РУБРИКИ

Вплив гірничодобувного комплексу на параметри навколишнього середовища на прикладі Бондарівського родовища кристалічних порід Житомирської області с. Бондарівка

   РЕКЛАМА

Главная

Бухгалтерский учет и аудит

Военное дело

География

Геология гидрология и геодезия

Государство и право

Ботаника и сельское хоз-во

Биржевое дело

Биология

Безопасность жизнедеятельности

Банковское дело

Журналистика издательское дело

Иностранные языки и языкознание

История и исторические личности

Связь, приборы, радиоэлектроника

Краеведение и этнография

Кулинария и продукты питания

Культура и искусство

ПОДПИСАТЬСЯ

Рассылка E-mail

ПОИСК

Вплив гірничодобувного комплексу на параметри навколишнього середовища на прикладі Бондарівського родовища кристалічних порід Житомирської області с. Бондарівка

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:

· вода - це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі як медуза, на 98-99%);

· за участю води здійснюються чисельні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);

· води Світового океану - основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й “кухня” погоди для всієї планети;

· вода - один з найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством.

Велику роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, розвитку екзогенних процесів (ерозія, карст тощо), а також перенесення хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля. 8

2.3.2 Забруднення водного басейну

Забрудненими гірничопромисловими (промстоками) називають води, які в процесі використання настільки забруднюються початковою сировиною, що їх не можна не тільки вживати надалі, але і скидати без очищення із-за токсичності, агресивності або інших негативних властивостей. З урахуванням вигляду і змісту забруднень промстоків відводять і очищають одним загальним або декількома самостійними потоками залежно від основних забруднювачів. Тим самим спрощують обробку промстоків, а також запобігають утворенню вибухо- і вогненебезпечних продуктів або виділенню отруйних газів при взаємодії речовин, що містяться в різних видах промстоків.

Забруднені зливові води утворюються на сильно забруднених ділянках території підприємств: стоянках транспорту, відкритих майданчиках для зберігання сировини, відходів виробництва і тому подібне У цих водах найчастіше містяться зважені речовини (пил, грязь, нафтопродукти і ін.), які потрапляють в зону дії зливи. Об'єм забруднених зливових вод нерідко буває вельми значним.

Промислові стічні води характеризуються рядом параметрів - кількістю та фізико-хімічними властивостями розчинених, емульсованих тавзважених домішок речовин, ступенем їх токсичності, лужністю або кислотністю, органолептичними характеристиками (запах, смак, колір).

Поняття водний фонд включає: поверхневі води, водотоки, водойми та льодовики. Поняття водні ресурси включає: біологічні, енергетичні та мінеральні ресурси. Водокористування - це використання води без вилучення її з місць природної локалізації (риболовства, судноплавство, енергетика). Водоспоживання - використання води із вилученням її з місць природної локалізації із частковим або повним необоротним витрачанням і поверненням її в джерела водозабору у зміненому стані. Водний баланс - кількісне співвідношення між елементами, що визначають надходження водних мас та їх відтік із однієї зони аерації в іншу стосовна одиниці площі за одиницю часу.

?W = Н - В ± g ±Р, де

Н - надходження водних мас в зону аерації

В - відтік водних мас через умовний переріз із однієї зони аерації в іншу

g - вертикальний водообмін між поверхневими та ґрунтовими водами

Р - вертикальний водообмін між ґрунтовими і артезіанськими водами

Виробничі стічні води (СВ) отримані внаслідок їх використання в технологічних процесах поділяють на:

1. Забруднені виробничі СВ

забруднені мінеральними домішками

забруднені органічними домішками

забруднені мінеральними та органічними домішками (комбіновані)

2. нормативно чисті виробничі СВ (отримані після осушення родовищ, не використані)

Джерела забруднення гідросфери ВГР

1. забруднення кар'єрних вод зваженими частинками КК та вміщуючи порід, які утворилися при бурінні свердловин та шпурів, при подрібнені породи вибуховим способом, при роботі прохідних та очищувальних комбайнів при навантажувально-розвантажувальних і транспортних роботах

2. забруднення у зв'язку з високим рівнем механізації гірських робіт

3. в результаті гниття деревних кріплень шахти та інших конструкцій відбувається бактеріальне забруднення

Структура промислових стічних вод гірських підприємств представлена на схемі 1.

Вплив гірничого підприємства на водний басейн

1. зміна водного режиму окремої території

2. забруднення води

3. засмічення води

Зміна водного режиму

При будівництві та експлуатації кар'єрів (розрізів) підземних транспортних та комунальних тунелів суттєві ускладнення виникають із-за наявності поверхневих і підземних вод:

деформація земної поверхні

деформація гірських виробок

зниження продуктивності роботи технологічного обладнання

ускладнення проведення вибухових робіт

ускладнення проведення бурових робіт

Тому першочерговою особливістю гірничого виробництва є осушення родовищ корисних копалин.

Осушення в гірській справі -- сукупність технічних заходів, що знижують обводненість родовищ корисних копалини і регулюючий режим притоку води в гірські вироблення при будівництві гірських підприємств і експлуатації родовищ зі складними гідрогеологічними умовами. Тим самим створюються економічно ефективні і безпечні умови ведення гірських робіт, а також забезпечується охорона надр і водних ресурсів. Тому, як правило, роботи видобувні роботи супроводжуються штучним водопониженням. Скидання відкачуваних і стічних вод веде до забруднення поверхневих водних об'єктів різними солями, нафтопродуктами і важкими металами.

Основні способи осушення родовищ корисних копалин:

І. водопониження шляхом проведення гірничих виробок

ІІ. Відкачування води за допомогою насосного обладнання (або вивід води самотечією; для цього необхідно зробити потрібний нахил робочого горизонту), а потім скидання об'ємів кар'єрних вод в гідрографічну мережу за лінію водорозділу.

