Вплив гірничодобувного комплексу на параметри навколишнього середовища на прикладі Бондарівського родовища кристалічних порід Житомирської області с. Бондарівка

2.2 Вплив гірничих розробок на повітряний басейн

2.2.1 Склад та функції атмосфери

Атмосферне повітря є найважливішим і найнеобхіднішим компонентом навколишнього природного середовища. Воно, як невичерпний природний ресурс, необхідне для життя людей, тварин, рослин, більшості мікроорганізмів і, навіть, підводних мешканців. Наприклад, відомо, що без харчування людина може прожити до п'яти тижнів, без води - до п'яти днів, а без повітря - лише до п'яти хвилин. Водночас, кисень, що входить до складу атмосфери, є не тільки головним фактором життя, а й невід'ємним компонентом при згорянні палива у різноманітних технологічних установках і двигунах внутрішнього згоряння. Атмосфера є опорою для польоту живих організмів, простором для функціонування авіації та космічних кораблів.

Атмосфера - це газова оболонка, що оточує Землю, її наявність одна з найголовніших умов існування життя на планеті.

Чисте та сухе атмосферне повітря являє собою суміш деяких газів. Основі з них: азот - 78,084%, кисень - 20,946%, аргон - 0,934% та вуглекислий газ - 0,03%. Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан, неон, гелій, криптон, ксенон, водень, оксиди азоту, хлор та іншу. Повітря майже ніколи не буває сухим, у ньому завжди є водяна пара. Іноді її кількість у повітрі сягає 4%, а інколи лише 0,01% загального об'єму. В атмосферному повітрі, особлива у нижніх шарах атмосфери, крім газоподібних складових частин, завжди є фізичні домішки. Різноманітні за походженням та різні за формою, розміром, хімічним складом та фізичними властивостями, вони завжди знаходяться у завислому стані. Це пил, дим, сажа, різні органічні частинки (спори, пилок, мікроорганізми). Маса атмосфери становить 5,151015т.8

Атмосфера як елемент глобальної екосистеми виконує кілька основних функцій:

· зберігає тепло Землі та регулює на Землі;

· вміщує кисень необхідний для дихання живих організмів;

· захищає живі організми від згубного впливу космічного випромінювання та космічного пилу;

· регулює сезонні й добові коливання температури;

· є носієм тепла і вологи;

· транспортує газоподібні продукти обміну речовин;

· є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі;

· приймає та транспортує пило- та газоподібні викиди діяльності людини;

· слугує джерелом хімічної сировини та енергії;

· зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

Структура атмосфери наведена в таблиці 2.2.

Таблиця2.2.

Структура атмосфери

Атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що повітря необхідне тільки певної якості, а під впливом антропогенної діяльності хімічний склад та фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося місця, де б повітря зберегло свої початкові чистоту та якість, а в деяких промислових зонах стан атмосфери вже просто загрозливий для навколишнього середовища.

2.2.2 Джерела забруднення атмосфери

Забруднення атмосфери - складний природно-промисловий процес, пов'язаний з надходженням та розсіювання ЗР у приземному шарі атмосфери. Значну роль у цьому процесі відіграють метеорологічні умови в місці розташування джерела забруднення. При однакових параметрах викиду у приземному шарі атмосфери можуть виникати різні за величиною концентрації забруднювальних речовин. Їх величини будуть належати від швидкості та напрямку вітру, температурної стратифікації атмосфери, температури повітря в момент викиду, опадів та інших чинників.

Рядом досліджень встановлено, що забруднення повітря в районі геологічних умов розробки родовищ корисних копалин, параметрів гірничих виробок, відвалів та інших техногенних утворень.

Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є антропогенні викиди. Їх кількість суттєво стала зростати з другої половини XX ст., що було обумовлено інтенсивним розвитком виробництва, сільського господарства, транспорту, великою концентрацією населення у містах та іншими соціально-економічними процесами. До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери належать:

теплове та енергетичне устаткування;

промислові підприємства;

сільське господарство;

всі види транспорту

Негативні наслідки антропогенного впливу на атмосферу характеризуються:

підвищенням концентрації СО і С02;

надходженням до атмосфери сполук сірки;

надходженням малих газових сполук (фреонів, сполук азоту), сполук хлору і фтору;

-надходженням додаткового тепла і енергії в атмосферу.

Перш за все, при веденні гірничих робіт в повітряне середовище потрапляє значна кількість мінерального пилу. Цей процес відбувається вже при геологорозвідувальних роботах, коли пробурюється перша свердловина і продовжується по всій технологічній лінії гірничорудного виробництва. Наприклад, встановлено, що при бурінні свердловини шарошечним верстатом без пиловловлювання у повітря потрапляє до 2200 мг/с пилу. Підраховано, що в середньому в світі щорічно при здійсненні вибухів виділяється біля 8 млн. т газів, що значно менше природного газовиділення, тому що лише на вугільних родовищах в атмосферу потрапляє більше 90 млн. т метану. Враховуючи, що бурові верстати в кар'єрах, особливо рудних, постійно готують вибухові свердловини, їх роботу слід віднести до неперервних і інтенсивних джерел пиловиділення.

