Непознанные горы Донбасса

Департамент образования, молодежи и спорта

Горловского городского совета Горловский УВК «ОШ I-III ст. № 14-многопрофильный лицей «Лидер»

«Здоровье и экология»

Проект На тему: «Непознанные горы Донбасса»

(исследование влияния терриконов на экологические условия Донбасса) Руководитель проекта:

заместитель директора Горловского УВК «ОШ І-ІІІст.№ 14;

лицей «Лидер»

Муравьёва Л.Н.

Выполнили:

Головкина Екатерина Константиновна, Сомик Елена Александровна, ученицы 11-Б класса Горловка — 2013

Содержание экология террикон ветроагрегат Введение Основные проблемы экологии в связи с распространением терриконов

Пути решения проблемы

«Легким движением руки терриконы превращаются…»

«Золотые горы Донбасса»

«Энергия ветра»

Вывод

Материалы, использованные при подготовке данной публикации

Донецк, будучи «столицей» шахтёрского края Украины, совместно с прилегающими к нему городами и поселками городского типа (Авдеевка, Макеевка, Ясиноватая и др.) образует Донецкую индустриальную агломерацию. Только в самом Донецке эксплуатируется 22 угольные шахты, терриконы которых располагаются в непосредственной близости от жилых кварталов. Только в самой столице терриконов размешено около сотни, а на территории Донбасса их около тысячи.

Все, кто проезжает по Донбассу, невольно обращает внимание на эти конусообразные красно-бурые холмы, возвышающиеся над степными просторами и придающие им какой-то фантастический, внеземной вид. А если проезжать мимо них ночью, то можно заметить огоньки на склонах, чаще всего голубоватые, призрачные. Это терриконы (на самом деле правильно — терриконники) — в переводе с французского «коническая насыпь», — отвалы породы, остающиеся после угледобычи. Мы тут опускаем общеупотребляемое определение «отвалы пустой породы…», потому что пустой, даже с точки зрения наличия в ней того, что добывалось — угля, эти отвалы не являются. Мы не будем приводить здесь весь перечень элементов, которые содержаться в рукотворных горах, проще говоря, цитировать по порядку каждую ячейку таблицы Менделеева, за исключением только, наверное, элементов полученных в ускорителях. Чтобы понять, что же вообще такое терриконы разберемся в том, как они образовывались, зачем и почему рассмотрим, из чего он состоит и как это все «поднималось».

Рисунок 1. тер. Шахты «Кочегарка»

На первый взгляд ничего особенного — ну, сложили камни в кучу; понятно, что место заняли — теперь тут ничего не вырастишь и ничего не построишь. Но природа не так проста и никогда не позволяет нарушать ее тихую и мирную жизнь. В такие моменты, когда терпение у планеты заканчивается, происходят катастрофы. Такая катастрофа произошла в 1966 году на шахте им. Димитрова, недалеко от украинского города Красноармейск. Как обычно, вокруг большого террикона постепенно появился посёлок. Никто разрешения ставить тут дома не давал — такие посёлки в шахтёрских регионах были делом обычным и часто они назывались Нахаловками. А рядом мирно стоял террикон и изредка покуривал дымками, прорывающимися то здесь, то там среди склонов. Случилось так, что той весной, под День победы, зарядили ливневые дожди. И на терриконе произошёл оползень — часть склона просто съехала вниз. И рвануло — резкая смена температур и вода, попавшая в горящие недра, привели к взрыву.

Рисунок 2. тер. в пос. Нахаловка Посёлок был уничтожен полностью, погибло более 60 человек, цифра не уточняемая — это оценка по найденным останкам людей, сгоревших заживо; сколько тут проживало на самом деле — не знал никто. После этого случая терриконами занялись всерьёз — во-первых, была принята программа выделения нового жилья под отселение от терриконов, во-вторых — принялись за сами отвалы… Терриконам сносили вершины, превращая их в плоские возвышенности; горящие отвалы пытались тушить, старые «горельники» и небольшие горки старались рекультивировать — озеленить деревьями и кустарником… Но на каждом этапе этой борьбы люди сталкивались с большими проблемами.

