3.3. Вплив на довкілля вугільної промисловості та заходи по його зменшенню
На екологічну ситуацію у вугледобувних регіонах впливають шахти, розрізи (кар’єри), збагачувальні фабрики, підприємства вугільного машинобудування.
Основними проявами негативного впливу є:
1) забруднення та порушення гідрологічного режиму підземних та поверхневих вод;
2) забруднення повітряного басейну твердими та газоподібними речовинами в процесах добування, транспортування, збагачування та переробки вугілля;
3) забруднення земної поверхні відходами добування і збагачення вугілля;
4) вилучення із землекористування та порушення земної поверхні;
5) шумове забруднення та вібрація ґрунтів.
3.3.1. Вплив вугільної промисловості на природні водні джерела
Підприємства вугільної промисловості наносять великої шкоди водним ресурсам: 1) вичерпують підземні води при осушенні в період будівництва і експлуатації шахт і кар’єрів; 2) забруднюють поверхневі води не достатньо очищеними шахтними, кар’єрними, виробничими стічними водами із поверхневого комплексу шахт, розрізів, збагачувальних фабрик, заводів; 3) господарсько-побутовими водами працівників виробництва; 4) комунально-побутовими водами селищ, які знаходяться на балансі вугільних підприємств.
Шахтні і кар’єрні води ще називаються рудниковими або попутно-забраними, які формуються завдяки поверхневим і підземним водам, що проникають у вироблений простір. Ці води складають основну частину (74..76%) стічних вод вугільної промисловості. Вони також наносять велику шкоду навколишньому середовищу.
При проходці виробок і проведенні очисних робіт навколо виробок і над виробленим простором формуються так звані депресійні поверхні (лійки), наявність яких вказує на поступове зниження рівня води у водонасосному горизонті, хоча приплив її може бути тривалим і значним.
Утворення депресійної лійки різко порушує режим водоносних пластів. Якщо запаси води в окремому пласті невеликі порівняно з відтіканням, то поступово відбувається осушення підробленої частини водоносного пласта і навіть припинення припливу. при великих запасах води у водоносних пластах приплив її в шахту в міру посування очисних робіт зростає.
В районах інтенсивної розробки вугільних родовищ через утворення депресійних лійок спостерігається загальне пониження рівнів підземних вод, що позначається на стані водопостачання населення, які одержують воду з трубчастих і, в особливості, з шахтних колодязів.
Дебіт шахтних вод залежить від природних і технологічних чинників. До природних – відносяться: гідрогеологічні умови родовища (режим обводнення і наявність водних джерел), кількість атмосферних опадів, що надходить на водозбірну площу шахти, швидкість фільтрації води у водоносних пластах. Технологічні чинники: масштаби попереднього осушення шахтних полів, глибина розробки, схема розкриття і відпрацювання шахтного поля, система розробки, використання, води в технічних цілях (гідродобування, зрошення і інше).
При проведенні підземних гірничих робіт утворюються три види водоприливів (три системи обводнення) по шахтному полю: при проходці підготовчих і основних виробок; при очисних роботах; з погашених виробок. Таким чином, вода у вироблений простір може потрапляти з трьох або чотирьох боків: зверху при наявності пор і тріщин на поверхностях його стелі, при врізанні виробок у водоносні горизонти; з боків і знизу – який може бути обумовлений відповідним напором депресійної поверхні природних вод або напором води із затоплених шахт і раніше підроблених елементів шахти.
Стікаючі по виробленому простору і гірничих виробках шахтні води забруднюються і збагачуються різними твердими та розчинними речовинами. Якісний склад шахтних вод різноманітний і істотно відмінний по вугільних басейнах, родовищах та районах. В більшості випадків ці води не придатні для пиття і мають властивості, які виключають їх використання для технічних потреб без попереднього очищення.
Основна частка забруднюючих речовин припадає на завислі речовини, концентрація яких у водах, що надходять з мокрих лав сягає 10…15 тис. мг/л, з сухих – 4…5 тис. мг/л. Це вугільний пил і дрібна пуста порода, які утворюються при руйнуванні вугільного пласта в діючих вибоях або залишились в старих – при їх недостатньому захисті. Крім того, в шахтних водах можуть міститься солі, луги, кислоти, мікроорганізми, включаючи кишкову групу, нафтопродукти і мастила, які потрапляють в шахтні води внаслідок праці гірничих машин і механізмів.
