Горнодобывающая промышленность

Не более 1 % от общей массы полезных ископаемых рациональ-
но используется после переработки и доставки. Сама их добыча
Сопровождается огромными сопутствующими массами невостре-
бованного вещества. Так, при современном мировом объеме добы-
чи угля и сланцев более 3 млрд т в год выход твердых, жидких и
газообразных отходов составляет более 10 млрд т в год, т.е. более 3
т отходов на 1 т добытого товарного твердого топлива. Выброс от-
ходов предприятий по добыче, обогащению и потреблению твер-
дого топлива в основных бассейнах составляет 400—600 кг на че-
ловека в год.

Угольная промышленность по объему выбросов техногенных
компонентов занимает шестое место, и ее доля в общем балансе

техногенного загрязнения не превышает 5 — 10%. Более значи-
тельными источниками загрязнений являются предприятия теп-
лоэнергетики (25%), черной (17%) и цветной (10%) металлу-
ргии.

Предприятия горнодобывающей и перерабатывающей отраслей
оказывают наибольшую техногенную нагрузку на окружающую
среду. Так, в 2000 г. площадь нарушенных горными работами зе-
мель на территории России составила 1282,6 тыс. га, более 10 % из
которых приходилось на хранилища твердых отходов; 20 % очагов
загрязнения подземных вод связано с проникновением загряз-
няющих веществ из накопителей отходов.

Увеличивающиеся масштабы извлечения минерально-сырьевых
ресурсов и степени взаимодействия человека с природной средой
вызывают увеличение экологического риска, поскольку горное
производство дает не только материальную основу существования
общества, но и характеризуется повышенной опасностью техно-
логических процессов, негативным воздействием их на окружаю-
щую среду и здоровье человека, а также воздействием самой окру-
жающей среды на человека в рамках природно-производственных
комплексов (ППК).

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых
ведется на шахтах (уголь, вязкие битумы, соль, погребенные рос-
сыпи) и рудниках (руды черных и цветных металлов). Основная
технологическая схема горнодобывающего производства состоит
из следующих инвариантных к виду полезного ископаемого опера-
ций:

извлечение горной массы (сопровождается деформацией мас-
сива пород, разрушением поверхности, снижением продуктивно-
сти почв, снижением устойчивости сооружений и коммуникаций,
изменением гидрогазодинамики массива и акваторий, изменени-
ем химизма породного массива, изменением силовых полей);

вентиляция подземных выработок (загрязнение атмосферного
воздуха пылью и продуктами взрывания);

шахтный водоотлив (загрязнение подземных и поверхностных
вод);

перемещение добытого вещества;

складирование добытого вещества (сопровождается отторжени-
ем земель, механическим, химическим, радиационным загрязне-
ниями среды, изменением ее аэродинамики);

потребление продукции и образование твердых, жидких и газо-
образных отходов (сопровождается загрязнением акваторий, со-
кращением водных запасов, снижением плодородия почв, затоп-
лением, заводнением и деформированием поверхности, газо-
динамическим, акустическим и радиационным загрязнением);

потребление и выделение энергии (воздействие силовых полей,
тепловые, световые и другие физические эффекты).

Выделяют следующие основные типы нарушений — геомеха-
ческие, гидромеханические, аэродинамические, биоморфоло-
гические; главные разновидности загрязнений — литосферные, гид-
росферные, атмосферные, биоценотические.

Основные формы геомеханических нарушений: деформации, про-
валы, выемки, насыпи; гидродинамических нарушений: зарегулиро-
вание, затопление, истощение, заводнение, подпор и др.; аэроди-
намических нарушений: разрежение, возмущение, инверсия; био-
морфологических нарушений: повреждение, уничтожение, распуги-
вание.

Среди литосферных загрязнений выделяют: засорение, запыле-
ние, замазучивание, закисление, заиливание и др.; гидросферных
загрязнений: основные формы сапробных загрязнений¹ — эвтро-
фия и гипертрофия; голобных² — засоление химическими веще-
ствами (твердыми, жидкими и газообразными), закисление, ми-
нерализация, замутнение и загазованность; атмосферных загрязне-
ний: загазованность, заражение, запыление, задымленность и др.;
биоценотических загрязнений: зарастание, некроз и др.

Подземные горные работы оказывают большое влияние на гидро-
геологию прилегающих территорий. При извлечении больших объе-
мов полезных ископаемых, особенно с использованием систем
разработки с обрушением налегающих пород, в зону сдвижения
вовлекаются водоносные горизонты, часто на значительных пло-
щадях.