Из-за процессов, которые происходят в недрах террикона, выделяются ядовитые газы — сероводород, угарный газ, диоксиды серы и азота, — наполняют воздух вокруг террикона в таких концентрациях, что в отдельных случаях нахождение вблизи чревато самыми печальными последствиями. Контроль выхода на земную поверхность шахтных газов с опасными концентрациями метана СН4>1%, двуокиси углерода СО2>0,5% и пониженного содержания кислорода О2<17% («мертвого воздуха») в 2008 году осуществлялся на территориях горных отводов 38-ми ликвидируемых шахт.

Итак, от любых терриконов нужно держаться в почтительном удалении; кроме упомянутых газов, здесь огромное количество разнообразных опасностей, среди которых резкая вонь может показаться безобидной. Взять хотя бы зоны с повышенной концентрацией серной кислоты.

Кроме уже описанных выше особенностей их «жизнедеятельности», это ещё и источник пыли, причём пыли не простой, а содержащей вредные примеси типа меди, никеля, свинца, цинка и марганца. Да, здесь есть всё, и спасибо геологии Донбасса, что нам повезло с радиоактивными элементами — их количества тут мизерны.

Итак, то, что терриконы, которые образовались за много десятилетий на территории нашего края нашими предками, представляют угрозу для будущих поколений очевидно. Так, а как же справляться с ними?

Тема: исследование влияния терриконов на экологические условия Горловки и всего Донбасса Цель: выявить экономические и результативные пути решения проблемы терриконов на территории Горловки и Донбасса Актуальность темы: терриконы, которые появились за многие десятилетия на территории нашего края с помощью наших предков, опасны для будущих поколений: загрязнения воздуха, вероятность извержения, содержание радиоактивных веществ в составе почвы.

Предмет исследования: Терриконы на территории г. Горловки Место исследования: шахта «Кочегарка» и территория возле пос. Чигири.

Методы исследования: теоретические, лабораторные исследования и экологическая статистика отдела экологии городского совета.

Структура проекта: проект имеет вступление, основную часть, в которой представлены пути решения данной проблемы, содержит приложения в виде таблиц и рисунков.

Практическое значение: проект раскроет действительный состав терриконов и их влияние на экологические условия Донбасса, систематизирует практический опыт других стран.

Задачи:

1)Выяснить состав терриконов и их количество.

2)Рассмотреть влияние терриконов на население и экологические условия Донбасса.

3)Рассмотреть примеры решения проблем терриконов в странах Европы и ЕС.

4)Выбрать экономически выгодные пути решения для нашего края.

5)Систематизировать полученные задания и выложить наиболее прогрессивные пути решения данной проблемы.

Основные проблемы Загрязнение воздуха Вероятность извержения Пути решения проблемы ЛЕГКИМ ДВИЖЕНИЕМ РУКИ ТЕРРИКОНЫ ПРЕВРАЩАЮТСЯ…

По инициативе Генерального консульства Федеративной Республики Германия в 2011 году в Донецке состоялся круглый стол, посвященный озеленению терриконов. Европейцы предлагают превращать горящие, «фонящие» и просто занимающие гектары плодородной земли терриконы в объекты индустриальной культуры, места отдыха дончан, туристические объекты или ландшафтные парки. И для этого нужно лишь воспользоваться немецким опытом — озеленить терриконы, используя самые современные технологии. У них уже сейчас есть результат и огромный опыт в этом деле — опыт региона Рура, Восточной Германии. По проекту специалиста по садово-парковой архитектуре Йозефа Германа на склонах и плато южной спирали террикона был разбит ландшафтный парк. На плато террикона, на высоте 126 м, находится амфитеатр на 800 мест, так называемая «Горная арена». Здесь регулярно происходят культурные мероприятия и театральные постановки.

В 2002 году на плато террикона баскским художником Аугустином Ибарролой были установлены свыше ста железнодорожных шпал и деревянных опор штреков. Композиция получила названия — «Тотемы».

Сегодня террикон «Ганиль» — это тематический пункт регионального проекта «Путь индустриальной культуры» Рурского региона.

