Для горнодобывающей промышленности характерны образование и складирование значительного объема минеральных отходов. Например, вовлечение в переработку апатитовых руд с содержанием Р2О5 около 4 % по существующей технологии предполагает сброс в хвосты более 96 % добытой руд-<ной массы. В связи с этим растут объемы хвостохранилищ, их высота и занимаемые площади. Так, мощность массивов отходов рудообогащения зачастую достигает десятков метров. И если расширение площадей хвостохранилищ приводит к нарушению растительного и почвенного покрова в рамках отведенных границ, то увеличение их высоты создает благоприятные ситуации для пылеобразования и загрязнения биосферы на значительных расстояниях, достигающих десятков и сотен километров. В настоящее время в Российской Федерации эксплуатируется более 300 крупных хвосто- и шламохранилищ емкостью от 500 до 600 тыс. м3, которые представляют реальную и потенциальную угрозу для биосферы. Так, произошедший в 1992 г. на хвостохранилище Магнитогорского металлургического комбината прорыв дамбы привел к выбросу 2 млн м3 жидкого шлама. В отвалах только предприятий цветной металлургии России накоплено свыше 6 млрд т крупнотоннажных отходов, в том числе около 5 млрд т вскрышных и вмещающих пород, ~ 1 млрд т хвостов обогащения, свыше 300 млн т шлаков металлургического и более 150 млн т шламов глиноземного производства. Ежегодное поступление в отвалы твердых минеральных отходов превышает 300 млн т. В урановой промышленности основная масса радиоактивных отходов горнопромышленного комплекса — это отвалы пустых пород, склады забалансовых руд и хвостохранилища ГМЗ. Удельная активность хвостов гидромеТаллургических заводов низкая — а-излучение составляет (11,1-18,б^О3 Бк/кг. В процессе переработки руд распадаются короткоживушие естественные радионуклиды (такие, как протоактиний-234, торий-234 и др.), поэтому в хвостах ГМЗ остается около 70 % первоначальной рудной, естественной активности. В хвостохранилищах накапливаются огромные массы Тп-230 с периодом полураспада 8104 лет, 226Ra с периодом полураспада 0,16-104 лет, остаточного урана и его долгоживущих изотопов с периодом полураспада в сотни миллионов лет, следовательно, радиоактивность хвостов ГМЗ будет сохраняться огромный период времени. Радиоактивность хвостов в основном создается присутствием226Яа, большая часть которого остается в твердых радиоактивных отходах, так как содержание радия в растворах не превышает 1% при концентрации от 9,2 до 185 Бк/л. Наибольшее содержание и удельный вес радиоактивности наблюдаются в шламовой части хвостов: чем мельче рудный материал, тем выше удельный вес активности 226Ra (табл. 5.1). Таблица 5.1 Зависимость активности хвостов ГМЗ от их фракционного состава Крупность, мм Выход класса, мм Активность 226Ra, Бк/кг Удельный вес активности, % +0,15 5,0 407-3000 0,7 -0,15+0,074 30,0 2200-6000 24,7 -0,074+0,043 30,0 3000-9500 31,4 -0,043 35,0 3600-13500 43,8 В России среди предприятий цветной металлургии наибольшее количество минеральных отходов образуется на Норильском горнометаллургическом комбинате, где ежегодно складируется около 4,7 млн т отвальных металлургических шлаков, а в хвостохранилище уже накоплено 350 млн т песков. Отходы производства хибинских апатитовых рудников, карьеров и обогатительных фабрик, достигающих сотни миллионов тонн, приводят к резкому нарушению природного равновесия (возникновение техногенных землетрясений, выход на поверхность захороненных сточных вод,, песчаные вихри, сход каменных лавин и селей, резкое изменение рН грунтовых вод и их локальное загрязнение фтором, фосфором, серой и углекислотой). Общие отходы углеобогатительных фабрик только в 1988 г. составили 114 тыс.