Огромные массы вод, откачивающихся из рудников, оказыва-
ют негативное воздействие на состояние гидроресурсов и почв не
только вблизи места ведения горных работ, но и на значительных
прилегающих территориях.

Сливаемые шахтные воды сильно загрязняют поверхность и
грунтовые воды, не позволяя использовать почву в традиционных
для данного района направлениях. Наиболее распространенными
загрязняющими веществами рудничных вод считаются хлористые
соединения и свободная серная кислота, которой часто сопутству-
|ют растворимые соли, главным образом сульфаты железа, меди,
цинка, марганца, никеля и др. По хлористым и сернистым соеди-
нениям, а также содержанию Са, Мg, Nа, К рудничные воды
превосходят техническую воду в 5 — 15 раз, что исключает возмож-
ность их использования без предварительной очистки и нейтрали-
зации даже в технологических целях. Особую опасность представ-
ляют тяжелые металлы.

Системы экологической безопасности на горных предприятиях
ориентированы на постоянный мониторинг геомеханического со-
стояния породного массива, транспортных путей, вентиляцион-

¹Загрязнение отмершим органическим веществом.
² Загрязнение минеральными веществами.

ных и водоотливных средств, а также сопряженных с ними очист-
ных сооружений.

Самостоятельную задачу составляет также непрерывный ана-
лиз загазованности и запыленности горных выработок для пред-
упреждения взрывоопасных ситуаций.

Защита водотоков предусматривает:

организованный сток ливневых и технических вод путем устрой-
ства специальных гидротехнических сооружений (водосборных
лотков, бетонных водовыпусков и т.д.);

строительство отводных каналов или специальных устройств для
пропуска воды естественных водотоков и перехвата склонового
стока при размещении породных отвалов в балках и оврагах;

устройство обвалования, нагорных канав, водоотводов и дру-
гих простейших гидротехнических сооружений при размещении
отвалов и карьеров на склонах;

формирование бортов карьерных выемок и откосов отвалов,
устойчивых к оползням и осыпям, а также поверхностей отвалов,
устойчивых к просадкам;

обеспечение мероприятий по регулированию водного режима
в рекультивационном слое, особенно если он сложен породами,
обладающими неблагоприятными водно-физическим и свойствами;

создание экрана из капилляропрерывающих или нейтрализую-
щих материалов (песок, камень, гравий, пленка и т.п.) при нали-
чии в основании рекультивационного слоя токсичных пород;

мероприятия, исключающие заболачивание рекультивируемой
поверхности;

формирование отвалов из пород, подверженных горению, по
технологической схеме, исключающей их самовозгорание; при этом
рекультивационны и слой отвалов должен создаваться из пород.
пригодных для биологической рекультивации.

При подземном способе разработки необходимо:

перед отсыпкой шахтных отвалов с отведенных под них участ-
ков снимать плодородный слой почвы;

в рекультивацию земель, нарушенных вследствие опускания
земной поверхности с образованием на ней прогибов и провалов,
включать снятие плодородного слоя почвы, планировку поверх-
ности прогибов, заполнение провалов горной породой с последу-
ющим нанесением плодородного слоя почвы, проведение меро-
приятий по предотвращению неблагоприятных процессов (иссу-
шения, заболачивания, эрозии);

при создании водоемов в незаполненных горной породой шахт-
ных прогибах и провалах соблюдать условия, сформулированные
для водохозяйственного направления рекультивации.

Снизигь отрицательное влияние хвостохранилиш можно за счет
создания на обогатительных фабриках переделов по фильтрации
шламовых пульп с подачей твердой фазы на закладку или в отвал,

а жидкой — в оборотное водоснабжение фабрики; организации
постоянного цикличного оборота нескольких карт хвостохрани-
лищ, позволяющего исключить расширение занимаемых ими пло-
щадей.

Основными техническими направлениями реализации требо-
ваний по охране гидроресурсов могут быть: выбор оптимальных
методов и степени очистки сбрасываемых шахтных вод в зависи-
мости от местных условий, с учетом возможного использования
очищенных вод; применение специальных мер по изоляции гор-
ных выработок от водоносных горизонтов для предотвращения
или уменьшения величины водопонижения под воздействием
шахтного водоотлива в прилегающем к горному предприятию
районе.

Анализ горно-геологических условий залегания запасов вклю-
чает определение:
мощности зоны аэрации;

параметров влагоемкости пород и сезонной динамики влагона-
сыщенных отложений;

механического состава и пористости пород;
генезиса и стратификации отложений.