Осушення включає відведення поверхневих вод, зниження рівня підземних вод, відкачування і відведення води з гірських вироблень за межі родовища корисних копалини. Для відведення поверхневих вод (із заболочених ділянок, озер, річок) виконують:

* перехоплення стоку схилу за допомогою нагірних канав і гребель;

* екранування русел водоприток в межах шахтних і кар'єрних полів;

* видалення води самоплив з водоймищ і водотоків за межі родовища корисних копалини по канавах, трубам або відкачуванням насосами. 11

При осушені родовищ за допомогою насосного обладнання потрібно звернути увагу на:

1)На якій відстані знаходиться лінія водорозділу від ділянки гірничого підприємства, вибираємо най блищу

2)Потрібно уважно вивчити гідрографічну мережу території, щоб не відбулося зворотного водовиливу об'ємів кар'єрних вод

Схема 1

Структура промислових стічних вод гірничих підприємств

1 - буріння шпорів та свердловин; 2 - гідровідбивання; 3 - розчинення та вилужування корисних копалин; 4 - пилоподавлення, пилозахист; 5 - гідротранспорт; 6 - спорудження гідровідвалів; 7 - живлення дражних полів.

Для зниження рівня підземних вод на ділянках ведення гірських робіт використовують дренажні пристрої.

Дренаж -- спосіб осушення території родовищ корисних копалини і масивів гірських порід шляхом збору і відведення підземних гравітаційних вод в природні русла (ріки, озера і тому подібне) або штучні споруди (канали, гірські вироблення тощо). Дренажні пристрої розділяються на поверхневі, підземні і комбіновані. До поверхневих відносяться ті, що вертикальні водопонижують і водопоглинаючі свердловини, горизонтальні дренажні свердловини, голкофільтрові установки і випереджаючі поверхневі траншеї, до підземних -- дренажні штреки, крізні фільтри, свердловини, що повстають, водопонижуючі колодязі, а також випереджаючі вироблення (горизонтальні до похилі свердловини). Комбіновані дренажні пристрої включають комплекс поверхневих і підземних вироблень.

Водопонижуючі свердловини (діаметром 200...800 мм) бурять для зниження рівня (натиску) у водоносних горизонтах потужністю понад 10 м, що залягають на глибині 25...500 м, і що характеризуються коефіцієнтом фільтрації більше 1 м/доб., до підошви горизонту, при перетині горизонту встановлюють фільтри або перфоровані труби (у тріщинуватих породах). Після прокачування і очищення (зазвичай ерліфтом) свердловина обладнується потужним насосом.

Горизонтальні дренажні свердловини (діаметром 50...300 мм, завдовжки 50... 100 м) споруджують для самотечного осушення уступів кар'єрів в піщаних породах. Голкофільтрові установки з коефіцієнтом фільтрації 0,2...0,3 м/сут дозволяють тимчасово і локально знизити рівень підземних вод в піщаних і піщано-глинистих породах від 7...8 м (пересувні) до 24 м (ежекторні). За допомогою випереджаючих траншей знижується рівень води в малопотужних (до 10 м) і неглибоко (до 15 м) залягаючих водоносних горизонтах. Дренажні штреки призначені для дренажу корисних копалини і водоносних горизонтів, розташованих поблизу крівлі і ґрунту корисної копалини. Дренаж здійснюють через стінки вироблень, природні тріщини і тектонічні порушення, а за наявності водотривких порід (потужністю більше 2...3 м) в крівлі і ґрунті корисної копалини -- за допомогою дренажних свердловин. Дренажні штреки споруджуються на кар'єрах зі складними гідрогеологічними умовами.

Крізні фільтри -- свердловини діаметром 100...500 м, пробурені із земної поверхні до крівлі підземного вироблення (або дренажного штреку), обсаджені трубами, обладнані фільтрами в інтервалі водоносних порід; призначені для дренажу водоносних горизонтів потужністю більше 15 м, що залягають над корисним копалиною на відстані понад 30 м. Свердловини (діаметром 50... 125 мм), що повстають, бурять з підземних гірських вироблень і обладнали фільтрами в інтервалі водоносних горизонтів. Їх застосовують для дренажу водоносних горизонтів, що залягають на відстані 2...30 м від крівлі вироблення.

Водопонижуючі колодязі -- вертикальні гірські вироблення, які закладають на знижених ділянках ґрунти вироблення для пониження натиску у водоносних горизонтах, що залягають нижче за підошву вироблення. Для відкачування води вживають відцентрові насоси.

Тривалий дренаж водоносних горизонтів порушує гідравлічні і гідрохімічний режими підземних і поверхневих вод в районах експлуатації родовищ (знижує рівень підземних вод в радіусі декількох десятків кілометрів, сприяє появі депресивних воронок, виснаженню водних ресурсів, забрудненню поверхневих водотоків і водоймищ шахтними і кар'єрними водами), змінює природний ландшафт. 11

На практиці використовують три способи водопониження.

І) водопониження з поверхні (спорудження дренажних споруд таких як свердловини і осушувальні канали безпосередньо на земній поверхні)

ІІ) підземний спосіб водопониження при якому засоби водопониження розташовують безпосередньо в гірничих виробках - водопонижуючі канали

ІІІ) комбінований

Зі збільшенням глибини гірничих виробок знижується і рівень підземних вод. Природний режим підземних вод порушується з моменту розкриття технологічними гірничими або дренажними вирубками першого від поверхні землі водоносного горизонту та після відкачування з нього води. При цьому запаси підземних вод скорочуються, а стан і якість поверхневих погіршується. На всій площі родовища виникає депресійна воронка.

