Угольная промышленность на Дальнем востоке России

     Следовательно, основную угрозу нехватки воды порождает не безвозвратное промышленное потребление, а загрязнение природных вод промышленными стоками.

Сточные воды отрасли подразделяются на следующие группы:

·  шахтные воды (шахтные воды и воды от осушения шахтных полей);

·  карьерные воды разрезов (карьерные воды и воды от осушения карьерных полей);

·  производственные сточные воды (поверхностного комплекса шахт, разрезов, обогатительных фабрик, заводов и др.);

·  хозяйственно-бытовые сточные воды работающих на производстве;

·  коммунально-бытовые воды населения поселков, находящихся на балансе угольных предприятий.

     Наибольший вред окружающей среде наносят загрязненные рудничные воды, сток которых начинается при вскрытии водоносных горизонтов подземными горными выработками. Таким образом, решающую роль в формировании стока шахтных вод играют подземные воды.

Шахтные воды формируются за счет подземных и поверхностных вод, проникающих в подземные горные выработки. Стекая по выработанному пространству и горным выработкам, они загрязняются взвешенными и обогащаются растворимыми химическими и бактериологическими веществами, приобретают в некоторых случаях кислую реакцию. Качественный состав шахтных вод разнообразен и существенно изменяется по угольным бассейнам, месторождениям и районам. В большинстве случаев эти воды не пригодны для питья и обладают свойствами, исключающими их использование в технических целях без предварительной обработки.

В основном шахтные воды загрязняются взвешенными и растворенными минеральными веществами, бактериальными примесями минерального, органического и бактериального происхождения.

Наличие загрязнений в воде вызывает ее помутнение, обусловливает окисляемость и цветность, придает запах и привкус, определяет минерализацию, кислотность и жесткость

В связи с ростом уровня механизации горных работ особое внимание необходимо обращать на загрязнение шахтных вод таким взвешенным органическим компонентом, как нефтепродукты. В настоящее время наиболее характерные их концентрации в шахтных водах сравнительно невелики — 0,2—0,8 мг/л. Однако по отдельным высокомеханизированным шахтам этот показатель возрастает до 5 мг/л.

Помимо различных минеральных солей и других химических соединений в шахтных водах обнаружены 26 микроэлементов. Как правило, шахтные воды содержат железо, алюминий, марганец, никель, кобальт, медь, цинк, стронций. Не характерны для них такие редкие элементы, как серебро, висмут, олово, гелий и др. В целом содержание микроэлементов в шахтных водах на 1-2 порядка выше, чем в подземных водах, за счет которых они формируются.

Активным источником загрязнения воды в транспортной выработке является конвейер. При переполнении ставов скребковых конвейеров горной массой выше бортов она сползает на почву и увлекается водой. Угольная и породная мелочь стряхивается с цепи и скребков конвейера в пространство, окружающее приводную головку, в том числе в водный поток. Повышается загрязненность поды в первую очередь у пересыпов, особенно если в их окрестности выработка подтоплена.

В результате отстаивания воды в участковых водосборниках концентрация взвешенных веществ снижается от 3000 до 2000 мг/л.

Условия спуска шахтных и любых других сточных вод в водные объекты регламентируются Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Различают общие требования состава и свойств воды водных объектов, которые должны выполняться при спуске в них сточных вод, и специальные.

Общие требования по охране каждого вида водного объекта зависят от категории водопользования и определяются установленными показателями состава и свойств воды водоема или водотока

К специальным требованиям относится соблюдение предельно допустимых количеств (ПДК) вредных веществ.

Предельно допустимым количеством вредного вещества в воде водоема называется количество (мг/л), которое при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме.

Требования к качеству шахтных вод, допущенных к спуску в водоемы, определяются отдельно для каждого конкретного предприятия с учетом перспективы его развития в зависимости от расхода сточных вод, их назначения и состояния водоема (загрязненности), степени возможного смешения и разбавления в нем сточных вод на участке от места выпуска до ближайшего контрольного створа.

Шахтные воды не должны приводить к изменению состава и свойств воды водного объекта на величины, превышающие установленные действующими правилами.

