Мероприятия, снижающие негативные экологические последствия разработки месторождений

К основным мероприятиям по снижению загрязнения воздушной среды рудничным воздухом, выдаваемым на поверхность из горных выработок при подземной разработке, относят: обеспыливание производственных процессов (бурение, отбойка и погрузка пород), дегазацию угольных пластов с утилизацией каптируемого метана, предотвращение возгорания и тушение пожаров на терриконах, борьбу с ветровой эрозией породных отвалов.

Снижение загрязнения надкарьерного воздуха при открытой разработке месторождений достигается посредством следующих мероприятий: увлажнение породных массивов перед производством массовых взрывов, совершенствование используемых ВВ и технологии взрывных работ и, в частности, производство их при наиболее благоприятных метеорологических условиях; совершенствование очистки от вредных продуктов выхлопных газов машин с двигателями внутреннего сгорания; уменьшение пылеобразования на автомобильных карьерных и отвальных дорогах; пылеподавление при производственных процессах (бурение, погрузка, разгрузка и транспортирование пород) и предотвращение ветровой эрозии пород в отвалах и бортах карьеров.

Сточные воды шахт и карьеров подлежат очистке. Методы очистки основаны на физических, физико-химических, химических и биохимических процессах.

К физическим процессам относят осветление воды, достигаемое путем отстаивания и фильтрации. Интенсификация отстаивания и фильтрации обеспечивается при физико-химических процессах за счёт добавления в очищаемую воду коагулянтов или флокулянтов, вызывающих преобразование мелкодисперсной взвеси в относительно крупные хлопья, которые выпадают в осадок или задерживаются на фильтрах.

К химическим процессам очистки относят нейтрализацию кислых шахтных вод гашеной известью, известняками или мелом, из биохимических процессов упомянем об обеззараживании шахтных вод хлорной известью или озонированием.

При больших объемах технологических вод, например при дражной разработке россыпных месторождений, применяют схемы замкнутого водоснабжения. При использовании таких схем сточные воды очищают в прудах-отстойниках и перекачивают в дражный разрез, они составляют основную часть технологических вод. Замкнутое водоснабжение дражных полигонов обеспечивает снижение загрязнений поверхностных вод и изменение их режимов.

При открытой разработке водообильных рудных и угольных месторождений снижение объемов работ по осушению и предотвращение значительных изменений режимов подземных и поверхностных вод можно обеспечить посредством сооружения в породных массивах по периферии карьерного поля противофильтрационных завес (водонепроницаемых диафрагм).

Негативные последствия нарушений земной поверхности при разработке месторождений снижаются или устраняются в процессе проведения рекультивационных работ. При этом основными направлениями рекультивации являются сельскохозяйственное, лесохозяйственное, водохозяйственное строительное и рекреационное.

Объектами сельскохозяйственной горнотехнической рекультивации становятся преимущественно невысокие платообразные отвалы вскрышных пород, а также неглубокие впадины, расположенные в районах развитого сельскохозяйственного производства.

Наиболее широким распространением пользуется лесохозяйственная рекультивация породных отвалов различных форм и размеров, расположенных в лесных или сельскохозяйственных районах. Работы по горнотехнической рекультивации водохозяйственного направления осуществляют при восстановлении участков земной поверхности, на которых располагаются открытые горные выработки — карьеры и траншеи. Целью этих работ является сооружение водоёмов различного назначения, в том числе рыбохозяйственных.

Горнотехническую рекультивацию строительного и рекреационного направлений выполняют в основном в промышленных и густонаселенных районах. Целью строительной рекультивации является сооружение площадок для промышленного и жилищного строительства; при рекультивации рекреационного направления создают зоны отдыха и спортивные объекты в районах городов и промышленных центров.

При больших объемах рекультивационных работ на горных предприятиях их выполнение предпочтительно поручать специализированным организациям или подразделениям, при этом эффективность выполнения работ в значительной степени определяется наличием мощных горных и транспортных машин, а также специального оборудования.

Комплекс природоохранных мероприятий при проведении горноразведочных работ невелик, однако их значение, особенно в районах с развитым сельскохозяйственным или лесохозяйственным производством, весьма существенно. Разведочные канавы после проведения необходимой обоснованности по геологической документации подлежат ликвидации — полной засыпке. Трудоемкость ликвидационных работ зависит от параметров канав, степени и вида механизации и расположения в процессе проходческих работ временных породных отвалов.

