Диплом Вплив гірничодобувного комплексу на параметри навколишнього середовища на прикладі Бондарівського

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-24

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 8.11.2024

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЖИТОМИРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра геотехнологій

ім. проф. М.Т. Бакки

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни:

«Екологія гірничого виробництва»

на тему:

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

Виконала: студентка ІІ курсу, ГЕФ

групи ЗЕО-07-1

Перевірила:Распутна Т.А.

Житомир

2010

Зміст

Вступ

Розділ 1 Характеристика об’єкта дослідження

1.1 Характеристика сировини та готової продукції

1.2 Характеристика гірничого виробництва - Бондарівське родовище кристалічних порі

Розділ 2 Вплив підприємств гірничодобувного комплексу на природне навколишнє середовище

2.1 Вплив геологорозвідувальних робіт на природне навколишнє середовище

2.2 Вплив гірничих розробок на повітряний басейн

2.2.1 Склад та функції атмосфери

2.2.2 Джерела забруднення атмосфери

2.2.3 Охорона повітряного простору

2.2.4 Методи і засоби контролю якості атмосферного повітря

2.3 Вплив гірничих розробок на водний басейн

2.3.1 Гідросфера, її склад та функції

2.3.2 Забруднення водного басейну

2.3.3 Склад стічних вод гірських підприємств

2.3.4 Охорона водних ресурсів

2.4 Вплив гірничих розробок наземну поверхню і ландшафт

2.4.1 Склад та функції літосфери

2.4.2 Порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин..

2.4.3 Ефективність використання земель

2.4.4 Охорона і підвищення ефективності використання земель при видобутку корисних копалин

2.5 Раціональне і комплексне використання корисних копалин, розкривних і вміщуючих порід. Охорона та раціональне використання надр

2.5.1 Вплив відкритих гірничих робіт на надра

2.5.2 Забруднення надр їх раціональне та комплексне використання

2.6 Радіаційний вплив гірських порід на природне навколишнє середовище

2.6.1 Загальні відомості по радіоактивності будівельних гірських і вміщуючих порід

2.6.2 Акцесорні мінерали і їх вплив на радіоактивність порід

2.6.3 Класифікація родовищ будівельних гірських порід по природній радіоактивності корисної копалини

2.7 Електромагнітний, шумовий і вібраційний вплив технологічного, транспортного та енергетичного обладнання на природне середовище

2.7.1 Шум: поняття і характеристики

2.7.2 Джерела шуму

2.7.3 Заходи по зменшенню рівня шуму

2.7.4 Вібрація. Джерела вібрації

2.7.5 Методи та засоби захисту від вібрації

2.7.6 Природа виникнення електромагнітних полів

2.7.7 Вплив електромагнітних полів на стан здоров’я людини та об’єкти довкілля

2.8 Вплив гірничих розробок на рослинний та тваринний світ

Розділ 3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунки основних викидів в атмосферу при ведені відкритих гірничих розробок

3.2 Визначення розмірів зон негативного впливу гірничого підприємства на природне навколишнє середовище

Висновки

Література

Вступ

Проблема охорони і раціонального використання земель у наш час надзвичайно актуальна, як у нашій країні, так і в усьому світі. При видобуванні корисних копалин, особливо відкритим способом, неминуче руйнується поверхня землі. Природний ґрунтовий покрив змінюється або навіть знищується, а едафічний фактор – ґрунт – замінюється на мінеральний субстрат. В наслідок цього зникає природна і культурна рослинність, безплідні ділянки змінюють ліси і поля. Знижується дебіт наземних та підземних вод і, в цілому, погіршується водний режим територій. Незакріплені рослинністю і висушені площі, складені глибинними, розпушеними в процесі розкривних робіт породами, стають вогнищами водної та вітрової ерозії. Зміна екологічних умов на нові, техногенні, зумовлюється також міграцією хімічних елементів розкривних порід, що містять велику кількість водорозчинних солей і сірковмісних мінералів. Дослідження промислового порушення земель показало, що їх географічне положення і фактори, які викликають ці порушення, надзвичайно різноманітні. В результаті порушень поверхні утворюються відвали, кар’єри відкритих розробок родовищ, шламонагромаджувачі і хвостосховища тощо. До відвальних комплексів належать також терикони, що виникають при добуванні корисних копалин підземним способом.

Гірничопромисловий комплекс, як один із видів економічної діяльності, виступає серйозним забруднювачем навколишнього природного середовища, що проявляється в трьох основних напрямках; порушення земної поверхні, викиди в атмосферне повітря газових та пилових шкідливих речовин, забруднення водних ресурсів рідкими відходами гірничих підприємств.

Найбільшим фактором негативного впливу на довкілля є порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин, що призводить до зміни структури i погіршення якості, або взагалі зникнення родючого шару, до зміни форм рельєфу, ландшафтних порушень. Це викликає, в свою чергу, загибель або деградацію рослинного та тваринного світу

Значні порушення земної поверхні відбуваються при проведенні відкритих гірничих та розкривних робіт i видобуванні корисних копалин в кар’єрах.

Випереджуючим процесом при цьому є селективне (роздільне, розмежоване) зняття ґрунтового шару, перед яким проводяться підготовчі роботи: вирубка лісу, корчування пнів, збирання i видалення валунів, вирізання чагарників тощо. Вiдкритi розробки родовищ корисних копалин характеризуються значними ландшафтними порушеннями, форми яких мають декілька класифiкацiй.

Окрім перерахованих порушень земної поверхні, зумовлених відкритими гірничими роботами, значні земельні ділянки займаються відвалами i сухих хвостів збагачення i хвостосховищами. Результатом таких розробок є появи западин та виїмок на земній поверхні, що призводить до зміни водного режиму i, як наслідок, заболочування мiсцевостi, а залишенi без рослинного покриву порушені відслонення породи - до iнтенсивної водної та вітрової ерозії. Досить відзначити, що на Житомирщині відходи підприємств гiрничовидобувної промисловості — породи розкривні та супутні - займають 1066 га, де їх заскладовано майже 100 млн. тонн Значні площі земельних вiдводiв під розробку родовищ порушуються в’їзними та розрізними траншеями, характеристика яких визначається геометричними параметрами виробок. Крім того, кожна ділянка землі, порушена при вiдкритiй розробці родовищ, спричиняє шкідливий вплив на ділянку приблизно такої ж площі прилеглої території.

Відводи земель під гірниче виробництво пов’язані з вилученням більшої чи меншої земельної ділянки у землекористувачів на певний період часу, i, вiдповiдно, скороченням земельних ресурсів країни. Характерно те, що вилучені у інших землекористувачів i порушені землі стають малопридатними для продуктивного використання в сільському i лісовому господарстві, та для інших цілей. При цьому процеси природного відновлення рослинних покривів, ґрунтів i рельєфів порушених земель протікають повільно або взагалі не відбуваються. Самі ж порушення земної поверхні, як правило, не зникають i стають сталими техногенними формуваннями, тому такі землі підлягають штучному відновленню. Для вирішення проблеми техногенних порушень ландшафтів використовують різні способи і методи рекультивації земель. Головна мета рекультивації – повернути до активного народногосподарського використання землі, порушені внаслідок гірничих і деяких інших специфічних робіт, створити на них сільськогосподарські, лісові та інші угіддя, поліпшити умови навколишнього середовища.

Вітчизняний і зарубіжний досвід показав, що успішна рекультивація з гармонічним поєднанням господарської діяльності і природних закономірностей можлива тільки при комплексному підході до її проведення рекультивація земель як галузь діяльності людини в нашій країні належить до порівняно молодих. На сучасному етапі існують усі можливості й передумови всебічного розширення і поглиблення рекультиваційних робіт.

Метою даного курсового проекту є оцінка екологічного стану кар’єрів Житомирської області і обґрунтування рекомендацій щодо підвищення їх ефективності з екологічної та економічної точки зору.

В даній роботі міститься малюнків – 2, схем – 3, таблиць – 16. Всього сторін

Розділ 1

Характеристика об’єкта дослідження

1.1 Характеристика сировини та готової продукції

Природне каміння складає важливу частину мінерально-сировинної бази сучасної будівельної індустрії. У якості будівельного матеріалу використовується велика кількість різноманітних магматичних, метаморфічних, ефузивних і осадових гірських порід.

Будівельний камінь масового виробництва має неправильну форму і включає в себе рваний камінь чи бут і дроблений камінь (щебінь, крошка, пісок).

Найбільш вживаний для будівельних потреб є щебінь, який отримують шляхом подрібнення добутої гірської породи з послідуючим розділенням на фракції більшість у межах від 3 до 70 мм. Щебінь широко використовується у якості природного заповнювача у звичайний і гідротехнічний бітони, для облаштування баластного слою залізничних доріг, будівництва і ремонту автомобільних доріг і т.п.

Бутове каміння отримують у результаті підривання гірських порід, яке у послідуючому не обробляється (розпилці, обтесуванні, шліфуванні), добувають із порід переважно тих, які не піддавалися вивітрюванню, з об’ємною насипною масою не нижче 1800 кг/м³.

Вимоги промисловості до якості сировини і готової продукції. Сировиною для виробництва із природного каміння для будівельних і дорожньо–шляхових робіт є скеляні породи з об’ємною масою 1.8 – 2.8 г/см³. Допускається використання порід з об’ємною масою вище 2.8 г/см³ при відповідному техніко – економічному обґрунтуванні.

Оцінка гірських порід, призначених для отримання щебеню, проводиться у відповідності з вимогами ГОСТ 23845 – 86 «Породи гірські скеляні для виробництва щебеню для будівельних робіт. Технічні вимоги і методи використання». Ці вимоги поширюються на породи із середньою щільністю вище 2.0 г/см³, призначені для виробництва щебеню будівельного по ГОСТ 8267 – 82, щебінь для баластного шару залізничних доріг по ГОСТ 7392 – 85 і щебеню для основи покриття автомобільних доріг по ГОСТ 25607 – 83. Гірські породи оцінюють петрографічною характеристикою і показниками фізико – технічних властивостей.

Петрографічна характеристика повинна включати найменування порід і її генетичну групу, зміст включень порід і мінералів, які відносять до шкідливих добавок, оцінку структурних і текстурних особливостей, дані по наявність чи відсутність слідів вивітрювання, вторинних змін, зон подрібнення, розсланцювання, вміст прошарків глинистих чи інших засмічуючих порід.

Фізико–технічні властивості порід оцінюють наступними показниками: міцність, морозостійкістю, водопоглинанням, істинною і середньою міцністю, пористістю, електроізоляційними властивостями (тільки для порід призначених на щебінь для баластного шару залізничних доріг), тріщинуватістю, радіаційно–гігієнічними показниками.

Міцність порід оцінюють межею міцності зразків при стисканні у сухому і в насиченому вологою стані, маркою по міцності при стисканні у насиченому водою стані (табл.1.1.), маркою по міцності, яка визначається по тому, як дробиться щебінь у циліндрі при стисканні (розчавленні) щебню в циліндрі (табл.1.2.), маркою по морозостійкості (табл 1.5.). Крім того, породи призначені для виробництва щебеню у будівництві автомобільних доріг, характеризується стиранністю в поличному барабані, а для баластного шару залізничних доріг – стиранність у поличному барабані (табл.1.3.) і опору удару по кормі ПМ (табл.1.8.).

Таблиця 1.1.

Марка вивержених порід по міцності при стисканні у насиченому водою стані (ГОСТ 23845 - 86)

Середня границя міцності породи у інтервалі, який відповідає висоті уступу, кгс/см2	Марка породи по міцності
Вище 600 до 800	600
800 до 1000	800
1000 до 1200	1000
1200 до 1400	1200
1400	1400

Якщо породи з інтервалом, який відповідає висоті уступу, мають середню границю міцності при стисканні вище 2500 кгс/см², то доцільність використання порід цих інтервалів для виробництва щебеню на основі технологічних випробувань породи при відповідному техніко – економічному обґрунтуванні.

Таблиця 1.2.

Марки породи по міцності, які визначаються по дробленню в циліндрі щебеню (ГОСТ 23845 - 86)

Подрібненість при стисканні (розчавленні) в циліндрі щебеню із порід інтервалу, який відповідає висоті уступу (втрата ваги після випробування), %			Марка породи по міщцості, яка визначається по подрібненності щебню
Метаморфічних	Інтрузивних	Ефузивних
Вище 15 до 20	Вище 25 до 34	Вище 15 до 20	600
Вище 13 до 15	Вище 20 до 25	Вище 13 до 15	800
Вище 11 до 13	Вище 16 до 20	Вище 11 до 13	1000
До 11	Вище 12 до 16	Вище 9 до 11	1200
	До 12	До 9	1400

Породи з інтервалом, який відповідає висоті уступу, можуть призначатись для виробництва щебеню тих марок, які встановлені для цих порід по подрібненості у циліндрі отриманого із них щебеню. Можливість виробництва із цих порід щебеню більш високих марок встановлюється на основі технічних випродувань.