Розмір депресійної воронки залежить від: геологічних та гідрогеологічних умов району родовища; тривалості розробки родовища; коефіцієнту фільтрації ґрунтів; площі та потужності пластів, який ми розробляємо; кількості дренажних точок та їх взаємного розташування; типу і розташування гірничої виробки; інтенсивності і тривалості водозабору та динамічного притоку води в кар'єр. Найбільші розміри депресійної воронки характерні для тріщинуватих та за карстових порід на деяких родовищах в межах депресійної воронки формується гідравлічний зв'язок декількох напірних водносних горизонтів (артезіанські води), що призводить до переливання води із вище розташованих горизонт ва у нжжні. Депресійна воронка при цьому охоплює водоносні горизонти і ґрунтові води різного тиру, що мають гідравлічний зв'язок із поверхневими водами. Це призводить до поповнення запасів підземних вод поверхневими водами. Розміри депресійної воронки обов'язково залежать від наявності і розташування поверхневих водотоків і водойм.

Вплив осушення родовищ корисних копалин на природне середовище

1. різкі зміни природного режиму поверхневих і підземних вод

2. зменшення запасів високоякісних прісних вод, які використовують для комунально-побутового комплексу

3. при спрацюванні динамічних запасів підземних вод виникає небезпека забруднення прісної води мінералізованою, що призводить до зниження якості води і робить не придатною для водоспоживання

4. скидання у поверхневі водотоки здренованих кар'єрних вод призводить до їх хімічного забруднення

5. зменшення запасів води, яка має бальнеологічні властивості

6. негативний вплив відвалів розкривних і вміщуючих порід, а також будівництва гідротехнічних споруд (ГТС) на режим, стан і динаміку руху поверхневих, ґрунтових і артезіанських вод. Великі за об'ємом відвали мають велику площу водозбору води атмосферних опадів, які стікають з поверхні відвалів, або ті, що фільтруються через товщу порід відвалів забруднюють і засмічують поверхневі води механічними, хімічними, токсичними і радіоактивними домішками. Інфільтрація води в основі відвалу і спорудження ГТС призводять до підняття рівня ґрунтових вод, до заболочення прилеглих територій та заболочення контуру основи самого відвалу

Забруднення вод

1. На гірничо-добувних підприємствах характерно значне перевищення об'ємів СВ над об'ємами водоспоживання для потеб забезпечення технологічних процесів. Дренажні води, які стікають із поверхні відвалів не можуть бути без відповідної підготовки і очистки використані в замкненому циклі гірничого виробництва; при відсутності очисних споруд недоброякісні СВ потрапляючи у поверхневі забруднюють їх: породним мінеральним пилом; зваженими частками; часточками глини; паливно-мастильними матеріалами; підвищеною температурою.

2. Геохімічні процеси, які протікають у водоймах і ґрунтах у зв'язку із розробкою родовищ КК східні за своїми властивостями із природними геохімічними процесами, що обумовлені зміною хімічного складу води, вітровою та водною ерозією та вивітрюванням гірських порід, але природно-геохімічні процеси протікають із малою швидкістю і суттєво не порушують рівновагу між геосистемами

3. Внаслідок перенесення ЗР на значні відстані локальний вплив гірничого підприємства переходить у регіональний (в основу покладено Закон України “Про надзвичайні ситуації” - класифікація НС за територіальним поширенням).

4. Негативний вплив дренованих вод на водотік малих та середніх річок України.

Засмічення вод

При відкритій розробці КК, які розташовані у безпосередній близькості до поверхневих водойм та водотоків, відбувається механічне засмічення водного басейну і як наслідок змінюється характер і зовнішній вигляд берегової прибережної зони (смуги). Відкачування і відведення вод за межі шахтних і кар'єрних полів здійснюється за допомогою пристроїв водовідливу і водовідведення. Система водовідливу підрозділяється на дільничних і загальношахтних.

Водозахист гірських вироблень -- система заходів щодо запобігання або обмеження надходження в гірські вироблення (головним чином в забої здобичі) поверхневих, підземних і шахтних вод. Водозахист від поверхневих вод включає заходи щодо осушення родовища корисних копалини і додатково: тампонування тріщин осідання на поверхні землі (у шахтах) глинистим та ін. матеріалом або вирівнювання і утрамбовування країв мульд осідання; застосування систем розробки без залишення вироблених просторів (з їх закладкою).

Водопритоки з гірських підприємств прямують по шляхах, що забезпечують мінімальне додаткове забруднення оточуючого середовища. Для цього риють ізольовані від гірського масиву водовідливні канави, на кар'єрах регулюють внутрішньокар'єрний стік, використовуючи тимчасові відстійники. Крім того, шахтні води очищають (освітлюють від механічних домішок, нейтралізують, витягують органічні сполуки, солі і метали фізичними, хімічними і біохімічними методами), використовують в замкнутому циклі гірничодобувного виробництва.

2.3.3 Склад стічних вод гірських підприємств

Залежно від походження стічні води розділяються на виробничі, господарсько-побутові і атмосферні.

Виробничі води підрозділяються на забруднені (мінеральними, органічними і мінеральними + органіческими домішками) і нормативно чистих.

Води, попутно витягувані при здобичі корисної копалини, розділяються на шахтні, кар'єрні і дренажні, які складають близько 90% всіх стічних вод гірських підприємств. Склад шахтних і кар'єрних вод змінюється в широкому діапазоні залежно від гірничо-геологічних, гідрологічних і технологічних умов. Дренажні води в більшості випадків відносяться до нормативно-чистих.

За значенням рН (водневого показника, що є негативним десятковим логарифмом концентрації водневих іонів) шахтні, кар'єрні і дренажні води ділять на нейтральні (рН = 6,5...8,5); кислі (рН < 6,5) і лужні (рН > 8,5).

За ступенем мінералізації розрізняють прісні (зміст сухого залишку до 1 г/л), слабосолонуваті (1...3 г/л), солонуваті (3...5 г/л), сильносолонуваті (5...10 г/л), солоні (10...25 г/л), сильно солоні (25...50 г/л) води, а також рассоли -- більше 50 г/л.

