Розробка родовищ корисних копалин промислова екологія

Вид материала

Документы

Содержание Екологічні збитки від відкритих гірничих розробок Перспективи та проблеми використання канатопильних установок Схема побудови комплексної еколого-математичної моделі ґрунтових процесів для осушуваних торфових ґрунтів Житомирський державний технологічний університет О.М. Толкач, аспір.

Подобный материал:

• Вказівки до написання курсової роботи з дисципліни «Пошуки та розвідка родовищ корисних, 212.04kb.
• Cекції за фаховим напрямом 8 «Технології видобутку та переробки корисних копалин» Наукової, 382.37kb.
• Програма розроблена кафедрою "Збагачення корисних копалин" Донецького національного, 102.82kb.
• Робоча навчальна програма для студентів IV курсу геологічного факультету за напрямом, 1331.58kb.
• Премій Президента України для молодих вчених Курило Марія Михайлівна кандидат геологічних, 563.38kb.
• Повідомлення про оприлюднення проекту постанови «Про затвердження Методики розроблення, 16.49kb.
• Національний гірничий університет реферат науково-дослідної роботи, 95.3kb.
• Наведені загальні методичні рекомендації з вивчення дисципліни «Стандартизація, сертифікація,, 1267.91kb.
• Екологічна оцінка проектів видобутку корисних копалин, 3924.28kb.
• Наказом Міністерства фінансів України від 26 серпня 2008, 105.5kb.

ЕКОЛОГІЧНІ ЗБИТКИ ВІД ВІДКРИТИХ ГІРНИЧИХ РОЗРОБОК


Найбільших збитків природно-територіальним комплексам завдають відкриті розробки надр, загальний обсяг яких з кожним роком зростає. В Україні у великих обсягах відкритим способом видобувають залізну руду, будівельні гірські породи, кварцити, руди кольорових металів, буре вугілля, вогнетривкі глини, марганцеві руди, скляні піски та інші корисні копалини. При відкритій розробці корисних копалин екологічні збитки завдаються, перш за все, земельним ресурсам та гідросфері, меншою мірою, але все-таки у великих масштабах – атмосфері. Мають місце електромагнітне, радіаційне та шумове забруднення природного навколишнього середовища, великомасштабне розсіювання геохімічних елементів земної кори. При відкритих розробках корисних копалин найбільше проявляється геотоксикологічний вплив гірничого вироб­ництва на людину. Це можна пояснити так: за попередні періоди людської цивілізації поклади корисних копалин, близькі до земної поверхні з великим вмістом корисних компонентів, уже відпрацьовані, а відпрацюванню в сучасний період підлягають поклади корисних копалин, які мають значно нижчий вміст корисних компонентів, розміщені на більших глибинах і у складних гірничо-геологічних та кліматично-погодних умовах.

При відкритій розробці корисних копалин у великих обсягах витрачаються земельні ресурси, придатні для сільського­сподарського виробництва. Земля витрачається для безпосереднього проведення відкритих гірничих виробок, формування відвалів, прокладання енергетичних і транспортних комунікацій, спорудження промислових площадок та інших потреб.

Площі, зайняті відвалами, в декілька разів перевищують площу кар'єру. Глибинні, здебільшого токсичні, шари виявляються на поверхні відвалів, це перешкоджає їх заростанню. А після випадання атмосферних опадів води, що стікають з відвалів, здійснюють отруєння поверхневих вод і ґрунтів. Орієнтовно можна вважати, що для відкритого видобування
1 млн т/рік корисних копалин потрібно близько 100 га земельних угідь. Наприклад, на земельних відводах п'яти ГЗК Кривбасу, загальною площею більше 20 тис. га, щорічно складується майже 84 млн м³ розкривних порід та більше 70 млн т хвостів збагачувальних фабрик. При цьому не тільки відбувається порушення ґрунтово-рослинного покриву на великих територіях, хоч значна його частина селективно виймається і складується в спеціальні відвали, а й порушується поверхня землі взагалі як гірничими виробками, так і відвалами. Зміни, зумовлені порушенням поверхні, негативно позначаються на її біологічних, ерозійних та естетичних характеристиках. Вони призводять до загибелі або деградації рослинного покриву, погіршення якості та зміни структури або взагалі втрати ґрунтово-рослинного шару земної поверхні.

