруднення.

11 Форми порушення групи деформації масиву порід і земної поверхні.

12 Форми порушення типу аеродинамічних.

13 Форма порушення або забруднення.

14 Форми порушення типу біоморфологічних.

15 Форми порушення групи виїмки.

16 Форма порушення або забруднення.

17 Форми забруднення типу літосферні.

18 Форми порушення групи підземних гідрогеологічних.

19 Форма порушення або забруднення.

20 Форми забруднення типу гідросферні.

21 Форми порушення групи забудови.

22 Форма порушення або забруднення.

23 Форми забруднення типу атмосферні.

24 Форми порушення групи насипів.

25 Форма порушення або забруднення.

26 Групи, що входять до гідродинамічних порушень.

27 Форми забруднення типу біоценотичні.