Чим вище мінералізація шахтних, кар'єрних і дренажних вод, тим вище їх жорсткість, яка коливається від 5 до 30 мг * экв/л.

Вміст зважених речовин в шахтних і кар'єрних водах коливається від 10...30 до 500...600 міліграм/л і вище, але зазвичай не перевищує 1000 міліграм/л, а нафтопродуктів -- від слідів до 0,2...0,8 міліграм/л і вище.

Бактерійна забрудненість може змінюватися в межах 0,001.. .4,0. Колітитр (кількість води, мл, в якому виявляється 1 кишкова паличка) для шахтних вод -- від 0,01...0,001 мл до 100 мл. Колііндекс, або найбільш вірогідне число (НВЧ) -- кількість кишкових паличок, що знаходяться в 1 л води, для сильнозабрудених вод більше 10000, забруднених більше 100, задовільних більше 10, хороших менше 3.

Дуже великий вплив скидання стічних вод гірничих підприємств в малі і середні річки, внаслідок чого їх стік може зрости в 1,5...3,0 і більше разів. При цьому змінюються якості і тепловий режим вод в цих водоймищах. 11

Підприємства гірської промисловості США скидають в природні басейни щорічно близько 7,6 млрд. м3 стічних вод, майже 10 тис. км. річок і струмків і близько 12 тис. га водної поверхні забруднено водами кислого і лужного складу, що поступають з вугільних розрізів.

Заходи щодо охорони природних вод особливо актуальні для відкритого способу розробки родовищ корисних копалини, оскільки при такому способі розкриваються всі водоносні горизонти, що залягають в товщі порід, що розробляється, причому депресійні воронки охоплюють обширні прилеглі території. Під нормами водовідведення розуміється максимально допустиме при виробництві одиниці продукції або виконуваної роботи кількість стічних вод, що відводяться. У основі норм водовідведення шахт і розрізів лежать питомі значення приток шахтних, кар'єрних і дренажних вод. Завдання нормування і класифікація норм водовідведення аналогічні нормам водоспоживання.

Екологічна стратегія гірничого підприємства в раціональному водокористуванні повинна базуватися на обліку водного чинника на всіх рівнях гірського циклу, починаючи з геологорозвідки родовища і закінчуючи використанням отриманого продукту споживачем. На стадії обґрунтування схем розтину і розробки родовища необхідно передбачати заходи, максимально знижуючі водопритоки і порушення гідрології району.

По ступеню екологічності вживані системи водозбору і водовідливу можна класифікувати на три групи. До першої групи -- пасивною -- відносяться системи, основна мета яких -- відкачування вод з гірських вироблень. Друга група -- активна -- об'єднує системи, призначені для видачі на поверхню вод із стабільними параметрами якості і пониженим змістом зважених речовин (для чого необхідні великі розміри водозбірників і резервуарів освітлювачів). Найбільш прогресивна маловідхідна група систем водозбору і водовідливу, в яких максимально використовується шахтна вода без попередньої видачі її «на гора». При цьому до заходів активної системи додаються селективне відкачування і спеціальні очисні споруди, розміщені в підземних гірських виробленнях.

Необхідний ступінь очищення стічних вод при скиданні у водні об'єкти визначається станом водоймища-приймача і можливим ступенем їх розбавлення залежно від ГДК різних забруднюючих інгредієнтів. При цьому повинна виконуватися умова:

С1 /ГДК1 + С2/ГДК2+ ... + Сn/ГДКn ? 1

де С1, С2, ... Сn „ -- концентрації речовин, що поступають у водні об'єкти, з однаковими лімітуючими показниками шкідливості, а також шкідливих домішок від вище розташованих скидів стічних вод.

Максимально допустиму концентрацію шкідливих речовин з урахуванням розбавляючої здатності водних об'єктів можна визначити, вирішуючи рівняння:

qKcт + aQKp=(q-aQ)Knp.доп. ,

де Q і q -- нормативні витрати води водоприймача і стічних вод, м3/ч; Кст Kp -- концентрації забруднюючих речовин однакового вигляду в стічній воді і в місці їх випуску, г/м3; а -- коефіцієнт змішення; Knp.доп -- гранично допустима концентрація забруднюючої речовини у водоймищі, т/м3.

Вимоги до стічних вод, що скидаються. Щоб не порушувалася робота споруд і не погіршувалися умови експлуатації, що скидаються в міську каналізацію води повинні задовольняти певні вимоги. Основні з них: виробничі стічні води не повинні бути агресивними по відношенню до матеріалів каналізаційних мереж, споруд і їх устаткування; не повинні містити домішок такої великої і питомої ваги, які могли б засмічувати каналізаційну мережу або відкладатися на дні і на стінках труб і каналів; не повинні містити горючих домішок (бензину, нафти, масел, ефірів і тому подібне), а також розчинених газоподібних речовин, які можуть утворити вибухонебезпечні суміші в трубах і каналах каналізаційної мережі, в приймальних резервуарах насосних станцій і в очисних спорудах; температура суміші міських і виробничих стічних вод в місці випуску не повинна перевищувати 40°С.

