Класифікація вугільних і сланцевих шахт по обводненості

При проведенні підземних гірничих робіт утворюються три види водопритоків (три системи обводнення) по шахтному полю: при проходці підготовчих і основних виробок; при очисних роботах; з погашених виробок.

При проходці виробок і веденні очисних робіт навколо виробок і над виробленим простором формуються так звані депресивні поверхні (воронки), наявність яких вказує на поступове зниження рівня води у водоносному горизонті, хоча приплив її може бути тривалим і значним за величиною. Утворені депресійні воронки різко порушують природний режим водоносних пластів. Якщо запаси води в одиночному пласті невеликі в порівнянні з відтоком, то відбувається поступове осушення підроблених частини водоносного пласта і навіть припинення припливу. При великих запасах води у водоносних пластах приплив її в шахту в міру поступового розвитку очисних робіт зростає (при одночасному зменшенні загальних запасів води в підробляються водоносному горизонті).

Якісний склад шахтних вод різноманітний і істотно змінюється по басейнах, родовищам і районах. Однак у більшості випадків ці води не придатні для пиття і володіють властивостями, що виключають їх використання в технічних цілях без попередньої обробки. В основному шахтні води забруднюються зваженими речовинами і розчиненими мінеральними речовинами, бактеріальними домішками мінерального, органічного і бактеріального походження.

Мінеральні домішки - це піщані і глинисті частинки, мінеральні включення вугілля (кварц, пірит, карбонати), інертна пил, а також містяться в шахтних водах розчинені солі, луги та кислоти. Крім різних мінеральних солей та інших хімічних сполук у шахтних водах виявлено 26 мікроелементів. Як правило, в шахтних водах міститься залізо, алюміній, марганець, нікель, мідь, цинк, кобальт, стронцій.

Органічні забруднення - частинки чистого вугілля (фюзініт і вітрини), мінеральні масла та інші нафтопродукти, що застосовуються для змащування гірських машин і механізмів, продукти життєдіяльності живих організмів, розкладання деревини та ін

Бактеріальні речовини - різні мікроорганізми (цвілеві гриби, мікроби кишкової групи та ін.) ступінь бактеріального забруднення шахтних вод оцінюється в основному двома мікробіологічними показниками: колітітр і колііндекс. Колітітр - це кількість води, в якому виявлена одна кішейная паличка (мл / л, см ^3). Колііндекс - кількість кишкових паличок на 1 літр досліджуваної води.

Гірські розробки відкритим способом також чинять негативний вплив на гідрогеологічну і геологічну ситуацію регіону. Великий кар'єр бурого вугілля в Нижньорейнського басейні розробляє найбільше в Європі родовище бурого вугілля. У районі кар'єра дзеркало грунтових вод з систем колодязів опустилося до глибини 500 м. Якщо горизонти грунтових вод не дренувати, вода затікає в кар'єр і викликає обвал укосів. 1300 дренажних колодязів подають 1200000000 м ³ грунтової води за рік, з яких 13% використовується для охолодження електростанцій, які працюють на бурому вугіллі, 3% - як питна вода і 2% - для власних потреб кар'єра Рейнбраун. Решта грунтові води, що містять значну кількість солей, стікають в канали або річки. Області, віддалені від кар'єру на 25 - 30 км, страждають від зниження рівня грунтових вод. Забезпечення водою водопровідних станцій сильно порушено. Струмки і вологі місцевості пересихають, такі вологолюбні види рослин як дуби і ясени виявляють феномен стійкості до посухи. Це лише один із прикладів впливу гірничих розробок на гідрологічну обстановку місцевості.

Основними напрямками в охороні водних ресурсів від забруднення стічними водами гірничодобувної промисловості є:

1. Скорочення водопритоків в гірничі виробки.

2. Очищення стічних вод.

3. Зниження забрудненості вод в підземних гірничих виробках.

4. Максимальне використання стічних шахтних вод для технічного водопостачання підприємств і сільськогосподарських потреб.

5. Впровадження оборотних систем виробничого водопостачання підприємств.

Шкідливі викиди в атмосферу на підприємствах гірничо-рудного комплексу відбуваються в результаті:

· підземного видобутку копалин, включаючи виробничі процеси технологічного комплексу поверхні шахт, відвалоутворення;

· відкритого видобутку вугілля і руд;

· збагачення твердих копалин та їх брикетування;

· теплопостачання підприємств за допомогою промислових і комунально-побутових котелень.

Джерела викидів шкідливих речовин в атмосферу поділяються на організовані та неорганізовані, стаціонарні та пересувні.