Якщо в породах, інтервалом, який відповідає висоті уступу, вміст слабих різностей перевищує значення, вказані в таблиці 1.4., то використання цих порід для виробництва щебеню допускається після встановлення на основі технологічних випробувань можливе отримання із них щебеню, який відповідає по вмісту слабких різностей вимогам ГОСТ 8267 – 82.

Таблиця 1.3.

Марки порід по сточуваності у поличному барабані (ГОСТ 23845 - 86)

Втрата ваги, %, після випробування у поличному барабані щебеню із породи, інтервалом, який відповідає висоті уступу	Марка породи по сточуваності
До 25	І -1
Вище 25 до 35	І – 2
Вище 35 до 45	І – 3
Вище 45 до 60	І - 4

Таблиця 1.4.

Межі вмісту слабих різностей у вивержених породах (ГОСТ 23845 - 86)

Марка породи по міцності	Нормований вміст слабих зерен у щебені, %, не більше	Вміст слабих різностей у породі інтервалу, який відповідає висоті уступу, %, не більше
600, 800	10	20
1000, 1200, 1400	5	8

Морозостійкість порід визначається маркою, яка відповідає числу циклів поперемінного заморожування і відтаювання у воді, витриманих щебенем, отриманим із цієї породи. Допускається оцінювати морозостійкість породи по числу циклів насичування в розчині сіркокислого натрію і висушування, витриманих щебенем, отриманим із цієї породи. При негативних результатах цього випробування кінцеву оцінку дають на основі випробувань заморожуванням і відтаюванням у воді (табл 1.5.).

Використання порід, які мають після 15 циклів поперемінного заморожування і відтаювання у воді втрата в масі більше 10%, для виробництва щебеню допускається тільки після встановлення спеціальними дослідами можливої області його використання.

Породи, які використовуються для виробництва щебеню для баластного шару залізничних доріг, повинна мати марку по морозостійкості не нижче Мрз 25. Визначення морозостійкості породи є необхідним до марки Мрз 50.

Породи із середньою щільністю вище 2,8 г/см³ використовують для виробництва щебеню у якості великого заповнювача усіх видів бетонів тільки після встановлення спеціальними дослідженнями можливої області його використання.

Радіаційно – гігієнічна оцінка гірських порід повинна враховувати при виробництва будівельних матеріалів (бетону) з врахуванням використання цих матеріалів у конструкціях і виробах. При цьому активність природних радіонуклідів у конструкціях і виробах повинна відповідати вимогам НРБ – 76 (не застосовується до гірських порід у надрах).

Якість щебеню визначається вимогами ГОСТ 8267 – 82 «Щебінь із природного каменю для будівельних робіт. Технічні умови».

Таблиця 1.5.

Марки порід по морозостійкості (ГОСТ 23845 - 86)

Число циклів і втрати ваги після випробування на морозостійкість				Марка породи по морозостійкості
Замороження		У розчині сіркокислого натрію
Число циклів	Втрати маси, %, не більше	Число циклів	Втрати маси, %, не більше
15	10	3	10	Мрз 15
25	10	5	10	Мрз 25
50	5	10	10	Мрз 50
100	5	10	5	Мрз 100
150	5	15	5	Мрз 150
200	5

Мрз 200

300

Мрз 300

Таблиця 1.6.

Хімічний склад кристалічних порід, які використовуються для буто-щебеневого виробництва, %

Компоненти	Найменування порід
	Гранитоїди				Гнейси тетерівської серії	Кварцити толкачевської свити	Піщаники білокоро-вицької свити
	Кіровоградсько- житоми-рського комплексу	Коросте-нського комплексу	Бердичів- ського комплексу	Осницкого комплексу
SiO2	50,84-77,54	66,34-80,95	57,67-71,61	73,2	48,76-73,32	95,71-98,3	84,05-96,3
Al2O3	9,4-20,3	10,25-17,81	10,52-17,84	14,33	10,9-16,35	0,57-1,87	0,03-5,89
Fe2O3	0,2-10,44	0,18-5,82	1,05-8,82	0,64	1,58-8,88	0,01-0,45	0,01-1
FeO	0,64-7,68	0,97-5,04	1,36-7,18	0,85	2-6,05	0,11-0,79	0,05-0,39
TiO2	0,06-0,65	0,14-0,82	0,01-0,6	н/о	0,35-1,7	0,02-0,49	0,03-0,21
CaO	0,5-7,14	0,72-4,78	1,5-5,02	0,9	2,5-7,8	0,18-0,55	0,06-0,37
MgO	Сл.-3,3	0,0-2,47	0,3-2,05	0,65	0,6-10,91	0,08-0,25	0,13-0,47
Na2O	1,52-4,5	0,42-3,84	2,43-3,38	3,74	2,2-7	0,03-0,2	0,03-0,35
K2O	2,46-7	0,95-6,06	2-3,31	0,58	0,86-4	0,08-0,2	0,5-3,1
SO3	0,0-1,46	0,0-1,45	0,0-0,18	Сл.	Сл.-0,15	0,0-0,21	0,01-0,11

Таблиця 1.7.

Фізико – механічні властивості кристалічних порід, які використовуються для виробництва щебеню

Найменування показ ників, одиниці виміру	Найменування порід
	Гранитоїди				Гнейси тетерівської серії	Кварцити толкаче-вської свити	Піщаники білокоро-вицької свити
	Кіровоградсько- житоми-рського комплексу	Коростенського комплексу	Бердичівського комплекс	Осницкого комплексу
Щільність, г/см3	2,5-2,97	2,6-2,98	2,61-2,82	2,66-3,09	2,65-2,85	2,58-2,66	2,25-2,78
Об’ємна маса, г/см3	2,43-2,95	2,44-2,95	2,58-2,79	2,62-2,99	2,59-2,83	2,56-2,65	2,22-2,89
Пористість, %	0,1-7,9	0,1-8,2	0,4-4,3	0,7-6,9	0,4-4,1	0,4-1,0	0,4-8,9
Вологопог-линання, %	0,04-2,5	0,0-1,89	0,06-0,85	0,1-0,8	0,19-1,54	0,15-1,56	0,03-1,9
Границя міцності при стисканні у насиченому водою стані, кгс/см3	589-2410	601-2873	669-1940	625-1600	828-1733	1450-2366	561-2416
Коефіцієнт розм’якшення	0,46-0,99	0,5-1,0	0,73-0,98	0,61-0,99	0,9-0,98	0,86	0,67-1,0
Коефіцієнт морозостійкості	0,75-0,98	0,56-1,0	0,89	0,53-0,88	0,95-0,96	0,99	0,67-0,99
Марки щебеню -по подрібненості у циліндрі	600-1400	600-1400	600-1400	600-1400	800-1400	1200-1400	600-1400
-по розтираємості у поличному барабані	І-1, І-2, І-3	І-1, І-2, І-3	І-1, І-2, І-3	Дані відсутні	І-1, І-2,	І-1, І-2	І-1, І-2
-по опору удару на копрі ПМ	У-50, У-75 У-50, У-75	У-50, У-75	У-75	У-50, У-75	У-40, У-50, У-75	У-50, У-75	У-40, У-50, У-75
-по морозостійкості	Мрз. 25	Мрз. 25	Мрз. 25	Мрз. 25	Мрз 50	Мрз 50	Мрз. 25
	Мрз 50	Мрз 50	Мрз 50	Мрз 50	Мрз 100	Мрз 100	Мрз 50
	Мрз 100	Мрз 100	Мрз 100				Мрз 100

1.2 Характеристика гірничого виробництва - Бондарівське родовище кристалічних порід

Знаходиться в 2 км на північ від с. Бондарівка, в 3 км від залізо дорожньої станції Ушица, в 30 км на південний захід від м. Коростень.

Ділянка площею 20 га являє пологий купол із плоскою вершиною, що підвищена над місцевістю на 5-10 м, відмітки поверхності до 201 м. займає малопродуктивні землі колхозу ім.. Леніна. Детально розвідана в 1953 році трестом «Укргеолнеруд».

Геологічний розріз

Потужність, м

Четвертинна система

Сучасна ланка

QIV

Грунтово-рослинний шар

0,3

Середньо четвертинна ланка

QII

Пісок кварцовий тонкозернистий

9,6

QII

Валуни кварцу і кремнію (перевідкладені крейдові відклади)

1,5

	QII	Суглинки жовтувато-бурі	1,5
		Палеозой-кайнозой
5	Pz-Kz	Древа і первинний каолін	0,0-7,48
		Нижній протерозой
6	γυ R1ks	Кристалічні породи коростенського комплексу: лабрадорити, габро-анортоити, габро, монцонити, граніти, біотитові, біотито-роговообманкові	вскрита 20,3-46,3

Корисна копалина – незмінні різновиди кристалічних порід, середньою розвідною потужністю 35,7 м. потужність вскришних порід 0,0-22,1 м, середня 6,8 м. підземні води зустрінуті у четвертинних відкладах порід на глибині 1,5-4,6 м. притік води на 1 м периметра кар'єра складає 12,6 м³/добу.

Незмінні різновиди граніту, лабрадорита і габбро відповідають вимогам до сировини для отримання щебеню як заповнювача бетону. Марка щебеню по міцності 800-1400, бутового каменю 800-1000.

Запаси затверджені ВКЗ (протокол № 8385 від 08.09.1953 р.) по категоріям (тис.м³): А+В – 6418.

Родовище розроблюється Бондоревським кар’єром Госагропрома Білоруської ССР. Підприємство виготовляє щебінь для будівельних організацій Госагропрома Білоруської ССР.

Залишок запасів на 01.01.1986р. складає по категоріям (тис.м³)м: А – 2285, В – 2836. Подальший приріст запасів можливий на глибині.

Розділ 2.

Вплив підприємств гірничодобувного комплексу на природне навколишнє середовище

2.1 Вплив геологорозвідувальних робіт на природне навколишнє середовище

Для всіх способів розробки родовищ характерним є вплив на біосферу, що стосується практично всіх її елементів: водний і повітряний басейни, землі, надр, рослинного і тваринного світу. Цей вплив може бути як безпосереднім (прямим), так і опосередкованим, що є наслідком першого. Розміри зони поширення непрямого впливу значно перевищують розміри зони локалізації прямого впливу.

За даними ООН, сьогодні у світі з надр щорічно видобувається близько 20 млрд. Тон корисних копалин. При цьому лише 1-5% речовини, що добувається, використовується у вигляді продукції, решта йде у відвали і відходи.

Статистика державного управління екології та природних ресурсів в Житомирській області свідчить, що на 1січня 2001р. Під відкритими розробками, кар’єрами, шахтами було зайнято 8504га земель, найбільше у Корестенському районі – 2182га, Володар-Волинському районі – 1440га, Олевському – 1375га.[5]

Відходи підприємств гірничо видобувної промисловості – породи розкривні та супутні – займають 1066га, де їх за складовано майже 100млн. т.

Таким чином, в процесі гірничого виробництва утворюються і швидко зростають простори, порушені гірничими виробками, відвалами порід і відходів переробки і є безплідними поверхнями, що негативно впливають і на навколишні території.

Необхідно розрізняти кількісний і якісний облік несприятливих екологічних факторів при використанні земель для видобування корисних копалин. При кількісному обліку фіксується загальна площа вилучення земель і площа порушених ділянок у зв’язку з веденням гірничих робіт. При якісному обліку визначається зміна стану порушених земель. При кількісному і якісному обліку слід визначити зміну стану земель в результаті непрямого впливу на них гірських робіт, що характеризується площею земель, що непрямим впливом, і показниками кількісного стану цих земель.

У зв’язку з осушенням родовищ і складом дренажних і стічних вод (відходів переробки корисних копалин) в поверхневі водойми і водогони різко змінюються гідрогеологічні і гідрологічні умови в районі родовища, погіршується якість підземних і поверхневих вод.

У багатьох випадках суттєво порушується гідрологічний режим місцевості, знижується рівень ґрунтових вод, порушується водопостачання населення, водопідживлення лісів, пасовищ, посівних площ, що призводить до відмирання багатьох видів рослин, збіднення тваринного світу, погіршення умов діяльності і проживання людей.

Атмосфера забруднюється пилогазовими організованими і неорганізованими викидами і виділеннями різних джерел, в тому числі гірничих виробок, відвалів, цехів з переробки і фабрик. Вийняті пусті породи, відходи від переробки корисних копалин складують у відвали, що створює додаткові джерела пилевиділення, а інколи (при самозапаленні) і газовиділення.

Основні джерела забруднення атмосфери в районі роботи гірничодобувних чи переробних підприємств є джерела техногенного походження: масові вибухи на кар'єрах, робота виймально-навантажувальних, транспортних, переробних машин та пристроїв, які забруднюють атмосферу викидами пилу, оксидів вуглецю, азоту та інших газів.

В результаті комплексного впливу на вказані елементи біосфери суттєво погіршуються умови зростання рослин, проживання тварин, життя людини.