Умови випуску гірничопромислових стічних вод в поверхневі водоймища (річки, озера, водосховища, морить) регламентовані «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» і залежать від народногосподарської значущості водоймищ і характеру водокористування. І хоча вони допускають деяке погіршення якості води у водоймищах після випуску в них стічних вод, це не повинно відбиватися на житті водоймища і на можливості подальшого його використання як джерела водопостачання або для культурних і спортивних потреб населення. По цих правилах заборонено спускати у водоймища стічні води:

* стабільні речовини, що містять, не схильні біохімічному, хімічному і фізичним процесам самоочищення, а також радіоактивні речовини;

* що усуваються (з дотриманням техніко-економічних умов) шляхом впровадження раціональної технології, максимального використання в оборотній системі водопостачання;

* цінні відходи, що містять, які можуть бути утилізованими. Концентрація більшості різноманітних органічних і мінеральних речовин, що містяться в стічній воді, що спускається у водоймища, нормована. 11

При розрахунках скидання промстоків враховують максимально можливе розбавлення стічних вод, яке можна забезпечити як процесами змішення, обумовленого природними умовами водоймища, так і спеціальними інженерними заходами (розосередженим випуском стічних вод по живому перетину річки, глибинними випусками в озера і моря, перемішуванням за допомогою насосів), що передбачають якнайповніше розбавлення стічних вод в створі випуску. Зіставляючи кількість забруднень, яка може бути прийнята даним водоймищем і яка міститься в неочищених стічних водах, визначають необхідний ступінь і вибирають метод попередньою, до випуску у водоймище, очищення.

2.3.4 Охорона водних ресурсів

Під охороною водного басейну розуміють дотримання встановленого порядку користування водами, тобто забезпечення раціонального і керованого використання, збереження і поповнення запасів водних ресурсів при їх відновлені або покращені їх якості в інтересах існуючих або майбутніх поколінь. Охорона природних вод здійснюється шляхом виконання комплексу організаційних, інженерно-технічних (технологічні, гідротехнічні, меліоративні, лісомеліоративні, агротехнічні) заходів під постійним контролем санітарних, гідрологічних та гідрогеологічних установ стосовно їх якості та стану.

На гірничодобувних і переробних підприємствах вода у великій кількості використовується для побутових, технічних та технологічних потреб: для використання населенням, для пилепридушення та в багатьох технологічних процесах і особливо на переробних заводах, збагачувальних фабриках, при використанні гідромеханізованої розробки.

Великі об'єми води (десятки і сотні кубометрів за годину) відкачують в процесі експлуатації з шахт, рудників, кар'єрів, що приводить до суттєвого порушення природного гідродинамічного режиму підземних вод, зокрема до різкого зниження рівня ґрунтових вод, напрямку фільтрації вод на значних площах. 6

При осушенні родовищ за допомогою свердловин, закладених з поверхні, підкачана вода здебільшого може бути використана для водозабезпечення населених пунктів та підприємств. Однак воду з гірничих виробок можна використати або направити в природні водостоки тільки після її освітлення у відстійниках, а в багатьох випадках і знезараження.

Одним з основних заходів для збереження підземних і поверхневих вод на діючих гірничодобувних та переробних підприємствах є влаштування замкнених оборотних систем водопостачання і в першу чергу на переробних заводах, при гідромеханізованому вийманні порід і корисної копалини.

В певних гірничо-геологічних і гідрогеологічних умовах може бути раціональним використання протифільтраційних завіс, які споруджують навколо кар'єра для захисту його від притоку підземних вод. Для створення таких завіс в масиві порід прокладають глибокі щілини, які заповнюють водонепроникними, а в багатьох випадках і міцними матеріалами (глина, залізобетон, бетон, а також просмолене полотно, синтетичні плівки).

Особливу увагу слід звертати на недопущення попадання у водоймища і до підземних ґрунтових вод нафтопродуктів, мастил та інших шкідливих для водного середовища рідких і перш за все, отруйних речовин та на розробку заходів щодо ліквідації такого роду аварій. Це стосується і знешкодження шахтних та кар'єрних вод, підняття рівня яких після погашення гірничих виробок призводить до підвищення півня ґрунтових вод, до їх забруднення.

Вода є одним з важливих компонентів нашої планети. Підземна вода, яка знаходиться в надрах, істотно впливає на процеси, що протікають в геологічному середовищі, на формування цього середовища. Завдяки своїй винятковій здатності до утворення складних хімічних сполук, вода стала джерелом життя на Землі. Вода є важливою складовою частиною живих організмів. Втрата 10-30% води живими організмами призводить до їх смерті.

Вода знаходиться в постійному русі. Складний процес кругообігу води в природі полягає в її випаровуванні, насиченні повітряних мас водяними парами і переносі їх потоками повітря, конденсації парів і випаданні атмосферних опадів, поверхневому і підземному стоці вод в океан.

Найбільш тривалий час водообігу має місце в льодовиках, підземних водах і Світовому океані. Відповідно цей час становить 8000, 4200 і 3000 років. Ця обставина вказує на виключну унікальність процесу самоочищення цих вод від забруднення. 3

В глобальному плані запаси підземних вод на Землі зменшуються, що пояснюється потеплінням клімату і викликаним цим зменшенням кількості атмосферних опадів, збільшенням обсягів водоспоживання, інтенсивним водовідкачуванням вод з шахт і кар'єрів, дренажем заболочених і перезволожених територій.

В даний час споживання прісних вод для господарсько-питних потреб становить в містах 100-1000 л/добу на одну людину (в середньому 350 л/добу), в сільській місцевості - від 50 до 100 л/добу. Нераціональне і хижацьке використання водних ресурсів і особливо найбільш дефіцитної її частини - підземних вод, може швидко призвести до найнебажаніших наслідків. Вже зараз майже третина населення планети відчуває нестачу питної води або споживає недостатньо чисту воду. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, із-за споживання води, яка не відповідає санітарним нормам, майже 500 млн. людей щорічно хворіють, з них приблизно 10 млн. дітей вмирає. 7

До промислових вод належать підземні води, до складу яких входять цінні хімічні елементи або їх сполуки, вилучення і переробка яких є доцільною.

Важливе значення мають й інші хімічні елементи - барій, стронцій, кадмій, цезій, миш'як, які часто містяться у промислових концентраціях у підземних водах.

