Каплунов Ю.В., Климов С.Л., Красавин А.П. Экология угольной промышленности на рубеже XXI века

Подождите немного. Документ загружается.

Under the editorship

of D. Sc. S.L.KIimov

Moscow

Academy of Mining Sciences

Publishing House

2001

Под общей редакцией

д-ра техн. наук С.Л.Климова

Москва

Издательство

Академии горных наук

2001

УДК 622.85:622.33

Каплунов Ю.В., Климов СЛ., Красавин А.П. Экология угольной промышленности

России на рубеже XXI века; Под общей ред. СЛ. Климова. — М.: Изд-во Академии

горных наук, 2001. — 295 с: илл. — ISBN 5-7892-0066-4.

Приведены анализ состояния охраны окружающей природной среды, сложившиеся

тенденции в этой области и прогноз с учетом осуществления программы реструктуризации.

Дана оценка уровня отечественных и зарубежных научно-технических разработок по охране водных и

земельных ресурсов, атмосферного воздуха, утилизации и экологически безопасному размещению отходов

производства. Определены основные экологические проблемы и направления научно-технических разработок

на ближайшую перспективу, показан механизм реализации и эффективность внедрения разработок. Изложены

принципы построения и структурные параметры системы экологического мониторинга и создания на

ее основе отраслевой системы информационного обеспечения эколого-экономического

развития угольной промышленности.

Для технических руководителей и специалистов предприятий и организаций угольной

отрасли, может быть использована при решении вопросов обеспечения экологической безопасности объектов

горно-промышленного производства.

Табл. 49, ил. 43, список лит. — 63 назв.

Kaplunov Yu.V., Klimov S.L., Krasavin A.P. Ecology of the Russian Coal Industry on

the Eve of the XXI Century; Under the Editorship of S.L. Klimov. — M.: Academy of Mining

Sciences Publishing House, 2001. — 295 p.: it. — ISBN 5-7892-0066-4.

The analysis is given of the current state of the natural environment, as well as of the

arising trends in this area. A forecast is presented with due account for the realization of the

restructuring programme. The estimates are given of the national and foreign R&D findings

concerning the protection of water, land resources and air basin, as well as the utilization and

ecologically safe disposal of wastes. The principal ecological problems and areas for R&D are

identified for the nearest future. The mechanism for the realization of R&D findings and their

application efficiency are specified. The principles for the formation and structural parameters

of the ecological monitoring system are shown along with those for the establishment of the

sector information support system on its basis providing for the ecological and economic de-

velopment of the coal industry.

The book is addressed to operating managers, engineers and experts of the coal sector.

It may be helpful for the provision of the environmental safety-in-mining.

Tabl. 49, il. 43, references — 63 items.

ISBN 5-7892-0066-4

А.П. Красавин, 2001

ВВЕДЕНИЕ

Угольная промышленность России играет важную роль в топливно-энер-

гетическом балансе страны. В настоящее время на долю угля приходится

11,8% в производстве и около 18% в потреблении топливно-энергети-

ческих ресурсов, что значительно ниже технических возможностей от-

расли. По прогнозным оценкам удельный вес угля в топливно-энергети-

ческом балансе в третьем тысячелетии будет увеличиваться, а добыча

угля к 2010 г. достигнет 280 млн т.

В соответствии с программой реструктуризации и общей стратегией

развития угольной промышленности предусматривается превращение ее

в обозримой перспективе в устойчиво функционирующую и рентабельную

отрасль за счет создания конкурентоспособных предприятий нового тех-

нического уровня, освоения месторождений с благоприятными горно-

геологическими условиями, комплексной экологически чистой перера-

ботки угля, дальнейшего расширения применения открытого способа уг-

ледобычи, закрытия нерентабельных предприятий. Важной составной

частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение эколо-

гической безопасности производства и благоприятных жизненных усло-

вий для населения угольных регионов.

Общепризнано, что предприятия угольной промышленности оказы-

вают существенное негативное воздействие на все компоненты окружаю-

щей природной среды, вызывая нежелательные их изменения. Во всех

случаях это воздействие проявляется в деградации природного ландшаф-

та и загрязнении водных источников, атмосферного воздуха и почв твер-

дыми, жидкими и пылегазообразными отходами производства в количе-

ствах, зачастую во много раз превышающих предельно допустимые кон-

центрации, что нарушает сложившуюся сбалансированность природной

среды и вызывает необходимость проведения специальных природоза-

щитных мероприятий в районах размещения промышленных объектов.

