Экологические проблемы угледобычи коксующихся углей юга Якутии

В ХХ столетии разработка месторождений полезных ископаемых сосредотачивается в литосфере, а процессы переработки добытых полезных ископаемых, в той или иной мере, охватывают всю биосферную оболочку нашей планеты. В мировом хозяйстве в процессе использования ресурсов извлекается не более 1 % общего объема вещества биосферы. Этот факт нередко используется для того, чтобы показать, что масштабы производственной деятельности в рамках литосферы ничтожно малы. Однако при этом не учитывается более важный факт – активное воздействие горнопромышленного производства на биосферу. Широкое пользование недрами в современных условиях нарушило течение важнейших геохимических процессов, в первую очередь оно повлияло на соотношение материального баланса обмена в природном круговороте.

Таково мнение мирового энергетического сообщества, включающего производителей нефти и газа. Приближается период окончания нефтяной цивилизации на Земле. «Газовая пауза» продлится дольше, но и она не бесконечна. По мнению многих, запасов нефти на планете хватит на 40-50 лет, газа на 60-70, угля — до 600 лет. Поэтому основными источниками энергии в долгосрочном периоде за пределами нефтегазовой цивилизации будут уголь и атомная энергетика.

Угольная промышленность России.

Уголь, наряду с нефтью и газом, является невозобновляемым углеводородным природным энергетическим ресурсом. Различные виды угля содержат до 10% водорода и до 90% углерода. В угле заключено до 90% энергетического потенциала ископаемого органического топлива. Сейчас в мире добывается около 5 млрд. т в год каменного, бурого и других разновидностей угля.

Угольная промышленность относится к числу важнейших отраслей производства. Велико значение угля как топлива, уголь служит также сырьем для химической промышленности (производство искусственного волокна, пластмасс). Большое количество особых сортов угля идет на производство кокса, необходимого для черной металлургии.

Эта отрасль включает добычу и переработку (обогащение и брикетирование) ископаемых углей.

Угольные месторождения размещены по всей Земле, но весьма неравномерно. Наша страна располагает огромными общегеологическими запасами угля. По этому показателю Российская федерация занимает второе место в мире (после Китая). На Россию приходится около 40% достоверных мировых запасов, при этом угольные ресурсы России в основном сосредоточены в еще недостаточно освоенных районах Сибири и Дальнего Востока.

Главными угольными бассейнами России межрегионального значения являются:

• Кузнецкий (Западно-Сибирский регион);

• Печорский (Северный регион);

• Южно-Якутский (Дальний Восток).

Здесь преобладают запасы коксующихся высококачественных углей, из них более 50% пригодны для открытой добычи.

В настоящее время основными направлениями промышленного использования угля являются:

← производство электроэнергии;

← изготовление металлургического кокса;

← сжигание в целях получения тепловой энергии;

← производство разнообразных продуктов химии.

Отмечается возрастание интереса к потреблению угля в целях получения пластмасс, ароматических веществ, синтетического газообразного и жидкого топлива и гуминовых кислот для производства удобрений.

Угледобывающая промышленность – сложный комплекс предприятий с очень трудоемкими технологиями и сильным отрицательным влиянием на окружающую среду.

В состав угледобывающего предприятия входят (на примере Нерюнгринского Угольного разреза):

❖ геологоразведка;

❖ непосредственно угольный разрез;

❖ автобаза технологического автотранспорта;

❖ обогатительная фабрика;

❖ ремонтно-механический завод.

Геологоразведочное предприятие занимается проектно-изыскательскими работами. Влияние этих работ на биосферу незначительно, заключается в прорубке геологоразведочных профилей (просек), буровых работах.

Угольный разрез занимается взрывными и вскрышными работами, добычей угля. Влияние носит региональный характер, заключается в нарушении земель (образование «лунного» ландшафта), огромных выбросов в атмосферу загрязняющих веществ при взрывных работах, угольной пыли при погрузочно-разгрузочных работах.