т. В СНГ из общей площади земельного отвода под горные предприятия в среднем 20 % занимают карьерные отвалы, 13 % хвостохранилища обогатительных фабрик, 5 % занято отвалами и отходами шахт, 3 % превращено в непригодные земли вследствие оседания и провалов земной поверхности. В настоящее время разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается значительным увеличением не только объемов извлекаемых пород, но и глубины горных работ. Глубина отдельных рудников в Южной Африке уже достигла отметок 3950 м, в Индии — 3800 м. Глубина добычи угля в Европе доходит до 1300 м. Глубина откачек газа, нефти и воды составляет 8-10 км. Глубина некоторых шахт в ряде горнодобывающих районов СНГ уже превышает 1,2 км. Так, глубина рабочих горизонтов на рудниках Норильска и шахтах Центрального Донбасса превышает 1000 м. В будущем, возможно, более 150 рудников (с общей годовой добычей около 100 млн т) станут разрабатывать месторождения на глубинах от 500 до 1200-1300 м. Уже сейчас в России при разработке месторождений полезных ископаемых свыше 30 карьеров имеют глубину более 150 м. Глубина многих железорудных карьеров составляет 300 м, глубина карьера (трубки) «Мир» — 480 м, карьера «Центральный» ПО «Ураласбест» — 620 м, проектная глубина карьеров цветных металлов и асбеста (Киембаевский и Джеты-гаринский) — 400-600 м, угольных разрезов в Кузбассе и Экибастузе — 300-600 м. В ближайшей перспективе около 70 % угольных и рудных карьеров будут иметь глубину от 150 до 500-700 м. Особенно тяжелая экологическая нагрузка ложится на территории нефтегазовых месторождений. Только на территории Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области, с уникальным природным потенциалом, сосредоточено 500 нефтегазовых месторождений. Особенно в плохом состоянии находятся внутрипромысловые нефтесборные трубопроводы и водоводы, по которым транспортируется наиболее агрессивная продукция — добываемая водонефтегазовая смесь и утилизируемая закачкой в пласты для поддержания пластового давления высокоминерализированная пластовая вода с содержанием солей до 40 г/л. Не намного лучше с состоянием напорных межпромысловых нефтепроводов, по которым перекачивается частично обезвоженная нефть. Только в одном Нижневартовском районе построено 20619,09 км внут-рИпромысловых магистральных нефтегазопроводов. Прогрессирующий износ, устаревшие технологии обслуживания, диагностики и защиты трубопроводов уже привели к высокой аварийности. Так, в 1999 г. протяженность трубопроводов, требующих немедленной замены, составила 1977, 01 км. В результате только за 1999 г. на нефтепроводах и водоводах района зарегистрировано 743 аварии, сопровождавшихся разливом нефти. В 98,7 % случаев причиной аварии явилась коррозия, преимущественно внутренней поверхности труб. В результате аварий за годы эксплуатации месторождений нефти Нижневартовского района, несмотря на проведение рекультивационных работ, накоплено 3 136 га залитых нефтью земель. Из них только на Самот-лорском месторождении 1 437 га. При вскрытии месторождений углеводородов скважинами и под влиянием отбора нефти и газа из подземных резервуаров характер взаимодействия залежей с другими компонентами геологической среды резко нарушается и сопровождается совокупностью процессов, оказывающих негативное воздействие на сами залежи нефти и газа, другие компоненты геологической среды и природные ландшафты. Радиус такого воздействия может быть значительным. Применяемые технологии добычи, транспортировки, переработки нефти и газа оказывают мощное воздействие на окружающую среду. Это проявляется как на самих месторождениях, так и в районе пунктов сбора нефти и газа, по трассам трубопроводов, на территории предприятий переработки нефти, использования нефтепродуктов, при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа и т.д. Особенно уязвима окружающая среда в северных регионах России, где в условиях тундры и лесотундры природное восстановление нарушенных земель может продолжаться многие десятилетия. В результате добычи полезных ископаемых в земной коре происходят значительные изменения физических полей, глубинных геологических процессов, а природные ландшафты трансформируются в горнопромышленные ландшафты. Так, следствием влияния отработки месторождений полезных ископаемых на литосферу является образование в недрах пустот (горных выработок), проседающих земель, загрязненных участков поверхности, разрушенных почв, возникновение техногенных землетрясений, горных ударов и т.