Видобування відкритим способом великої кількості корисних копалин і супутнє йому виймання розкривних та вміщуючих порід зі складуванням їх у відвали призводять до корінних змін ландшафту земної поверхні (з природного на гірничопромисловий). У місцях видобування корисних копалин відкритим способом утворюються антропогенні ландшафти: кар'єрно-відвальні пустирі з насипними пагорбами, глибокими западинами, низинними озерами й болотами. Ці "індустріальні пустелі" характеризуються або голими кам'янистими терасами і грядами, або розрідженою деревно-кущовою рослинністю, типовою для сірчанокислих ландшафтів. Як і природні комплекси, кар'єрно-відвальні пустирі можуть існувати невизначено довго. Порушення земної поверхні, як правило, не зникають і стають стійкими техногенними формуваннями. Порушені землі підлягають штучному відновленню. Комплекс робіт, спрямованих на відновлення продуктивності й господарської цінності порушених земель, називають рекультивацією.

А
© Т.А. Распутна, 2011
наліз і досвід свідчать, що заміна кар'єрів невеликої продуктивності меншою кількістю укрупнених кар'єрів, крім численних технічних та організаційних переваг, сприяє і значному скороченню порушених площ земної поверхні. При відкритій розробці родовищ розміщення розкривних порід у внутрішні відвали є оптимальним відносно зменшення площ порушених земель. При розміщенні відвалів розкривних порід за межами контуру кар'єрного поля можуть бути виділені два варіанти, які характеризуються різним впливом на зміну якості й масштаби порушень земної поверхні:

– розміщення відвалів на землях, не придатних для сільського й лісогосподарського виробництва (урвища, балки, западини, провали від підземної розробки, заболочені землі
та ін.);

– розміщення відвалів на землях, які раніше використовувалися в сільському або лісовому господарстві, але з дотриманням спеціальних технологічних заходів щодо зменшення площ відвалів. До таких заходів належать оптимізація форми відвалів, багатоярусність формування відвалів.

При розробці корисних копалин відкритим способом мають місце порушення режиму та складу поверхневих вод, які зумовлені вододренажем, водопониженням та кар'єрним водовідливом. Склад води змінюється внаслідок забруднення поверхневих вод продуктами вибухового розкладання вибухівки, використання різних технологічних матеріалів, потрапляння у воду паливно-мастильних матеріалів, унаслідок скидання у поверхневі води солоних мінералізованих вод при кар'єрному водовідливі з більш глибинних горизонтів. Оскільки поверхневі й підземні води взаємопов'язані в гідрогеологічному режимі, при видобуванні корисних копалин мають місце порушення режиму і складу підземних вод. Руйнування покладу корисної копалини, розкривних та вміщуючих порід, їх більш інтенсивне зволоження та водонасичення призводить до активізації фізико-хімічних процесів: окиснення, вилуговування, розчинення, а також до активізації мерзлотних процесів.

При веденні відкритих гірничих робіт має місце досить потужне та інтенсивне забруднення повітряного басейну. Повітря забруднюється пило-газовою сумішшю при масових вибухах. Інтенсивність забруднення залежить від потужності вибуху, виду вибухівки, кліматичних умов. Необхідно зазначити, що масові вибухи є також потужним джерелом забруднення прилеглих до кар'єру земель мінеральним пилом та шматками породи. Зрозуміло, що породний масив і сама корисна копалина містять вільні або поглинені гази, які в процесі гірничих розробок виділяються і забруднюють повітря. Обсяги та інтенсивність такого забруднення залежать від загазованості родовища, величини охоплених поверхонь у кар'єрі та від обсягів видобування корисної копалини, розкривних та вміщуючих порід. У кар'єрах і на відвалах працює велика кількість технологічних, енергетичних та транспортних машин, значна частина яких обладнана двигунами внутрішнього згоряння, які є потужним джерелом забруднення повітря. Технологія добування корисних копалин кар'єрним способом передбачає різні технологічні операції, такі, як буріння свердловин, машинне відокремлення породи від масиву, подрібнення породних шматків, навантажувально-розвантажувальні та транспортні операції, які, не зважаючи на цикл спеціальних заходів пилоосадження, супроводжуються виділенням у повітряне середовище великої кількості пилу. Повітря також забруднюється вітровою ерозією відвалів, бортів кар'єрів, хвостосховищ.