Автобаза технологического автотранспорта занимается перевозкой пустой породы в отвалы, угля на обогатительную фабрику. Выбросы в основном попадают в атмосферу – угарный газ, окислы азота, оксиды серы, сажа, бенз(а)пирен (все эти вещества от дизельных двигателей технологического автотранспорта).

Обогатительная фабрика занимается обогащением угля (кокс), брикетированием, погрузкой угольного концентрата в железно-дорожные вагоны. Выбросы представлены в основном угольной пылью и химическими реагентами, используемыми при обогащении угля.

Ремонтно-механический завод занимается ремонтом, сборкой и техническим осмотром техники. Основные загрязнители – различные масла, кислоты, вещества, выделяющиеся при сварочных и литейных работах.

Основными способами добычи угля являются подземная и открытая разработки.

Самым высокорентабельным способом угледобычи считается открытая разработка угольных месторождений. Впрочем, это и самый древний способ добычи полезных ископаемых, известный уже около восьми тысяч лет.

Для всех способов разработки месторождений характерно воздействие на биосферу, затрагивающее практически все её элементы: водный и воздушный бассейны, землю, недра, растительный и животный мир.

Это воздействие может быть как непосредственным (прямым), так и косвенным, являющимся следствием первого. Размеры зоны распространения косвенного воздействия значительно превышают размеры зоны локализации прямого воздействия и, как правило, в зону распространения косвенного воздействия попадает не только элемент биосферы, подвергающийся непосредственному воздействию, но и другие элементы.

В процессе горного производства образуются и быстро увеличиваются пространства, нарушенные горными выработками, отвалами пород и отходов переработки и представляющие собой бесплодные поверхности, отрицательное влияние которых распространяется на окружающие территории.

Влияние угледобывающей промышленности на окружающую среду и человека (Нерюнгринский разрез).

Велик вред, наносимый угольной промышленностью окружающей природной среде. Причем вред этот комплексный – производится загрязнение атмосферы, вод и почвы, деформируется земная поверхность. Среди российских отраслей-загрязнителей угольная промышленность занимает сравнительно скромное шестое место, выдавая в атмосферу 3 % от общего объема загрязнений, в воду – 7 %, в нарушенные земли – 9 %. Но компактное региональное размещение угольных предприятий, зачастую имеющих градообразующий характер, делает угольную промышленность в угольных регионах значительно более опасной для человека и природы, чем в среднем по стране.

Угольная промышленность оказывает существенное неблагоприятное воздействие, как в природном, так и в социальном аспектах. Уровень травматизма и профзаболеваний на угольных предприятиях весьма велик. Россия давно и значительно превзошла известный прискорбный норматив – одна смерть на 10 млн. т добытого угля. Множится число травмированных и заболевших силикозом, ревматизмом, радикулитом и другими традиционными шахтерскими болезнями.

Среди многих проблем, стоящих перед человечеством в начале нового тысячелетия, важное место занимает проблемы энергетические и экологические. И те и другие имеют прямое отношение к химии и технологии угля. Уголь, запасы которого существенно превышают запасы других видов органического топлива, в наступившем ХХI столетии будет играть важную роль с одной стороны как энергетическое сырье, с другой стороны как химическое сырье, являющееся практически неисчерпаемым источником и для органического синтеза, и для извлечения из него различных минеральных компонентов.

В тоже время природный уголь - один из самых экологически грязных видов топлива, так как неизбежно содержит большое количество потенциально опасных соединений. Поэтому неквалифицированное использование угля, как в энергетике, так и в химической промышленности, может приводить к существенному загрязнению окружающей среды.

На долю угольной промышленности приходится 14,6% (383,92 млн кубометров в год) неочищенных вод. При этом угольные предприятия сбрасывают 34,4% всех взвешенных веществ и 10% нефтепродуктов. В первую очередь, за счет ведения горных работ, разрушается геологическая среда. Вынос на поверхность громадной массы глубинных горных пород привел к процессам осадки поверхности, образованию депрессионных воронок, нарушает природное равновесие в миграции химических элементов, разрушает сложившиеся природные биоценозы.