Основними організованими джерелами є топки котлів промислових і комунальних котелень; сушильні установки та аспіраційні системи збагачувальних і брикетних фабрик; аспіраційні системи будівель поверхневого комплексу шахт, цехів машинобудівних і ремонтних заводів, цехо підприємств будівельної індустрії; транспорт, що працює за допомогою двигунів внутрішнього згоряння.

Основні неорганізовані джерела, що забруднюють атмосферу промисловими викидами, - гарячі породні відвали шахт і збагачувальних фабрик. Палаючими слід вважати відвали, на поверхні яких є видимі вогнища горіння або ділянки з температурою порід на поверхні, що перевищує на 30 ^о С температуру повітря на висоті 1 м від поверхні відвалу (за температуру порід на поверхні відвалу приймається температура, виміряна на глибині 0,1 м).

До стаціонарних джерел забруднення навколишнього повітряного середовища в гірській промисловості відносять промислові та комунально-побутові котельні, сушильні установки та аспіраційні системи, гарячі породні відвали, вентилятори головного провітрювання шахт, вагранки і електросталеплавильні печі ремонтних заводів.

До пересувних джерел забруднення в галузі ставляться автотранспорт, екскаватори, бульдозери тощо, що працюють на бензині або дизельному паливі.

Основні шкідливі речовини, що викидаються в атмосферу стаціонарними та пересувними джерелами, - це пил, сірчистий ангідрид, оксид вуглецю, оксиди азоту, сірководень, що виділяється палаючими породними відвалами.

Основна маса вуглекислого газу (90-95%) в шахтах утворюється при окисленні деревини і вугілля, розкладанні гірських порід кислими копальневими водами, виділення _СО2 з вугілля і порід.

Основним джерелом забруднення повітря в шахті оксидом вуглецю є в екстремальних випадках рудничні пожежі, вибухи вугільного пилу і метану, а в звичайних - вибухові роботи та робота двигунів внутрішнього згоряння. Кількість СО при підривних роботах точно визначити важко, але для практичних цілей рекомендується вважати, що 1 кг підірваного вибухової речовини виділяє 40 л умовного оксиду вуглецю. В ході вибухових робіт утворюються також шкідливі оксиди азоту.

Сірководень в шахтах виділяється при гнитті органічних речовин, розкладанні водою сірчаного колчедану, гіпсу та цементу, а також при пожежах і вибухових роботах.

Сірчистий газ виділяється в невеликих кількостях з порід та вугілля разом з іншими газами.

Основна частина рудничного газу - метан. У підземних гірничих виробках він виділяється з оголених поверхонь пластів, з відбитою породи, з вироблених просторів і в невеликих кількостях з оголених поверхонь порід. Розрізняють звичайне, суфлярное і раптове виділення метану. Абсолютна звичайне газовиділення досягає на окремих шахтах 150 000 - 180 000 м ³ / доб. Відносна газовості в цілому ряді шахт Донбасу перевищує 50 м ³ на тонну видобутого вугілля.

Для запобігання окисних процесів в підземних умовах застосовують пожежобезпечні системи розробки пластів, ізолюють вироблені простори, створюють у них інертну атмосферу, знижують втрати корисних копалин, здійснюють швидке та ефективне гасіння пожеж.

Найбільш поширеним і активним способом зменшення метанообільності шахт є дегазація розроблювальних і зближених вугільних пластів і вироблених просторів.

Щоб зменшити утворення оксиду вуглецю і оксидів азоту, не можна допускати неповного підривання ВР, набійки шпурів вугільної дрібницею, застосовувати ВР із нульовим кисневим балансом і зі спеціальними добавками як в самому ВВ, так і в оболонках патронів і в набійці.

Для запобігання утворення пилу та пилової хмари впроваджують механізми, при роботі яких пилоутворення мінімально; попередньо зволожують пласти, що дозволяє знизити запиленість повітря на 50 - 80%; зрошують місця пилоутворення і осілого пилу; нормують витрата ВР; застосовують мокре буріння; використовують пінно-повітряні і повітряно-водяні завіси; вкривають місця перевантаження пилозахисними кожухами; обмежують висоту перепаду породи і т.д.

Скорочення шкідливих викидів технологічним комплексом поверхні шахт досягається його вдосконаленням. загальними напрямками є:

· спрощення технологічних схем, застосування досконалої потокової технології на базі надійного високопродуктивного обладнання з комплексної механізацією і автоматизацією всіх процесів на поверхні шахт;

· перехід на автоматизовані системи оперативно-диспетчерського управління виробничими процесами;

· організація районних підприємств для обслуговування груп шахт;

· здійснення комплексу організаційно-технічних заходів з охорони навколишнього середовища.

Розвиток гірничодобувної промисловості призводить до вилучення з природного кругообігу і порушення значної частини поверхні Землі. Порушеними вважаються землі, які втратили свою господарську цінність або є джерелом негативного впливу на навколишнє середовище.