Засыпка канавы неплодородным слоем из торцовых или срединных отвалов, так же как и последующее размещение плодородной почвы (из ленточных отвалов), осуществляется бульдозером. С целью наиболее полного уплотнения засыпка канавы неплодородным слоем производится послойно.

Неглубокие шурфы при ликвидации практически полностью засыпают породой, выданной при их проходке и временно складированной в отвале возле устья выработки; глубокие — частично. Стволы разведочных шахт и штольни с развитой системой подземных выработок обычно не ликвидируют, а консервируют или передают непосредственно горным предприятиям.

Породные отвалы разделяют на временные и постоянные. Первые ликвидируются при засыпке разведочных канав и неглубоких шурфов, вторые сохраняются на поверхности в течение длительного времени.

Основными операциями горнотехнической рекультивации отвалов являются: выполаживанис откосов, планировка верхней поверхности и перекрытие (если это необходимо) сформированной поверхности слоем плодородных пород. Наиболее трудоёмкой операцией является выполаживание откосов, которое производится для повышения эрозионной устойчивости и биологической продуктивности поверхностей отвала и может осуществляться землеройной техникой и взрывом. Сущность взрывного выполаживания откосов заключается в удалении породы с верхней части отвала и перемещении этой породы в его основание с помощью энергии направленного взрыва. Этот способ приемлем преимущественно для выполаживания отвалов нескальных пород при помощи буровзрывных скважин. На верхней поверхности отвала бурят скважины рядами параллельно бровке откоса. Глубина скважин в каждом ряду устанавливается с учетом обеспечения при взрыве проектируемого угла наклона откоса. Эта глубина может определяться графически или рассчитываться по формуле.

где /? — глубина вертикальных скважин в ряду, м; Н — высота отвала, м; / - расстояние ряда скважин от бровки откоса, м; а — угол откоса отвала, градус; р — угол выполаживания, градус.

Расстояние от бровки откоса до первого ряда скважин выбирают минимальным по условию безопасности ведения буровых работ. Расстояние до каждого последующего ряда определяется исходя из расчёта массы зарядов.

При необходимости разрыхления слежавшихся пород в верхней части формируемой поверхности откоса (для подготовки её к биологической рекультивации) скважины бурят с перебуром по отношению к запроектированной выположенной поверхности откоса. Перебур составляет 0,5…0,8 м.

Если есть соответствующее буровое оборудование, то скважины целесообразно бурить наклонными. При бурении в первом ряду вертикальных скважин для увеличения их вместимости устраиваются котловые полости. Во взрывных скважинах, пробуренных без перебуров, размещают сосредоточенные (котловые) или колонковые заряды сброса. В скважинах с перебурами размещаются комбинированные заряды: в верхней части — заряд сброса, в нижней — заряд рыхления. Расчётное расстояние перемещения породы (м).

Удельный расход ВВ (кг/м'):

где и₀ — предельная скорость разлета породы, м/с; р" - плотность пород в отвале, кг/см³.

В зависимости от высоты отвалов рекомендуются следующие предельные углы наклона откосов: при высоте отвала Н = 5 м угол откоса р не должен превышать 18°, при Н = 10 м — р = 17°, при Н = 20 м — Р = 16° (отвалы высотой более Юм при геологоразведочных работах формируются редко).

Кроме выполаживания откосов при рекультивации платообразных отвалов целесообразно осуществлять планировку их верхней части поверхности. В сельском хозяйстве при рекультивации планировочные работы проводятся в обязательном порядке.

Если биологические характеристики пород, складированных в отвалах, удовлетворительны, то во многих случаях в лесном хозяйстве покрытие поверхности отвалов почвенным слоем не производится. В удаленных малонаселенных районах на рекультивированной поверхности производятся посадки кустарников и деревьев.

Контрольные вопросы

• 1. Как сохранить плодородный слой почвы при проведении разведочных выработок?
• 2. Опишите операции, осуществляемые при горно-технологической рекультивации отвалов.
• 3. Как можно применить буровзрывные работы при рекультивации отвалов?