д. Например, только в районе Курской магнитной аномалии (КМА) горными работами нарушено свыше 30 тыс. га площадей, а около каждого карьера (в радиусе 30-35 км) создались депрессионные воронки подземных вод с площадью осушения около 100 тыс. га. Разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается изъятием значительных территорий. Только для получения стройматериалов в странах бывшего СССР ежегодно изымалось около 1200 га земельных угодий. В мире в результате горнотехнической деятельности уже нарушено более 15-20 млн га земель, из них 59 % площади использовано под различные горные выработки, 38 — под отвалы пустой породы или отходы обогащения, 3 % представляют собой места оседания, провалов и других нарушений поверхности, связанных с подземными разработками. Помимо использования земель существует целый ряд отрицательных воздействий горной промышленности: • сдвижение массива горных пород на подрабатываемых территориях; • оседание поверхности; • снос породы с отвалов; » рассеяние загрязняющих веществ, оказывающих комплексное негативное влияние на состояние земельных ресурсов. В результате добыча и переработка полезных ископаемых на горных предприятиях сопровождаются существенными нарушениями естественных ландшафтных комплексов (в первую очередь почвенного покрова). Ежегодно горными работами нарушается около 150 тыс. га земель, из них на сельские угодья приходится около 40 %. Например, добыча 1 млн т железной руды приводит к нарушению от 14 до 640 га земли, угля — от 2,6 до 43 га, руд для производства минеральных удобрений — от 22 до 97 га, 1 млн м3 строительных материалов— от 1,5 до 583 га. Только в угольной отрасли России нарушено уже 106,4 тыс. га земли (из них 2,16 тыс. га в 1996 г.). Наибольшие изменения земной поверхности и загрязнение окружающей среды происходят при открытом способе разработки полезных ископаемых (на долю которого приходится свыше 75 % объемов горного производства). Всего за период 1976-1990 гг. площадь земель России, нарушенных при добыче полезных ископаемых, прокладке магистральных трубопроводов, проведении геологоразведочных и других работ, составила 1,57 млн га (в среднем 100 тыс. га за год). Из этого количества на добычу угля приходится около 13 %, руд цветных металлов — 21, руд черных металлов — 4, сырья для стройматериалов — 6,5, торфа — 40 %. Нарушения земель зависят прежде всего от параметров месторождения и способа разработки (открытый, подземный или геотехнологический), структуры месторождений и их характеристик, типа полезных ископаемых и системы транспортировки. Для открытого способа разработки характерны образование карьерных выемок; занятие земель под внешние отвалы; оползневые смещения грунтов; оседание или уплотнение грунтов вокруг карьеров в результате осушения окружающего породного массива; суффозионные воронки, ослабляющие борта карьеров и устойчивость отвалов; эрозия почв на прилегающих территориях. Для подземного способа разработки — оседания массивов горных пород при отработке пластовых и пластообразных горизонтальных или пологоза-легающих месторождений; провалы (промышленный карст) при разработке наклонных и крутопадающих месторождений, а также горизонтальных и пологопадающих месторождений большой мощности; оползневые смеще- ния грунтов, вызываемые сдвижением или обрушением масси* выработанными пространствами; занятие отвалами земли; зат> ■■-•■ товыми водами осевших земель; уплотнение грунтов и эрози- Для геотехнологического способа разработки — проседаю! верхности при гидродобыче через скважины без последующей работанных полостей или с ее отставанием; загрязнение и tj> недр; разрушение почвенного слоя вокруг эксплуатационных с i ■ бопроводов; занятие земель отстойными прудами (бассейнам)! дорогами. Для всех способов обогащения — занятие земель хвостох]> > отстойниками. Оценить объемы нефти, попадающей в природные объ< авариях, также крайне сложно, но можно предполагать, что * довых происшествий эта величина составляет около 10 тыс. т ■■ ным российского отделения «Гринпис» (апрель 1995 г.) потери тепродуктов в России за счет аварийных ситуаций и несоблю^ гической дисциплины достигают 25 млн т ежегодно. При авариях, особенно на магистральных нефтепроводах бросы могут составлять сотни и тысячи тонн углеводородов, i < рия в НГДУ «Мамонтовнефть» в 1996 г., когда суммарный в) ■• . 3 344 т. Замазучивание земель и загрязнение воды углеводор! тяжелая нагрузка, которую наносит нефтегазовая промышлеи'- И еще две экологические проблемы не решаются в Сиби | ■ кие предприятия оставляют после бурения незаглушенные ■ ■ факелах день и ночь горит попутный нефтяной газ. Из 3 58 тенных Госгортехнадзором России, многие находятся под д •■ них фонтанирует, затапливая местность, вода, в ряде случае >-ниями нефти и газа. Консервация скважин практически не вед< > шой стоимости работ (до 700 млн руб. на одну скважину). 