Надра, будучи об’єктом і операційним базисом гірничого виробництва, підлягають найбільшому впливу. Так як надра відносяться до елементів біосфери, що не мають властивостей до природного відновлення в скорому майбутньому, охорона їх повинна передбачати забезпечення науково обґрунтованої і економічно доцільної повноти і комплексності використання.

Вплив гірничого виробництва на біосферу проявляється в різних галузях народного господарства і має велике соціальне і економічне значення. Так, непрямий вплив на землі, пов’язаний зі зміною стану і режиму ґрунтових вод, осадженням пилу і хімічних сполук з викидів в атмосферу, а також продуктів вітрової і водної ерозії, призводить до погіршення якості земель в зоні впливу гірничого виробництва. Це проявляється в пригніченні і знищенні природної рослинності, міграції і скорочення чисельності диких тварин, зниження продуктивності сільського і лісового господарства.

Гірничі розробки порушують гідро екологію ґрунту, призводять до збільшення стоку рудникових та шахтних вод, які несуть значну кількість забруднювачів: хлористі сполуки, сірчану кислоту, розчинні солі заліза, марганцю, міді, цинку, нікелю та інших.

Значним джерелом забруднення навколишнього середовища є шкідливі гази, а також мінералізовані води, що відкачуються з шахт, кар’єрів та скидаються в поверхневі водотоки. Всі поверхневі нагромадження гірських порід стають активним джерелом тонко дисперсного пилу. Шахтні породи в териконах, схильні до само загоряння, забруднюють повітря та ґрунти продуктами горіння, і перш за все сірчаними сполуками. [6]

З інтенсивним відкачуванням підземних вод, нафти, газу пов’язані значні осідання земної поверхні, що нерідко супроводжується деформацією споруд, заболочуванням місцевості, затопленням прибережних територій. Відкачування підземних вод викликає зниження їх рівня на всій прилеглій території, що призводить до загибелі лісів, зниження родючості ґрунтів.

Деякими авторами зроблена спроба класифікувати вплив гірничого виробництва на навколишнє середовище. Японський вчений М. Накао розділяє негативний вплив гірничого виробництва на навколишнє середовище на наступні групи:

Ⅰ- осаджування земної поверхні внаслідок утворення земної поверхні внаслідок утворення підземних пустот і порожнини, які виникають при вилученні корисних копалин і відкачки шахтних вод;

Ⅱ- збиток сільському господарству і рибоводству від впливу відкачиних шахтних вод;

Ⅲ- збиток сільському господарству і лісоводстві від виділення газів, що містять сірчані оксиди;

Ⅳ - збиток живим істотам, будівлям і земельним угіддям внаслідок утворення териконів, відстійників шахтних вод і складування відходів.

Але ця класифікація є дуже вузькою і не відображає всіх особливостей впливу гірничого виробництва на навколишнє середовище.

Польські спеціалісти Е.Малара, Т.Скавина і З.Боярський вважають, що цей вплив викликає геомеханічні, гідрологічні, хімічні, фізико-механічні і термічні зміни в навколишньому середовищі.

Геохімічні зміни обумовлені:

Будівництвом кар’єрів, відвалів, відстійних водоймищ, різних насипів і траншей.
Деформацією поверхні в результаті ведення гірничих робіт.
Зберіганням відходів збагачувальних фабрик та інших відходів.
Монтажними роботами, роботою тяжкого обладнання та ін.

В результаті цього впливу відбуваються зміни рельєфу місцевості, геологічної структури масиву гірських порід, ґрунту і будівельного полотна; механічні пошкодження ґрунту, ліквідація ґрунту і створення безгрунтових місцевостей; пошкодження будівельних об’єктів та інженерних споруд.

Гідрологічні зміни зумовлені:

Дренажним впливом підземних і відкритих гірничих виробок.
Деформацією поверхні в результаті ведення гірничих робіт.
Будівництвом кар’єрів, відвалів, водоймищ, різних насипів і траншей.
Зменшенням русел рік, будівництвом водойм, перепадів та інших гідротехнічних споруд.
Забрудненням вод.

Використанням підземних вод з різною метою.
Дренуванням родовищ.

В результаті цього впливу відбуваються зміни розташування і руху рівня підземних вод і гідрографічної мережі; погіршення якості вод дрібно залягаючи водоносних горизонтів, геолого-інженерних умов будівельного полотна, водного режиму ґрунтового шару; зменшення ресурсів підземних вод; збільшення суфозії і механічного ущільнення ґрунтів; зміни морфодинамічного режиму рік, створення поїм.

Хімічні зміни обумовлені:

Емісією газів і хімічно активного пилу.
Скидом засолених і забруднених вод.
Впливом токсичних компонентів, що містяться в породних відвалах і хвостосховищах.

В результаті цього впливу відбуваються зміни складу і властивостей атмосферного повітря, вод і ґрунтів.

Фізико-механічні зміни обумовлені:

Емісією пилу і аерозолів.
Скидами вод, забруднених суспензій і гідро золями. В результаті цього впливу відбуваються зміни складу і властивостей атмосферного повітря, води і ґрунту; зміни русел і водостоків.

Термічні зміни обумовлені:

Забрудненням повітря.
Скидами підігрітих вод.
Нагнітанням підігрітих вод і масив гірничих порід. В результаті цього впливу відбуваються зміни якості атмосферного впливу і водного басейну.

Основні види і результати впливу гірничого виробництва на біосферу наведені в табл. 1.1.

На сучасному етапі розвитку вітчизняної і закордонної науки та техніки родовищ твердих корисних копалин розробляються в основному трьома способами – відкритим, підземним і геотехнологічним. У майбутньому значні перспективи має підводне добування корисних копалин з дна морів і океанів.

Нині для розвідки корисних копалин застосовуються різні способи: геологорозвідка з використанням бурових верстатів; проходки шурфів, дудок або канав; розвідка з використанням геофізичних методів; розвідка за допомогою будівництва спеціальних шахт або кар’єрів.

Таблиця 2.1

Тип впливу на елементи біосфери	Характер впливу	Результат впливу
Водний басейн: води підземні води поверхневі	Гідрогеологічний вплив
	Осушення родовищ корисних копалин, скидання виробничих стічних і дренажних вод. Осушення і перенос поверхневих водойм і водостоків, скидання виробничих стічних і дренажних вод.	Зменшення запасів підземних, ґрунтових та артезіанських вод, поверхневих вод. Порушення гідрогеологічного і гідрологічного режимів. Скорочення запасів поверхневих вод, зміна динаміки руху поверхневих вод: осушення або заболочування земель, погіршення якості води із-за змін гідрохімічного та біологічного режимів, забруднення води
Повітряний басейн	Аеродинамічний вплив
	Організовані і неорганізовані викиди в атмосферу пилу і газів при проведені масових вибухів, бурових роботах, при подрібнені гірської маси, при навантажувально-розвантажувальних роботах, при вітровій ерозії відвалів та пожежах	Зміна динамічних характеристик повітряних потоків, створення нових мікрокліматичних умов в зоні дії гірничого підприємства, забруднення атмосфери у вигляді загазованості і запиленості повітря
Ґрунт, ландшафт	Геомеханічний вплив
	Будівництво кар’єрів та шахт, проведення гірничих виробок, формування відвалів, будівництва різного виду комунікацій, доріг, будівель та споруд	Вилучення земель із с/г або лісового користування, деформація земної поверхні, порушення ґрунтового покриву, погіршення якості ґрунтів, зміна ландшафту із природного на гірничопромисловий, осадження на ґрунти пилу та хімічних з'єднань, ерозія ґрунтів.
Надра	Проведення гірських вироблень. Вилучення корисних копалин, що вміщуючих і розкривних порід. Осушення родовища. Обводнювання ділянок родовища. Загоряння корисних копалин і порожніх порід. Поховання шкідливих речовин і відходів виробництва. Скидання стічних вод.	Зміна напружено-деформованого стану масиву гірських порід. Зниження якості корисних копалин і промислової цінності родовище. Забруднення надр. Розвиток карстових процесів. Втрати корисних копалин.
Флора та фауна	Біоморфологічний вплив
	Викиди в амто-, гідро- та літосфери шкідливих речовин, пилу і газів під час геологорозвідувальних видобувних робіт та первинної обробки корисних копалин. Вирубка лісів. Порушення ґрунтового покриву. Зміна стану ґрунтових і поверхневих вод. Запилення та загазовування атмосфери. Виробничі і побутові шуми.	Погіршення умов проживання популяції рослин, тварин і мікроорганізмів, лісової, степової та водної флори і фауни. Міграція і скорочення чисельності диких тварин, гноблення і скорочення видів дикоростучих рослин, зниження врожайності сільськогосподарських культур, зниження продуктивності тваринництва, рибного і лісового господарства.

Вплив гірничого виробництва на НПС починається з геологорозвідувальних робіт. Тут можна відмітити такі види порушень навколишнього середовища:

геомеханічні (зміни природної структури гірського масиву, рельєфу місцевості, поверхневого шару землі, ґрунтів, у тому числі вирубування лісів, деформація поверхні);
гідрогеологічні (зміна запасів, режиму руху, якості та рівня ґрунтових вод, водного режиму ґрунтів, винесення у ріки та водойми шкідливих речовин з надр землі);
хімічні (зміна складу і властивостей атмосфери та гідросфери, в тому числі й підкислення, засолення, забруднення вод, збільшення фітотоксичних елементів у воді та повітрі);
фізико-механічні (забруднення повітря, його підігрів, зміна властивостей ґрунтового покриву та інше);
шумове забруднення, вібрація ґрунту та гірського масиву, викиди породи при вибухах; погіршення прозорості атмосфери та інші можливі явища, які супроводжують гірничі розробки, негативно впливаючи на навколишнє середовище. [7]

При розвідці родовищ корисних копалин найбільші порушення отримують земельні ділянки. Основні порушення землі зводяться до таких:

складування відвалів при розвідці родовищ корисних копалин шахтним і кар’єрним способами;

при розвідці покладів корисних копалин з використанням верстатів для буріння свердловин землю порушують транспортуванням бурових вишок та будівництвом зумпфів в місцях буріння свердловин і покриття прилеглих площ буровим шламом;
при сейсморозвідці, яка виконується з використанням вибуху зарядів вибухівки, мають місце локальні порушення грунтово-рослинного шару з утворенням деформованої свердловини і воронки на викид. Порожнина і сама свердловина являють небезпеку для людей і тварин, що потребує їх ліквідації;
лінійні засмічення земель гірськими породами при проведенні геологорозвідувальних канав механізованим або ручним способами;
прокладання до місць розвідки та нестаціонарних промплощадок геологорозвідувальних робіт транспортних і енергетичних комунікацій.

В гірничопромислових ландшафтах змінюється:

гідрогеологічний режим і рівень підземних вод;
відбувається заболочування, підтоплення і засолення ґрунтів;
з’являються техногенні пустелі;
виникає штучний сірчанокислий ландшафт;

місцями майже повністю знищується рослинність;
у великих розмірах відбувається розсіювання геохімічних елементів земної кори і забруднення ними атмосфери та гідросфери;
погіршується радіаційно-гігєнічний стан довкілля;
змінюються ландшафти;
забруднюються прилеглі до гірничих комплексів території;
посилюються ерозійні процеси земної кори і її поверхні;
локально порушується стійкість природних систем в районах функціонування гірничопромислових комплексів;
посилюється вплив урбанізації;
забруднюється зовнішнє і підземне середовище від поховання в надрах різних токсичних і радіоактивних речовин та інші. [2]

При розвідці корисних копалин шляхом будівництва розвідувальних шахт і кар’єрів, які зазвичай мають значно менші розміри і обсяги гірничих робіт, забруднення середовища відбувається за тією ж схемою, що і при видобуванні корисних копалин. При цьому забруднюються атмосфера, гідросфера, але найбільший збиток наноситься землі. Земля порушується при здійсненні розвідувально-добувних робіт, при складуванні порід у відвали і терикони, через ерозії, будівництво різних комунікацій тощо. Досить часто розвідку здійснюють з використанням розвідувальних канав, будівництво яких може здійснюватись вручну, канавокопачами, вибухом або гідравлічним способом. При цьому на поверхні утворюється канава та породний вал. Після закінчення робіт такі виробки рекультивують, тобто відновлюють поверхню. Породний вал поступово зрівнюється з оточуючою поверхнею завдяки природному ущільненню засипаних у виробку порід. При бульдозерній засипці здійснюють ущільнення породи в канаві, що особливо необхідно для запобігання яроутворення. Посадка чагарників і дерев на відновленій ділянці поверхні є ефективним засобом захисту від ерозії.

На цінних родючих землях потребуються більш трудомісткі роботи з рекультивації: грунтово-рослинний шар в межах контуру виробки знімається бульдозером або скрепером і складується. Знімання рослинного шару, його транспортування у відвал і назад у виробку, а також укладання на поверхню полегшується при попередній обробці ґрунту розрихлюванням і боронуванням. Роботи з рекультивації земель при проходці розвідувальних канав вибухом на викид або гідравлічним способом практично нездійсненні.

