УДК 504.064:001.8;504.064.36 Майер Антон Владимирович Савин Константин Сергеевич студенты группы ТПУ-3-07

УДК 504.064:001.8;504.064.36
Майер Антон Владимирович
Савин Константин Сергеевич
студенты группы ТПУ-3-07
Московский государственный горный университет
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ
INTEGRATED ASSESSMENT OF ENVIRONMENTAL IMPACT
Термин «оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС, EIA,
(англ. Environmental Impact Assessment) введен Международной
ассоциацией по оценке воздействия на окружающую среду (IAIA,
International Association for Impact Assessment). Данная оценка
предназначена для выявления характера, интенсивности и степени
опасности влияния любого вида планируемой хозяйственной деятельности
на состояние окружающей среды и здоровье населения.
В Российской Федерации проведение оценки воздействия на
окружающую среду предусмотрено Федеральным законом «Об
экологической экспертизе» [5] для всех видов намечаемой хозяйственной
или иной деятельности.
Действующий в России Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 7ФЗ "Об охране окружающей среды" [6] формулирует экологические
требования к источникам техногенных воздействий на природную среду и
здоровье человека. При размещении, проектировании, строительстве
новых угледобывающих и обогатительных предприятий, шахт инженерыстроители должны учитывать наличие на освоенной территории
источников неблагоприятных техногенных воздействий на все элементы
природной среды, разнообразные виды и формы воздействий. Это
позволит составить прогноз возможных изменений, проследить "цепные
реакции", происходящие в окружающей среде под влиянием инженернохозяйственных воздействий. Под воздействием следует понимать
постоянный или временный процесс, приводящий к изменению состояния
различных элементов окружающей среды. Преобладающий вид
воздействия (загрязнения атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы)
определяется профилем производства или характером источника
воздействий [1], [4].
Цель работы: определить виды негативного воздействия добычи
полезного ископаемого на окружающую среду.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1. рассмотреть необходимость добычи полезных ископаемых;
34
2. рассмотреть основные виды техногенных воздействий на
окружающую среду,
3. рассмотреть особенности воздействия подземной добычи на
окружающую среду.
1. В последние годы необходимость добычи полезных ископаемых в
отрасли существенно увеличились. За период 2000-2008 гг. объем вырос на
44%, в том числе коксующегося - на 13 %, энергетического - более чем в
два раза. Обогащается 95 % коксующегося и 22 % энергетического угля.
Работы по развитию обогащения должны быть продолжены.
Производственный потенциал угольной промышленности – это 91
шахта, 137 разрезов, 49 обогатительных фабрик и 2 обогатительных
установки. Удельный вес открытого способа добычи более 68%.
Необходимо
обеспечивать
российских
потребителей
угля
(электростанции, ЖКХ, цементную отрасль и др.) угольной продукцией,
соответствующей высоким требованиям по качеству, с максимально
стабильными показателями по таким ключевым параметрам как
теплотворная способность, зольность, влажность, содержание серы.
Горно-геологические условия разработки угольных месторождений
России продолжают постоянно усложняться, из-за интенсивности
отработки запасов. Большинство шахт работает в опасных условиях, что
означает повышенный риск труда. Средняя глубина разработки угольных
пластов подземным способом в период с 2000 г. по 2009 г. выросла, на 8,5
%. Доля шахт с высокой степенью метаноноопасности достигла 60 %.
Среди разрабатываемых пластов, 91 % являются опасными по
взрывчатости угольной пыли, 61 % - склонны к самовозгоранию угля, 11 %
- опасны по внезапным выбросам, а 38 % - склонны к внезапным выбросам
угля и газа, а 22 % - опасны по горным ударами
Доля добычи угля из шахт, опасных по взрывам метана и угольной
пыли, горным ударам, внезапным выбросам угля и газа, выросла с 2000 г.
по 2009 г. на 7% [7].
2. Основные виды техногенных воздействий на окружающую среду.
Физические воздействия наиболее многообразны по формам и
сложны по характеру проявления. Особую роль в возникновении
физического воздействия (загрязнения) из-за значимости своего влияния
на состояние геологической среды играют статические, динамические
(вибрационные), тепловые, электрические, электромагнитные формы
воздействия,
формирующие
искусственные
физические
поля,
превышающие естественные физические поля Земли. Они проявляются в
непосредственной близости от источников воздействия и, в большинстве
своем, не распространяются на значительные расстояния.
35
Статическое воздействие на геологическую среду оказывают все
сооружения. Оно проявляется в виде нагрузки на грунты оснований
фундаментов инженерных сооружений, вызывает изменение их свойств и
деформацию, выражающуюся в абсолютной и относительной осадке.
