Основную массу вредных веществ, выделяющихся в атмосферу из подземных горных выработок, составляют метан, оксид углерода, оксиды азота, пыль.
Для предотвращения окислительных процессов в подземных условиях применяют пожаробезопасные системы разработки пластов, изолируют выработанные пространства, создают в них инертную атмосферу, снижают потери полезных ископаемых, осуществляют быстрое и эффективное тушение пожаров.
Наиболее распространенным и активным способом уменьшения метанообильности угольных шахт является дегазация разрабатываемых и сближенных угольных пластов и выработанных пространств. При правильной дегазации поступление метана в рудничный воздух может быть сокращено на 30—40 % по шахте в целом и на 70—80 % в пределах выработок выемочных полей.
Дегазация может производиться различными способами: проведением подготовительных выработок; бурением скважин по пласту и по породе с поверхности или из выработок с последующим отсосом метана; гидроразрывом или гидрорасчленением пласта; нагнетанием в пласт раствора, уменьшающего газовую проницаемость угля или содержащего метанопоглощающие микроорганизма; гидрообработкой призабойной зоны; каптажом суфлярных выделений метана.
В шахтном хозяйстве отсасываемый метан используемся пока недостаточно (10—15 %), хотя его с успехом можно применять в качестве топлива для нагрева паровых котлов в шахтных котельных. Это обеспечит значительный экономический эффект.
Чтобы уменьшить образование оксида углерода и оксидов азота, нельзя допускать неполного взрывания ВВ, забойки шпуров угольной мелочью, применять ВВ с нулевым кислородным балансом и со специальными добавками как в самом ВВ, так и в оболочках патронов и в забойке.
Для предотвращения образования пыли и пылевого облака внедряют механизмы, при работе которых пылеобразование минимально; предварительно увлажняют пласты, что позволяет снизить запыленность воздуха на 50—80 %; орошают места пылеобразования и осевшей пыли; периодически очищают от пыли откаточные и вентиляционные выработки (3—4 раза в год); нормируют расход ВВ; применяют мокрое бурение и бурение с отсосом пыли; используют пенно-воздушные и воздушно-водяные завесы; орошением подавляют пыль в пунктах погрузки и перегрузки; укрывают места перегрузки пылезащитными кожухами; ограничивают высоту перепада угля и породы; уплотняют места соединений и т.д.
Сокращение вредных выбросов технологическим комплексом поверхности шахт достигается его совершенствованием. Общими на- правлениями являются:
упрощение технологических схем, применение совершенной поточной технологии на базе надежного, высокопроизводительного оборудования с комплексной механизацией и автоматизацией всех процессов на поверхности шахт;
переход на автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления производственными процессами;
организация районных предприятий для обслуживания групп шахт (ремонт оборудования, материально-техническое снабжение, переработка шахтной породы и т. д.);
осуществление комплекса организационно-технических мероприятий по охране окружающей среды.
При разработке комплекса организационно-технических мероприятий по охране воздушного бассейна от загрязнений в отрасли прежде всего уделяется внимание совершенствованию технологии первичной обработки, транспортирования и складирования гордой массы путем применения новых машин и механизмов с меньшей интенсивностью пылевыделения, а также использованию различных типов пылеуловителей для очистки вентиляционных (аспирационных) выбросов; совершенствованию технологии отвалообразования и очистки дыма, котельных с помощью устройств для улавливания вредных газов, пыле- и золоуловителей.
В угольной промышленности основными мерами, направленными на уменьшение количества вредных выбросов с дымовыми газами котельных, являются: закрытие котельных малой мощности; совершенствование технологии сжигания топлива; полное оснащение котельных эффективным пылеулавливающим оборудованием.
Уменьшает вредные выбросы в атмосферу использование для котлоагрегатов жидкого или газообразного топлива, включая метан от дегазации шахт.
Улавливание пыли из дымовых газов котельных производится с помощью различных очистных установок. Вид их зависит от физико-химических свойств улавливаемой золы и пыли (в первую очередь фракционного состава).
Наиболее эффективным методом очистки дымовых газов промышленных и коммунально-бытовых котельных от твердых веществ является в настоящее время метод сухой механической очистки с применением одиночных циклонов для котельных с котлами паропроизводительностью 2,5—6,5 т/ч и батарейных циклонов для котельных с котлами производительностью 6,5—20 т/ч.