11 положение с утилизацией попутного нефтяного газа. Уровен i вания на старых месторождениях не превышает 85%, а на м нем — около 30%. В факелах сжигается около 10 млрд м3 <■•- ■ только расточительство. Природные объекты загрязняются и ми типа циклических полиароматических соединений и диок • > < мя средства, промысловики продолжают обустройство месим временным схемам — без пунктов сбора, подготовки и транс i к i го газа. При отработке месторождений нефти и газа на земной гний i■ сируются следующие ландшафтные нарушения: • образование на устьях скважин, кратеров, заполненных минерализованной водой; • уничтожение растительности; • появление промоин на склонах; • покрытие прилегающих территорий коркой песчано-глинистой смеси. Серьезную экологическую проблему создают нефтедобывающие производства, где образуются скопления твердых и жидких отходов (часто токсичных). Их суммарный объем только в Оренбургской области достиг 83 млн т (по данным 1996 г.). При этом происходит засорение и недр: только нефтяники Башкирии оставляют в земных недрах более 2 тыс.т металла в год (преимущественно в виде неизвлекаемых обсадных труб скважин). Значительное поступление загрязняющих веществ в литосферу происходит в зонах коммуникаций и транспортных узлов (90 т пыли на 1 км железнодорожного полотна в год). При эксплуатации нефтепроводов наибольший ущерб окружающей среде наносят аварийные утечки нефти и газа. Наиболее уязвима для открытых и подземных работ та часть биосферы, которая представляет собой синтез атмо-, гидро- и литосферы почвы. Состав почв в районах горных работ изменяется как при прямом физическом воздействии (их разрушении), так и вследствие дезинтеграции минералов воздушными и водными потоками, нередко комбинированно дополняющими друг друга, а также в результате их химического преобразования. Суммарный эколого-геохимический показатель экологичное™ извлекаемых на дневную поверхность минералов рассчитывается по формуле
где У—показатель устойчивости минерала, учитывающий химические, биохимические, механические и гидроаэродинамические характеристики и имеющий три градации (10, 5, 1). Среди минералов самый высокий эколого-геохимический показатель у самородной ртути — 1-Ю8, затем киновари — 5-106, теллуридов и селени-дов — п-106, галхаита — 7-Ю5, галенита и арсенопирита — 5-105, акташаи-та — 3-104, молибденита — 2-Ю4; среди минералов группы оксидов и солей кислородных кислот наиболее неблагоприятны для биосферы хризоберилл — 5-106, бертрандит — 5-Ю6, уранит — 8-Ю4, торианит — 5-104, торит — 4-Ю4, берилл — 4 104, целестин, барит, стронцианит, витерит и флюорит — 3• 104, шеелит, лопарит и эвдиалит — 2-104, пирохлор — 1 • 104 и т.д. (для кальцита Эм = 1-5). Выбросами в атмо-, гидро- и биосферу горные предприятия оказывают прямое влияние на почвы прилегающих районов площадью до сотен квадратных километров и косвенное — на примыкающую поверхность планеты. На почвы также оказывают воздействие и мобильные частицы геоматериалов, развиваемые движением рудничного автотранспорта, вследствие пыле-ния отвалов, выветривания поверхности выработок и сброса шахтных вод. Так, только в черте г. Кривой Рог (Украина), где накоплено более 3 млрд т пород в отвалах и 2 млрд т хвостов обогащения, в воздух выбрасывается свыше 1,2 млн т веществ, а из подземных пустот откачивают около 40 млн м3 высокоминерализованных вод в течение года. Все это в итоге попадает в почвы и воды. Примерно такое же положение характерно и для Норильска, Магнитогорска, Усть-Каменогорска и других городов, связанных с горной промышленностью. Наиболее нарушенной техногенной деятельностью на комбинате «Норильский никель» (в состав которого входят 3 плавильных завода, 2 обогатительные фабрики, карьер вблизи ручья Медвежий и рудники Заполярный, Маяк, Комсомольский, Октябрьский, Таймырский и Глубокий) оказалась прилегающая площадь в 7 млн га (2/3 в тундре и 1/3 в лесотундре). Интенсивность загрязнения почв вблизи обогатительных фабрик обычно очень высока. Так, в районах размещения полиметаллических обогатительных фабрик превышение фоновых содержаний достигает двух десятков для свинца и порядка для кадмия. В табл. 5.2 приведены данные анализов образцов почв и растений, отобранных между Норильском и Талнахом в северо-восточном