Просадки поверхности, затрагивающие нередко территории городов и поселков, вызывают серьезные осложнения в эксплуатации жилищного фонда, промышленных зданий и сооружений. Они привели к образованию мощных техногенных ландшафтов, спровоцировали активизацию опасных экзогенных геологических процессов-оползней.

Вследствие физического и химического выветривания горных пород в окружающую среду попадает большой спектр загрязняющих веществ. Перенос их на значительные расстояния превращает локальное загрязнение окружающей среды в региональное. Воздействие угледобывающего комплекса на гидросферу проявляется в изменении водного режима территории (иссушение или подтопление), загрязнении грунтовых и сточных вод продуктами физического и химического выветривания глубинных горных пород. Как при подземных, так и при открытых работах образуется депрессионная воронка понижения уровня грунтовых вод, размеры которой зависят от геологических и гидрогеологических условий района местонахождения и продолжительности его разработки.

Продукты разработки Нерюнгринского месторождения и переработки добытых полезных ископаемых являются основным источником поступления техногенных продуктов в окружающую среду района. В начале 90-х годов в связи с ростом масштабов горных работ на Нерюнгринском угольном разрезе ежегодно добывается 13 млн. тонн высококачественных коксующихся углей.

Воздействие разработки Нерюнгринского месторождения идет по следующим направлениям:

• Происходит нарушение земель, образование антропогенных форм рельефа;

• Изменяется водный баланс территории;

• Происходит загрязнение атмосферы, связанное со взрывными, разгрузочно-погрузочными работами;

• Образуются «Лунные» ландшафты, характеризующиеся почти полным отсутствием почвенного покрова, растительности, микроорганизмов.

Загрязнение атмосферы при проведении горных работ происходит во время массовых взрывов на территории разреза. При этих взрывах образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млн. кубометров, поднимающееся на высоту до 1500-1600 м. , где воздушное течение рассеивает и уносит 93-99% пыли. С учетом того, что разрез находится вблизи города Нерюнгри, при некоторых условиях (направление ветра) пыль рассеивается непосредственно над городом.

Еще одним из основных источников токсичных газообразных примесей, выбрасываемых в атмосферу карьера и примыкающего района, является технологический автотранспорт, работающий на дизельном топливе.

Расход топлива повышается при работе в плохих дорожных условиях, при низких температурах, что очень характерно для климатических условий юга Якутии, в частности для Нерюнгринского района. Влияние этих факторов повышает расход топлива в 1,5 раза.

Открытая добыча связана с формированием значительного по размерам отвального хозяйства. Так называемые пустые породы, образуя отвалы, занимают огромные площади земель, в том числе сельскохозяйственные. Процессы ветровой и водной эрозии на отвалах вызывают деградацию растущих вблизи карьеров лесов, в результате выбросов большого количества пыли. Погрузка разрушенной горной массы и внутрикарьерные дороги дают до 80% общего пылевого баланса. Пыль выбрасывается в атмосферу или в водоемы и включается в природный кругооборот.

Горнодобывающие работы вызывают настоящую «цепную реакцию» негативных изменений в окружающей среде. Разрушается почвенный покров, исчезает растительный и животный мир, нарушается гидрологический и температурный режим не только в местах добычи, но и на прилегающих территориях, происходит загрязнение вод продуктами эрозии, а воздушного бассейна – пылью и газами. Это существенно ухудшает экологические условия окружающей среды, или применительно к человеку – санитарно-гигиенические условия жизни.

По анализу большинства отраслей промышленности, загрязняющих атмосферу, угледобывающее производство занимает далеко не последнее место и составляет 3,8% от общего числа.

Большинство угледобывающих предприятий имеют собственные цехи коксования углей или обогатительные фабрики. Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений.

Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей происходит при подготовке угля и загрузки его в коксовые печи, выгрузке кокса в тушильные вагоны и мокром тушении кокса.

Строительство подобных объектов большой мощности при недостаточной проработке вопросов аспирации, вентиляции, пылегазоочистки приводит к постоянным аварийным выбросам в атмосферу значительного количества вредных веществ.

Попадающие в воздух вредные вещества рано или поздно выпадают на поверхность земли, будь то в виде твердых частиц или в виде раствора в атмосферных осадках. Такое вторичное, через атмосферу, загрязнение почв, растительности, вод оказывает заметное влияние на очень хрупкие экосистемы Севера.

Таким образом, в результате исчезновения или сильного подавления жизнедеятельности многих видов животных и растений этих экосистем резко снижается их способность к самоочищению, т. е. к связыванию и нейтрализации вредных примесей. Вернуть их к нормальному существованию становится непростой задачей.

Влияние загрязнений воздуха на здоровье людей может быть прямым и опосредованным. Прямое, связано с воздействием на организм человека частиц и газов, вдыхаемых с воздухом. Большинство таких загрязнений вызывает раздражение дыхательных путей, снижение устойчивости к воздушно-капельным инфекциям, повышению вероятности раковых заболеваний.

По анализу статистических данных медицинских учреждений около 30% горожан имеют заболевания органов дыхания и из них 55% дети.

В промышленных процессах при добычи и переработке полезных ископаемых в огромных количествах используется вода, причем в большинстве случаев, вода, выходящая из производственного цикла, несет большое количество вредных примесей. При горных разработках вода является негативным фактором – она затопляет шахты и дно карьеров, что усложняет работы по добыче угля. Как следствие, ее просто откачивают с подземных водных горизонтов, а затем используют, если в ней есть потребность. Но в основном эту воду просто сливают в поверхностные источники (реки, озера).

По выбросам загрязнений в гидросферу угольная промышленность занимает шестое место и составляет 6,1% от общего числа.

Развитие горнодобывающих предприятий связано с нарушениями в водоснабжении. Так, при добыче угля на шахтах Ростовской области на каждую тонну добываемого сырья приходится откачивать свыше 20 куб. м пластовой воды, а на Нерюнгринском угольном разрезе – до 8 куб. м на каждые 10 тонн угля. Необходимость откачки воды из карьера приводит к образованию провалов и пустот, связанных с интенсивным понижением грунтовых вод. В результате иссякают водозаборы – высыхают колодцы, исчезают родники, ключи, ручьи, а за ними и многие малые реки, обнаруживается значительный недостаток воды в почвах, что отражается на урожае сельскохозяйственных культур.

На угледобывающих предприятиях вода в основном используют для пылеподавления на внутрикарьерных дорогах. В итоге все эти воды, представляющие собой углистые взвеси, попадая в реки, губительно влияют на водные экосистемы (в реках уменьшается количество видов водных растений и рыб).

Мероприятия по снижению влияния угледобывающей промышленности на окружающую среду и человека.

В практике природоохранной деятельности на угледобывающих предприятиях наряду с разработкой и внедрением эффективных мероприятий по защите окружающей среды все возрастающее значение приобретает экологизация технологических процессов добычи полезных ископаемых.

Основной проблемой является большая запыленность территории угледобывающего предприятия. Ниже приведены основные мероприятия по снижению уровня пыли в атмосферном воздухе:

• Все буровые станки оснащаются пылеулавливающими установками и устройствами.

• Внутрикарьерные дороги обеспыливаются водой и специальными смачивающими веществами.

• Для проветривания карьера используют спецтехнику.

Контроль над охраной окружающей среды проводят следующий органы:

• Комитет охраны природы;

• Росприроднадзор;

• Гортехнадзор;

• Нерюнгринский лесхоз;

• Санэпиднадзор.