При проходці канав частина земної поверхні руйнується внаслідок утворення на ній відкритої гірничої виробки і прилеглі до канави ділянки земної поверхні забруднюються породами, видобутими з надр. Розміри порушених виробкою земельних ділянок визначаються довжиною і шириною канави. Довжина канав встановлюється залежно від розмірів земельних площ, які вивчаються, і вимог методики розвідки. Ширина канав залежить від властивостей і обводненості порід, способу проходження, глибини і форми поперечного перерізу виробок. Зона засмічення земної поверхні породою, яка видобувається з надр при проведенні канав, значно більша зони розрушення. Здебільшого породу відсипають уздовж бортів канав у стрічкові відвали. При цьому площа земної поверхні, яка займається стрічковим відвалом, пропорційна його довжині. Для розміщення породи у стрічкові відвали з трапецевидною формою поперечного перерізу необхідно робити два відвали висотою 1 м по обидві сторони виробки. Проведення розвідувальних канав вибухом на викид характеризується незрівнянно більшими масштабами порушення поверхні, а зона розкиду породи по поверхні вимірюється десятками метрів в кожну сторону від виробки. Збитки при проведенні розвідувальних канав збільшуються з часом через водну і вітрову ерозії.

І дотепер думки, направлені на зменшення площ порушення земної поверхні в процесі розвідки і розробки родовищ, на жаль, рідко є вирішальними при проектуванні і виконанні робіт. Проведення розвідувальних канав і траншей з використанням канавокопачів або екскаваторів забезпечує мінімальні розміри ширини виробок поверху і найбільшу компактність відвалів. Проходка магістральних канав з використанням скреперних установок доцільна при поєднанні скреперного виймання породи із однієї канави з доставкою і розміщенням її в раніше пройдену канаву. Відновлення екологічних систем порушених земель відбувається досить повільно, особливо в тундрових зонах та зонах пустель.

Переміщення бурових вишок у нерозібраному вигляді з однієї промплощадки на іншу призводить до того, що при цьому декілька тракторів, які переміщаються широким фронтом, важкі стальні канати і сама вишка переорюють ґрунт, здираючи увесь грунтово-рослинний шар на своєму шляху. При бурінні геологорозвідувальних свердловин землі порушуються через транспортування та розміщення на місці буріння верстата, спорудження зумпфа для промивної рідини та через розтікання шламу, який видобувається із вибою свердловини. Найбільший збиток середовищу наносить шлам, яким забруднюється ґрунт, вода і повітря. [1]

На ділянках ведення геологорозвідувальних та геофізичних робіт землі забруднюються також паливно-мастильними матеріалами, тампонажними розчинами та іншими технологічними матеріалами. Звичайно ж при проведенні геологорозвідувальних робіт відбувається забруднення повітряного простору відхідними газами бурових верстатів, транспортних та інших технологічних машин. Найбільше забруднення повітря відбувається при розвідці корисних копалин з будівництвом геологорозвідувальних шахт через вентиляцію шахтних виробок. Забруднення повітря відбувається також при розвідці покладів корисних копалин шляхом будівництва випробувального кар'єру, особливо при використанні на цьому кар'єрі вибухової технології. Звичайно ж відвали і терикони, кар'єрні виробки піддаються вітровій ерозії, а це теж в певній мірі забруднює повітряне середовище. Найбільше забруднення отримує водне середовище від використання та розтікання промивної рідини, при неякісному ліквідаційному тампонажі розвідувальних виробок, шахтними і кар'єрними водами, від водної ерозії. Води забруднюються також паливно-мастильними та різними технологічними матеріалами, особливо при бурінні свердловин зі спеціальних платформ на водоймищах або при розміщенні бурових верстатів на поверхні льоду взимку.

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 5,15×10¹⁵т.[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

Зони атмосфери	Верхня та нижня границі від рівня моря, км	Температура, °С
		Нижня границя зони	Верхня границя зони
Тропосфера	0-11	+15	-56
Стратосфера	11-50	-56	-2
Мезосфера	50-85	-2	-92
Термосфера	85-500	-92	+1200
Екзосфера	>500	+1200	+2000
Сфера розсіювання	~10 00

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

Складові частини	Об’ємна частина, %
	максимальна	середня
Диоксид вуглецю	13,8	9,1
Оксид вуглецю	7,6	0,1
Водень	2,5	0,03
Вуглеводні	0,5	0,03
Оксид азоту	0,15	0,04
Альдегіди	0,04	0,002

Таблиця 2.4.

Інтенсивність виділення основних шкідливих компонентів вихлопних газів двигунів деяких автосамозвалів

Марка автомобіля	Інтенсивність виділення, мг/с
	Окис вуглецю	Окис азоту	Акролеїн
КрАЗ-256	202,2	175,9	138,6
БеЛАЗ-540	263,9	39,1	17,9
БеЛАЗ-548	1156,0	1305,0	6,0

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

Місце відбору проб	Об’ємна частина газу, %		Тривалість зниження концентрації СО та СО2 до норм ГДК, год
	СО	СО2
Траншея	0,15	0,85	10
Уступ	0,06	0,65	2-4
СЗЗ	0,005	0,4	2

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

2.3. буріння свердловин, шпурів, машинне навантаження порід, їх подрібнення та транспортування

2.4. пиловидалення із породних відвалів

Заходи по охороні повітряного басейну поділяють на 2 класи

1. Заходи загального характеру

1.1. територіально-планувальні заходи, які передбачають розміщення об’єктів гірничого виробництва;

1.2. заходи по зменшенню площ порушених техногенних поверхонь шляхом оптимізації параметрів техногенних утворень

1.3. рекультивація порушених земель для подальшого їх використання в народному господарстві;

1.4. утилізація відходів гірничого виробництва, комплексне використання мінеральних ресурсів, що сприяє зменшенню площ порушених земель та об’ємів пило газових виділень

2. Спеціальні заходи:

2.1.заходи по покращенню якості повітря безпосередньо в зоні ведення гірничих робіт шляхом запобігання або зниження пило газових викидів технологічними об’єктами в схемі виробництва.

Заходи протипожежної безпеки на кар’єрах:

1. Попереднє зволоження пластів, що мають здатність до самозаймання шляхом примусового нагнітання в них води.

2. Повне вилучення із надр корисних копалин, що мають здатність до самозаймання.

3. Відпрацювання вже розкритих корисних копалин зі швидкістю яка попереджає небезпеку акумуляції тепла в порушеному масиві.

4. Підривання свердловин пробурених в породах, що мають здатність до самозаймання ще до моменту розвитку в них інтенсивного пірог енного процесу.

5. Застосування пожежобезпечних систем розробки родовищ корисних копалин.

Заходи щодо зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу поділяють на три режими:

І режим

1.1. Виключення роботи технологічного обладнання та устаткування на форсованих режимах

1.2. Проведення вологого прибирання виробничих приміщень та зволоження території підприємств

1.3. Обмеження навантажувально-розвантажувальних робіт, що супроводжується виділенням мінерального пилу на території підприємства

1.4. Заборона переливання летких сировинних матеріалів на території підприємства

1.5. Заборона роботи автотранспорту на холостому ході

1.6. Використання раціональних режимів спалювання пального

1.7. Зупинка технологічного обладнання на планово-попереджувальний ремонт, якщо це відповідає плану проведення таких ремонтів

1.8. Заборона спалювання на території підприємства всіх видів відходів

1.9. Створення СЗЗ

ІІ режим

Сюди відносять заходи першого режиму та комплекс заходів на базі раціональної оптимізації технологічних процесів

ІІІ режим

Це заходи першого та другого режимів та заходи, що розробляються на базі технологічних процесів за рахунок скорочення виробничої потужності

2.2.3 Охорона повітряного простору

Охорона повітряного простору на території гірничо-добувного або переробного підприємства має здійснюватись у двох основних напрямках:

попередження та зменшення викидів пилу і шкідливих газоподібних речовин, які виділяються при протіканні виробничих процесів;
старанне врахування природних чинників при виборі промислового майданчика і розташуванні окремих об’єктів.

Заходи першої групи повинні закладатися ще на стадії проектування підприємства шляхом застосування технологічних агрегатів з мінімальним пило- та газоутворенням, шляхом застосування заходів з подавлення, локалізації джерел пиле- та газовиділення. Зокрема, при проектуванні слід застосовувати вибухові речовини з нульовим або близьким до нього кисневим балансом, застосовувати водяну забійку свердловин, зрошувати водою блок, який маємо підривати, та уже відбиту гірську масу після вибухових робіт і в процесі навантаження; зволожувати автомобільні дороги, покривати їх спеціальними розчинами, які зв’язують пил.

Дуже важливу роль в забезпеченні чистоти повітряного простору в районі гірничого підприємства і близько розташованого житлового масиву відіграють планувальні заходи, які передбачають різнобічне врахування і використання природних чинників: рельєф місцевості, рози вітрів, частоти туманів, наявності фонового промислового забруднення атмосферного повітря. [6]

У цих випадках при експлуатації підприємства для підтримання нормального санітарного стану повітряного простору необхідно передбачати утворення санітарно-захисної зони між підприємством та житловими районами і проводити своєчасну технічну і біологічну рекультивацію порушених площ та відвалів. Серед організаційно-економічних заходів щодо охорони повітряного басейну статистикою виділяється п'ять основних напрямків, які передбачають:

удосконалення технологічних процесів (включаючи перехід на інші види палива);
будівництво і введення у дію нових пилогазоочисних установок і споруд;

•підвищення ефективності існуючих очисних установок (включаючи їх модернізацію, реконструкцію і ремонт);

• ліквідацію окремих джерел забруднення;

•перепрофілювання підприємств (цехів, дільниць) на випуск іншої продукції.

В окрему групу виділені "інші заходи", спрямовані на збереження атмосферного повітря. Ці заходи розробляються відповідними суб’єктами господарювання під наглядом органів державного регулювання у сфері екології. Вони самі обирають технологію, обсяги і асортимент продукції, формують та реалізують інвестиційну політику щодо оновлення та модернізації технології власного виробництва з метою зменшення обсягів викидів шкідливих речовин.

Отже, охорона навколишнього середовища залежить від соціально-економічних умов, від того, як суспільство дбає про людину, про її здоров'я, поліпшення умов праці й відпочинку. Сучасна наука розробила ряд ефективних заходів щодо охорони атмосферного повітря, що дає всі підстави сподіватися на позитивне розв’язання даних питань у недалекому майбутньому. [5]

2.2.4 Методи і засоби контролю якості атмосферного повітря

Якість атмосферного повітря піддається періодичному контролю — перевірці відповідності показників атмосферного повітря вимогам нормативно-технічної документації. Якість повітря, кількість викидів та інші параметри атмосфери оцінюються одиничними і комплексними показниками забруднення атмосфери. Одиничний показник характеризує забруднення атмосфери однією шкідливою речовиною, комплексний — декількома. Окрім названих показників використовуються середній рівень забруднення атмосфери, концентрація домішок в атмосфері, приземна концентрація домішок, разова і середньодобова концентрації, максимальна з середньодобових концентрацій домішки, середньомісячна концентрації домішки в атмосфері, максимальна з середньомісячних домішок в атмосфері, фонова концентрація речовини, що забруднює атмосферу, орієнтовний безпечний рівень дії речовини (ОБРД), що забруднює атмосферу, середній рівень забруднення атмосфери по галузях народного господарства.

При фіксації шкідливих речовин викидів визначають такі показники газових потоків, як швидкість, тиск і розрідження, вологість, температура, запилена, концентрація газоподібних шкідливих речовин. Користуючись цими даними, виявляють об'єми газових потоків, кількість шкідливих речовин, що відходять з ними, ступінь уловлювання останніх газоочисними і пиловловлюючими установками і кількість цих речовин, що викидається в атмосферу.

Приземна концентрація домішок в атмосфері вимірюється на висоті 1,5...2,5 м від поверхні землі.

Разова концентрація домішок в атмосфері визначається по пробі, відібраній за 20...30-хвилинний інтервал, середньодобова — по середньодобовій пробі, що відбирається безперервно протягом 24 год, середньомісячна — по даним разових концентрацій, зміряних за повною програмою не менше 20 разів на місяць, середньорічна, — по середньодобових або разових концентраціях, зміряних за повною програмою не менше 200 разів на рік. При вимірюванні концентрацій шкідливих речовин в атмосфері слід враховувати фон. Під фоном розуміється концентрація забруднень в атмосфері, що створюється всіма джерелами, окрім того, що розглядається.