Особливо потужні викиди пилу до атмосфери потрапляють під час масових вибухів. Підраховано, що при середніх за розмірами вибухах на рудних кар'єрах у повітря одноразово викидається, причому на значну висоту, до 100-200 т пилу. При перфораторному бурінні шурфів без промивки, що проводиться в основному для вторинного дроблення негабаритів, інтенсивність пиловиділення становить до 190 мг/с. Фізико-хімічний склад промислового пилу залежить в основному від матеріалу з якого він утворився та механізму його утворення. Механізм утворення пилу визначає його дисперсний склад: крупно дисперсний (більше 10мкм) та мілко дисперсний (менше 10мкм), але існують та використовуються і більш детальні класифікації пилу за розміром та структурою. За структурою пил може бути аморфний, кристалічний, волокнистий та пластинчастий.

Слід також відмітити, що при вибухових роботах, особливо при масових вибухах, у повітря надходить значна кількість газоподібних продуктів, заряди яких нерідко сягають тисячі тонн. Шкідливі гази викидаються на значну - до 200-300 м - висоту і поширюються далеко за межі контуру кар'єра. Так, в залежності від місця взяття проб, концентрація забруднюючих речовин після масового вибуху становить: на уступі - 0,06% чадного газу (СО) і 0,65% двоокису вуглецю (СО2), в траншеї відповідно 0,15 і 0,85, за бортом кар'єра - 0,065 і 0,40%. В усіх місцях виявлено сліди двоокису азоту (NО2). При цьому тривалість зниження концентрації чадного газу до гранично допустимих норм становила від 2 до 14 днів.

Завантаження сухої гірської маси, транспортування її в кар'єрі і на зовнішні відвали автотранспортними засобами супроводжується значним пилоутворенням. Підраховано, що при навантажуванні сухої маси екскаватором (ЕКГ-4, ЕКГ-8) на транспортні засоби виділяється 500-600 мг/с пилу. До 70-90% всього пилу, що виділяється на кар'єрах та на відвалах, припадає на автомобільні шляхи зі щебенево графійним покриттям. Найбільш забруднені ділянки повітря при відкритій розробці родовищ корисних копалин часто називають “надкар'єрним повітрям”.

Значні обсяги пилу при відкритих розробках надходять у повітря при розвантажуванні гірської породи з транспортних засобів, особливо самоскидів, при транспортуванні її конвеєрами, дробленні у дробильних установках, при роботі техніки на уступах і відвалах. Наприклад, при роботі каменерізальних машин у кар'єрах будматеріалів запиленість повітря в робочій зоні сягає 1500мг/куб. м. 6

Разом з тим слід зауважити, що не кожна відкрита розробка корисних копалин виступає активним забруднювачем повітря пилом. Наприклад, гідравлічна і дражна розробки за інших рівних умов належать до порівняно “чистих”. На інтенсивність забруднення атмосфери пилом гірничорудного виробництва впливають також геологічна будова місцевості. Враховуючи технологічні особливості виробництва, важлива роль належить організаційним заходам по зменшенню надходжень мінерального пилу у повітря (встановлення, де можна, пиловловлювачів, зволоження щебенево-гравійного покриття доріг тощо).

Другим фактором забруднення атмосфери при розробках родовищ корисних копалин є так зване рудничне (шахтне) повітря. Воно являє собою суміш звичайного повітря з різними газоподібними домішками, що виділяються з надр корисних копалин і шахтних вод (СН4, СО2, Н2, Н2S). Таке повітря містить менше кисню внаслідок окислення і горіння порід та деревини, вибухових робіт, внаслідок роботи двигунів внутрішнього згоряння. Воно також характеризується підвищеним запиленням. Газопилові викиди надходять як з підземних гірничих виробок, так і з порідних відвалів і складів корисних копалин. Певна кількість шкідливих речовин, зокрема метану і двоокису вуглецю, при дегазації пластів вугільних порід самостійно мігрує до земної поверхні і повітря по тріщинах. Кількість пилу й газів, яка викидається в атмосферу, залежить від об'єму вибухових порід та кількості вибухових речовин. При масових вибухах утворюється пилогазова хмаринка об'ємом 15-20 млн. м3, яка розповсюджується на значні відстані від місця вибуху. При масових вибухах в кар'єрах Криворізького залізорудного басейну концентрація пилу в повітрі на відстані 1-1,5 км на протязі години після вибуху складає 6-10 мг/м3, що в 25-20 разів перевищує максимально допустимі концентрації для населених пунктів. Дослідженнями стану повітря в районах кар'єрів на різних родовищах корисних копалин встановлено, що з пилогазової хмаринки, утвореної при масових вибухах, протягом 1-4 годин у радіусі 2-4 км розсіюється від 200 до 500 т дрібнодисперсійного пилу, який вміщує 93,6-99,6 % частинок розміром менше 5 мкм.

