Техноэкология топливной промышленности.

Угольная промышленность Украины - составная часть топливно-энергетического комплекса, которой осуществляют добычу, обогащение и брикетирование каменного и бурого угля. С развитием угольной промышленности связаны черная металлургия, электроэнергетика, коксохимия и прочие области народного хозяйства. Добычи уголь на территории нашей страны начался еще в XVIII ст. Тогда был открыт Донецкий угольный бассейн (1722). Первая угольная шахта в Украине сооружена в Лисичанске (1795). К революции (1913) на Донбасс приходилось 86,8% угледобычи России. Общие запасы каменного угля составляют 86,0 млрд. т. Угледобыча Ук­раины сосредоточенно в трех бассейнах: Донецком и Львовско-Волынском каменноугольных бассейнах, Днепровском буроугольном бассейне. В каменноугольных отложениях Донбасса находится 330 угольных пластов, из них 130 имеют рабочую мощность больше 0,45 м. Наи­большая мощность разрабатываемых пластов 0,6-1,8 м. Пласты мощностью 2 м встречаются редко. В Львовско-Волынском каменноугольном бассейне находится 80 угольных пластов максимальной мощностью 2 м, основная мощность 0,5-1,1 м. В Днепровскому буроугольном бассейне средняя мощность пластов 3-6 м. Максимальная мощность -12 м. Способы добычи угля. Добыча угля осуществляется открытым или закрытым способами. Разработка углей открытым способом. Открытыми угольными роботами называется комп­лекс работ, при котором все производственные процессы, необходимые для добычи угля из недр земли, осуществляются на поверхности. При современной технике открытым способом можно разрабатывать месторождения твердых полезных ископаемых любой формы, расположен-ных ниже уровня земной поверхности.

Разработка полезных ископаемых подземным способом. Это комплекс работ, при котором все производственные процессы, необходимые для добычи полезного ископаемого из недр земли, осуществляются под поверхностью земли. Добыча угля подземным способом проис­ходит в шахтах - это самостоятельная производственно-хозяйственная единица горного пред­приятия. Месторождения, которые разрабатываются подземным способом, представ­лены линзами, штоками, пластами, куполами, жилами.

Преимущества открытого способа сравнительно с подземным:

• Применение более мощной техники, в результате чего достигаются более высокие технико-экономические показатели: производительность работы на карьерах значительно высшая, а себестоимость добытых полезных ископаемых нже, чем при подземной разработке.

• Более высокие темпы роста производительности работы и снижение себестоимости добычи.

• Меньшие потери полезных ископаемых, лучшие условия раздельного выема.

• Легче увеличить, при необходимости, производственную мощность карьера, чем шахты.

• Более высокая безопасность работы и лучшие производственные условия.

Недостатки открытого способа:

• Необходимость выема, перемещение и складирование в отвалы больших объемов пустых пород.

• Нужны большие площади для размещения отвалов пустых пород.

• Зависимость от климатических условий и поры года.

Преимущества открытого способа добывания угля в большинства случаев преобладают над недостатками, и потому открытый способ наиболее эффективный и перспективный. Глубина открытых карьеров достигает 400 метров. Условия залегания месторождений открытых раз­работок: горизонтальные, пологие, наклоненные, штокоподобные, залегание в виде антикли­нальных и синклинальных складок на возвышении или залегание высотно-глубинного типа.

Добыча открытым способом. По технологическими назначению различают несколько эта­пов открытой разработки месторождений угля. К основным этапам разработки относятся:

• подготовка поверхности карьерного поля и осушение месторождения;

• открытие месторождения и подготовка начального фронта вскрышных и добывающих работ;

• вскрышные работы;

• добывающие работы;

• рекультивация поврежденных земель и поверхности отвалов.

Подготовка поверхности карьерного поля включает вырубку лиса и корчевание пней, осуше­ние болот и озер и устранения других преград, которые мешают ведению открытых горных работ. Осушение месторождения создает условия для работы оснащения и повышение стой­кости бортов карьера.

Задача второго этапа - создание транспортного доступа из поверхности к полезному ископае­мому и подготовка начального фронта горных работ, которая осуществляется путем проведе­ния въездных и разъездных траншей.

Задачей третьего этапа - удаление пустой породы, которая покрывает и содержит полезное ископаемое, для дальнейшего ее добычи.