Ресурси підземних промислових вод у світі дуже великі. Разом з тим, велика глибина їх залягання, складність технології та інші чинники часто роблять вилучення корисних компонентів з них неконкурентноспроможними порівняно з отриманням їх із руд. Вплив господарської діяльності людини на геологічне середовище проявляється в найрізноманітних формах і, в основному, при розвідці та вилученні з надр корисних копалин (в тому числі і підземних вод), проведенні великих земляних осушувальних і зрошувальних робіт, гідротехнічному будівництві, перерозподілу поверхневого стоку, меліорації, підземному похованні промислових відходів, штучному відновленні запасів підземних вод, створенні підземних сховищ нафти, газу тощо. Підземні води є найбільш чутливим компонентом геологічного середовища і тому швидко реагують на ці впливи. Проникнення в геологічне середовище практично завжди зумовлює міграцію підземних вод, зміну їх складу, гідродинамічних параметрів. Залежно від масштабів проникнення можуть бути порушені природні площова і вертикальна гідрохімічна зональності, змінені гравітаційне, термічне, електричне, магнітне та інші фізичні поля Землі.

В свою чергу істотно впливають на геологічне середовище експлуатація підземних вод та інтенсивний водовідлив при веденні гірничоексплуатаційних робіт. Зміни, що відбуваються в геологічному середовищі, тим суттєвіші, чим інтенсивніше і триваліше здійснюється водовідбір. В цих умовах формуються потужні регіональні і локальні депресійні воронки, в яких осушуються гірські породи. Площа розвитку воронок може досягати декількох десятків тисяч квадратних кілометрів, а потужність осушених порід - 200 і більше метрів.

Мають місце процеси осушення, які охоплюють поверхню Землі, внаслідок чого дренуються джерела, осушуються заболочені території, гине рослинність. При експлуатації напірних водоносних горизонтів і комплексів часто спостерігається осідання і деформації поверхні, які супроводжуються руйнуваннями споруд і підземних комунікацій, вторинною консолідацією осушених рихлих порід і депресійним ущільненням піщано-глинистих порід. Зв'язок осідання, деформації поверхні і споруд з експлуатацією родовищ підземних вод (подібні явища відбуваються і на родовищах нафти) підтверджується зниженням швидкості осідання і подальших деформацій відповідно зі зменшенням, стабілізацією і тим більше з припиненням водовідбору. Особливо інтенсивно піднімається поверхня при закачуванні у водоносні горизонти води або стиснутого повітря. Таким чином, регулюванням інтенсивності водовідбору і підтриманням пластового тиску можна попередити осідання поверхні, а закачуванням води чи повітря у водоносний горизонт можна навіть в значній мірі відновити гіпсометричне положення земної поверхні. Таке відновлення можна здійснити тільки за умови, коли пружні деформації порід на ділянці осідання не перейшли в пластичні. 3

Пагубні наслідки пониження поверхні землі найбільш впливово проявляються в прибережних районах, де затоплюються понижені ділянки, підтоплюються населені пункти, в тому числі й великі міста. Все це потребує вирішення складних інженерних задач та здійснення проектів великої вартості.

В світовій практиці є чимало випадків, коли внаслідок вторинної консолідації і депресійного ущільнення осушених порід осідання поверхні супроводжувалось місцевими землетрусами і розривними деформаціями з утворенням великих наскрізних тріщин.

В процесі експлуатації родовищ напірних підземних вод спостерігається перетікання води з суміжних водоносних горизонтів у горизонти, що експлуатуються. Велику увагу потрібно приділяти вивченню вод дренованих горизонтів, якщо вони поганої якості, оскільки внаслідок перетікання і потрапляння у водоносний горизонт, який експлуатується, змішана вода може не мати відповідних кондицій і не відповідати вимогам стандартів. Перетікання води із сусідніх водоносних горизонтів, збільшуючи запаси підземних вод в цільовому горизонті, також сприяє зменшенню темпів зниження динамічного рівня і тим самим віддаляє термін розвитку депресійної вирви до поверхні і деформацію останньої.

Основними заходами попередження і припинення подальшого зниження рівня підземних вод і опускання земної поверхні є їх прогнозування при проектуванні водозаборів, скорочення водовідбору на діючих водозаборах, штучне поповнення експлуатаційних запасів підземних вод для їх збільшення і підтримання пластового тиску. Підтримання тиску можна досягти також закачуванням повітря під тиском у водонасичені горизонти.

Необхідно глибше вивчати режим підземних вод. Це дасть можливість створювати моделі керування і оптимізації використання ресурсів підземних вод, прогнозів впливу господарської діяльності на якість і кількість підземних вод, правильних оцінок наслідків, що зумовлюються змінами гідрогеологічних умов.

Господарська діяльність людини на поверхні і в надрах Землі, яка зростає з кожним роком, створює загрозу забруднення і виснаження запасів підземних вод. У зв'язку з цим виникла нагальна необхідність в розробці ефективних методів і заходів попередження або обмеження цих вкрай негативних явищ.

Під забрудненням розуміють зміни природних фізичних, хімічних, біологічних та інших властивостей підземних вод, обумовлених порушенням природного середовища надр, внаслідок чого води повністю або частково стають непридатними для використання за заданим призначенням. На першому етапі забруднення вміст шкідливих речовин у воді помітно зростає і, не дивлячись, що він ще залишається нижче гранично допустимих концентрацій (ГДК), це є сигналом про необхідність термінового вживання заходів.

На другому етапі їх концентрація, перевищивши ГДК, робить воду непридатною для споживання. В цьому випадку потрібно припинити експлуатацію каптажів до здійснення заходів очищення, або використовувати воду для інших цілей.

Під виснаженням запасів підземних вод розуміють відпрацювання динамічних рівнів нижче гранично допустимої величини, встановленої при підрахунку експлуатаційних запасів. Там, де гранично допустиме пониження не встановлювалось, під виснаженням розуміють стійке зниження динамічних рівнів при експлуатації, яке загрожує повним осушенням водоносного горизонту. Обидва випадки свідчать про значне перевищення водовідбору над поповненням експлуатаційних запасів.