Следует констатировать, что в проблеме охраны окружающей среды от вредного воздействия горного производства имеется ещё много не решённых вопросов, обусловленных рядом причин объективного и субъективного характера:

• недостаточным обоснованием экологических ограничений в технологии добычи и переработки ископаемых;

• качественными различиями кругооборота вещества и энергии в искусственных (хозяйственных) системах по сравнению с естественными (экологическими);

• противоречиями между требованиями улучшения технико-экономических показателей горного производства и необходимостью сохранения биосферы в оптимальном состоянии;

• недостаточной разработанностью методов экономической оценки

• природных ресурсов и ущерба, наносимого горным производством элементам биосферы;

• ведомственным подходом к охране и рациональному использованию природных ресурсов;

• недостаточной эрудицией работников горного производства в вопросах экологии.

Для того чтобы снизить влияние угольной промышленности на окружающую среду и повысить экономические показатели следует:

• Во-первых, вредные техногенные воздействия возникают именно на рабочих местах и только в дальнейшем распространяются в окружающую природную среду. Примерами этому являются метан, пыль, оксид углерода в составе вентиляционных выбросов из шахты, пыль и другие вредные выбросы в атмосферу при взрывных работах в забое разреза, пыление при погрузочных, транспортных работах и складировании, горение породных отвалов. Вопросами транспортирования подобных вредных выбросов из шахты в атмосферу занимались, например, ученые.

• Во-вторых, многие компоненты должны контролироваться в одинаковой степени, как на рабочих местах, так и в составе выбросов или атмосфере селитебных территорий. Примерами этому являются пыль, метан, оксид углерода. Комплексный подход позволяет унифицировать конструкторские и проектные решения при создании набора технических средств мониторинга. Это позволяет усовершенствовать процедуру производства и применения подобных средств, удешевить их разработку, изготовление и внедрение, сосредоточить производство на специализированных предприятиях.

• В третьих, накопление в единой базе данных всего комплекса информации об отрицательных техногенных воздействиях позволяет усовершенствовать ее анализ, повысить достоверность результатов, улучшить прогнозирование неблагоприятных последствий.

• В четвертых, создание единой базы природоохранных мероприятий позволит усовершенствовать природоохрану путем эффективного подавления отрицательных техногенных воздействий еще в месте их возникновения, т. е. на рабочих местах, не допускать их проявления в окружающей природной среде.

Все перечисленные мероприятия проводятся, но не на таком высоком уровне и не в полном объеме, как хотелось бы. Нужно развивать экологизацию не только района, но и населения.

Заключение.

На основании изучения экологических проблем угледобычи в общем по России, и на Нерюнгринском угольном разрезе в частности, сделаны следующие выводы:

Горнодобывающая промышленность является одним из крупных промышленных источников воздействия на природные комплексы:

➢ В процессе добычи нарушаются огромные территории земель, изменяется режим и уровень подземных вод;

➢ Происходит загрязнение атмосферы, связанное с взрывными, погрузочно-разгрузочными и буровыми работами;

➢ Образуются техногенные ландшафты, характеризующиеся почти полным отсутствием почвенного покрова и растительности;

➢ Загрязнению подвергаются огромные территории, в том числе и жилые зоны промышленных городов, что сказывается на здоровье населения.

Основными источниками загрязнения воздуха на Нерюнгринском разрезе являются:

← массовые взрывы пустой породы;

← технологический автотранспорт;

← обогащение угля;

← ветровая эрозия отвалов;

← погрузка и разгрузка сырья.

На угледобывающих предприятиях вода в основном используют для пылеподавления на внутрикарьерных дорогах. В итоге все эти воды, представляющие собой углистые взвеси, попадая в реки губительно влияют на водные экосистемы (в реках уменьшается количество видов водных растений и рыб).

В настоящее время разработки угольных месторождений ведутся без учета качественных особенностей экосистем Севера.

В ближайшее время в Якутии планируют разработку Эльгинского месторождения. Это месторождение находится вблизи озера Токко, которое является вторым по размерам (после Байкала) озером на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири. Это озеро находится под угрозой!