Задача четвертого этапа - выем из недр полезного ископаемого соответственно требованиям к ее качеству и заданной производственной мощностью карьера.

Задачу пятого этапа составляет приведение поврежденных горными работами грунтов и по­верхности отвалов к состоянию, пригодного к использованию грунтов в народном хозяйстве. В наше время применяют три основных способа открытой разработки: экскаваторы, гидрав­лический и комбинированный.

При экскаваторном способе используют разные механические средства съема и перемеще­ния горных пород - экскаваторы, скреперы, колесный и конвейерный транспорт и др.

При гидравлическом способе все производственные процессы осуществляются с помощью волы и специального оснащения - гидромоторов и т.п. Комбинированный представляєт собой раз­личные симбиозы экскаваторного и гидравлического способов.

Экскаваторный способ универсален, может использоваться при разработке любых горных по­род, и потому он наиболее распространен; гидравлический применяют при разработке мягких пород, которые легко поддаются размыву водой.

При экскаваторном способе добычи выполняются такие технологические процессы:

• подготовка горных пород к выемке;

• добывающие и погрузочные работы;

• складские работы.

Подготовка угля к добыче состоит главным образом в разрыхлении, которое осуществляется в взрывным способом и реже - механическим.

Добыча, погрузка и перемещение угля осуществляется с помощью экскаваторов, скреперов, разных транспортных средств. Угли грузят в транспортные средства - думкары, автосамосвали и др. При разработке мягких горных пород широко используют многоковшовые экскава­торы. Вскрышные породы перемещаются экскаватором непосредственно в отвал. К основным видам карьерного транспорта относят железнодорожный, автомобильный и конвейерный и их сочетание. Уголь транспортируют в приемочные бункера обогатительных фабрик или на специальные составы, а вскрышные породы -в отвал.

Основные технологические процессы при гидравлическом способе открытой разработки:

• подготовка горных пород к размыву;

• размыв горных пород;

• транспортирование;

• отвалообразование и складирование.

Подготовка пород к размыву обычно состоит в их механическом разрыхлении экскаваторами или бульдозерами. Размывают горные породы, транспортируют их и доставляют в отвал с по-мощью гидромоторов и породовсасывателей. Технологические процессы тесно связаны между собою и выполняются в строго определенной последовательности и составляют единый технологический процесс проведения открытых горных работ.Подготов­ка горных пород к добыче состоит в изменении их естественного состояния с целью безопас­ной и экономичной до-быче из массива. Съем рассыпчатых и мягких пород проводится всеми видами съемно-погру-зочного оборудования без предшествующей подготовки. Заводнение горных пород значите-льно усложняет работу людей и механизмов. Насыщенные водой угли могут изменяют свои свойства и становятся непригодными для дальнейшей пере­работки. Для уменьшения влажности разрабатываемых пород создают местную систему по осушению непосредственно вынутых блоков с применением вспомогательных дренажных средств. При этом стараются максимально использовать существующую основную систему открытого, подземного или комбинированного осушения месторождений.Для осушения до­бытых блоков, рядом с широко при-меняемыми на карьерах водоотводными каналами и тран­шеями, часто используют фильтры или системы иглофильтров, принцип которых основан на искусственном понижении уровня воды при откачивании ее из водоносных горизонтов. Не­обходимая степень осушения пород определяется способом разработки, применяемой техни­кой и технологией, требованиями к качеству углей.

Механическое разрыхление горных пород на карьерах применяется при:

• гидравлическом способе разработки пород, которые плохо поддаются размыву средствами гидромеханизации;

• разработке плотных и полускальных пород скреперами, бульдозерами и стругами;

• разработке горных пород зимой для разрыхления промерзшего пласта;

• разработке горных пород с маломощными пластами и прослойками.

Работа с применением раз­рыхлителей состоит в последовательном разрыхлении блока, сгребании разрыхленных пород бульдозером в вал высотой до 3-4 метров и загрузке их экскаватором. Применение разрыхли­телей для подготовки горных пород добыче позволяет по сравнению с взрывными работами улучшить селекцию при добыче, уменьшить потери полезного ископаемого, улучшить усло­вия работы. Наряду этим незначительная толща разрыхленного пласта, получаемого при ме­ханическом разрыхлении, вызовает трудност при экскаваторной разработке, а селекционная добыча возможна только при горизонтальном и пологом залегании пластов.