направлении от Медного завода. Накопление загрязняющих веществ влияет на исходные свойства почвы, изменяет в ней общую численность и видовую принадлежность микроорганизмов, что сопровождается изменением способности почв к самоочищению. Характер почвы меняется и в результате техногенного изменения факторов почвообразования (рельефа местности и микроклимата). При рассмотрении влияния горнопромышленного комплекса на литосферу необходимо учитывать климатические и температурные особенности региона. Например, зачастую катастрофический характер принимают процессы, происходящие в криолитозоне, занимающей значительную (до 40 территорию нашей страны. В данных областях наличие и характер распространения мерзлых пород, а также их соотношение с талыми массивами определяют весь комплекс изменений, возникающих под влиянием техногене-за. В результате теплового воздействия в этих зонах идет интенсивная деградация мерзлых толщ. Так, в г. Воркуте за период существования города мерзлая толща потеряла 25 % своих первоначальных запасов холода. В ито- Таблица 5.2 Содержание меди, никеля и кобальта в почвах и растениях, отобранных между Медным заводом в Норильске и южной окраиной Талнаха (%, масс.) Природная среда Содержание Расстояние от Медного завода, км
Со 0,008 0JM0 0,004 0,006 0,003 Кора лиственницы Си Н 0,171 0,073 0,080 0,146
№ Н 0,047 0,016 0,047 0,034
Со Н 0,002 0,001 0,004 0,002 Мхи зеленые Си н 3,55 0,148 0,229 0,206
Ni н 1Д9 0,090 0,096 0,111
Со н 0,04 0,005 0,004 0,001 Лишайники Си н Н 0,233 0,137 0,169
Ni н н 0,101 0,079 0,096
Со н н 0,003 0,002 0,002 Хвоя ели Си н 0,020 — 0,007 0,005
Ni н 0,012 — 0,012 0,007
Со н 0,002 — 0,001 0,001 Хвощ полевой Си — — 0,034 0,024 —
№ — — — - 0,005 —
Со — — — 0,002 — Примечание: ■-----нет сведений; Н — не произрастает. ге в некоторых городских кварталах и промплощадках шахт верхняя часть многолетнемерзлых пород опустилась, что вызвало деформацию и выход из строя более 60 % всех построенных до 1977 г. зданий и сооружений. Отдельной серьезной проблемой, возникающей при функционировании горнодобывающего комплекса, являются техногенные землетрясения и горные удары. В настоящее время уже установлено существование четкой связи между масштабами горных работ (заскладированным на поверхности объемом пород добычи и переработки) и проявлениями горного давления в динамичной форме. Количество горных ударов, зафиксированных с 1970 г. на горных предприятиях, составляет более 400. Только за период 1978-1990 гг. на рудниках ПО «Апатит» произошло свыше 20 горных ударов (из них 16 — на Кировском руднике). Сила удара, который классифицирован специалистами как техногенное землетрясение, зафиксированного на Кировском руднике 16 апреля 1989 г., достигала 5,5-6 баллов. Это землетрясение, записанное всеми сейсмическими станциями Скандинавских стран и европейской части СНГ, вызвало нарушения целостности зданий в г. Кировске и пос. Кукисвумчорр. На самом руднике во всех выработках, пересекаемых тектоническим нарушением, произошли выбросы породы, разрушение крепи, деформация рельсовых путей и кран-балки, деформирование и смещение проводников, а также направляющих главного ствола и лифтового восстающего. Были разрушены бетонные фундаменты тяжелого горного оборудования. Другим примером может служить горно-тектонический удар, произошедший 5 января 1995 г. на Верхнекамском калийном месторождении, руднике № 2 АО «Сильвинит», спровоцированный землетрясением с эпицентром вблизи с. Чашкино Пермской области. Из-за тектонических воздействий, возникших в отработанных зонах шахтного поля, произошло разрушение междукамер-иых целиков и оседание земной поверхности на глубину 4,8 м, а также массовое обрушение более 3 млн м3 горных пород на площади 600-500 м. Сильные геодинамические события (которые можно отнести к техногенным землетрясениям) обусловленные освоением недр, в последние годы также отмечены в Германии (на калийном месторождении Верра), Словакии (Ос-траво-Карвинском угольном бассейне), других районах России (северо- и южноуральских бокситовых рудниках, на железорудном Таштагольском месторождении в Горной Шории и др.). Известны также случаи мощных подвижек в верхней части земной коры, спровоцированные интенсивной эксплуатацией нефтяных и газовых месторождений. Это объясняется тем, что извлечение больших объемов нефти