К настоящему времени в угольной промышленности России и за ру-

бежом накоплен определенный положительный опыт по защите окру-

жающей среды от техногенных загрязнений, активно ведутся поисковые

и экспериментальные исследования, результаты которых успешно ис-

пользуются при проектировании, строительстве и эксплуатации предпри-

ятий. Однако эффективность проводимой природоохранной деятельности

в целом остается пока недостаточной, что обуславливает необходимость

разработки стратегии экологического развития угольной промышленности,

предусматривающей комплексное решение проблем рационального

природопользования на ближайшую перспективу.

Цель данной работы — дать объективную оценку состояния

природоохранной деятельности в угольной промышленности, тенденций

ее развития за последние годы, сформулировать суть предлагаемой

политики

в области охраны окружающей среды и рационального

природопользования, определить приоритетные направления по

дальнейшему развитию этой деятельности и механизм их реализации.

Впервые сделана попытка изложить системный взгляд на проблему

развития природоохранной деятельности в отрасли и создать

конструктивную основу ее коренного улучшения на рубеже XXI века.

Структура изложения соответствует сформулированному выше

назначению и содержит четыре основных раздела:

1.Современное состояние природоохранной деятельности в отрасли

с учетом реализации программы реструктуризации.

2.Оценка отечественных и зарубежных достижений по охране

окружающей природной среды и эффективности их использования в

производстве.

3.Формализация научно-технических проблем экологии угольной

отрасли, подлежащих решению в 2000 — 2002 гг.

4.Система информационного обеспечения устойчивого эколого-

экономического развития угольных регионов.

В целом содержание работы имеет научно-практическую

направленность и охватывает в комплексе все аспекты

природоохранной деятельности, включая оценку уровня существующих

и перспективных технико-технологических решений и эколого-

экономических разработок, связанных с добычей угля открытым и

подземным способами. В этом состоит определенная новизна и

актуальность данной работы.

В подготовке монографии принимали участие А.А. Харионовский

(разд. 2 и 3), A.M. Смирнов и В.Е. Богин (разд. 4).

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

С УЧЕТОМ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ

1.1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОТРАСЛИ

НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ

СРЕДЫ

В РАЙОНАХ ИХ РАЗМЕЩЕНИЯ

1.1.1. ОБЩИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной про-

мышленности Российской Федерации характеризуются созданием круп-

ных горно-добывающих и перерабатывающих производств на базе пер-

спективных месторождений бурых и каменных углей, расположенных в

различных природно-климатических зонах страны. Наряду с развитием

традиционных угольных бассейнов — Донецкого, Кузнецкого и Печор-

ского ускоренными темпами ведется освоение Канско-Ачинского и

Южно-Якутского, обладающих огромными запасами твердого топлива.

Непрерывное наращивание и сосредоточение промышленного потен-

циала в крупных территориально-производственных комплексах страны

вызывают неизбежное изменение окружающей среды, нарушая полнос-

тью или частично сложившиеся экологические связи в зонах размещения

промышленных объектов (шахт, разрезов, обогатительных фабрик). Как

правило, эти изменения проявляются в различных сочетаниях негативных

явлений, важнейшими из которых являются деформация углевмещающих

пород и земной поверхности, истощение и загрязнение подзем-

ных и поверхностных вод, затопление и заболачивание подработанных

территорий, обезвоживание и засоление почв, загрязнение атмосферно-

го воздуха, изъятие земельных площадей из народнохозяйственного обо-

рота и др.

Основное загрязняющее действие на водные объекты (реки, озера,

водоемы, подземные водоносные горизонты) предприятиями угольной

промышленности оказывают сточные воды шахт и разрезов, откачивае-

мые на дневную поверхность одновременно с добычей угля и сланца.

Характер и масштабы загрязнения во многом определяются степенью

разбавления их в водных объектах, величина которой заметно увеличи-

вается во время весенних паводков.

К сточным водам угольных предприятий относятся и воды поверх-

ностного стока с отвалов шахт, разрезов и обогатительных фабрик, транс-

портных коммуникаций и других объектов, которые находятся в пределах

горного отвода. Загрязнение водных объектов поверхностным стоком

особенно значительно в районах с большим количеством атмосферных

осадков.

Угольные предприятия могут загрязнять поверхностные водоемы

также отработанными промышленными водами и обычными канализа-

ционными стоками. Для них характерны высокий уровень бактериального

загрязнения и наличие условно-патогенных энтеробактерий, представ-

ляющих реальную опасность для здоровья населения.

При загрязнении поверхностных водоемов нефтепродуктами снижа-

ется поступление кислорода из атмосферы через водную поверхность и

ухудшается проникновение в толщу воды солнечного света, что оказывает

угнетающее действие на живые организмы и растения.