Забруднення підземних вод і виснаження їх запасів вкрай негативно характеризують умови експлуатації водозаборів, але забруднення є небезпечнішим. Забруднення підземних вод здебільшого відбувається в процесі природного кругообігу води внаслідок забруднення атмосфе-ри, поверхні Землі і поверхневих вод. В значній кількості випадків шкідливі речовини надходять безпосередньо в підземні води через гірничі виробки і свердловини, місця витоків із систем промислової каналізації і продуктопроводів, нафтогазосховищ та інших об'єктів.

Залежно від джерел забруднення може мати регіональний або локальний характер.

Регіональне забруднення підземних вод здебільшого відбувається в гірничодобувних басейнах і районах (Донецький, Криворізький, Львівсько-Волинський і тощо), великих індустріальних містах, на земельних масивах, де широко застосовуються хімічні добрива і засоби боротьби з сільськогосподарськими шкідниками, під великими водоймами з забрудненою водою. При цьому площа водоносних горизонтів з непридатною водою вимірюється сотнями і навіть тисячами квадратних кілометрів.

Локальні забруднення виникають при обмежених або в розмірі, або в часі джерелах забруднення, таких як аварійні короткочасні викиди забруднювальних речовин, сховища відходів шкідливих виробництв, погано обладнані склади хімічних матеріалів, тваринницькі ферми тощо. В цих випадках шкідливі речовини, що потрапили в підземні води, поширюються на обмеженій площі, яка вимірюється долями і одиницями квадратних кілометрів.

Інтенсивність надходження забруднювальних речовин у водоносні горизонти залежить від ступеня його захищеності. Більш глибоко залягаючі та ізольовані слабопроникними породами напірні води рідше підлягають забрудненню, ніж вкрай погано або взагалі незахищені горизонти ґрунтових вод. Скельні породи днищ кар'єрів характеризуються -значною тріщинуватістю і тому мають високу водопроникність, яка сприяє інтенсивному проникненню забруднювальних речовин у водоносні горизонти. Воднораз необхідно відзначити, якщо названі джерела забруднення забруднюють в основному перший від поверхні водоносний горизонт, то свердловини і підземні гірничі виробки можуть стати причиною надходження шкідливих речовин і в глибоко залеглі горизонти підземних вод. Досить часто забруднюються якісні питні і лікувальні мінеральні води внаслідок потрапляння води з одного горизонту в інший, що відбувається внаслідок низької якості ізоляції водоносних горизонтів в стволах свердловин, аварій в них, а також поганої їх консервації або ліквідації. Особливо небезпечним є протікання високомінералізованих вод і нафти по стволах свердловин на родовищах нафти і природного газу, де нафто- і водоносні пласти характеризуються високими напорами.

У зв'язку з розвитком великої депресійної воронки над гірничоексплуатаційними підземними виробками також утворюється зона аерації, особливо потужна в центральній частині шахтного поля, де розміщені шахтні стволи. 11

Оскільки проведення гірничих робіт супроводжується зсуванням гірничого масиву і осіданням поверхні, провалами над її очисними виробками потужних пластів, надходженням у воду забруднювальних речовин відбувається тут інтенсивніше.

Охорона підземних вод від забруднення і виснаження запасів є великою і складною проблемою, яка нерозривно пов'язана з охороною всього природного середовища, оскільки забруднення відбувається через поверхню - атмосферу, атмосферні опади і ґрунти, поверхневі води. До того ж перелік і обсяги шкідливих речовин, що потрапляють в підземні води, весь час збільшуються. Основною метою заходів охорони є запобігання можливому забрудненню і виснаженню запасів підземних вод та ліквідації їх наслідків.

Боротьба з прониклим в підземні води забрудненням є вкрай складною як в технічному, так і в економічному відношенні. Перш, ніж розпочати роботи, пов'язані з очищенням водоносного горизонту, необхідно локалізувати, обмежити подальше поширення забруднення. Це досягається за допомогою спорудження різних перехоплювальних або перегороджувальних пристроїв таких як протифільтраційні і гідравлічні завіси, стінки-бардажі тощо.

Боротьба з забрудненням може бути пасивною і активною.

При пасивній боротьбі з забрудненням, коли припиняється експлуатація водозабору і очищення води здійснюється природним шляхом, досягнення успіху визначається швидкістю водообміну, а при біогенному забрудненні - часом виживання патогенних організмів.

Активна боротьба із забрудненням потребує вирішення складних інженерних задач і проведення заходів високої вартості. При малих його масштабах можна досягти успіху шляхом інтенсивного відкачування неякісних вод з каптажів, які опинились в центрі осередку, а також за допомогою спеціальних дренажних виробок. В потужних водоносних горизонтах при гравітаційній диференціації брудної рідини і води внаслідок їхньої різної густини розміщення дренажних виробок (в основному свердловин) інколи вибирають ярусним. При цьому на водозаборі мають бути визначені свердловини, які знаходяться поза впливом осередку забруднення, і встановлений такий режим водовідбору з них, при якому б не залучались зіпсовані води. Одночасно передбачається контроль за якістю вод, що відбираються з покладу.

Найсприятливішими слід вважати заходи для охорони підземних вод, які направлені на запобігання забруднень, основними з яких є такі:

розміщення об'єктів можливого забруднення з урахуванням надійної природної захищеності водоносного горизонту;

використання замкнених систем виробничого водозабезпечен-ня і каналізації;

створення "сухих", безстічних або з обмеженим стоком і твердими відходами виробництва технологій;

утилізація відходів виробництва;

створення і впровадження економних методів очищення стічних вод для їх використання або безпечного скидання в поверхневі водоймища і водотоки;

ліквідація або очищення газодимових викидів;

обмеження використання стійких ядохімікатів і добрив у сільському господарстві, а також синтетичних поверхнево-активних речовин;

надійне поховання особливо токсичних відходів виробництва, ліквідація яких економічно не виправдана;

створення зон, які обмежують господарську діяльність в районах поширення цінних підземних вод, які не мають надійного природного захисту;

-суворе дотримання технологій буріння і обладнання розвідувальних і експлуатаційних гідрогеологічних свердловин;

-дотримання рекомендованого режиму експлуатації водозборів.