Контроль состояния спускаемых в водные объекты шахтных вод должен обеспечиваться водопользователем (шахтой). Он включает анализ сточных вод до и после выполнения мероприятий, направленых на снижение загрязненности спускаемых вод; анализ воды водоема или водотока выше спуска шахтных вод и у первого пункта водопользования; замеры количества отводимых вод. Порядок контроля, осуществляемого водопользователями (частота, объем анализа и др.), согласовывается с органами по регулированию потребления и охране вод, органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с учетом местных условий на водном объекте, его использования, степени вредности сточных вод, типов сооружений и особенностей обработки сточных вод.

Шахтные воды должны максимально использоваться для производственного водоснабжения (шахты или смежных предприятий) и сельского хозяйства.

Основными направлениями в охране водных ресурсов от загрязнения сточными водами угольной промышленности являются:

1.  Сокращение водопритоков в горные выработки.

2.  Очистка сточных вод.

3.  Снижение загрязненности вод в подземных горных выработках.

4.  Максимальное использование сточных шахтных вод для технического водоснабжения предприятий и сельскохозяйственных нужд.

5.  Внедрение оборотных систем производственного водоснабжения предприятий.

Большую роль в решении проблемы эффективной охраны водных ресурсов играют также организационно-технические мероприятия: запрещение ввода в эксплуатацию новых угольных предприятий без очистных сооружений; строгое выполнение условий спуска шахтных вод в водные объекты, в том числе запрещение спуска вод, содержащих вещества, для которых не установлены ПДК, и обеспечение возможности наиболее полного смешения шахтных вод с водой водоема в местах выпуска шахтных вод; строгое соблюдение технологической дисциплины; нормирование расхода воды; повышение производственной экологической культуры работников отрасли.

Сокращением водопритоков в горные выработки предупреждается истощение ресурсов подземных вод и поверхностные водные объекты предохраняются от излишнего загрязнения. Кроме того, в результате уменьшения обводненности подземных выработок улучшаются условия труда горнорабочих, условия эксплуатации оборудования и механизмов.

Очистка шахтных вод заключается в их осветлении (очистка от взвешенных веществ), обеззараживании, деминерализации, снижении кислотности, обработке и утилизации осадков.

Очищенные и обеззараженные шахтные воды должны быть максимально использованы для производственных нужд самой шахты, соседних предприятий, а также в сельском хозяйстве. Чаще всего такие воды применяются на обогатительных фабриках и установках с мокрым обогащением угля; для профилактического заиливания, тушения породных отвалов, гидрозакладки выработанного пространства и гидротранспорта; в установках и устройствах для борьбы с пылью на технологическом комплексе поверхности шахт и обогатительных фабриках; в котельных (включая золоудаление); в стационарных компрессорных, дегазационных установках и кондиционерах.

По согласованию с органами Государственного санитарного надзора шахтные воды (если они не содержат вредных и труднорастворимых примесей) могут быть использованы для борьбы с пылью в подземных условиях при соответствующей предварительной их очистке и обеззараживании до питьевого качества.

Очистка шахных вод производится механическими, химическими, физическими и биологическими методами.

Механические методы (отстаивание, фильтрование, выделение твердой фазы под действием центробежных сил, сгущение осадков на центрифугах и вакуум-фильтрах) используются в основном как предварительные. Они освобождают воду лишь от механических примесей различной крупности, т. е. осветляют ее.

При химических методах очистки воды применяют реагенты для изменения химического состава примесей или их структуры (коагулирование и флокулирование, нейтрализация, перевод ,ядовитых примесей в безвредные, обеззараживание методом хлорирования и др.).

Физические методы — это извлечение вредных примесей путем изменения агрегатного состояния воды, воздействия на них ультразвука, ультрафиолетовых лучей, растворителей и др.

Биологические методы предназначены для очистки воды, содержащей загрязнения органического происхождения.

2. Вредные выбросы в атмосферу.

На предприятиях угольной промышленности происходят в результате: подземной добычи угля и сланца, включая производственные процессы технологического комплекса поверхности шахт, отвалообразования; открытой добычи угля и сланца; обогащения твердого топлива и брикетирования углей; теплоснабжения угольных предприятий с помощью промышленных и коммунально-бытовых котельных.

Основные вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу стационарными и передвижными источниками,— это пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота, а также сероводород, выделяемый горящими породными отвалами.