Загрязнение подземных водных горизонтов обычно происходит из-за

несовершенства горного производства и связано с тем, что часть загряз-

ненных шахтных или карьерных вод мигрирует в нарушенный горный

массив и привносит загрязняющие элементы в подземные воды. Нередко

сюда попадает и часть поверхностных стоков. Вынесенные с территории

предприятия в открытую гидрографическую сеть техногенные загрязне-

ния в составе подпитывающих вод могут попасть в грунтовые воды и

далее распространиться по всему геологическому разрезу.

Большую опасность для водных объектов представляют откачиваемые

из горных выработок и попадающие в реки кислые и минерализованные

сточные воды; кислые воды обычно несут с собой большое количество

окислившегося железа, а минерализованные воды — много сульфатов

и хлоридов. Кислотность и засоленность вод, хотя и не портят природную

красоту поверхностных водоемов, тем не менее пагубно влияют на их

экологическое состояние: воды становятся совершенно не пригодными

для питья, рыбоводства и использования в промышленных целях.

Наибольшее загрязняющее воздействие на воздушный бассейн ока-

зывают промышленные и коммунально-бытовые котельные, сушильные

установки обогатительных фабрик, аспирационные системы предприятий

и горящие породные отвалы. Из этих источников ежегодно в атмосфер-

ный воздух выбрасывается значительное количество твердых и газооб-

разных вредных веществ. По уровню образования и выбросов вредных

веществ в атмосферу угольная промышленность входит в первую десятку

отраслей народного хозяйства страны.

Совокупные выбросы крупных предприятий угольной промышленнос-

ти загрязняют атмосферный воздух в радиусе нескольких десятков кило-

метров, угнетающе действуя на растительный и животный мир.

Ухудшение физических и химических свойств атмосферного воздуха

на территории, прилегающей к предприятиям угольной промышленности,

отрицательно сказывается на здоровье людей, их работоспособности и

продолжительности жизни. Совокупность метеорологических факторов

нередко способствует созданию условий, при которых интенсивность

воздухообмена в околоземных слоях атмосферы весьма незначительна, в

результате чего возникает так называемая температурная инверсия. В

этом

случае концентрация вредных примесей может достигать очень высоких

значений, губительных для всего живого.

Загрязнение атмосферного воздуха в зоне деятельности предприятий

угольной промышленности оказывает также отрицательное влияние на

здания, сооружения и технологическое оборудование. Это влияние

проявляется в механическом абразивном износе от воздействия твердых

частиц и коррозии. Весьма ощутимо влияние загрязненной атмосферы на

состояние жилого фонда. Через щели частицы пыли проникают в жилые

помещения и ухудшают санитарно-гигиенические условия проживания

человека.

Влияние деятельности предприятий угольной промышленности на

состояние земельных ресурсов чрезвычайно разнообразно по формам

своего проявления. Помимо количественного сокращения продуктивных

земельных площадей в результате изъятия их из народнохозяйственного

оборота, при эксплуатации шахт, разрезов и обогатительных фабрик

происходит значительное изменение структуры и состава поверхностного

слоя земной коры, нередко приводящее к полной или частичной потере

плодородия земельных угодий. Наибольший ущерб природе и

землепользователям наносят внешние и внутренние отвалы вскрышных

пород, выработанные пространства разрезов, остаточные горные

выработки, деформированные участки дневной поверхности, породные

отвалы шахт, хвостохранилища обогатительных фабрик, промплощадки и

транспортные коммуникации. Там, где рекультивации нарушенных земель

не придается должного значения, они представляют собой безжизненные

территории, становятся центрами эрозионных процессов, выводящих из

строя земельные участки, прилегающие к угольным предприятиям.

Неблагоприятные изменения природного ландшафта дополняются

нарушениями гидрогеологического режима и гидрогеологических условий

местности.

Весьма специфично разрушающее действие открытых и подземных

горных работ в тундровых районах, где нарушение почвенного покрова

приводит к быстрому развитию весьма нежелательного термокарстового

процесса. Карьерно-отвальный тип местности, образующийся в результате

ведения открытых горных работ, имеет сложную структуру, слагаясь

из разнородных урочищ, — от озер и болот в котлованах до иссушенных

вершин холмов и гряд.

Разработка угольных месторождений подземным способом требует

меньших территорий под земельный отвод и не вызывает таких значи-

тельных нарушений природных ландшафтов, как открытые горные рабо-

ты. Изменения геологического строения недр и земной поверхности в

этом случае связаны главным образом с деформацией горных пород в

надугольной толще. При этом имеют место три типа явлений: деформация

отдельных слоев и массива в целом, возникновение трещин и обвалы. По

мере увеличения выработанного пространства эти явления следуют одно

за другим и оказывают значительные воздействия на земную поверхность.