Основними напрямками розв’язання проблеми зниження забрудненості шахтних вод є:
запобігання забрудненню великих об’ємів умовно чистих вод;
очищення води в підземних умовах з дільниць видобування вугілля;
доочищення шахтних вод в наземних умовах.
При складанні схеми водовідводу і очищення шахтних вод від завислих речовин в підземних умовах потрібно дотримуватись наступних вимог:
1) зменшувати приток води із діючих видобувних горизонтів при одночасному збільшенні (до 65%) частини умовних чистих вод з погашених виробок в загальному балансі водопритоку по шахті;
2) припиняти змішування умовно чистих вод, які без очищення можуть використовуватись на технологічні потреби шахти, із забрудненими потоками діючих горизонтів;
3) видаляти крупнодисперсні завислі речовини із забруднених потоків під землею; залишковий вміст завислих речовин не повинен перевищувати 30...50 мг/л;
4) осад, який видаляється на підземних очисних спорудах, може бути захоронений у вироблених просторах.
Зниження забрудненості шахтних вод завислими речовинами в підземних умовах дозволяє одержати значний економічний ефект дякуючи тому що:
1) не треба будувати очисні споруди на поверхні для перепустку значно більших об’ємів води;
2) умовно чисті води можна використовувати на власні потреби в підземних умовах шахти;
3) зневоднений осад-шлам захороняти у вироблених вибоях.
Друге (кінцеве) доочищення шахтних вод перед скидом в поверхневі водойми повинно здійснюватись в наземних умовах на фільтрувальних станціях.
На рисунку 13 зображена технологічна схема умовно-чистих і очищених шахтних вод.
Рис. 13. Технологічна схема очищення забруднених потоків і відводу умовно-чистих шахтних вод на поверхню:
1 – водоспускна свердловина; 2 – погашена виробка; 3 – водозбірник;
4 – відстійник; 5 – насос; 6 – вироблений простір; 7 – шламонакопичувач;
8 – згущувач; 9 – гідроелеватор; 10 – вагон; 11 – знезаражувальна установка
Для забезпечення роботи схеми спочатку треба виконати профілактичні заходи. Насамперед, це перехоплення потоків умовно чистих вод особливо в зоні діючих виробок і їх транспортування до головних водозбірників.
З погашених виробок умовно чисті води можуть транспортуватись самопливом до водонакопичувачів, звідкіля перекачуватись насосною станцією в головний водозбірник.
Для зменшення забрудненості водних потоків на дільницях видобування вугілля треба здійснювати загальні і спеціальні організаційно-технічні заходи. При виконанні цих заходів потрібно:
а) вугілля зрошувати в автоматичному режимі, тобто в періоди руйнування і транспортування гірничої маси;
б) в місцях інтенсивного виклинування підземних вод в штреках застосовувати прогумовані тканини для відводу їх в канавки;
в) стежити за станом водовідвідних канавок;
г) систематично зачищати ґрунт штреків від пилу і дрібних часток;
д) здійснювати будову мікровідстійників (1,5…3,0 м3) по трасі канавок, що відводять воду від мокрого діючого вибою і сухого штреку;
е) будувати водонакопичувачі ємністю 10…15 м3 в місцях згибу мокрого штреку і сухого вибою з відкачкою води по трубопроводу в загальний водозбірник.
Для затримання завислих речовин використовують тонкошарові відстійники (конструкція поєднує деякі елементи і принцип дії горизонтального і вертикального відстійників). Відстійник через перегородку поєднується з водозбірною камерою (рис. 14).
Рис. 14. Водоочисний комплекс: 1 – гідроелеваторна установка; 2 – всмоктувальна труба гідроелеватора; 3 – водозбірна камера; 4 – шламонакопичувач; 5 – нахильні камери освітлення; 6 – решітка
Вода у відстійник з видобувних ділянок може потрапляти самопливом – по жолобам і по напірним трубопроводам, в аварійних ситуаціях – з камери накопичення через водозлив з тонкою стінкою.
По мірі накопичення осаду у відстійнику його відсмоктують за допомогою гідроелеватора і направляють або зразу в порожні гірничі виробки, або через згустник – у вагони з сітчастим дном для зневоднення і будь-якого використання.
Освітлена вода після відстійника змішується з умовно-чистою, знезаражується і відводиться за допомёогою насосів на поверхню для доочищення, використання в будь-якому виробництві або скиду у поверхневі водні джерела.