Динамическое
воздействие
(вибрация)
возникает
вблизи
промышленных предприятий, строительных площадок, транспортных
магистралей и т.п. Оно связано с работой машин и механизмов,
применением взрывов при разработке карьеров строительных материалов.
Вибрационные воздействия изменяют физико-механические свойства
грунтов, способны вызывать деформации зданий, сооружений, подземных
трубопроводов.
Тепловое воздействие обусловлено работой теплообразующих
объектов: ТЭЦ, АЭС, котельных, тепломагистралей, металлургических
комплексов, хладокомбинатов и холодильных установок. С таким
воздействием связаны изменения температурного поля в массиве грунтов и
температуры подземных вод, изменения теплофизических свойств грунтов,
сопровождающиеся нарушениями устойчивости сооружений. Оно не
распространяется на значительные расстояния и затухает в пределах
первых 100 м.
Электрическое воздействие на окружающую среду оказывают ТЭЦ,
АЭС, гидроэлектростанции, линии электропередач, электрокабели,
электроподстанции,
промышленные
предприятия,
городской
электротранспорт, электрифицированные железные дороги и другие
источники. Электрическое воздействие проявляется в виде полей
блуждающих токов в грунтовом массиве, непосредственно влияет на
коррозийную активность грунтов.
Коррозийная активность грунтов, в свою очередь, снижает срок
эксплуатации металлических конструкций, подземных сооружений и
трубопроводов.
Электромагнитные воздействия связаны с работой радиостанций,
телецентров, линий электропередач высокого напряжения, некоторых
промышленных установок, а также с широким применением теле- и
радиоаппаратуры, радиоэлектроники. Электромагнитное загрязнение
возникает при изменении электромагнитных свойств природной среды и
может привести к изменениям в биологических процессах как внутри
организма, - так и внутри самих природных сообществ.
Радиационное воздействие на окружающую природную среду и
самого человека оказывают источники ионизирующего излучения
радиоактивных веществ и ядерных материалов, находящихся в любом
физическом состоянии или в изделии, либо в другом виде. К ним относятся
АЭС, ядерные установки промышленного типа, научные и медицинские
приборы и оборудование, хранилища радиоактивных отходов и др.
36
Химическое воздействие на природную среду связано с работой
промышленных предприятий, теплоэнергетических объектов и в том числе
горнодобывающие предприятия
Оно выражается в химическом
загрязнении атмосферного воздуха, гидросферы, почв, грунтов.
Загрязнение происходит как в процессе производства, хранения,
транспортировки и применения, так и при нарушении правил утилизации и
удаления химических отходов. Загрязняющие вещества поступают в
геологическую среду в виде газовых и пылевых выбросов, промышленных
стоков, техногенных ил и твердых отходов, тяжелых металлов, которые
распространяются по природным каналам, образуя техногенные
геохимические поля. Твердые отходы формируют локальные очаги
загрязнения, а при размыве загрязняют почвы, поверхностные и подземные
воды.
Площадь геохимических аномалий может достигать сотен и тысяч
квадратных километров, глубина проникновения загрязнителей может
достигать 150 см и более.
В промышленных центрах загрязнение атмосферного воздуха вызвано
газовыми и пылевыми выбросами ТЭЦ, котельных, промышленных
предприятий
машиностроения
и
металлообработки,
топливной,
нефтеперерабатывающей
и
угледобывающей
промышленности,
предприятиями стройиндустрии другими объектами.
Химическое загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и
подземных вод, почв и растительного покрова оказывает прямое или
косвенное влияние на здоровье человека, способно вызывать отравление
организма,
заболевание
органов
дыхания,
болезни
крови,
пищеварительной, мочеполовой систем.
Биологическое воздействие на окружающую природную среду
выражается в биологическом загрязнении, которое оказывают
промышленные, агропромышленные, угледобывающие предприятия,
канализационные сети, отстойники, свалки бытовых и промышленных
отходов, обогатительные фабрики. Большую группу источников
биологического
воздействия
образуют
предприятия
тяжелой,
нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, текстильной, пищевой,
кожевенной, промышленности, и углеобогатительные комбинаты. Эти
объекты могут поставлять в водоемы, почву, грунты и подземные воды,
болезнетворные микробы, грибки, вирусы, бактерии.