Породные отвалы загрязняют не только атмосферный воздух и окру-

жающие земли, но и реки, озера и искусственные водоемы. Подкисляю-

щие вещества вымываются из отвалов дождевыми потоками и затем

переносятся грунтовыми и подземными водами в ближайшие поверхност-

ные водоемы. Объемы загрязняющих веществ, поступающие в водоемы

из многочисленных террикоников и отвалов, достаточны для экологичес-

ки опасного воздействия на флору и фауну.

Предприятия угольной промышленности вызывают существенные из-

менения геологической среды, под которой понимается верхняя часть ли-

тосферы, доступная для производственной деятельности человека. При

этом размеры и характер этих изменений в каждом конкретном случае

различны и определяются природными и технологическими особеннос-

тями разрабатываемых месторождений.

Основные изменения геологической среды при открытом способе раз-

работки месторождений заключаются в деформации горного массива в

бортах и откосах, усилении геодинамических и гидрохимических процес-

сов, формировании техногенного рельефа. Происходят также значитель-

ные изменения гидрогеологических условий территорий, прилегающих к

разрезам. Борьба с водопритоками из вскрышных и залегающих ниже

водоносных горизонтов приводит к развитию больших депрессионных во-

ронок, в пределах которых из-за обезвоживания почв существенно из-

меняется или даже деградирует видовой состав растительности. Нару-

шение структуры почв ускоряет развитие эрозионных процессов на при-

легающих к разрезам территориях, вызывая нарушения земной поверх-

ности далеко от их контуров.

При подземном способе добычи отрицательные изменения связаны

со сдвижением и деформацией горных пород и земной поверхности. В ре-

зультате в подработанной горными работами толще пород образуются

многочисленные зоны водопроводящих трещин, на дневной поверхности

появляются провалы, прогибы, затопленные и заболоченные участки, из-

меняется водно-солевой баланс зоны аэрации. Из-за постоянной откачки

воды из шахт нарушаются естественное состояние и режим подземных

вод, находящихся в непосредственной близости от горных выработок.

В зоне геологических нарушений могут изменяться водотоки, происхо-

дить уменьшение давления воды, смешение вод различных горизонтов.

Обычно в первые годы эксплуатации шахт в результате дренажа обра-

зуются депрессионные воронки, размеры которых зависят от местных

геологических условий и масштаба горных выработок. Одновременная

откачка шахтных вод на многих участках приводит к объединению от-

дельных воронок в одну крупную, охватывающую обширную территорию.

В зонах интенсивного образования водопроводящих трещин, наоборот,

часто наблюдается исчезновение водоносных горизонтов, высыхание во-

доемов и почв. Реки становятся источником питания подземных вод. Воз-

никновение трещин в поверхностных слоях приводит к изменению вод-

ного режима почв и подстилающих пород, что неблагоприятно отража-

ется на жизнедеятельности растений, особенно древесных.

Масштабы негативного влияния на окружающую природную среду не-

посредственно зависят от объема основного производства. С изменением

объемов добычи угля возрастают или снижаются притоки шахтных (ка-

рьерных) вод, выход вскрышных (вмещающих) пород и отходов обога-

щения, площади нарушения земельных угодий, загрязнение атмосфер-

ного воздуха выбросами вредных веществ и др.

В приложении 1 и на рис. 1 приведены объемы добычи угля за период

1990—1998 гг. в целом по отрасли, угольным бассейнам и месторожде-

ниям.

Приведенные данные свидетельствуют, что в течение девяти лет про-

исходило устойчивое снижение объемов добычи как в целом по отрасли

(с 390,7 млн т в 1990 г. до 221,2 млн т в 1998 г.), так и по угольным

бассейнам и месторождениям:

Донецкому бассейну — с 27,61 до 10,22 млн т (на 63%);

Кузнецкому бассейну — с 144,55 до 92,76 млн т (на 36%);

Канско-Ачинскому бассейну — с 51,21 до 32,92 млн т (на 36%);

Печорскому бассейну — с 29,27 до 18,44 млн т (на 37%);

Якутскому бассейну — с 14,46 до 8,78 млн т (на 39%);

Подмосковному бассейну — с 13,27 до 1,32 млн т (на 90%);

месторождениям Урала — с 23,91 до 8 млн т (на 67%);

месторождениям Восточной Сибири — с 46,31 до 28,03 млн т (на

39%);

месторождениям Дальнего Востока — с 35,04 до 18,35 млн т (на

48%).

Снижение добычи угля произошло практически во всех акционерных

обществах.