Контроль забруднень атмосфери здійснюється відповідно до ГОСТ 17.2.3.01-86 мережею постів спостереження, які підрозділяються на стаціонарних, маршрутних, підфакельних (пересувні). Стаціонарні пости обладнали на спеціальних полігонах і забезпечують апаратурою для безперервної реєстрації концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері. Вони призначені для визначення довготривалих вимірювань змісту основних і найбільш поширених забруднюючих речовин. Маршрутні пости спостереження розташовують на певних маршрутах. Проби повітря беруть по графіку за допомогою переносної апаратури і пересувних лабораторій. Пересувні (підфакельні) пости розміщують під факелом джерела забруднення для виявлення зони дії даного джерела. [4]

Пости для контролю встановлюються на відкритому провітрюваному з усіх боків майданчику з непиловим покриттям (асфальт, газон). Число їх і розміщення залежать від площі населеного пункту, чисельності населення, рельєфу місцевості, числа промислових підприємств і їх розташування, транспортних магістралей, наявності курортів, будинків і зон відпочинку. Місця для стаціонарних і маршрутних постів вибирають на підставі попереднього обстеження з обхватом типових ділянок найбільш інтенсивного забруднення, зон відпочинку і на межі санітарно-захисної зони.

Число стаціонарних постів залежно від чисельності населення встановлюється не менш одного до 50 тис. жителів, два до 100 тис., два-три — до 200 тис., три-п'ять — до 500 тис., п'ять-десять — більше 500 тис., десять—двадцять — більше 1 млн. жителів. На рівнинній місцевості в населених пунктах один стаціонарний пост розміщують на площі 10...20 км², а на перетнутій — на площі 5...10 км². При підфакельному контролі проби беруть на різних відстанях від конкретних джерел забруднень. За несприятливих метеорологічних умов, здатних привести до значного зростання кількості основних забруднюючих речовин, вимірювання проводяться через 3 години в місцях з найбільшою щільністю населення під факелами джерел забруднень. Контроль забруднення атмосфери виконують по повній, неповній і скороченій програмах. Повна програма передбачає вимірювання концентрації основних і специфічних речовин, що забруднюють атмосферу, які характерні для даного населеного пункту, а також метеорологічних параметрів (напрями і швидкості вітру, температури і вологості повітря, стану погоди) в 1, 7,13 і 19 годин за місцевим часом. До основних забруднюючих речовин атмосфери відносяться пил, сірчистий ангідрид, оксид і діоксид вуглецю. Специфічні забруднення обумовлені характером виробництва.

Неповна програма контролю передбачає вимірювання тільки основних і специфічних речовин, що забруднюють атмосферу. Число вимірювань в добу по ній скорочується до трьох: у 7,13, і 19 годин місцевого часу. При скороченій програмі оцінюють концентрації основних речовин, що забруднюють атмосферу, і одного-двох з найбільш поширених для даного населеного пункту специфічних речовин, вимірювання проводять в 7 і 13 годин. При контролі стану атмосферного повітря (табл. 2.6) при працюючих газоочисних пристроях визначаються фізичні параметри атмосферного повітря і газових потоків (кількість, витрату, тиск, температуру, вологість, а також склад і концентрації шкідливих речовин і пилу в них). Газові потоки контролюються наступними приладами: об'єм — лічильниками, расходомерами; температура — термометрами; тиск — рідинними, поршневими, пружинними, електричними, п'єзоелектричними манометрами; вологість — психрометрами, гідрометрією і різними типами гідрографів.

Таблиця 2.6

Методи контролю змісту шкідливих речовин

Речовина	Метод вимірювання
Аміак	Фотометричний Титрометричний
Ацетон	Газохромотографічний Фотометричний
Бензин	Газохромотографічний
Діоксид сірки	Іодометричний Титрометричний Фотометричний
Залізо	Комплексонометричний Атомна абсорбція
Кальцій	Те ж
Мідь	Фотометричний Атомна абсорбція
Оксиди азоту	Фотокалориметричний Фотометричний
Оксид вуглецю	Газохроматографічний
Пил	Ваговий
Сірчистий ангідрид	Нефелометричний
Сірководень	Фотометричний
Фенол	Газохроматографічний Фотометричний
Цинк	Атомна абсорбція

Методи контролю якості атмосферного повітря детально викладені в ОНД-90 «Керівництво по контролю джерел забруднення атмосфери».

В даний час керівним документом за визначенням розсіювання шкідливих речовин в атмосфері є ОНД-86 «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств», розроблена Методика встановлює вимоги до розрахунку концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі при розміщенні і проектуванні підприємств, а також при нормуванні викидів в атмосферу. Вона призначена для розрахунку приземних концентрацій в 2-метровому шарі над поверхнею землі, а також вертикального розподілу концентрацій. Ступінь небезпеки забруднення приземного шару атмосферного повітря визначається по найбільшій розрахованій приземній концентрації шкідливих речовин, яка встановлюється на деякій відстані від місця викиду при найбільш несприятливих метеоумовах, коли швидкість вітру досягає небезпечного значення. Працівники спеціалізованих (санітарно-профілактичних) лабораторій виробничих об'єднань або підприємств обстежують існуючі джерела забруднення не рідше одного разу на рік, а порідні відвали, що горять, — в осінній період. [11]

Для розробки ефективних заходів в системі управління чистотою атмосферного повітря використовувані засоби вимірювань концентрації пріоритетних забруднювачів, розсіяних в атмосфері, повинні відповідати наступним вимогам:

• визначення концентрації шкідливих речовин повинне проводитися автоматично, безперервно, цілодобово;

• діапазон газоаналізатора повинен перекривати межі концентрацій газу, розсіяного в атмосферному повітрі;

• поріг чутливості СІ повинен забезпечувати визначення концентрацій шкідливих речовин на рівні ГДК;

• аналізатори газів повинні бути рентабельні в експлуатації і забезпечені доступними засобами для періодичної перевірки і коректування;

• бажано використовувати методи аналізу кожного газу-забруднювача, загальноприйняті в світовій практиці. Дані вимоги реалізуються шляхом застосування автоматичних газоаналізаторів як самостійно, так і у складі станцій (пересувних і стаціонарних). В даний час у нас в практику контролю упроваджується друге покоління газоаналізаторів.

По функціональному призначенню слід виділити газоаналізатори для контролю атмосфери і викидів.

Як засоби контролю атмосфери газоаналізатори в основному визначають зміст оксидів сірі, азоту, вуглецю, вуглеводнів, озону. У основу роботи перших газоаналізаторів оксиду сірки були покладені кулонометричний, полярографічний, електрохімічний методи аналізу, в подальшому їх замінили прилади, що реалізовують фотометричний метод.

Емісійна полум'яна фотометрія заснована на вимірюванні випромінювання аналізованих атомів або молекул, які вводяться до складу полум'я або окислювача і збуджуються в зоні горіння термічно або шляхом хімічних реакцій. Недоліком цього методу є те, що, по-перше, вимірюється концентрація всіх сірковмісних сполук, що знаходяться в атмосферному повітрі, а по-друге, люмінесценція вимагає використання надчистого водню, що ускладнює експлуатацію. Позитивною відмінністю є високий поріг чутливості (до десятих доль мільярда в мінус першого ступеня).

У більшості країн критерієм якості повітряного басейну є максимально допустима концентрація забруднюючої речовини в атмосферному повітрі населених місць. Гірниче виробництва є в основному джерелом двох видів забруднення атмосферного повітря – запиленість та загазованість. Кількість викидів, їх об’єм та концентрація характеризують джерела забруднення. Відкрита розробка родовищ корисних копалин характеризується інтенсивним забрудненням атмосфери, локальні, найбільш забруднені ділянки якої іноді називають “надкар’єрним повітрям”. Це положення в деякій мірі аналогічне положенню рудникового повітря, що видається на поверхню. Кількість газопилових забруднювачів, що поступають при відкритій розробці родовищ в атмосферу, залежить від багатьох чинників. Геологічні, географічні, технологічні та організаційні особливості виробництва суттєво впливають на інтенсивність забруднення повітря. Сучасні уявлення про допустимі рівні забруднення атмосферного повітря засновані на відомостях про шкідливу дію токсичних речовин на здоров’я людей і тварин, на рослин, матеріальні цінності і т.д. При цьому мається на увазі, несприятливий вплив різноманітних змін в атмосферному повітрі достатньо різноплановий і залежить не тільки від ступеню взаємодії, але і від суб’єктивних даних організму чи об’єкту впливу.

У 1963 р. Всесвітня організація охорони здоров'я при ООН рекомендувала при визначенні чистоти повітря використовувати чотири рівні гранично допустимої концентрації забруднюючих речовин, що викидаються в повітря:

І - неможливо знайти прямий чи непрямий вплив на людину, тварину чи рослинність;

П - можливе подразнення органів чуття, шкідливий вплив на рослинність, зменшення прозорості повітря й ін.

Ш - порушення життєво важливих фізіологічних функцій і виникнення хронічних захворювань;

ІV - виникнення гострих захворювань і загибель людей і тварин.

Рівень І відповідає гранично допустимій концентрації (ГДК). Стосовно до забруднення повітря ГДК визначається як "концентрація, що не робить прямої чи непрямої шкідливої і неприємної дії на людину, не знижує його працездатності, не впливає на його самопочуття і настрій, а також на рослинність, клімат, прозорість атмосфери і санітарно-побутові умови життя".[4]

2.3 Вплив гірничих розробок на водний басейн

2.3.1 Гідросфера, її склад та функції

Гідросфера, або водна оболонка Землі – це її моря та океани, крижані шапки полярних районів, річки, озера й підземні води. Запаси води на Землі величезні – 1,46×10⁹ км³. Але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна до пиття та технологічного використання. Прісна вода становить усього 2% від її загальної кількості на планеті, причому 85% її зосереджено у льодовикових щитах Гренландії та Антарктиди, в айсбергах і гірських льодовиках. І лише 1% прісної води містять річки, озера і підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:

вода – це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі як медуза, на 98–99%);
за участю води здійснюються чисельні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);
води Світового океану – основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й “кухня” погоди для всієї планети;
вода – один з найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством.

Велику роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, розвитку екзогенних процесів (ерозія, карст тощо), а також перенесення хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля. [8]

2.3.2 Забруднення водного басейну

Забрудненими гірничопромисловими (промстоками) називають води, які в процесі використання настільки забруднюються початковою сировиною, що їх не можна не тільки вживати надалі, але і скидати без очищення із-за токсичності, агресивності або інших негативних властивостей. З урахуванням вигляду і змісту забруднень промстоків відводять і очищають одним загальним або декількома самостійними потоками залежно від основних забруднювачів. Тим самим спрощують обробку промстоків, а також запобігають утворенню вибухо- і вогненебезпечних продуктів або виділенню отруйних газів при взаємодії речовин, що містяться в різних видах промстоків.

Забруднені зливові води утворюються на сильно забруднених ділянках території підприємств: стоянках транспорту, відкритих майданчиках для зберігання сировини, відходів виробництва і тому подібне У цих водах найчастіше містяться зважені речовини (пил, грязь, нафтопродукти і ін.), які потрапляють в зону дії зливи. Об'єм забруднених зливових вод нерідко буває вельми значним.

Промислові стічні води характеризуються рядом параметрів – кількістю та фізико-хімічними властивостями розчинених, емульсованих тавзважених домішок речовин, ступенем їх токсичності, лужністю або кислотністю, органолептичними характеристиками (запах, смак, колір).

Поняття водний фонд включає: поверхневі води, водотоки, водойми та льодовики. Поняття водні ресурси включає: біологічні, енергетичні та мінеральні ресурси. Водокористування – це використання води без вилучення її з місць природної локалізації (риболовства, судноплавство, енергетика). Водоспоживання – використання води із вилученням її з місць природної локалізації із частковим або повним необоротним витрачанням і поверненням її в джерела водозабору у зміненому стані. Водний баланс – кількісне співвідношення між елементами, що визначають надходження водних мас та їх відтік із однієї зони аерації в іншу стосовна одиниці площі за одиницю часу.

∆W = Н – В ± g ±Р, де

Н – надходження водних мас в зону аерації

В – відтік водних мас через умовний переріз із однієї зони аерації в іншу

g – вертикальний водообмін між поверхневими та ґрунтовими водами

Р – вертикальний водообмін між ґрунтовими і артезіанськими водами

Виробничі стічні води (СВ) отримані внаслідок їх використання в технологічних процесах поділяють на:

1. Забруднені виробничі СВ

забруднені мінеральними домішками

забруднені органічними домішками

забруднені мінеральними та органічними домішками (комбіновані)

2. нормативно чисті виробничі СВ (отримані після осушення родовищ, не використані)

Джерела забруднення гідросфери ВГР

забруднення кар’єрних вод зваженими частинками КК та вміщуючи порід, які утворилися при бурінні свердловин та шпурів, при подрібнені породи вибуховим способом, при роботі прохідних та очищувальних комбайнів при навантажувально-розвантажувальних і транспортних роботах
забруднення у зв’язку з високим рівнем механізації гірських робіт
в результаті гниття деревних кріплень шахти та інших конструкцій відбувається бактеріальне забруднення

Структура промислових стічних вод гірських підприємств представлена на схемі 1.