и газа (соответственно около 8,12 млн т и 30-50 млрд м3 в год) оказывают воздействие на пластовые гидрогеодинамичес-кие условия. Так, на Оренбургском НГКМ за 25-летний срок эксплуатации было добыто около 850 млрд м3 газа, и пластовое давление в продуктивной толще снизилось с 20,3 до 10 Мпа на площади около 2 000 км2. Беспрецедентный масштаб извлекаемых минеральных ресурсов ведет к их быстрому истощению, накоплению на поверхности Земли, в атмосфере и гидросфере большого числа отходов, постепенной деградации природных ландшафтов, сокращению биологического разнообразия, снижению природного потенциала территорий и их жизнеобеспечивающих функций. Таким образом, в современных условиях все технологии добычи и переработки являются в той или иной степени разрушающими литосферу и сопровождаются изменениями земель, гидрогеологических условий региона и его ландшафта, перемещением пород по вертикали и горизонтали, выносом на дневную поверхность растворенных в воде минералов и т.д. ■1-3. Загрязнение и нарушение гидросферы Зе, Горная промышленность оказывает влияние на поверхно _ дничные ( Иь1е воды> зачастую трансформируя последние в шаХТН"е„чиваемые на tio^TRbIe) - это Дренируемые горными выработками и о иновые) ЙГ1 еР*ность подземные (грунтовые, поровые, пластовые и ^ические с0. :> содержащие растворенные металлы, органические и ЙйенИЯ) а также минеральные взвеси. изменяя ре- ^ 1 орные выработки оказывают дренирующее воздеис . создани-е^м а состав подземных вод. Шахтная отработка сопровождав ^^^^ Полостей очистного пространства, которое, как правило, ансл:в0 м еРтНыми вмещающими породами. Обрушенные в очистное р ^^ ^^ ^СсЫ пород обладают резервами уплотнения, РеализуюЩдГ°цевн0Й поверх- , ИЯ пород вышележащих слоев вплоть до проседайu ^ ^^ то ~ 'Это сУЩественН0 ухудшает инженерно-геологичесь j -£0ДЬК0 B том с Рйй, влияет на режим и поверхностных и подземных вод. ные вь1. Учае, когда водоприток из окружающего породного масс „„„„п-авля Рак когДа водоприток из окружающего породного мл представля- °тки незначителен или вовсе отсутствует, рудничные в бурения с с°бой жидкие технологические отходы горного произвол^ чд ит д). Помывкой, орошения, гидрозакладки, гидросмыва рудно ^ деформа- й Подземный способ разработки месторождений, вызыва ^ над QT0_ ^массивов горных пород и развитие крупной тре™™°^ всех водонос-^«Ным пространством, может также приводить к осуш ных вырабо- t5c горизонтов от поверхности до глубины заложения др °к а устройств. мЫх сопровождают- Горные разработки и обогащение полезных ископае хвостохрани- ^я сооружением прудоотстойников, водохранилищ, ШЛТ°льтрацИи загряз-Й1Ц, гидроотвалов, которые часто являются очагами инфи оеднии руд-е11Ньк вод в массивы горных пород и водоносные горизонт • ^ степенью Г1* сбрасывает на рельеф около 1 000 м3/ч сточных вод с вы ^ ^^ стране ^Черализации. При разработке пластовых месторождени вых в0Д> за_ угодно образуется 2,5 млн км3 дренажных шахтных и ™*единениямй же-Р^зненных хлористыми и сульфатными соединениям , воды и ДР еза и меди, которые не годятся даже в качестве технич Роса должны быть очищены. елен в угольной про- Объем сбрасываемых шахтных вод особенно значит м способом, ^тленности. На каждую тонну угля, добываемого подзе ^ ^ ^ общего Ь1Дается на поверхность в среднем 5 м3 шахтной воды. дземнЫх водо- сброса составляют воды, попутно забираемые и „онаежегодно косных горизонтов. В водные объекты только Уральского р Рис. 5.4. Результаты исследований ИЗВ в р. Ардон за 1993-1998 гг.: пробоотбор в районе: 1 — с. Мизур (в); 2-е. Мизур (н); 3 — г. Ардон (в); 4 — г. Ардон (н) ческих условий месторождения и масштаба предприятия и может составлять 2-3 тыс. м3/сут и более. Наряду с развитием депрессионных воронок подземных вод при разработке месторождений изменяются все элементы гидродинамических и гидрогеохимических условий районов добычи полезных ископаемых. Помимо рудничных вод в окружающую среду поступают загрязненные воды из отвалов и хвостохранилищ. Например, в настоящее время только на предприятиях КМА потери загрязненной воды на инфильтрацию из хвостохранилищ оцениваются в 6-8 тыс. м3. Значительные объемы потребляют и сбрасывают в окружающую среду обогатительные фабрики (табл. 5.3), на которых образуются следующие виды производственных сточных вод: • технологические хвосты (твердые