Суттєвим джерелом пилогазових забруднень повітря є відвали порід, де відбуваються процеси ерозії, окислення та горіння. Наприклад, у порідних відвалах вугільних шахт міститься 5-20% вугілля, до 10 % піриту, 5% і більше сірки. Внаслідок самозаймання відвалів об'єм “пожежних” газів сягає 180 куб. м/год. з 1 кв. м поверхні відвалу, що горить. При цьому, якщо поверхневі вогнища швидко зникають після припинення експлуатації відвалів, то горіння всередині відвалів триває протягом 7-12 років. Навантажування сухої гірської маси екскаватором (ЕКГ-4, ЕКГ-8) супроводжується виділенням 5000-6000 мг/с пилу, а при вийманні вугілля роторним екскаватором воно перевищує 8000 мг/с.

Транспортування гірничої маси в кар'єрі та на зовнішні відвали супроводжується неабияким пиловиділенням. найбільша інтенсивність якого спостерігається при використанні як транспортні засоби автосамоскидів. Автомобільні дороги із щебенево-гравійним покриттям у кар'єрах та особливо на відвалах - основні, постійно діючі джерела пилоутворення. У деяких кар'єрах на їх частку припадає 70-90% всього пилу, що викидається в повітря. Так, інтенсивність пиловиділення доріг при використанні автотранспорту у Криворізькому басейні на кар'єрах складає 7000 мг/с, а на один самоскид припадає більше 10 кг зметеного пилу за добу. Значне пиловиділення присутнє при розвантаженні самоскидів та думпкарів, транспортуванні гірничої маси конвеєрами, подрібненні її у дробарних установках. При роботі бульдозерів на відвалах виділяється 1500-2500 мг/с, а на кар'єрах будматеріалів при роботі каменерізальних машин 140-1200 мг/с пилу. 5

Забруднюється атмосфера у процесі відкритої розробки родовищ пилом та газоподібними продуктами в результаті експлуатації транспортних і технологічних машин з двигунами внутрішнього згоряння, при проведенні вибухових робот та при виділенні газів із гірських порід. Об'єми виділених двигунами шкідливих компонентів залежить від режиму роботи, регулювання паливної апаратури та якості палива. Склад викиду досить суттєво змінюється залежно від навантаження, із збільшенням його значно збільшуються концентрація сажі, оксидів азоту та оксиди вуглецю. Забруднюють повітря відпрацьованими газами також технологічні машини та механізми: бульдозери, пересувні компресори. Вміст шкідливих компонентів у вихлопних газах дизельних Двигунів європейського виробництва наведений в табл. 2.3.

Таблиця 2.3.

Вміст шкідливих компонентів в вихлопних газах дизельних двигунів європейського виробництва

Таблиця 2.4.

Інтенсивність виділення основних шкідливих компонентів вихлопних газів двигунів деяких автосамозвалів

Вибухи зарядів ВВ, особливо масові, пов?язані з надходженням в повітряне середовище не тільки пилу, але і значної кількості газоподібних продуктів. Заряди масових вибухів нерідко досягають тисячі тон, при цьому в атмосферу викидається від сотень до тисяч кубометрів шкідливих газів. Основна маса газових продуктів викидається на значну висоту (до 200-300 м'ясо) і розповсюджується за межі контуру кар'єра. Деякі уявлення про концентрації газоподібних продуктів після масового вибуху дають данні, що наведені в табл. 2.5.

Таблиця 2.5.

Концентрація газоподібних продуктів в атмосферу після проведення масового вибуху

Розповсюдження газоподібних продуктів і їх розсіювання до ГДК відбувається на досить великі відстані.

Основні властивості виділяються при розробці родовища і подачі гірської маси із кар'єру:

-пиловиділення з відвалів кар'єрів;

- токсичні гази й пил при роботі машин і обладнання;

-залпові викиди пилу і газу при БВР

Класифікація джерел забруднення атмосфери (ЄС)

1. забруднення атмосфери газоподібними продуктами

1.1. масові вибухи при відбиванні порід та корисних копалин

1.2. експлуатація транспортних і технологічних машин, енергетичного обладнання

1.3. газовиділення із породних відвалів та масиву гірських порід

1.4. пожежі на кар'єрах та відвалах

2. Забруднення атмосфери мінеральним пилом

2.1. експлуатація на кар'єрах та відвалах доріг, що не мають твердого покриття

2.2. масові вибухи при відбиванні порід та корисних копалин

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17