Вплив гірничого підприємства на водний басейн

зміна водного режиму окремої території
забруднення води
засмічення води

Зміна водного режиму

При будівництві та експлуатації кар’єрів (розрізів) підземних транспортних та комунальних тунелів суттєві ускладнення виникають із-за наявності поверхневих і підземних вод:

деформація земної поверхні

деформація гірських виробок

зниження продуктивності роботи технологічного обладнання

ускладнення проведення вибухових робіт

ускладнення проведення бурових робіт

Тому першочерговою особливістю гірничого виробництва є осушення родовищ корисних копалин.

Осушення в гірській справі — сукупність технічних заходів, що знижують обводненість родовищ корисних копалини і регулюючий режим притоку води в гірські вироблення при будівництві гірських підприємств і експлуатації родовищ зі складними гідрогеологічними умовами. Тим самим створюються економічно ефективні і безпечні умови ведення гірських робіт, а також забезпечується охорона надр і водних ресурсів. Тому, як правило, роботи видобувні роботи супроводжуються штучним водопониженням. Скидання відкачуваних і стічних вод веде до забруднення поверхневих водних об'єктів різними солями, нафтопродуктами і важкими металами.

Основні способи осушення родовищ корисних копалин:

І. водопониження шляхом проведення гірничих виробок

ІІ. Відкачування води за допомогою насосного обладнання (або вивід води самотечією; для цього необхідно зробити потрібний нахил робочого горизонту), а потім скидання об’ємів кар’єрних вод в гідрографічну мережу за лінію водорозділу.

Осушення включає відведення поверхневих вод, зниження рівня підземних вод, відкачування і відведення води з гірських вироблень за межі родовища корисних копалини. Для відведення поверхневих вод (із заболочених ділянок, озер, річок) виконують:

• перехоплення стоку схилу за допомогою нагірних канав і гребель;

• екранування русел водоприток в межах шахтних і кар'єрних полів;

• видалення води самоплив з водоймищ і водотоків за межі родовища корисних копалини по канавах, трубам або відкачуванням насосами. [11]

При осушені родовищ за допомогою насосного обладнання потрібно звернути увагу на:

1)На якій відстані знаходиться лінія водорозділу від ділянки гірничого підприємства, вибираємо най блищу

2)Потрібно уважно вивчити гідрографічну мережу території, щоб не відбулося зворотного водовиливу об’ємів кар’єрних вод

Схема 1

Структура промислових стічних вод гірничих підприємств

1 – буріння шпорів та свердловин; 2 – гідровідбивання; 3 – розчинення та вилужування корисних копалин; 4 – пилоподавлення, пилозахист; 5 – гідротранспорт; 6 – спорудження гідровідвалів; 7 – живлення дражних полів.

Для зниження рівня підземних вод на ділянках ведення гірських робіт використовують дренажні пристрої.

Дренаж — спосіб осушення території родовищ корисних копалини і масивів гірських порід шляхом збору і відведення підземних гравітаційних вод в природні русла (ріки, озера і тому подібне) або штучні споруди (канали, гірські вироблення тощо). Дренажні пристрої розділяються на поверхневі, підземні і комбіновані. До поверхневих відносяться ті, що вертикальні водопонижують і водопоглинаючі свердловини, горизонтальні дренажні свердловини, голкофільтрові установки і випереджаючі поверхневі траншеї, до підземних — дренажні штреки, крізні фільтри, свердловини, що повстають, водопонижуючі колодязі, а також випереджаючі вироблення (горизонтальні до похилі свердловини). Комбіновані дренажні пристрої включають комплекс поверхневих і підземних вироблень.

Водопонижуючі свердловини (діаметром 200...800 мм) бурять для зниження рівня (натиску) у водоносних горизонтах потужністю понад 10 м, що залягають на глибині 25...500 м, і що характеризуються коефіцієнтом фільтрації більше 1 м/доб., до підошви горизонту, при перетині горизонту встановлюють фільтри або перфоровані труби (у тріщинуватих породах). Після прокачування і очищення (зазвичай ерліфтом) свердловина обладнується потужним насосом.

Горизонтальні дренажні свердловини (діаметром 50...300 мм, завдовжки 50... 100 м) споруджують для самотечного осушення уступів кар'єрів в піщаних породах. Голкофільтрові установки з коефіцієнтом фільтрації 0,2...0,3 м/сут дозволяють тимчасово і локально знизити рівень підземних вод в піщаних і піщано-глинистих породах від 7...8 м (пересувні) до 24 м (ежекторні). За допомогою випереджаючих траншей знижується рівень води в малопотужних (до 10 м) і неглибоко (до 15 м) залягаючих водоносних горизонтах. Дренажні штреки призначені для дренажу корисних копалини і водоносних горизонтів, розташованих поблизу крівлі і ґрунту корисної копалини. Дренаж здійснюють через стінки вироблень, природні тріщини і тектонічні порушення, а за наявності водотривких порід (потужністю більше 2...3 м) в крівлі і ґрунті корисної копалини — за допомогою дренажних свердловин. Дренажні штреки споруджуються на кар'єрах зі складними гідрогеологічними умовами.

Крізні фільтри — свердловини діаметром 100...500 м, пробурені із земної поверхні до крівлі підземного вироблення (або дренажного штреку), обсаджені трубами, обладнані фільтрами в інтервалі водоносних порід; призначені для дренажу водоносних горизонтів потужністю більше 15 м, що залягають над корисним копалиною на відстані понад 30 м. Свердловини (діаметром 50... 125 мм), що повстають, бурять з підземних гірських вироблень і обладнали фільтрами в інтервалі водоносних горизонтів. Їх застосовують для дренажу водоносних горизонтів, що залягають на відстані 2...30 м від крівлі вироблення.

Водопонижуючі колодязі — вертикальні гірські вироблення, які закладають на знижених ділянках ґрунти вироблення для пониження натиску у водоносних горизонтах, що залягають нижче за підошву вироблення. Для відкачування води вживають відцентрові насоси.

Тривалий дренаж водоносних горизонтів порушує гідравлічні і гідрохімічний режими підземних і поверхневих вод в районах експлуатації родовищ (знижує рівень підземних вод в радіусі декількох десятків кілометрів, сприяє появі депресивних воронок, виснаженню водних ресурсів, забрудненню поверхневих водотоків і водоймищ шахтними і кар'єрними водами), змінює природний ландшафт. [11]

На практиці використовують три способи водопониження.

І) водопониження з поверхні (спорудження дренажних споруд таких як свердловини і осушувальні канали безпосередньо на земній поверхні)

ІІ) підземний спосіб водопониження при якому засоби водопониження розташовують безпосередньо в гірничих виробках – водопонижуючі канали

ІІІ) комбінований

Зі збільшенням глибини гірничих виробок знижується і рівень підземних вод. Природний режим підземних вод порушується з моменту розкриття технологічними гірничими або дренажними вирубками першого від поверхні землі водоносного горизонту та після відкачування з нього води. При цьому запаси підземних вод скорочуються, а стан і якість поверхневих погіршується. На всій площі родовища виникає депресійна воронка.

Розмір депресійної воронки залежить від: геологічних та гідрогеологічних умов району родовища; тривалості розробки родовища; коефіцієнту фільтрації ґрунтів; площі та потужності пластів, який ми розробляємо; кількості дренажних точок та їх взаємного розташування; типу і розташування гірничої виробки; інтенсивності і тривалості водозабору та динамічного притоку води в кар’єр. Найбільші розміри депресійної воронки характерні для тріщинуватих та за карстових порід на деяких родовищах в межах депресійної воронки формується гідравлічний зв'язок декількох напірних водносних горизонтів (артезіанські води), що призводить до переливання води із вище розташованих горизонт ва у нжжні. Депресійна воронка при цьому охоплює водоносні горизонти і ґрунтові води різного тиру, що мають гідравлічний зв'язок із поверхневими водами. Це призводить до поповнення запасів підземних вод поверхневими водами. Розміри депресійної воронки обов’язково залежать від наявності і розташування поверхневих водотоків і водойм.

Вплив осушення родовищ корисних копалин на природне середовище

різкі зміни природного режиму поверхневих і підземних вод
зменшення запасів високоякісних прісних вод, які використовують для комунально-побутового комплексу
при спрацюванні динамічних запасів підземних вод виникає небезпека забруднення прісної води мінералізованою, що призводить до зниження якості води і робить не придатною для водоспоживання
скидання у поверхневі водотоки здренованих кар’єрних вод призводить до їх хімічного забруднення
зменшення запасів води, яка має бальнеологічні властивості
негативний вплив відвалів розкривних і вміщуючих порід, а також будівництва гідротехнічних споруд (ГТС) на режим, стан і динаміку руху поверхневих, ґрунтових і артезіанських вод. Великі за об’ємом відвали мають велику площу водозбору води атмосферних опадів, які стікають з поверхні відвалів, або ті, що фільтруються через товщу порід відвалів забруднюють і засмічують поверхневі води механічними, хімічними, токсичними і радіоактивними домішками. Інфільтрація води в основі відвалу і спорудження ГТС призводять до підняття рівня ґрунтових вод, до заболочення прилеглих територій та заболочення контуру основи самого відвалу

Забруднення вод

1. На гірничо-добувних підприємствах характерно значне перевищення об’ємів СВ над об’ємами водоспоживання для потеб забезпечення технологічних процесів. Дренажні води, які стікають із поверхні відвалів не можуть бути без відповідної підготовки і очистки використані в замкненому циклі гірничого виробництва; при відсутності очисних споруд недоброякісні СВ потрапляючи у поверхневі забруднюють їх: породним мінеральним пилом; зваженими частками; часточками глини; паливно-мастильними матеріалами; підвищеною температурою.

2. Геохімічні процеси, які протікають у водоймах і ґрунтах у зв’язку із розробкою родовищ КК східні за своїми властивостями із природними геохімічними процесами, що обумовлені зміною хімічного складу води, вітровою та водною ерозією та вивітрюванням гірських порід, але природно-геохімічні процеси протікають із малою швидкістю і суттєво не порушують рівновагу між геосистемами

3. Внаслідок перенесення ЗР на значні відстані локальний вплив гірничого підприємства переходить у регіональний (в основу покладено Закон України “Про надзвичайні ситуації” – класифікація НС за територіальним поширенням).

4. Негативний вплив дренованих вод на водотік малих та середніх річок України.

Засмічення вод

При відкритій розробці КК, які розташовані у безпосередній близькості до поверхневих водойм та водотоків, відбувається механічне засмічення водного басейну і як наслідок змінюється характер і зовнішній вигляд берегової прибережної зони (смуги). Відкачування і відведення вод за межі шахтних і кар'єрних полів здійснюється за допомогою пристроїв водовідливу і водовідведення. Система водовідливу підрозділяється на дільничних і загальношахтних.

Водозахист гірських вироблень — система заходів щодо запобігання або обмеження надходження в гірські вироблення (головним чином в забої здобичі) поверхневих, підземних і шахтних вод. Водозахист від поверхневих вод включає заходи щодо осушення родовища корисних копалини і додатково: тампонування тріщин осідання на поверхні землі (у шахтах) глинистим та ін. матеріалом або вирівнювання і утрамбовування країв мульд осідання; застосування систем розробки без залишення вироблених просторів (з їх закладкою).

Водопритоки з гірських підприємств прямують по шляхах, що забезпечують мінімальне додаткове забруднення оточуючого середовища. Для цього риють ізольовані від гірського масиву водовідливні канави, на кар'єрах регулюють внутрішньокар'єрний стік, використовуючи тимчасові відстійники. Крім того, шахтні води очищають (освітлюють від механічних домішок, нейтралізують, витягують органічні сполуки, солі і метали фізичними, хімічними і біохімічними методами), використовують в замкнутому циклі гірничодобувного виробництва.

2.3.3 Склад стічних вод гірських підприємств

Залежно від походження стічні води розділяються на виробничі, господарсько-побутові і атмосферні.

Виробничі води підрозділяються на забруднені (мінеральними, органічними і мінеральними + органіческими домішками) і нормативно чистих.

Води, попутно витягувані при здобичі корисної копалини, розділяються на шахтні, кар'єрні і дренажні, які складають близько 90% всіх стічних вод гірських підприємств. Склад шахтних і кар'єрних вод змінюється в широкому діапазоні залежно від гірничо-геологічних, гідрологічних і технологічних умов. Дренажні води в більшості випадків відносяться до нормативно-чистих.

За значенням рН (водневого показника, що є негативним десятковим логарифмом концентрації водневих іонів) шахтні, кар'єрні і дренажні води ділять на нейтральні (рН = 6,5...8,5); кислі (рН < 6,5) і лужні (рН > 8,5).

За ступенем мінералізації розрізняють прісні (зміст сухого залишку до 1 г/л), слабосолонуваті (1...3 г/л), солонуваті (3...5 г/л), сильносолонуваті (5...10 г/л), солоні (10...25 г/л), сильно солоні (25...50 г/л) води, а також рассоли — більше 50 г/л.

Чим вище мінералізація шахтних, кар'єрних і дренажних вод, тим вище їх жорсткість, яка коливається від 5 до 30 мг * экв/л.