Досить вагомим екологічним чинником відкритих гірничих розро­бок є розсіювання в навколишньому середовищі шкідливих, токсичних і радіоактивних елементів земної кори, які в більшості випадків містяться в корисній копалині та вміщуючих породах у вигляді акцесорних мінералів. Таке розсіювання відбувається при видобуванні корисної копалини, її транспортуванні, переробці та збагаченні, при транспортуванні продуктів збагачення тощо. Враховую­чи, що всі гірські породи більшою або меншою мірою містять такі природні радіонукліди, як радій-226, торій-232, калій-40, уран-238 тощо, досить проблемними в екологічному плані слід вважати радіоактивне локальне забруднення навколишнього середовища та постійне підвищення рівня радіаційно-гігієнічного фону.

З ростом технічного прогресу в технологію відкритих гірничих робіт залучається велика кількість різноманітних енергоносіїв, різних джерел іонізуючого випромінювання, а тому в кар'єрах постійно зростає електромагнітне забруднення навколишнього середовища. Велика кількість високошумних верстатів та обладнання, транспортних засобів, переробних установок працює в кар'єрі. Всі вони створюють шумове забруднення, яке теж належить до екологічно несприятливих для навколишнього середовища й людини чинників.


УДК 622.23(477.42)

Д.О. Скоркін, магістрант, V курс, гр. РР-21м, ГЕФ

Науковий керівник – к.т.н., доц. Криворучко А.О.

Житомирський державний технологічний університет


ПЕРСПЕКТИВИ ТА ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ КАНАТОПИЛЬНИХ УСТАНОВОК НА КАР’ЄРАХ БЛОЧНОГО КАМЕНЮ ЖИТОМИРСЬКОЇ ОБЛАСТІ


Житомирська область – одна з найбагатших областей за покладами корисних копалин, особливо облицювального типу. Облицювальні кам’яні породи представлені виверженими магматичними породами. Мінерально-сировинний потенціал представлений 511 родовищами корисних копалин, з яких нині розробляється понад 200. Запаси декоративно-облицювального каменю (лабрадорит, граніт, габро) практично не обмежені. Розвідані в області поклади лабрадоритів та габро становлять 86 % запасів цих каменів в Україні. В усьому світі відомі унікальні родовища лабрадоритів (в районі м. Коростишева, смт. Головине, с. Турчинки), пегматитів, кварцитів (Овруцьке родовище). Житомирщина має значні запаси високоякісного будівельного каменю, поклади якого поширені майже по всій її території. Запаси граніту залягають у сприятливих умовах, що дає можливість видобувати та обробляти його у значних обсягах. Існує багато різних способів та методів видобування блочного каменю з масиву. Серед них найбільшого поширення набули способи видобування корисних копалин: за допомогою енергії вибуху; шляхом випилювання алмазно-канатним способом; за допомогою невибухових руйнівних засобів (НРЗ); за допомогою газогенераторів типу «Літокол»; шляхом відколювання за допомогою гідроклинів.

Слід зазначити, що останнім часом упевнено займає своє місце випилювання монолітів з масиву шляхом використання алмазно-канатних установок. Цей спосіб, порівняно з іншими, перерахованими вище, має більше переваг, таких, як: мала ширина пропилу – тим самим забезпечує зменшення розубожіння родовища; не призводить до утворення техногенних тріщин у масиві; при випилюванні розкриває фактуру масиву і його тріщинуватість; можливість одержання майже ідеальних бічних граней; глибина й висота пиляння майже не обмежуються параметрами робочого органа, так, як при випилюванні за допомогою дискових пил, армованих алмазними сегментами.

Разом з перевагами, цей спосіб має і ряд недоліків, таких, як: висока вартість робочого інструменту й обладнання; обмеження використання при мінусових температурах; швидкий знос каната через динамічні навантаження при роботі. Останній із зазначених недоліків можна значно зменшити або взагалі усунути шляхом дослідження та врахування режимних параметрів різання, що впливають на знос каната залежно від лінійних розмірів моноліту, що випилюється. Це, в свою чергу, дає змогу економічно обґрунтувати той чи інший режим роботи алмазно-канатних установок залежно від форми вибою.