Механические воздействия на природную среду связаны с
инженерно-хозяйственной деятельностью человека. Строительство зданий
и сооружений, подземных коммуникаций и магистральных трубопроводов,
транспортных систем, шахт, откачка подземных вод из скважин
сопровождаются перемещением больших объемов горных пород,
проходкой котлованов, разработкой карьеров полезных ископаемых,
срезкой и подрезкой склонов, целенаправленным или стихийным
37
изменением уровня поверхностных и подземных вод, а также
складированием отходов производства (отвалы, свалки, терриконы и др.).
Происходит
неизбежный
процесс,
обусловленный
технологией
строительного
производства
и
разнообразной
человеческой
деятельностью.
О характере техногенных стрессов предприятия на окружающую
среду можно судить, познакомившись с экологическим паспортом
предприятия. Этот документ содержит информацию о сбросах в водоемы
и водотоки, выбросах в воздушную среду, об отходах производства, а
также о местах складирования (захоронения) вредных отходов.
Инженерная защита территорий от опасных геологических природных
и техногенных процессов является неотъемлемой частью необходимых
мероприятий в процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека.
[3]
На рис. 1 приведены причины возникновения экологических
воздействий на шахтах.
3. Основные процессы, в природной среде возникающие при добыче
полезных ископаемых.
Массированное наступление горнодобывающей промышленности на
недра Земли вызывает проявление широкого спектра процессов на
поверхности и внутри литосферы. Часть их возникает как прямой
результат действия механизмов, взрывов, растворяющих веществ и
микроорганизмов, с помощью которых осуществляется добыча. В
подземных выработках антропогенные процессы проявляются в виде
обрушения кровли или стенок, осыпания и оползания материала
последних, а также в форме деформаций вмещающих пород. Помимо
всего, значительную роль играют ускоренные человеком поверхностные
экзодинамические процессы.
Выветривание и почвообразование.
Породы, обнаженные при образовании выработок и сгруженные в
отвалы,
в.
поверхностном
слое
подвергаются
интенсивному
выветриванию.
Поверхностное преобразование материала отвалов происходит поразному, в зависимости от их состава и гидротермических условий
месторождения. Отвалы, на поверхности которых развиты фитотоксичные
породы, могут в течение десятилетий служить ареной физического и
химического выветривания. Однако, оставаясь безжизненными и
оголенными, они служат источником сноса вредных веществ.
Поверхностный смыв намыв. Плоскостному и ручейковому смыву
подвергаются стенки выемок и склоны отвалов. Имеющиеся
количественные оценки ускоренной эрозии на этих поверхностях рельефа
свидетельствуют о ее большой интенсивности.
38
Образование культурного слоя. Чаще всего оно происходит
стихийно. Например, в заброшенных шахт может быть почти сплошной
культурный слой, состоящий из пустой породы и имеющий мощность от 1
до 3 м.
Овражная эрозия. Она проявляется при сбросе шахтных и бытовых
вод в районе горнодобывающих предприятий. Оврагообразование широко
распространено и обычно имеет значительные скорости порядка·10-20 м в
год и более.
Оползни. Это наиболее опасная и широко распространенная форма
разрушения откосов выемок и уступов отвалов. Иногда оползни перед
отвалами перекрывали площади, в десятки раз превышающие занятые
самими отвалами. Оползанию нередко предшествуют другие явления,
например, оплывание или пластическое течение подстилающих пород.
По объему сползших масс различают оползни мелкие (тысячи м3),
средние (десятки тысяч м3), крупные (сотни тысяч м3) и очень крупные
(миллионы м3).
Обрушения и обвалы. К ним принадлежат быстрые смещения и
падения блоков и пачек пород, оторвавшихся от уступов или бортов
карьера. Обрушения нередко начинаются с оскользней по подрезанным
откосам карьера и поверхностям ослабления.
Осыпи. Осыпание происходит в форме смещения и падения мелких
обломков и зерен пород, отделившихся в результате выветривания. Осыпи,
вызванные или усиленные действием вибрации, называются осовами.
Оплывины. В условиях значительного обводнения в бортах карьеров,
сложенных фильтрационно-неустойчивыми породами наблюдается их
оплывание. Оно особенно интенсивно в период вскрытия и в начале
разработки месторождения, когда дренирующее действие карьера и
водопонизительных устройств еще не проявил ось в полной мере.
Оплывание - одно из наиболее распространенных и важных видов
фильтрационного разрушения откосов из несцементированных и
обводненных пород.
Просадки. Это явление выражается в виде вертикального опускания
прибортовых участков высокопористых рыхлых горных масс без
образования сплошной поверхности скольжения.