Вміст зважених речовин в шахтних і кар'єрних водах коливається від 10...30 до 500...600 міліграм/л і вище, але зазвичай не перевищує 1000 міліграм/л, а нафтопродуктів — від слідів до 0,2...0,8 міліграм/л і вище.

Бактерійна забрудненість може змінюватися в межах 0,001.. .4,0. Колітитр (кількість води, мл, в якому виявляється 1 кишкова паличка) для шахтних вод — від 0,01...0,001 мл до 100 мл. Колііндекс, або найбільш вірогідне число (НВЧ) — кількість кишкових паличок, що знаходяться в 1 л води, для сильнозабрудених вод більше 10000, забруднених більше 100, задовільних більше 10, хороших менше 3.

Дуже великий вплив скидання стічних вод гірничих підприємств в малі і середні річки, внаслідок чого їх стік може зрости в 1,5...3,0 і більше разів. При цьому змінюються якості і тепловий режим вод в цих водоймищах. [11]

Підприємства гірської промисловості США скидають в природні басейни щорічно близько 7,6 млрд. м³ стічних вод, майже 10 тис. км. річок і струмків і близько 12 тис. га водної поверхні забруднено водами кислого і лужного складу, що поступають з вугільних розрізів.

Заходи щодо охорони природних вод особливо актуальні для відкритого способу розробки родовищ корисних копалини, оскільки при такому способі розкриваються всі водоносні горизонти, що залягають в товщі порід, що розробляється, причому депресійні воронки охоплюють обширні прилеглі території. Під нормами водовідведення розуміється максимально допустиме при виробництві одиниці продукції або виконуваної роботи кількість стічних вод, що відводяться. У основі норм водовідведення шахт і розрізів лежать питомі значення приток шахтних, кар'єрних і дренажних вод. Завдання нормування і класифікація норм водовідведення аналогічні нормам водоспоживання.

Екологічна стратегія гірничого підприємства в раціональному водокористуванні повинна базуватися на обліку водного чинника на всіх рівнях гірського циклу, починаючи з геологорозвідки родовища і закінчуючи використанням отриманого продукту споживачем. На стадії обґрунтування схем розтину і розробки родовища необхідно передбачати заходи, максимально знижуючі водопритоки і порушення гідрології району.

По ступеню екологічності вживані системи водозбору і водовідливу можна класифікувати на три групи. До першої групи — пасивною — відносяться системи, основна мета яких — відкачування вод з гірських вироблень. Друга група — активна — об'єднує системи, призначені для видачі на поверхню вод із стабільними параметрами якості і пониженим змістом зважених речовин (для чого необхідні великі розміри водозбірників і резервуарів освітлювачів). Найбільш прогресивна маловідхідна група систем водозбору і водовідливу, в яких максимально використовується шахтна вода без попередньої видачі її «на гора». При цьому до заходів активної системи додаються селективне відкачування і спеціальні очисні споруди, розміщені в підземних гірських виробленнях.

Необхідний ступінь очищення стічних вод при скиданні у водні об'єкти визначається станом водоймища-приймача і можливим ступенем їх розбавлення залежно від ГДК різних забруднюючих інгредієнтів. При цьому повинна виконуватися умова:

С₁ /ГДК₁ + С₂/ГДК₂+ ... + С_n/ГДК_n ≤ 1

де С₁, С₂, ... С_n „ — концентрації речовин, що поступають у водні об'єкти, з однаковими лімітуючими показниками шкідливості, а також шкідливих домішок від вище розташованих скидів стічних вод.

Максимально допустиму концентрацію шкідливих речовин з урахуванням розбавляючої здатності водних об'єктів можна визначити, вирішуючи рівняння:

qK_cт + aQK_p=(q-aQ)K_np.доп.,

де Q і q — нормативні витрати води водоприймача і стічних вод, м³/ч; К_ст K_p — концентрації забруднюючих речовин однакового вигляду в стічній воді і в місці їх випуску, г/м³; а — коефіцієнт змішення; K_np.доп — гранично допустима концентрація забруднюючої речовини у водоймищі, т/м³.

Вимоги до стічних вод, що скидаються. Щоб не порушувалася робота споруд і не погіршувалися умови експлуатації, що скидаються в міську каналізацію води повинні задовольняти певні вимоги. Основні з них: виробничі стічні води не повинні бути агресивними по відношенню до матеріалів каналізаційних мереж, споруд і їх устаткування; не повинні містити домішок такої великої і питомої ваги, які могли б засмічувати каналізаційну мережу або відкладатися на дні і на стінках труб і каналів; не повинні містити горючих домішок (бензину, нафти, масел, ефірів і тому подібне), а також розчинених газоподібних речовин, які можуть утворити вибухонебезпечні суміші в трубах і каналах каналізаційної мережі, в приймальних резервуарах насосних станцій і в очисних спорудах; температура суміші міських і виробничих стічних вод в місці випуску не повинна перевищувати 40°С.

Умови випуску гірничопромислових стічних вод в поверхневі водоймища (річки, озера, водосховища, морить) регламентовані «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» і залежать від народногосподарської значущості водоймищ і характеру водокористування. І хоча вони допускають деяке погіршення якості води у водоймищах після випуску в них стічних вод, це не повинно відбиватися на житті водоймища і на можливості подальшого його використання як джерела водопостачання або для культурних і спортивних потреб населення. По цих правилах заборонено спускати у водоймища стічні води:

• стабільні речовини, що містять, не схильні біохімічному, хімічному і фізичним процесам самоочищення, а також радіоактивні речовини;

• що усуваються (з дотриманням техніко-економічних умов) шляхом впровадження раціональної технології, максимального використання в оборотній системі водопостачання;

• цінні відходи, що містять, які можуть бути утилізованими. Концентрація більшості різноманітних органічних і мінеральних речовин, що містяться в стічній воді, що спускається у водоймища, нормована. [11]

При розрахунках скидання промстоків враховують максимально можливе розбавлення стічних вод, яке можна забезпечити як процесами змішення, обумовленого природними умовами водоймища, так і спеціальними інженерними заходами (розосередженим випуском стічних вод по живому перетину річки, глибинними випусками в озера і моря, перемішуванням за допомогою насосів), що передбачають якнайповніше розбавлення стічних вод в створі випуску. Зіставляючи кількість забруднень, яка може бути прийнята даним водоймищем і яка міститься в неочищених стічних водах, визначають необхідний ступінь і вибирають метод попередньою, до випуску у водоймище, очищення.

2.3.4 Охорона водних ресурсів

Під охороною водного басейну розуміють дотримання встановленого порядку користування водами, тобто забезпечення раціонального і керованого використання, збереження і поповнення запасів водних ресурсів при їх відновлені або покращені їх якості в інтересах існуючих або майбутніх поколінь. Охорона природних вод здійснюється шляхом виконання комплексу організаційних, інженерно-технічних (технологічні, гідротехнічні, меліоративні, лісомеліоративні, агротехнічні) заходів під постійним контролем санітарних, гідрологічних та гідрогеологічних установ стосовно їх якості та стану.

На гірничодобувних і переробних підприємствах вода у великій кількості використовується для побутових, технічних та технологічних потреб: для використання населенням, для пилепридушення та в багатьох технологічних процесах і особливо на переробних заводах, збагачувальних фабриках, при використанні гідромеханізованої розробки.

Великі об'єми води (десятки і сотні кубометрів за годину) відкачують в процесі експлуатації з шахт, рудників, кар'єрів, що приводить до суттєвого порушення природного гідродинамічного режиму підземних вод, зокрема до різкого зниження рівня ґрунтових вод, напрямку фільтрації вод на значних площах. [6]

При осушенні родовищ за допомогою свердловин, закладених з поверхні, підкачана вода здебільшого може бути використана для водозабезпечення населених пунктів та підприємств. Однак воду з гірничих виробок можна використати або направити в природні водостоки тільки після її освітлення у відстійниках, а в багатьох випадках і знезараження.

Одним з основних заходів для збереження підземних і поверхневих вод на діючих гірничодобувних та переробних підприємствах є влаштування замкнених оборотних систем водопостачання і в першу чергу на переробних заводах, при гідромеханізованому вийманні порід і корисної копалини.

В певних гірничо-геологічних і гідрогеологічних умовах може бути раціональним використання протифільтраційних завіс, які споруджують навколо кар'єра для захисту його від притоку підземних вод. Для створення таких завіс в масиві порід прокладають глибокі щілини, які заповнюють водонепроникними, а в багатьох випадках і міцними матеріалами (глина, залізобетон, бетон, а також просмолене полотно, синтетичні плівки).

Особливу увагу слід звертати на недопущення попадання у водоймища і до підземних ґрунтових вод нафтопродуктів, мастил та інших шкідливих для водного середовища рідких і перш за все, отруйних речовин та на розробку заходів щодо ліквідації такого роду аварій. Це стосується і знешкодження шахтних та кар’єрних вод, підняття рівня яких після погашення гірничих виробок призводить до підвищення півня ґрунтових вод, до їх забруднення.

Вода є одним з важливих компонентів нашої планети. Підземна вода, яка знаходиться в надрах, істотно впливає на процеси, що протікають в геологічному середовищі, на формування цього середовища. Завдяки своїй винятковій здатності до утворення складних хімічних сполук, вода стала джерелом життя на Землі. Вода є важливою складовою частиною живих організмів. Втрата 10-30% води живими організмами призводить до їх смерті.

Вода знаходиться в постійному русі. Складний процес кругообігу води в природі полягає в її випаровуванні, насиченні повітряних мас водяними парами і переносі їх потоками повітря, конденсації парів і випаданні атмосферних опадів, поверхневому і підземному стоці вод в океан.

Найбільш тривалий час водообігу має місце в льодовиках, підземних водах і Світовому океані. Відповідно цей час становить 8000, 4200 і 3000 років. Ця обставина вказує на виключну унікальність процесу самоочищення цих вод від забруднення. [3]

В глобальному плані запаси підземних вод на Землі зменшуються, що пояснюється потеплінням клімату і викликаним цим зменшенням кількості атмосферних опадів, збільшенням обсягів водоспоживання, інтенсивним водовідкачуванням вод з шахт і кар'єрів, дренажем заболочених і перезволожених територій.

В даний час споживання прісних вод для господарсько-питних потреб становить в містах 100-1000 л/добу на одну людину (в середньому 350 л/добу), в сільській місцевості - від 50 до 100 л/добу. Нераціональне і хижацьке використання водних ресурсів і особливо найбільш дефіцитної її частини – підземних вод, може швидко призвести до найнебажаніших наслідків. Вже зараз майже третина населення планети відчуває нестачу питної води або споживає недостатньо чисту воду. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, із-за споживання води, яка не відповідає санітарним нормам, майже 500 млн. людей щорічно хворіють, з них приблизно 10 млн. дітей вмирає. [7]

До промислових вод належать підземні води, до складу яких входять цінні хімічні елементи або їх сполуки, вилучення і переробка яких є доцільною.

Важливе значення мають й інші хімічні елементи – барій, стронцій, кадмій, цезій, миш'як, які часто містяться у промислових концентраціях у підземних водах.

Ресурси підземних промислових вод у світі дуже великі. Разом з тим, велика глибина їх залягання, складність технології та інші чинники часто роблять вилучення корисних компонентів з них неконкурентноспроможними порівняно з отриманням їх із руд. Вплив господарської діяльності людини на геологічне середовище проявляється в найрізноманітних формах і, в основному, при розвідці та вилученні з надр корисних копалин (в тому числі і підземних вод), проведенні великих земляних осушувальних і зрошувальних робіт, гідротехнічному будівництві, перерозподілу поверхневого стоку, меліорації, підземному похованні промислових відходів, штучному відновленні запасів підземних вод, створенні підземних сховищ нафти, газу тощо. Підземні води є найбільш чутливим компонентом геологічного середовища і тому швидко реагують на ці впливи. Проникнення в геологічне середовище практично завжди зумовлює міграцію підземних вод, зміну їх складу, гідродинамічних параметрів. Залежно від масштабів проникнення можуть бути порушені природні площова і вертикальна гідрохімічна зональності, змінені гравітаційне, термічне, електричне, магнітне та інші фізичні поля Землі.

В свою чергу істотно впливають на геологічне середовище експлуатація підземних вод та інтенсивний водовідлив при веденні гірничоексплуатаційних робіт. Зміни, що відбуваються в геологічному середовищі, тим суттєвіші, чим інтенсивніше і триваліше здійснюється водовідбір. В цих умовах формуються потужні регіональні і локальні депресійні воронки, в яких осушуються гірські породи. Площа розвитку воронок може досягати декількох десятків тисяч квадратних кілометрів, а потужність осушених порід – 200 і більше метрів.