Виходячи з усього зазначеного вище, можна сказати, що найперспективнішим способом отримання високоякісних монолітів є спосіб випилювання їх з масиву за допомогою алмазно-канатного різання, оскільки при правильному проведенні він практично не забруднює навколишнє середовище, як вибухові роботи. Як видно, цей спосіб вимагає менших витрат енергії, оскільки останнє покоління верстатів має інверторні двигуни, які змінюють швидкість різання шляхом зміни частоти, таким чином, уся споживана енергія прямо передається на алмазний канат (привідне колесо монтується безпосередньо на вал двигуна). В той час, як перші сучасні канатні пили для граніту мали механічну зміну частоти обертання, що призводило до більш швидкого зносу устаткування й високих витрат енергії (близько 30 % споживаної енергії витрачалося на саму механічну зміну частоти обертання). До позитивних моментів такого способу видобування корисних копалин слід віднести малу ширину пропилу, що, в свою чергу, дозволяє знизити розубожіння родовища. Особливо слід зазначити те, що використання алмазно-канатного різання розкриває фактуру масиву і його тріщинуватість. Згадана вище перевага має дуже важливе значення для подальшого вибору напрямку відпрацювання родовища за даними розпилу, оскільки придбання блоків з родовищ, на яких видобування відбувається за допомогою такої технології, дає можливість виключення деяких підготовчих операцій на самому каменообробному підприємстві, надаючи економічну перевагу придбанню блочної сировини саме з таких кар’єрів.


© Д.О. Скоркін, 2011

УДК 504.43

С.В. Скрипніченко, к.с.-г.н., доц.

Н.А. Якимчук, магістр

Житомирський державний технологічний університет


СХЕМА ПОБУДОВИ КОМПЛЕКСНОЇ ЕКОЛОГО-МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ҐРУНТОВИХ ПРОЦЕСІВ ДЛЯ ОСУШУВАНИХ ТОРФОВИХ ҐРУНТІВ


Унаслідок складних процесів, що відбуваються в системі ґрунт–речовина–рослина, неможливо створити загальну модель ґрунтових процесів. Тому здійснюють моделювання окремих, відносно самостійних процесів, які потім потрібно вводити як підмоделі в більші моделі.

У результаті процесу побудови моделей з'являться дві тенденції. Перша – отримання достовірних даних розповсюдження речовин у ґрунті в одних випадках та незадовільних в інших, що показало необхідність детального вивчення механізмів поведінки речовин у ґрунті та взаємодії ґрунту й речовин. Це істотно ускладнює розв'язання задачі внаслідок необхідності додаткових досліджень ефективності алгоритмів дискретизації для ускладнених систем диференціальних рівнянь, що застосовуються для описування процесів. Друга, на противагу першій, – це застосування в практичних моделях спрощених схем для побудови математичних моделей, що іноді дає можливість оперативно з необхідною точністю оцінювати досліджувані ситуації. В першому разі моделі вимагають дуже великого обсягу не завжди доступної інформації, в другому – отримана тільки оцінка поведінки речовин, опис процесу не відбувається.

У результаті проведених досліджень на Сарненській дослідній станції (Рівненська область) було встановлено, що на різних рівнях організації один і той самий ґрунтовий процес може бути описаний за допомогою різних моделей. Крім того, різні моделі формуються внаслідок використання неоднакових методів їх побудови (фенологічного, дедуктивного тощо).

Існує багато підходів і методик щодо отримання різних математичних моделей, які свідчать про складність та неоднозначність математичного опису процесів, що відбуваються в навколишньому середовищі. А відтак, отримано різні за складністю, адекватністю та практичною цінністю математичні моделі.

Необхідно застосувати такий спосіб побудови моделей складних систем для проведення інформаційного моніторингу осушуваних земель, який давав би змогу використовувати моделі в дослідницьких цілях для оцінки наявних майбутніх станів та пошуку оптимального управління. Такий метод, на нашу думку, зводиться до побудови серій послідовно розширювальних комплексних моделей.

Цей спосіб реалізує основні методологічні принципи сучасного системного моделювання: принципи ітеративності та відповідності, точності й складності.

Схема побудови комплексної еколого-математичної моделі ґрунтових процесів для осушуваних торфових ґрунтів може бути такою:

• перш за все, складається модель для невеликої кількості процесів і факторів, які вважаються найважливішими;
  
• якщо отримана модель задовільно описує результати дослідів, то процес побудови закінчується, а в протилежному разі доповнюють модель описом ще одного або декількох процесів і знову оцінюють якість опису результатів дослідів;
  
• при виборі невдалої моделі процесу проводиться досконалий аналіз результатів досліджень, враховується недостатня кількість інформації та формується система параметрів для перевірки моделей;
  
• комплексні моделі є найактуальнішими, оскільки їх побудова враховує елементи й фактори ґрунтових процесів досліджуваних ґрунтів.
  

© С.В. Скрипніченко, Н.А. Якимчук, 2011

УДК 622.1+528.71

М.П. Стенюк, асист.

Р.В. Соболевський, к.т.н., доц.