Уплотнение пород. Консолидация пород бортовых массивов
происходит за счет снятия эффекта гидростатического взвешивания и
устранения действия фильтрационного давления при осушении
обводненных месторождений полезных ископаемых. Уплотнение пород
отвалов под действием их собственного веса сопровождается
уменьшением их пористости и влажности.
Сдвижение пород в массиве. Деформации пород, залегающих над
выработками, носят различный характер от плавных без нарушения
сплошности пород ДО их полной дезинтеграции. При глубине залегания
39
разрабатываемых пластов меньше 30-40-кратной величины их мощности
просадка налегающих пород осуществляется весьма интенсивно.
Оседание поверхности с образованием мульд и разрывов. Это
происходит при избыточном расходовании подземных вод на орошение.
Аналогичная картина имеет место при водопонижении в районах
разработки месторождений твердых полезных ископаемых, а также на
площадях, где внутрипластовое давление снижается, из-за добычи нефти и
газа. Мульды оседания часто заболачиваются или даже заполняются водой.
Образование провалов. Активизация процессов выщелачивания и
снятие сил гидростатического взвешивания в зонах депрессионных
воронок иногда приводит к формированию провалов. Так, в Казахстане, в
предгорьях Каратау, на окраине г. Кентау в 1978 г. произошел карстовый
провал в девонских известняках. Он сопровождался сотрясением земли,
гулом и образованием грибовидного столба пыли. Площадь устья провала
составила 1200 м2 и видимая глубина достигла 50-55 м. Для засыпки
провала потребовалось около 30 тыс. м3 пустой породы. Описанное
явление
было
вызвано
нарушением
естественного
режима
гидрогеологических и инженерно-геологических условий вследствие
многолетней откачки воды из действующего рудника полиметаллического
комбината и понижения уровня подземных вод на глубину 200 м. Вокруг
месторождения (с охватом всей территории города) образовал ась
огромная депрессионная воронка площадью 1000 м2.
Горные удары и стреляние обломками. Горные удары и стреляние
обломками происходят в результате мгновенной разгрузки природных
источников энергии скальных пород в местах максимальной
концентрации обычно происходит на глубинах свыше 200 м.
Внезапные выбросы пород, воды, газов. Наиболее часто происходят в
местах пересечения выработками тектонических нарушений на глубинах
свыше 100 м.
Прорывы вод плывунов. Эти процессы возникают внезапно при
вскрытии напорных водоносных горизонтов или плывунных пород, при
малой мощности водоупоров, при наличии разломов, трещин, пустот и
больших гидравлических градиентов. В местах прорывов затапливаются
выработки, могут исчезнуть поверхностные водоемы и образоваться
провалы.
Подземные пожары. Эти стихийные бедствия результат
самовозгорания или загорания пластов каменного угля, горючих сланцев
или торфяников при производстве работ. Подземные пожары приводят к
выгоранию значительных объемов горючих горных пород и
сопровождаются обрушением и сдвижением геологических тел.
Самовозгорание терриконов. Это ведет к значительному загрязнению
воздуха. В Львовско-Молынком угольном бассейне с 1 м2 горящих отвалов
40
в сутки выделялись 10,8 кг окиси углерода, 5-6 кг сернистого газа, 0,6 кг
сероводорода и окислов aзотa.
Термические оползни-обрушения и выбросы породы. Такие
процессы имеют место на горящих и интенсивно горящих отвалах.
Выбросы возникают под действием пара, образующегося в теле отвала
(пустотах, трещинах) при попадании туда воды. Эти процессы
способствуют загрязнению воздуха [2].
Виды мероприятий по нейтрализации негативных изменений в
окружающей среде представлены на рис. 2.
Мероприятия по охране окружающей среды должны осуществляться:
1) при проектировании,
2) при эксплуатации,
3) при ликвидации или модернизации существующих или
планирующих шахт.
Выводы:
При проектировании
горных предприятий
должны быть
предусмотрены нежелательные изменения природной среды, разработан
комплекс мер по охране природной среды и меры по защите территорий,
зданий и сооружений от опасных природно-техногенных процессов.
Должны быть усилены меры, препятствующие чрезмерному ухудшению
качества окружающей среды в районах добычи полезных ископаемых, а
именно меры по борьбе с загрязнением атмосферы, по улучшению
состояния водных ресурсов и меры по рекультивации.
41
Шумы. Компрессоры,
вентиляторы, пилорамы и др.
установки. Интенсивность,
громкость шума, Дб
Деформации массива и
поверхности. Технологическое
пространство извлечения угля и
породы и образование полости.
Объем свободного пространства.