и жидкие отходы непосредственно обогащения); • сливы и фильтрат от сгущения и обезвоживания концентратов (жидкие, отходы вспомогательных процессов обогащения); • смывные стоки (от смыва полов и стен, после охлаждения масел, подшипников, компрессоров, гидрообеспыливания и др.); • сточные воды после мокрой очистки отходящих дымовых газов в скрубберах. В России со сточными водами горных предприятий за год сбрасывается до 17,8 Мт (по сухому остатку) растворенных веществ (табл. 5.4), в том числе 8 Мт хлоридов, 5,4 Мт сульфатов и 0,126 Мт нитратов. Нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси шахтных вод бывают минеральными, органическими, бактериальными и биологическими. Минеральные загрязнения представлены песком, глинистыми частицами,
Таблица 5.3 Потребление и сброс сточных вод обогатительных фабрик, млн м3/год Подотрасль Водопотребление Сброс сточных вод
Всего В том числе:
свежее оборотное повторное
Полиметаллическая 137,8 60,0 19,3 58,5 94,3 Волъфрамо-молибденовая 106,9 69,7 21,2 16,0 70,9 Медная 362,1 52,6 233,0 76,5 43,3 Никель-кобальтовая 107,3 27,3 67,9 12,1 36,9 Редкометалльная 214,6 27,0 170,7 16,9 31,3 Золотоизвлекательная 45,7 22,4 17,1 6,2 13,1 Сурьмяно-ртутная 1,9 0,8 0,4 0,7 1,0 Плавикошпатная 16,8 2,6 12,1 2,1 1,3 Оловянная 62,7 3,7 54,7 4,3 1,0 Таблица 5.4 Загрязненность вод обогатительных фабрик, мг/л Загрязняющие примеси Вольфрамо-молибденовые Медные и сурь-мяно-ртутные Полиметаллические Никель-кобальтовые Сухой остаток 2 000-1 3000 2 600-3 800 460-5 400 360-2 000 Ионы кальция 160-200 160-950 16-230 10-140 Ионы магния - 26-60 5-30 8-40 Ионы хлоридов 140-740 200-4500 5-170 10-300 Ионы сульфатов 250-5 900 400-4 500 40-1 500 20-400 Ионы сульфидов 0-1000 0-5 - - Ионы меди 0-50 0-ОД 0,3-10 0,02-1,8 Ионы свинца 0,4-17 - 0,2-0,8 -' Ионы цинка 0,3-1 0,09-10 0,3-1 800 _ Ионы никеля - _ _ 0,02-0.13 . Ионы железа 0,3-1,4 0,2-0,3 - 0,07-13 Цианиды и роданиды 0-0,8 ~ 0-30 0-21 Ксантогенаты 0-0,04 0,5-24 - - Мышьяк 0,1-6 0-0,05 0-0,1 - Фенолы 0,1-7 0-7 _ - Нефтепродукты 0-33 0,03-5 0-9 - Сурьма 061-25 - - - Молибден 0-740 - - - частицами руды, растворами кислот, щелочей и другими веществами. Органические загрязнения являются остатками деревянной крепи, растений, других масс и веществ растительного происхождения. Загрязнения животного происхождения — это остатки животных тканей, продуктов разложения организмов и др. Бактериальные и биологические загрязнения свойственны хозяйственно-бытовым сточным водам и стокам подсобных сельскохозяйственных подразделений горных предприятий. В России в 1996г. загрязненные воды в объеме 625,6 млн м3 сбрасывали 257 предприятий угольной отрасли. Хотя в этой отрасли функционируют около 400 очистных сооружений, предприятия сбрасывают в поверхностные водоемы в среднем около 81 % загрязненных и требующих очистки сточных вод (в основном это минерализованные, с высоким содержанием железа шахтные воды). С ними в гидросеть поступает большое количество взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, железа, меди, никеля, алюминия, кобальта, магния, марганца и др. Например, в сточных водах углеобогатительных фабрик Восточного Донбасса содержание растворимых солей составляет 1600-4000 мг/л, а их ионный состав (мг/л): К+, Na - 270-717, Са2+ - 108-369, Mg2+ - 46-169, С1 - 215-444, SC^ - 793-2376, НСО3-110-292. Кроме этого, поверхностные природные воды интенсивно загрязняются рудничными стоками, содержащими высокие концентрации урана (на Стрельцовском месторождении в Забайкалье). Высокие концентрации свинца и кадмия зафиксированы в стоках сульфидных месторождений Западного Алтая: Николаевском (200 и 500 мкг/л РЬ и Cd соответственно), Колы-ванском (30 и 170 000), Змеиногорском (40 и 200). Таким образом, на состояние гидросферы оказывают существенное воздействие взрывные'работы, эксплуатация рудных и нерудных карьеров, шахт и рудников (в том числе добыча песка, гравия из русел рек или на побережье морей), разрушение плодородного растительного слоя почвы, уничтожение растительности в пределах шахтных земельных отводов, прокладка дорог и коммуникаций, слив загрязнений с площадок и строительно-эксплуатационные процессы в различных стадиях освоения предприятий. При выборе технологических схем и устройств для очистки вод горнопромышленного комплекса необходимо использовать принцип