Житомирський державний технологічний університет


Використання статистичного аналізу для вивчення
тріщинуватості масиву при визначенНі форм природних окремостей


Для оцінки технологічної придатності сировини, вирішення питань проектування гірничих робіт та їх планування на певний календарний період необхідно мати дані про можливий теоретичний вихід блоків з масиву родовища, тобто знати його потенційні можливості. Дослідженнями встановлено, що теоретичний вихід блоків цілком і повністю залежить від природної тріщинуватості. В даний час існує декілька методів оцінки тріщинуватості родовища облицювального каменю, які відносно одних геологічних умов забезпечують досить точні результати визначення блочності, а відносно інших – лише в першому наближенні. Ці методи поділяються на кілька видів: статистичні, графоаналітичні, гірничо-геометричні, ймовірнісні. Тріщинуватість масиву має вирішальний вплив на вихід блоків з добувної корисної копалини, визначає вибір технології та комплектів обладнання, розташування й напрямок фронту гірничих робіт щодо простягання кутів падіння тріщин головних систем.

Розміри природних окремостей визначають обсяги видобутих блоків та їх вихід з розроблюваного масиву, перебувають у прямій залежності від відстані між тріщинами, які на гранітних родовищах коливаються в досить широких межах. При вивченні тріщинуватості в кар'єрах блочного каменю важливе місце відводиться обґрунтуванню кількісних показників оцінки тріщинуватості, яке використовується при оцінці блочності масиву та обґрунтуванні параметрів технології добування блоків, тому доцільним є виклад основних їх характеристик.

Аналіз існуючих методів вивчення характеристик тріщинуватості свідчить, що одним з найбільш ефективних методів для вивчення тріщинуватості кар'єрів блочного каменю є статистичний. Основні переваги статистичного методу: масові заміри тріщин у вибоях з їх інструментальною прив'язкою і наступною обробкою, складанням планів, карт і діаграм тріщинуватості; безпосереднє спостереження за виходом блочної продукції в кар'єрах; спостереження за мікро- і макротріщинуватістю каменю при його видобуванні й переробці на продукцію; можливість здійснювати безпосереднє вимірювання елементів залягання тріщин, їх розробку і планову маркшейдерську прив'язку без істотних витрат; наявність у кар'єрах великих розкритих площ з добре оголеними тріщинами; можливість досить точно спостерігати за тріщинуватістю каменю в процесі його видобування та переробки на продукцію. Польові спостереження за тріщинуватістю при використанні статистичного методу полягають у визначенні елементів залягання, в реєстрації частоти й типу тріщин. Головною умовою при вивченні тріщинуватості є масовість чи статистично значуща для досліджуваного геологічного об'єкта кількість замірів і визначень. Це можуть бути сотні й навіть тисячі вимірів. Реєструються всі тріщини, але при дуже великій їх кількості записи в журналі групуються по інтервалах азимутів простягання або падіння, за величиною тріщин, характером заповнення, віком і т. д. Найбільш простий спосіб – реєстрація частоти тріщин на одну квадратну одиницю площі.

При вивченні тріщин на великих площах обирається кілька невеликих характерних ділянок – «структурних блоків». По кожній ділянці реєструють усі тріщини і визначають усі їхні параметри. Спочатку описуються тріщини одного, потім іншого напряму і т. д. Потім тріщини кожного напряму нумерують і визначають такі дані: номер тріщини, відстань від попередньої до наступної, азимути її простягання і падіння, кут падіння площини тріщини; витриманість тріщини за напрямком й по поверхні оголення, її довжина й розгалуження; ширина тріщини; зяяння тріщини й характеристика матеріалу, що заповнює тріщину; характер поверхні стінок тріщини (гладкі, рівні, горбисті, шорсткі, сліди ковзання та ін.); характер вивітрювання стінок тріщини (нальоти, примазки та ін.); загальна густота тріщин даного напряму (відношення кількості тріщин до довжини описуваної ділянки); співвідношення тріщин різної довжини.

Методика подальшої роботи над матеріалом полягає в його статистичній обробці. Ц
© М.П. Стенюк, Р.В. Соболевський, 2011
ілком природно, що і цей метод має недоліки, які зумовлюються похибками результатів, а їх пізнання сприяє підвищенню достовірності результатів. Розвиток гірничопромислового комплексу неможливий без всебічного вивчення та врахування геологічних умов при відкритій розробці родовищ блочного каменю.

УДК 553.679

О.М. Толкач, аспір.

Р.В. Соболевський, к.т.н., доц.

Житомирський державний технологічний університет