Відчужуються великі площі родючих земель при відкритому способі розробки родовищ, що забезпечує видобуток найбільш об'ємних мас корисних копалин: паливних, залізорудних, будівельних.

Видобуток корисних копалин підземним способом також негативно впливає на стан природних ландшафтів. Внаслідок зрушень і деформації гірських порід на поверхні шахтних полів утворюються провали, прогини, мульди зрушення, які заповнюються грунтовими водами з верхніх водоносних горизонтів, а також паводковими водами і атмосферними опадами. Осідання поверхні землі з обводненням і заболочуванням великих територій відбувається внаслідок виїмки пластів вугілля на шахтах Львівсько-Волинського басейну, Західного Донбасу.

Найбільший інтерес з точки зору ефективних природоохоронних заходів представляють чинники, які піддаються регулюванню. Наприклад, спосіб управління гірським тиском, швидкість посування вибою, система розташування виробок та ін змінюючи ці фактори, можна впливати на величину деформації, а отже, на порушення земної поверхні при підробці.

Всілякі порушення земної поверхні в процесі гірничих виробок ліквідують шляхом рекультивації. Рекультивація - це комплекс гірських, меліоративних, сільськогосподарських та гідротехнічних робіт з відновлення продуктивності і народногосподарської цінності земель певної цільової спрямованості.

Технічна рекультивація спрямована на підготовку порушених земель до біологічного освоєння і подальшого цільового використання в народному господарстві. Біологічна рекультивація включає комплекс агротехнічних і меліоративних заходів, спрямованих на відновлення і поліпшення структури грунтів, підвищення їх родючості, створення лісів і зелених насаджень, освоєння водойм, розведення дичини і тварин.

Для успішного проведення біологічної рекультивації необхідно:

1. На землях, що підлягають порушень гірничими роботами, знімати верхній, самий родючий гумусовий шар грунту з потенційно родючими породами.

2. Родючий шар грунт до укладання на сплановані відвали або малопридатні угіддя зберігати у відвалах-складах.

3. При знятті і складуванні грунту вживати заходів, що виключають погіршення її якості.

4. Враховувати дані фізико-хімічного аналізу порід порушуваних територій при виборі технології розробки.

5. Планованим ділянках поверхні в процесі рекультивації надавати правильні геометричні контури.

6. Гумусовий шар, що доставляється на рекультивуються площі, укладати рівним шаром (0,3-0,5 м), не допускаючи переущільнення грунту.

7. Забезпечити коренезаселеному шар потужністю не менше 1 м.

Рекультивація повинна бути комплексною, тобто одночасно слід використовувати її напрямки в оптимальних для кожного району співвідношеннях. Відновлені землі та навколишні території після закінчення робіт повинні бути організований і екологічно збалансований ландшафтний ділянку.

Питання для самоконтролю.

1. Вплив гірничодобувної промисловості на поверхневі води

2. Скільки млрд. м ³ води відкачують на поверхню шахти, провідні підземну розробку вугілля?

3. Які три види водопритоків утворюються по шахтному полю?

4. На які 5 груп поділяються стічні води при видобутку вугілля?

5. Три основних природних фактора і сім основних технологічних факторів дебіту шахтних вод

6. На частку шахтних і кар'єрних вод доводиться ... ...%, господарсько-і комунально-побутових вод доводиться ... ...%, а виробничих - .... % Загального водотоку галузі.

7. Що змінюється і погіршується у зв'язку з осушенням родовищ і скиданням дренажних і стічних вод?

8. Завдання поверхневого способу осушення при підземній розробці вугільного родовища

9. Завдання і три способи проведення шахтного способу осушення при підземній розробці вугільного родовища

10. Формула коефіцієнта водообільность

11. У яких двох величинах оцінюють обводненість шахтних полів

12. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, дуже сільнообводненних шахт

13. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, обводнених шахт

14. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, практично не обводнених шахт

15. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, сільнообводненних шахт

16. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, слабообводненних шахт

17. Коефіцієнт водообільность і середньорічної водоприток, м ³ / год, помірно обводнених шахт

18. Склад мінеральних домішок, органічних забруднень і бактеріальних речовин в шахтних водах

19. Колііндекс - це _____

20. Колітітр - це _______ і має размерность___

21. П'ять основних напрямів в охороні водних ресурсів від забруднення стічними водами гірничодобувної промисловості:

22. Видобуток 1 млн. т вугілля відкритим способом супроводжується знищенням ___ га природних угідь

23. Видобуток 1 млн. т вугілля підземним способом супроводжується знищенням ___ га природних угідь

24. Рекультивація - це ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..

25. П'ять умов для успішного проведення рекультивації:

26. Основні види, призначення і зміст окремих етапів рекультиваційних робіт