дифференциации, основным критерием которого служит жми добываемого полезного ископаемого. Например, производственные сточные воды нефтепромыслов состоят в основном (90-98%) из высокоминерализованных пластовых вод, извлеченных на земную поверхность вместе с нефтью. Поэтому такие сточные воды (даже после их очистки от нефти и механических примесей) не могут сбрасываться в поверхностные водоемы, так как это приведет к их засолению, и подлежат обратной закачке в продуктивные горизонты, что и предусматривается технологической схемой разработки большинства нефтяных месторождений. , , ■ Очищенные шахтные и карьерные воды цветной металлургии прежде всего должны использоваться на производственные нужды самого предприятия (тушение отвалов, гидрозакладку, борьбу с пылью на поверхности шахт и карьеров, мокрое обогащение полезных ископаемых и т.п.). На урановых горных предприятиях загрязнение поверхностных и подземных рудничных вод природными радионуклидами, а также другими тяжелыми токсичными металлами является следствием неуправляемого процесса их формирования. В связи с этим особого внимания заслуживает задача изоляции рудников от поступления подземных вод из горных массивов. Для этого, например, изолируют поверхностные водотоки и водоемы от горных выработок; в водонасыщенных породах осуществляют специальные методы проходки горных выработок (в основном стволов); применяют системы разработки, обеспечивающих сохранность налегающих пород (системы с закладкой выработанного пространства); сбрасываемые воды подают в гидрографическую сеть по лоткам и трубопроводам. На урановых рудниках, где осушение вызывает не только понижение уровня вод, но и приводит (в результате изменения сложившегося гидрогеологического и геохимического режима) к повышенному окислению и выщелачиванию радиоактивных и токсичных металлов, управление процессом формирования рудничных вод должно прежде всего заключаться в установлении возможных путей поступления загрязнения и их перекрытии. Такими профилактическими мерами могут быть: • защитный дренаж, т.е. откачка поступающих к руднику загрязненных вод или вод, способных особенно интенсивно растворять уран, торий и другие радионуклиды; • защитный барраж, т.е. закачка через скважины технической воды перед движущимся фронтом загрязненной; • химическое подавление растворимости радионуклидов за счет использования специально приготовленной воды (с повышением рН снижается растворимость многих радионуклидов); • раздельный сбор и откачка загрязненных и чистых вод. Специальные требования предъявляются и к водам горно-обогатительных комбинатов черной металлургии. Например, Лебединский ГОК является крупнейшим водопотребителем в регионе. Расход технической и технологической воды на производственные нужды только за 1994 г. составил 676,4 млн м3 (в том числе оборотной воды — 668,3 млн м3, или 98,8 %). Свежей воды из Старооскольского водохранилища было взято всего лишь 2,2 млн м3. При осушении Лебединского месторождения ежегодно откачивается около 60 млн м3 воды, которая используется в технологических процессах Лебединского ГОКа и на нужды рядом расположенного комбината «КМАруда». Техническая и технологическая оборотная вода применяется непосредственно в технологии производства окатышей, концентратов и при разработке рыхлой вскрыши в карьере способом гидромеханизации. Свежая речная вода расходуется практически только на компенсацию испарения и фильтрационных потерь в хвостохранилище. В настоящее время в хозяйстве страны используют ~ 350 млн м3 очищенных шахтных вод. Ежегодная откачка и сброс предприятиями угольной. отрасли составляет около 3 млрд м3 шахтных вод, одновременно потребление из водопроводов питьевой воды и технической воды (забираемой из водоемов) — примерно 1,3 млрд м3.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Загрязнение и нарушение литосферы» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
территорию нашей страны. В данных областях наличие и характер распространения мерзлых пород, а также их соотношение с талыми массивами определяют весь комплекс изменений, возникающих под влиянием техногене-за. В результате теплового воздействия в этих зонах идет интенсивная деградация мерзлых толщ. Так, в г. Воркуте за период существования города мерзлая толща потеряла 25 % своих первоначальных запасов холода. В ито- 