Решить проблему «донецких гор» на Донбассе уже пробовали — один из терриконов на окраине Донецка разобрали и «превратили» в дорогу, а на его месте поставили популярный супермаркет. Этот путь, конечно привлекателен, но все же достаточно дорогой, поэтому пользоваться им постоянно — слишком большая роскошь. Например, реализация одного только второго проекта стоит 270 млн грн! А если учесть количество терриконов Донбасса, эта сумма сразу возрастет в сотни раз.

Намного дешевле — превратить терриконы в сады и парки. Например, исходя из немецкого опыта, озеленение одного гектара террикона стоит 5−6 тыс. евро. При этом озеленение в будущем вполне может окупиться, ведь оно не только позволит улучшить экологическую обстановку, но и привлечет на «донецкие горы» отдыхающих и туристов, которые, вполне возможно, вернут часть затраченных средств в казну, оплатив посещение уникальных ландшафтных парков.

Высаживание на склонах терриконов разных видов дуба (а именно этой породой в будущем намерены украшать «донецкие горы») — это, пожалуй, заключительный этап всего процесса. Для начала нужно будет провести серьезную работу, и первый шаг к будущим ландшафтным паркам — выяснить, чей, собственно говоря, террикон в них будут превращать. Да, это прекрасно, красиво, здорово, но эти проекты требуют вложений инвестиций, которые, если посмотреть на количество терриконов на Донбассе, превращается в огромную сумму, которую правительству не потянуть, даже при наличии желания.

«ЗОЛОТЫЕ ГОРЫ ДОНБАССА»

В украинских недрах есть почти все виды минерального сырья, запасы которого на планете исчерпаются в течение ближайших лет.

Мировая экономика — на пороге намного более серьезного кризиса, чем нынешний. Следующие десятилетия пройдут под знаком истощения месторождений таких стратегических ресурсов, как уран, редкоземельные элементы и цветные металлы. Что из этого списка может предложить Украина зарубежным покупателям?

По мнению швейцарского физика Микаэля Дитмара, недостаток редкоземельных металлов ощутится уже в 2013 году. Украина входит в первую пятерку стран мира по запасам скандия. Мы также одно из трех государств — производителей гафния. Уникальный Украинский щит и сегодня раскрыл лишь малую толику сокровищ: по данным Государственной геологической службы в отвалах угольных шахт, есть немало дефицитных элементов — германия, скандия и т. д.

Государственная Геологическая служба Украины предоставила сводку элементов, которые содержаться в терриконах Донбасса.

Породные отвалы:

Общее количество редкоземельных элементов — 230−260 г/т Содержание германия — 55 г/т (рентабельность начинается с 3 г/т) Содержание галлия — 100 г/т (рентабельность начинается с 10 г/т) Содержание скандия — 10—20 г/т (рентабельность начинается с 10 г/т) Материалы, получаемые при разработке породных отвалов:

— железосодержащая руда

— дюралевые сплавы (силумины и изделия из них)

— германий

— редкоземельные элементы

— уголь

— силикатные материалы для строительных целей Так почему этот «кладясь запасов» должен пропадать?

Одним из путей решения данной проблемы является переработка запасов и добывание множества ресурсов. Вместе с тем переработка терриконов не только стабилизирует экологическую ситуацию в целом, но и позволяет получить угольный концентрат.

Как уверяют в институте Донгипрошахт, породные отвалы по составу различны: в среднем до 46% угля, до 15% глиноземов (сырья для получения алюминия и силумина) и до 20% оксидов кремния и железа.

По данным ГП «Укргеология», содержание редкоземельных элементов в тонне породы таково: германий — 55 г, скандий — 20 г, галлий — 100 г. Это при том, что данные элементы целесообразно извлекать, начиная с 10 г на тонну. Общее же количество редкоземельных элементов в отвалах — около 230—260 г на тонну.

Сырье из отвалов и готовая продукция из него всегда востребованы. Изделия из силумина (трубы, запорная арматура, фитинги и т. д.) необходимы для нужд химической, газовой и нефтяной промышленности. Германий — металл с очень высоким электрическим сопротивлением — используется в производстве бытовых пластмасс, в металлургии (в качестве катализатора) и электротехнической промышленности, в медицине, оптике, гелиоэнергетике. Стекла и линзы из него применяют в приборах ночного видения, в военных системах наведения. Стоимость превышает $ 1 тыс./кг.