Поряд з наведеними загальними заходами профілактики проникнення забруднень в підземні води вживаються і спеціальні заходи, в тому числі будівництво різних інженерних споруд. При використанні їх завжди потрібно враховувати ступінь природної захищеності підземних вод. В першу чергу така оцінка має здійснюватись стосовно хімічного і радіоактивного забруднення, які є найбільш небезпечними.

Захист водоносних горизонтів, яким загрожує забруднення від аварійних витоків, фільтрації промстоків, технологічних та інших токсичних рідин, в більшості випадків зводиться до створення гідроізоляції. Основним конструктивним елементом її є водонепроникний екран з глинобетону, бітумних покрить, поліетиленової плівки та іншого нефільтруючого матеріалу. В ряді випадків споруджується пластовий дренаж з піску, гравію, щебеню, каменю та інших матеріалів. Дренаж також влаштовується уздовж водотранспортних комунікацій (пульпо- і трубопроводів).

Для вирішення завдань, пов'язаних з охороною підземних вод, завжди приходиться виконувати такі роботи:

виявляти і вивчати площі можливого їх забруднення, шляхи надходження забруднювальних речовин;

вивчати захищеність підземних вод;

вивчати літологічний склад, будову і параметри водоносних горизонтів, їх граничні умови для обґрунтування розрахункових схем і прогнозу міграції забруднень;

встановлювати зміни стану підземних вод в часі;

вивчати і оцінювати масштаби забруднення, прогнозувати зміни якості води і проектувати захисні заходи.

Запобігання і ліквідація виснаження запасів підземних вод на діючих водозаборах здебільшого полягають в обмеженні кількості води, що відбирається, та відновленні динамічного рівня водоносного горизонту, який експлуатується, до його відповідності допустимому пониженню, що відповідає фактичним гідрогеологічним умовам. Досить широко застосовується також поповнення запасів підземних вод шляхом закачування в підземні горизонти води з інших джерел, яка за якістю відповідає тій воді, що вилучається з водозабору. 6

2.4 Вплив гірничих розробок наземну поверхню і ландшафт

2.4.1 Склад та функції літосфери

Літосфера у системі біосфери (поряд з атмосферою та гідросферою) є третьою сферою, її твердю, “домівкою” живих організмів, з якої вони беруть “елементи життя”, народжуючись, і на яку перетворюються, умираючи і повертаючи все, що було взято.

Верхня тонка оболонка літосфери на материках - це ґрунти, що забезпечують умови життя для рослин і є основним джерелом отримання продуктів харчування для людей і тварин.

Ґрунти (самостійне природне органічно-мінеральне тіло, яке виникнуло на поверхні Землі внаслідок впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів) становлять величезну цінність не лише тому, що це основне джерело отримання продуктів харчування, вони крім того:

· беруть активну участь в очищенні природних і стічних вод, які фільтруються крізь них;

· є регулятором водного балансу суходолу, оскільки він поглинає, утримує та перерозподіляє велику кількість атмосферної вологи;

· є універсальним біологічним фактором і нейтралізатором багатьох видів антропогенних забруднень.

За словами академіка В.І. Вернадського, ґрунт є основою організації біосфери. Географи називають ґрунт дзеркалом, фокусом ландшафту. У ґрунті взаємодіють всі компоненти біосфери, поєднуючись, формуючи там складну полігенетичну біокосну систему.

Ґрунти є важливим та незамінним природним ресурсом і головним завданням діяльності людини є підтримка здатності ґрунтів до самовідновлення у процесі ґрунтоутворення Землі, які використовуються в різних галузях народного господарства називаються земельними ресурсами.8

2.4.2 Порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин

Гірничопромисловий комплекс, як один із видів економічної діяльності, виступає серйозним забруднювачем навколишнього природного середовища, що проявляється в трьох основних напрямках: порушення земної поверхні, викиди в атмосферне повітря газових та пилових шкідливих речовин забруднення водних ресурсів рідкими відходами гірничих підприємств.

Найбільшим фактором негативного впливу на довкілля є порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин, що призводить до зміни структури і погіршення якості, або взагалі зникнення родючого шару, до зміни форм рельєфу, ландшафтних порушень. Це викликає, в свою чергу, загибель або деградацію рослинного та тваринного світу. Території, які порушуються при розробці родовищ корисних копалин, внаслідок чого вони втрачають свою господарську цінність або стають джерелом негативного впливу на природне середовище, називаються порушеними землями.

При відкритій розробці покладів корисних копалин у великих обсягах витрачаються земельні ресурси, придатні для сільськогосподарського виробництва. Земля витрачається для безпосереднього проведення відкритих гірничих виробок, для складування відвалів, для прокладання енергетичних і транспортних комунікацій, для спорудження промплощадок та для інших потреб. Кар'єри часто досягають глибини 400-600 м, і відповідно велика кількість гірських порід вивозиться на поверхню. Площі, зайняті відвалами, в декілька разів перевищують площу кар'єру.

При цьому відбуваються не тільки порушення грунтово-рослинного покриву на великих територіях, хоч значна частина його селективно виймається і складується в спеціальні відвали, а й порушується поверхня землі взагалі як гірничими виробками, так і відвалами. Зміни, зумовлені порушенням поверхні, негативно позначаються на її біологічних, ерозійних і естетичних характеристиках.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7


© 2007
Полное или частичном использовании материалов
запрещено.