Подготовка горных пород взрывом. Дробление горных пород взрывом широко применяется при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. От организации буровзрыв­ных работ на карьере зависит эффективность последующих операций: загрузки, транспорти-ровкииукладки пустых пород в отвал. Буровзрывные работы на карьерах должны обеспечивать:

• достаточную степень и равномерность дробления горных пород;

• нормальную проработку подошвы уступа без оставления порогов, которые препятствуют работе экскаватора;

• создание развала горной массы необходимой формы и размеров;

• достаточный для беспрерывной работы экскаваторов объем пустых пород;

• минимальное сейсмическое действие взрыва на окружающие здания;

• высокую экономичность и безопасность работы.

Проведение подземной добычи угля.

Способы разработки месторождения. Среди простых способов различают разработку вер­тикальным стволом, наклонным стволом и штольней.

Дренажные и водоотливные горные выработки. Для эффективного отрабатывания шахт­ных полей необходимый комплекс осушительных работ в который входят поверхностный, подземный и комбинированный способы осушения. Поверхностный способ осушения применяется для предшествующего снижения напора подземных вод сис­темой водопонижающих буровых скважин, пробуренных из поверхности и оборудованных на­сосами. Подземный (шахтный) способ осушения осуществляется с использованием подземных выработок. На месторождениях со сложными гидрологическими условиями применяют сложный комбинированный способ осушения с использованием глубоких буровых скважин, пробуренных с поверхности, и специальных дренажных выроботок или целых горизонтов. При проведении горизонтальных горных выработок осуществляется ряд операций в установленной технологической пос-ледовательности. Общие операции включают: бурение, заряжание и взрыв шпуров, проветривание и уборку породы, крепление выработки и прокладка путей. К вспомогательным операциям относят наращивания труб для подачи сжатого воздуха и воды, создания водоотводных каналов. Перед началом бурения шпуров проверяют правильность направления выработки, отмечают середину забоя, а по ре­перам - уровень почвы. После этого с помощью шаблонов размечают расположения шпуров соответственно паспорту буровзрывных работ. При проведении горизонтальных выработок применяют огневой и электроогневой взрыв с помощью капсюлей-детонаторов и огнепровод­ного шнура, а также электроподрыв с помощью электродетонаторов мгновенного и замедлен­ного действия. Подготовка проходки наклонных стволов предусматривает устройство устья ствола, строительство временных и постоянных зданий и сооружений, а также специальных эстакад для загрузки бункеров на поверхности. Вертикальная добыча усложнена технологическими особенностями бурения и взрыва. Во всех случаях подземной добычи уголь транспортируется бункерами с помощью копра на электрической тя-ге. Выгруженный уголь поступает в наклонный желоб, который заканчива­ется секторным затвором. После транспортирования угля на обогатительную фабрику проис­ходит его переработка. Дробление кусков: крупное - до 350-100 мм, среднее - до 100-40 мм. мелкое - 20-5 мм. Сортировка проводится способом самостоятельного грохочения, чтобы вы­делить готовый продукт. В процессе обогащения уголь брикетируется.

Характеристика влияния на окружающую среду.При получении энергии в угольно-топ-лив­ном цикле (УТЦ) спектры факторов, действующих на персонал и население, а также масшта­бы их действия очень широкие и разнообразные. Много веществ, например, органичес­кие соединения, которые получают при сжигании угля и в особенности при его превращении в жидкое или газообразное топливо, остаются даже не идентифицированными. В УТЦ основ­ное действие на окружающую среду обусловленная выбросами в атмосферу на этапе исполь­зова-ния, то есть сжигания топлива. Последние этапы цикла обуславливают локальное влия­ние при добыче, переработке и транспортировании угля. При открытом способе добычи уголь производительность работы одного рабочего в 6 раз выше, чем при шахтном способе, но из природопользования выводятся тысячи гектаров земли и создаются огромные терри­тории отвалов пустой породы. В среднем добыча 1 млн. т угля открытым способом сопровож­дается уничтожением 20 га природных угодий, а добыча такого же количества уголь шахт­ным способом - лишь 5 га. В результате поднимаются геологические структуры массивов горных пород, возникают карьерно-отвальные комплексы, породо- и шламохранилища. рвы. Изменяется ландшафт огромных территорий. Кроме разрушения пригодных для сельскохозяйственного использования земель, существует шумовое и вибрационное загязнение. Уровень шума в шахтах достигает 100 дБ.