Скандий, мягкий металл, в чистом виде легко поддающийсяся обработке (ковке, прокатке, штамповке), незаменим в авиационной и космической промышленности, автопроме (моторы), крио-генной технике, галогеновых лампах и даже в зубном протезировании. Добавки скандия в сталь и чугун повышают их качество до статуса «спецметаллы высокой прочности». Стоимость скандия колеблется в пределах $ 42—45 тыс./кг. В среднем из одного горящего террикона за сутки может выделяться около 10 т окиси углерода, 1,5 т сернистого ангидрида и значительное количество примесей других газов. К тому же они занимают неоправданно большие участки земли, которые может использовать местная власть для реализации различных инфраструктурных проектов.

Сфера применения галлия достаточно специфична — производство смазочных и клеящих материалов, конструирование полупроводниковых лазеров, термоэлементов для солнечных батарей. По некоторым оценкам, мировая потребность в этом металле превышает его добычу. Стоимость галлия сейчас — около $ 1,3—1,5 тыс./кг.

Исходя из текущей рыночной стоимости единиц установленного количества (1 ЕУК = 1 тонн СО2) порядка 7,5−8 евро, можно приблизительно оценить рентабельность данных проектов. В таком случае при среднем объеме одного террикона 1,18 млн куб. м и массе 2,1 млн тонн, в нем содержатся редкоземельные элементы общей стоимостью 100 млн долл.

Практическое применение данной программы представлено в опыте г. Лисичанска, Донецкой области.

В рамках программы улучшения экологического состояния горнодобывающих регионов Украины, компания НПО «Механик» в 2004 году ввела в эксплуатацию обогатительную установку «Снежнянская № 1» (г. Снежное, Донецкой обл.). К ноябрю 2008 года ОУ «Снежнянская № 1» переработала 3 млн. тонн горной массы — три породных отвала. Из них было добыто 115 тыс. тонн угольного концентрата марки «А». В результате проблемный город Снежное лишился очагов экологического бедствия. Породой из переработанных терриконов был заполнен карьер, а территориальная община получила 18 га. новой земли для строительства.

Обогатительная установка «Снежнянская № 1» реализует в своей деятельности уникальную технологию переработки терриконов, на данный момент единственную работающую в Украине. Современная методика, применяемая на предприятии, не только позволяет добывать ценный угольный концентрат, но и препятствует возгоранию терриконов. В производственном процессе используется экологически чистая технология обогащения, без использования вредных химических веществ.

Рисунок 8. Отвал до переработки г. Лисичанск, Донецкой области

В последнее время в Европе все чаще используют новую технологию электровзрыва, создав специальные дробилки и сепараторы, выделяющие отдельные элементы, можно приступить к проекту. Экскаватор будет нагружать породу на ленточный конвейер, доставлять в производственное помещение к дробилке и далее по ленте. Сначала отделяются железо и его соединения. Потом — сплав алюминия с кремнием. Следом — германий, скандий и другие редкие металлы. Оставшиеся отходы (15−20% общего количества породы) пригодны для производства стройматериалов. Благодаря данной технологии себестоим ость стройматериалов будет ниже примерно на 10−15%. Технология извлечения редких элементов из шахтной породы полностью отработана и дополнительных исследований не требует.

Кроме угля, в отвалах можно «выловить» металлолом. Ведь шахтные крепи, поддерживающие сооружения, при советском методе хозяйствования выдавались на-гора и впоследствии засыпались в терриконы.

Также из отвалов извлекают глинистые сланцы, которые охотно покупают кирпичные заводы как сырье для обжига кирпича. Это не очень выгодно, так как стоит копейки, но люди с кирпичных заводов просят, не пропадать же материалу.

Подобные работы, конечно же, может производить далеко не каждый. Ведь все на самоокупаемости, государство не дает никаких льгот фирмам, очищающим землю и воздух Украины.

Рисунок 9. Отвал после переработки г. Лисичанск, Донецкой области Для подобной технологии нужно около 10 млн долларов: 4,7 млн. долларов на оснащение предприятия комплексной переработки отвалов плавильными печами и электрогидравлическими дробилками, а также примерно столько же на закупку химреактивов. Извлекать из шахтной породы ценное сырье выгодней, чем поднимать уголь на-гора. Если наладить такое производство, уголь можно будет покупать. Но, естественно, сначала вкладывать баснословны суммы с бюджета, а потом получать результат не по душе нашему правительству и чиновникам.