3. Охрана земной поверхности
Развитие горнодобывающей промышленности приводит к изъятию из природного кругооборота и нарушению значительной части поверхности Земли. Нарушенными считаются земли, которые утратили свою хозяйственную ценность или являются источником отрицательного воздействия на окружающую среду.
Отчуждаются большие площади плодородных земель при открытом способе разработки месторождений, обеспечивающем добычу наиболее объемных масс полезных ископаемых: топливных, железорудных, строительных.
Добыча полезных ископаемых подземным способом также отрицательно влияет на состояние природных ландшафтов. Вследствие сдвижений и деформаций горных пород на поверхности шахтных полей образуются провалы, прогибы, мульды сдвижения, которые заполняются грунтовыми подземными водами с верхних водоносных горизонтов, а также паводковыми водами и атмосферными осадками.
Деформация земной поверхности при подработке, затопление ее отдельных участков или обезвоживание наносят значительный ущерб природным объектам (пашни, леса и др.), населенным пунктам, промышленным сооружениям, изменяют микроклимат.
Размеры зоны влияния подземных разработок на сооружения и природные объекты зависят от следующих факторов: мощности, угла падения и глубины разрабатываемых пластов; размеров очистных выработок, расположения и размеров оставляемых в очистной выработке целиков; способа управления горным давлением; скорости подвигания забоя; наличия вблизи очистной выработки ранее отработанных площадей; физико-механических свойств пород; структурных особенностей массива горных пород (мощность слоев, геологические нарушения и др.).
С увеличением глубины разработки все виды деформаций земной поверхности уменьшаются.
Отрицательное влияние подземных горных выработок заключается также в засорении и отчуждении земли породными отвалами. В результате добычи угля подземным способом на поверхность выдается порода от проведения подготовительных и очистных работ, от очистки и восстановления горных выработок. Количество ее зависит от системы разработки, горно-геологических условий, способа выемки угля и т. д: Выданная на поверхность порода складируется в различные по размерам и форме отвалы. Они занимают ценные сельскохозяйственные земли, снижают продуктивность соседних земель, загрязняют атмосферу газами и пылью, нарушают гидрогеологический режим местности. Кроме того, воды (преимущественно токсичные), которые стекают с отвалов, уничтожают растительность на прилегающей территории.
Отвалы, расположенные вблизи населенных пунктов, ухудшают санитарно-гигиенические условия жизни людей.
На состояние окружающей природной среды воздействуют также геологоразведочные работы. Геологические службы (особенно поисковые) во многих случаях первыми соприкасаются с нетронутой природой и начинают ее обживать. В результате контакта нередко происходит захламление ландшафта, порубка леса, его пожары, гибель птиц и животных в оставленных после окончания буровых работ ямах с нефтью, загрязнение атмосферы выхлопными газами двигателей энергетических и транспортных установок и т. д.
Следовательно, открытые и подземные разработки полезных ископаемых, а также геолого-разведочные работы приводят к отрицательным изменениям земной поверхности, которая представляет собой важнейшее естественное богатство общества, основу сельскохозяйственного производства, место людских поселений и размещения промышленности, т. е. земля, является источником общенародного благосостояния.
Защита земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок осуществляется в двух основных направлениях: уменьшении нарушений земной поверхности с помощью горнотехнических и специальных охранных мероприятий и ликвидации отрицательных последствий горных работ путем восстановления (рекультивации) нарушенных земель. При этом генеральным направлением рационального использования земель в угольной промышленности является рекультивация нарушенных площадей и возврат их в народное хозяйство как продуктивных угодий в виде пашен, лугов, лесонасаждений, искусственных водоемов.
Таким образом, первоочередные задачи заключаются в том, чтобы вернуть нарушенным горными работами землям плодородие, снова включить их в сельскохозяйственный оборот, всесторонне совершенствовать природопользование в социалистическом производстве.
4. Рекультивация земель, ее виды, характеристика
Если при подземном способе угледобычи невозможно избежать мульдообразных оседаний земной поверхности, то их ликвидируют путем рекультивации. Рекультивация — это комплекс горных, мелиоративных, сельскохозяйственных и гидротехнических работ по восстановлению продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель определенной целевой направленности. Являясь важнейшей составной частью комплекса защитных мер по охране окружающей природной среды, рекультивация сокращает сроки задалживания земель для нужд предприятий горнодобывающей промышленности.