При этом экологическую значимость имеют свойства подстила-
ющих грунтов, которыми характеризуется механизм массообмена
между почвенными отложениями и горизонтом пород с напор-
ным движением подземной влаги. Анализу подлежит отсутствие
или наличие гидравлических связей, сезонная смена режимов
увлажнения с агмосферно-промывочного на капиллярное подпи-
тывание подземными растворами, транзитный перенос с делюви-
альными процессами и т.д.

Недопотребление при добыче и переработке полезных ископае-
мых обычно связано с хозяйственно-бытовыми и коммунальны-
ми, производственными и техническими нуждами, а также с по-
жаротушением. Для этого используют системы водоснабжения, в состав которых входят водозаборные сооружения, насосные станции, станции очистки и подготовки воды, магистральные или развходящие трубопроводы или каналы, резервуары и водонапорные башни, а также вспомогательные сооружения: лаборатории, склады и др.

В соответствии с видами водопотребления системы водоснаб-
жения разделяются на хозяйственно-питьевые, технические (про-
изводственные) и противопожарные. Они могут быть как раздельными, так и совмещенными, по способу подачи воды — самотечными, с механической подачей и зонными, а по способу ее использования — прямоточными, оборотными, с повторным использованием.
В прямоточных системах вся забираемая вода задействована в

технологических или других процессах однократно, после чего

передается на очистку и сброс. В оборотных системах предусмат-
ривается многократное использование воды без сброса ее в при-
родные вода объекты, но каждый цикл использования должен
предусматривать при необходимости очистку (кондиционирова-
ние). Для компенсации безвозвратных потерь производится по-
стоянная или периодическая подпитка систем оборотного водо-
снабжения. Повторно-последовательное использование воды пре-
дусматривает несколько технологических процессов, а затем ее
очистку и сброс.

Основные направления совершенствования недопотребления
горнодобывающих предприятий — сокращение потребления воды
питьевого качества из рек, озер и городского водопровода, а так-
же расширение использования шахтных и карьерных вод для хо-
зяйственно-бытовых и технических нужд. Для этого проводится
детальный анализ работы горного предприятия и разрабатывается
ситуационный план (графический документ) расположения вод-
ных объектов, инженерных сооружений и устройств по использо-
ванию и охране водных ресурсов, на котором показано располо-
жение на местности всех водных объектов, линий водопотребле-
ния и водоотведения, водозаборов и других сооружений (рис. 3.2).
Один из наиболее важных графических документов, по которо-
му можно судить об эффективности использования водных ресур-
сов на предприятии, — схема водопотребления и водоотведения.
Важнейший вид этих мероприятий — создание специализирован-
ной сети наблюдательных скважин на крупных горнопромышлен-
ных объектах для контроля за состоянием подземных вод. Специа-
лизированные защитные меры включают:

ликвидацию области загрязнения подземных вод путем их от-
качки до практически полного стягивания контура загрязнения;

локализацию области загрязнения (путем откачки загрязнен-
ных вод до стабилизации контура загрязнения и недопущения даль-
нейшего распространения заг-
рязняющих веществ по водонос-
ному горизонту);

создание гидравлических во-
доразделов (завес) между обла-
стью загрязненных вод и эксп-
луатируемыми чистыми подзем-
ными водами;

создание гидравлического водораздела по вертикали путем од-
новременного отбора чистых и загрязненных вод ярусной систе-
мой скважин;

создание непроницаемых экранов (стенок) в водоносном горизонте вокруг области загрязнения.

Рассмотрим, как решаются затронутые проблемы на железо-
рудных карьерах.

Лебединский горно-обогатительный комбинат — крупнейший
водопотребитель в регионе. Расход технической и технологической
воды на производственные нужды только за один год составил
676,4 млн м³, в том числе оборотной воды — 668,3 млн м³ или
98,8 %. Из Старооскольского водохранилища было взято всего лишь 2,2 млн м³ свежей воды. При осушении Лебединского месторождения ежегодно откачивается около 60 млн м³ воды, которая используется в технологических процессах Лебединского комбината и на нужды расположенного рядом комбината «КМАруда». Техни-
ческая и технологическая оборотная вода употребляется при про-
изводстве окатышей, концентратов и разработке рыхлой вскрыши
в карьере способом гидромеханизации. Речная вода расходуется
практически только на компенсацию испарения и фильтрацион-
ных потерь в хвостохранилище.