«ЭНЕРГИЯ ВЕТРА»

А пока донецкие рукотворные горы нерушимо стоят — еще один исследователь агитирует за оригинальный метод их использования. Профессор Донецкого национального технического университета, заведующий кафедрой «Природоохранная деятельность» Виктор Костенко предлагает располагать на верхушках терриконов ветроагрегаты.

Резоны в пользу такого предложения доктор наук приводит весомые: вышка электрогенератора, поднятая на многометровую высоту, «поймает» ветры большей силы и постоянства. К тому же, вокруг породных отвалов согласно с законодательством выделяется санитарная зона отчуждения, а это значит, что низкочастотные звуки от громадного пропеллера турбины не будут мешать населению. Даже вероятность того, что птичьи стаи на путях своей миграции внезапно попадут в своеобразную «мясорубку», резко уменьшается.

ВЫВОД Терриконы — это не экзотический символ Донбасса, а зоны экологической опасности, занимающие огромные площади и выделяющие в атмосферу массу вредных веществ. Эту проблемы наша планета старается донести до нас долгое время, и только взрыв террикона в 1966 году сдвинул решение проблемы с мертвой точки, но с распадом СССР этот путь прекратился. Так как Донецкая область — это прежде всего «промышленная, угольная столица страны», именно, решение этой проблемы станет первым шагом на пути улучшения экологической ситуации в целом.

В поддержку нашего проекта хочется сказать, что данные программы популярны в Европе и уже многие страны хотели покупать наши терриконы, чтобы выручать из них деньги, так например террикон шахты «Кочегарка» в г. Горловке хотели купить Японцы за 100 млн. долларов, естественно с возможностью получить гораздо больше. Но эта сделка зашла в тупик…

Согласно проекту по переработке и извлечению из терриконов стратегических металлов, Украина могла бы решить целый комплекс проблем:

— Экономический. Налаживание добычи и экспорта дефицитных видов минерального сырья позволит быстро поднять отечественное геологическое хозяйство, добывающую, перерабатывающую отрасли и металлургию. Одновременно частично будет решена проблема трудоустройства, а государство получит значительные прибыли от продажи.

— Стратегический. Показателен китайский пример, где сначала зарабатывали деньги на продаже сырья, а потом, добившись соответствующего уровня развития собственной экономики, обеспечили стратегическими ресурсами своих производителей. То есть, тратя средства на разработку таких месторождений, Украина вложит их в будущее.

— Геополитический. Страна, до-бывающая стратегические дефицитные виды сырья, будет желанным и почетным членом любого политического, экономического или военного сообщества. Главное — иметь смелость и умение вести самостоятельную политику.

Государству нужно отказаться от слепого копирования подходов советских времен и не истощать месторождения четырех-пяти традиционных видов полезных ископаемых. К этому должны добавиться еще два приоритета: разведка и добыча нетрадиционных видов ископаемых, наиболее востребованных мировой экономикой, и изъятие из отходов крупных предприятий ценных элементов, что также даст возможность улучшить экологическую ситуацию.

Материалы, использованные при подготовке данного проекта:

1. «Природные ресурсы Ростовской области». Ростов-на-Дону. 2003 г.

2. Сборник М. П., Осокин В. В. Вещества новообразования в углях и углистоглинистых породах, предопределяющие опасные и вредные проявления в них. Труды ДонГТУ. Сер. горно-геологическая, 2004. — Вып. 81. — С. 8−11.

3. Мельников В. С., Гречановская Е. Е. Минералогенезис в горящих угольных отвалах: фундаментальные и прикладные аспекты неоминералогии. Труды ДонГТУ. Сер. горно-геологическая, 2004. — Вып. 81. — С. 30−36.

4. Сайт «Донецкий каменноугольный бассейн».

5. Экологический вестник Дона, «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2008 году», Ростов-на-Дону, 2009 г.

6. Материалы исследований отдела экологии Горловского городского совета.