Загрязнение воздушной среды в подземных выработках шахт. Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, изменяется вследствие различных причин: действия окислительных процессов, протекающих в шахте; газов (метана, углекислого газа и др.), выделяющихся в выработках, а также из разрушаемого угля; ведения взрывных работ; процессов дробления горных пород и полезного ископаемого (выделение пыли); рудничных пожаров, взрывов метана и пыли. К окислительным процессам относят в первую очередь окисление полезного ископаемого (угля, угле - и серосодержащих пород).

В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: углекислый газ, оксид углерода, сероводород, сернистые газы, оксиды азота, метан, водород, тяжелые углеводороды, пары акролеина, газы, образующиеся при взрывных работах, рудничная пыль и др.

Основная масса углекислого газа (90—95 %) в шахтах образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами, выделении С02 из угля и пород.

Основными источниками загрязнения воздуха в шахте оксидом углерода являются в экстремальных случаях рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, а в обычных — взрывные работы и работа двигателей внутреннего сгорания.

Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как они не сразу обнаруживаются. Большое количество СО образуется в заперемыченных пожарных участках.

Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.

Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород и угля вместе с другими газами.

Основная составная часть рудничного газа — метан. В подземных горных выработках он выделяется с обнаженных поверхностей угольных пластов, из отбитого угля, из выработанных пространств и в небольших количествах с обнаженных поверхностей пород. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана.

К числу пылеобразующих можно отнести практически все операции, выполняемые на угольном комплексе: прием угля из подъемных сосудов, Дробление, грохочение, загрузка конвейеров, транспортирование горной массы, погрузка и разгрузка бункеров, складирование, разделка проб в ОТК.

Для предотвращения окислительных процессов в подземных условиях применяют пожаробезопасные системы разработки пластов, изолируют выработанные пространства, создают в них инертную атмосферу, снижают потери полезных ископаемых, осуществляют быстрое и эффективное тушение пожаров.

Наиболее распространенным и активным способом уменьшения метанообильности угольных шахт является дегазация разрабатываемых и сближенных угольных пластов и выработанных пространств. При правильной дегазации поступление метана в рудничный воздух может быть сокращено на 30—40 % по шахте в целом и на 70—80 % в пределах выработок выемочных полей.

Дегазация может производиться различными способами: проведением подготовительных выработок; бурением скважин по пласту и по породе с поверхности или из выработок с последующим отсосом метана; гидроразрывом или гидрорасчленением пласта; нагнетанием в пласт раствора, уменьшающего газовую проницаемость угля или содержащего метанопоглощающие микроорганизма; гидрообработкой призабойной зоны; каптажом суфлярных выделений метана.

В шахтном хозяйстве отсасываемый метан используемся пока недостаточно (10—15 %), хотя его с успехом можно применять в качестве топлива для нагрева паровых котлов в шахтных котельных. Это обеспечит значительный экономический эффект.

Чтобы уменьшить образование оксида углерода и оксидов азота, нельзя допускать неполного взрывания ВВ, забойки шпуров угольной мелочью, применять ВВ с нулевым кислородным балансом и со специальными добавками как в самом ВВ, так и в оболочках патронов и в забойке.

Для предотвращения образования пыли и пылевого облака внедряют механизмы, при работе которых пылеобразование минимально; предварительно увлажняют пласты, что позволяет снизить запыленность воздуха на 50—80 %; орошают места пылеобразования и осевшей пыли; периодически очищают от пыли откаточные и вентиляционные выработки (3—4 раза в год); нормируют расход ВВ; применяют мокрое бурение и бурение с отсосом пыли; используют пенно-воздушные и воздушно-водяные завесы; орошением подавляют пыль в пунктах погрузки и перегрузки; укрывают места перегрузки пылезащитными кожухами; ограничивают высоту перепада угля и породы; уплотняют места соединений и т.д.

Сокращение вредных выбросов технологическим комплексом поверхности шахт достигается его совершенствованием. Общими на- правлениями являются:

упрощение технологических схем, применение совершенной поточной технологии на базе надежного, высокопроизводительного оборудования с комплексной механизацией и автоматизацией всех процессов на поверхности шахт;