Осадка массива и поверхности, 1
млн.м3пространства 2 м осадки
Нарушение ландшафта,
отлучение земель. Размещение
пустой породы на поверхности,
возведение зданий и
сооружений. Удельная
землеемкость м2/т. Коэффициент
использования земли. 2 м2/т.г.д.
Запыленность, загазованность.
Технология добычи, транспорта,
сортирования, погрузки,
проветривание горных пород,
вытеснение газа. Запыленность
мг/м3. Газовыделение м3. 30-90
г/кг 13/16 г/м3
Причины
возникновения
экологических
воздействий на шахтах
Радиационное загрязнение
воздуха, воды, почвы.
Попадание в воздух, почву, воду
радиоактивных элементов.
Уровень радиационной
загрязненности воды, воздуха,
земли.кБк/с. 104 кБк/см3радом,
54 кБк/с радом, 205 кБк/с торон,
400 кБк/см3 торон
Обводненность поверхности.
Водоотливные системы,
самоизлияние воды из
шахты.Объем выдаваемой на
поверхность воды, м3. Площадь
обводненной поверхности. 150
м3/ч 0,5 км2 земли
Химическое загрязнение воздуха,
воды, почвы. Выдача воды и воздуха
растворимыми и взвешенными
химическими элементами. Уровень
химической загрязненности воздуха,
воды, земли ПДК. ПХЗ-10.
Рвозд=32мг/м3 , Vзагрязн=2500мг/л,
Zпочв=16мл/л
Прочие воздействия.
Соответствующие причинные
факторы. Показатели вредности
соответствующих воздействий.
42
Рис.1. Причины возникновения экологических воздействий на шахтах
Антишумовые барьеры,
замена техники,
ограничение времени
работы
Заполнение пространства
отходами производства,
предохранительные опорные
полосы
Подавление пыли
тампонаж газоотводящих
каналов, утромбовывание
и покрытие грузов
Мероприятия по
нейтрализации
негативных изменений в
окружающей среде
Отвод воды в отстойнике,
системы водоотчистки,
восстановление
растительности
Разбавление и очистка
воздуха, воды, земли
Локализация воды в
шахте и на поверхности.
Химическая
нейтрализация
Соответствующие меры
Рекультивация
поверхности. Полезное
использование
Рис.2.Виды мероприятий по нейтрализации негативных изменений в окружающей среде
43
Литература
1. Белов С.В., Ильинская А.В., Козьяков А.Ф, и др. «Безопасность
жизнедеятельности». Учебник для вузов. Раздел 3 «Защита от опасностей в
техносфере». – М.: Высш. шк., 2004. – 606 с.
2. Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии: Учебное
пособие. – Смоленск: Изд-во Смоленского гуманитарного университета.
3. Подгорная Т.И. Источники и виды техногенных воздействий на
окружающую среду. – Хабаровск: изд-во Хабаровского государственного
технического университета, 1999. –40 с.
4. Оценка воздействия на окружающую среду при обосновании
инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений.
Практическое пособие. /Госстрой России. – М.: ГП «ЦЕНТРИНВЕСТ
проект», 1998. – 59 с.
5. Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. N 174-ФЗ "Об
экологической экспертизе", Собрание законодательства Российской
Федерации от 27 ноября 1995 г. N 48 ст. 4556.
6. Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране
окружающей среды", "Российская газета" от 12 января 2002 г. N 6.
7. Яновский А.Б. О состоянии и мерах по развитию угольной
промышленности России. // Уголь, 2010. – №8. – С. 3-11.
Аннотация
Цель этой статьи: обратить внимание на негативное воздействие
добычи полезного ископаемого на окружающую среду и здоровье
населения. В ней рассмотрены основные виды техногенных воздействий на
окружающую среду, в частности, воздействия подземной добычи на
окружающую среду. В заключение статьи автором предлагаются меры для
препятствия чрезмерному ухудшению качества окружающей среды и
здоровья населения.
The purpose of this article to draw attention to the negative impact of
mining on the environment and human health. It discusses the main types of
anthropogenic impacts on the environment, in particular the impact of
underground mining on the environment. In conclusion, the author proposes
measures to discourage excessive degradation of the environment and public
health.
Ключевые слова
окружающая среда, добыча полезного ископаемого, экология, шахта,
техногенные воздействия, загрязнение атмосферного воздуха, химическое
загрязнение, техногенные стрессы, литосфера, атмосфера, рекультивация,
негативные изменение в окружающей среде
44
environment, mining, ecology, mine, man-made impacts, air pollution,
chemical pollution, anthropogenic stress, lithosphere, atmosphere, land
reclamation, the negative change in the environment
45