Мають місце процеси осушення, які охоплюють поверхню Землі, внаслідок чого дренуються джерела, осушуються заболочені території, гине рослинність. При експлуатації напірних водоносних горизонтів і комплексів часто спостерігається осідання і деформації поверхні, які супроводжуються руйнуваннями споруд і підземних комунікацій, вторинною консолідацією осушених рихлих порід і депресійним ущільненням піщано-глинистих порід. Зв'язок осідання, деформації поверхні і споруд з експлуатацією родовищ підземних вод (подібні явища відбуваються і на родовищах нафти) підтверджується зниженням швидкості осідання і подальших деформацій відповідно зі зменшенням, стабілізацією і тим більше з припиненням водовідбору. Особливо інтенсивно піднімається поверхня при закачуванні у водоносні горизонти води або стиснутого повітря. Таким чином, регулюванням інтенсивності водовідбору і підтриманням пластового тиску можна попередити осідання поверхні, а закачуванням води чи повітря у водоносний горизонт можна навіть в значній мірі відновити гіпсометричне положення земної поверхні. Таке відновлення можна здійснити тільки за умови, коли пружні деформації порід на ділянці осідання не перейшли в пластичні. [3]

Пагубні наслідки пониження поверхні землі найбільш впливово проявляються в прибережних районах, де затоплюються понижені ділянки, підтоплюються населені пункти, в тому числі й великі міста. Все це потребує вирішення складних інженерних задач та здійснення проектів великої вартості.

В світовій практиці є чимало випадків, коли внаслідок вторинної консолідації і депресійного ущільнення осушених порід осідання поверхні супроводжувалось місцевими землетрусами і розривними деформаціями з утворенням великих наскрізних тріщин.

В процесі експлуатації родовищ напірних підземних вод спостерігається перетікання води з суміжних водоносних горизонтів у горизонти, що експлуатуються. Велику увагу потрібно приділяти вивченню вод дренованих горизонтів, якщо вони поганої якості, оскільки внаслідок перетікання і потрапляння у водоносний горизонт, який експлуатується, змішана вода може не мати відповідних кондицій і не відповідати вимогам стандартів. Перетікання води із сусідніх водоносних горизонтів, збільшуючи запаси підземних вод в цільовому горизонті, також сприяє зменшенню темпів зниження динамічного рівня і тим самим віддаляє термін розвитку депресійної вирви до поверхні і деформацію останньої.

Основними заходами попередження і припинення подальшого зниження рівня підземних вод і опускання земної поверхні є їх прогнозування при проектуванні водозаборів, скорочення водовідбору на діючих водозаборах, штучне поповнення експлуатаційних запасів підземних вод для їх збільшення і підтримання пластового тиску. Підтримання тиску можна досягти також закачуванням повітря під тиском у водонасичені горизонти.

Необхідно глибше вивчати режим підземних вод. Це дасть можливість створювати моделі керування і оптимізації використання ресурсів підземних вод, прогнозів впливу господарської діяльності на якість і кількість підземних вод, правильних оцінок наслідків, що зумовлюються змінами гідрогеологічних умов.

Господарська діяльність людини на поверхні і в надрах Землі, яка зростає з кожним роком, створює загрозу забруднення і виснаження запасів підземних вод. У зв'язку з цим виникла нагальна необхідність в розробці ефективних методів і заходів попередження або обмеження цих вкрай негативних явищ.

Під забрудненням розуміють зміни природних фізичних, хімічних, біологічних та інших властивостей підземних вод, обумовлених порушенням природного середовища надр, внаслідок чого води повністю або частково стають непридатними для використання за заданим призначенням. На першому етапі забруднення вміст шкідливих речовин у воді помітно зростає і, не дивлячись, що він ще залишається нижче гранично допустимих концентрацій (ГДК), це є сигналом про необхідність термінового вживання заходів.

На другому етапі їх концентрація, перевищивши ГДК, робить воду непридатною для споживання. В цьому випадку потрібно припинити експлуатацію каптажів до здійснення заходів очищення, або використовувати воду для інших цілей.

Під виснаженням запасів підземних вод розуміють відпрацювання динамічних рівнів нижче гранично допустимої величини, встановленої при підрахунку експлуатаційних запасів. Там, де гранично допустиме пониження не встановлювалось, під виснаженням розуміють стійке зниження динамічних рівнів при експлуатації, яке загрожує повним осушенням водоносного горизонту. Обидва випадки свідчать про значне перевищення водовідбору над поповненням експлуатаційних запасів.

Забруднення підземних вод і виснаження їх запасів вкрай негативно характеризують умови експлуатації водозаборів, але забруднення є небезпечнішим. Забруднення підземних вод здебільшого відбувається в процесі природного кругообігу води внаслідок забруднення атмосфе-ри, поверхні Землі і поверхневих вод. В значній кількості випадків шкідливі речовини надходять безпосередньо в підземні води через гірничі виробки і свердловини, місця витоків із систем промислової каналізації і продуктопроводів, нафтогазосховищ та інших об'єктів.

Залежно від джерел забруднення може мати регіональний або локальний характер.

Регіональне забруднення підземних вод здебільшого відбувається в гірничодобувних басейнах і районах (Донецький, Криворізький, Львівсько-Волинський і тощо), великих індустріальних містах, на земельних масивах, де широко застосовуються хімічні добрива і засоби боротьби з сільськогосподарськими шкідниками, під великими водоймами з забрудненою водою. При цьому площа водоносних горизонтів з непридатною водою вимірюється сотнями і навіть тисячами квадратних кілометрів.

Локальні забруднення виникають при обмежених або в розмірі, або в часі джерелах забруднення, таких як аварійні короткочасні викиди забруднювальних речовин, сховища відходів шкідливих виробництв, погано обладнані склади хімічних матеріалів, тваринницькі ферми тощо. В цих випадках шкідливі речовини, що потрапили в підземні води, поширюються на обмеженій площі, яка вимірюється долями і одиницями квадратних кілометрів.

Інтенсивність надходження забруднювальних речовин у водоносні горизонти залежить від ступеня його захищеності. Більш глибоко залягаючі та ізольовані слабопроникними породами напірні води рідше підлягають забрудненню, ніж вкрай погано або взагалі незахищені горизонти ґрунтових вод. Скельні породи днищ кар'єрів характеризуються -значною тріщинуватістю і тому мають високу водопроникність, яка сприяє інтенсивному проникненню забруднювальних речовин у водоносні горизонти. Воднораз необхідно відзначити, якщо названі джерела забруднення забруднюють в основному перший від поверхні водоносний горизонт, то свердловини і підземні гірничі виробки можуть стати причиною надходження шкідливих речовин і в глибоко залеглі горизонти підземних вод. Досить часто забруднюються якісні питні і лікувальні мінеральні води внаслідок потрапляння води з одного горизонту в інший, що відбувається внаслідок низької якості ізоляції водоносних горизонтів в стволах свердловин, аварій в них, а також поганої їх консервації або ліквідації. Особливо небезпечним є протікання високомінералізованих вод і нафти по стволах свердловин на родовищах нафти і природного газу, де нафто- і водоносні пласти характеризуються високими напорами.

У зв'язку з розвитком великої депресійної воронки над гірничоексплуатаційними підземними виробками також утворюється зона аерації, особливо потужна в центральній частині шахтного поля, де розміщені шахтні стволи. [11]

Оскільки проведення гірничих робіт супроводжується зсуванням гірничого масиву і осіданням поверхні, провалами над її очисними виробками потужних пластів, надходженням у воду забруднювальних речовин відбувається тут інтенсивніше.

Охорона підземних вод від забруднення і виснаження запасів є великою і складною проблемою, яка нерозривно пов'язана з охороною всього природного середовища, оскільки забруднення відбувається через поверхню - атмосферу, атмосферні опади і ґрунти, поверхневі води. До того ж перелік і обсяги шкідливих речовин, що потрапляють в підземні води, весь час збільшуються. Основною метою заходів охорони є запобігання можливому забрудненню і виснаженню запасів підземних вод та ліквідації їх наслідків.

Боротьба з прониклим в підземні води забрудненням є вкрай складною як в технічному, так і в економічному відношенні. Перш, ніж розпочати роботи, пов'язані з очищенням водоносного горизонту, необхідно локалізувати, обмежити подальше поширення забруднення. Це досягається за допомогою спорудження різних перехоплювальних або перегороджувальних пристроїв таких як протифільтраційні і гідравлічні завіси, стінки-бардажі тощо.

Боротьба з забрудненням може бути пасивною і активною.

При пасивній боротьбі з забрудненням, коли припиняється експлуатація водозабору і очищення води здійснюється природним шляхом, досягнення успіху визначається швидкістю водообміну, а при біогенному забрудненні - часом виживання патогенних організмів.

Активна боротьба із забрудненням потребує вирішення складних інженерних задач і проведення заходів високої вартості. При малих його масштабах можна досягти успіху шляхом інтенсивного відкачування неякісних вод з каптажів, які опинились в центрі осередку, а також за допомогою спеціальних дренажних виробок. В потужних водоносних горизонтах при гравітаційній диференціації брудної рідини і води внаслідок їхньої різної густини розміщення дренажних виробок (в основному свердловин) інколи вибирають ярусним. При цьому на водозаборі мають бути визначені свердловини, які знаходяться поза впливом осередку забруднення, і встановлений такий режим водовідбору з них, при якому б не залучались зіпсовані води. Одночасно передбачається контроль за якістю вод, що відбираються з покладу.

Найсприятливішими слід вважати заходи для охорони підземних вод, які направлені на запобігання забруднень, основними з яких є такі:

розміщення об'єктів можливого забруднення з урахуванням надійної природної захищеності водоносного горизонту;
використання замкнених систем виробничого водозабезпечен-ня і каналізації;
створення "сухих", безстічних або з обмеженим стоком і твердими відходами виробництва технологій;
утилізація відходів виробництва;
створення і впровадження економних методів очищення стічних вод для їх використання або безпечного скидання в поверхневі водоймища і водотоки;
ліквідація або очищення газодимових викидів;

обмеження використання стійких ядохімікатів і добрив у сільському господарстві, а також синтетичних поверхнево-активних речовин;
надійне поховання особливо токсичних відходів виробництва, ліквідація яких економічно не виправдана;

створення зон, які обмежують господарську діяльність в районах поширення цінних підземних вод, які не мають надійного природного захисту;

-суворе дотримання технологій буріння і обладнання розвідувальних і експлуатаційних гідрогеологічних свердловин;

-дотримання рекомендованого режиму експлуатації водозборів.

Поряд з наведеними загальними заходами профілактики проникнення забруднень в підземні води вживаються і спеціальні заходи, в тому числі будівництво різних інженерних споруд. При використанні їх завжди потрібно враховувати ступінь природної захищеності підземних вод. В першу чергу така оцінка має здійснюватись стосовно хімічного і радіоактивного забруднення, які є найбільш небезпечними.

Захист водоносних горизонтів, яким загрожує забруднення від аварійних витоків, фільтрації промстоків, технологічних та інших токсичних рідин, в більшості випадків зводиться до створення гідроізоляції. Основним конструктивним елементом її є водонепроникний екран з глинобетону, бітумних покрить, поліетиленової плівки та іншого нефільтруючого матеріалу. В ряді випадків споруджується пластовий дренаж з піску, гравію, щебеню, каменю та інших матеріалів. Дренаж також влаштовується уздовж водотранспортних комунікацій (пульпо- і трубопроводів).

Для вирішення завдань, пов'язаних з охороною підземних вод, завжди приходиться виконувати такі роботи:

виявляти і вивчати площі можливого їх забруднення, шляхи надходження забруднювальних речовин;
вивчати захищеність підземних вод;
вивчати літологічний склад, будову і параметри водоносних горизонтів, їх граничні умови для обґрунтування розрахункових схем і прогнозу міграції забруднень;
встановлювати зміни стану підземних вод в часі;
вивчати і оцінювати масштаби забруднення, прогнозувати зміни якості води і проектувати захисні заходи.

Запобігання і ліквідація виснаження запасів підземних вод на діючих водозаборах здебільшого полягають в обмеженні кількості води, що відбирається, та відновленні динамічного рівня водоносного горизонту, який експлуатується, до його відповідності допустимому пониженню, що відповідає фактичним гідрогеологічним умовам. Досить широко застосовується також поповнення запасів підземних вод шляхом закачування в підземні горизонти води з інших джерел, яка за якістю відповідає тій воді, що вилучається з водозабору. [6]

2.4 Вплив гірничих розробок наземну поверхню і ландшафт

2.4.1 Склад та функції літосфери

Літосфера у системі біосфери (поряд з атмосферою та гідросферою) є третьою сферою, її твердю, “домівкою” живих організмів, з якої вони беруть “елементи життя”, народжуючись, і на яку перетворюються, умираючи і повертаючи все, що було взято.

Верхня тонка оболонка літосфери на материках – це ґрунти, що забезпечують умови життя для рослин і є основним джерелом отримання продуктів харчування для людей і тварин.

Ґрунти (самостійне природне органічно-мінеральне тіло, яке виникнуло на поверхні Землі внаслідок впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів) становлять величезну цінність не лише тому, що це основне джерело отримання продуктів харчування, вони крім того:

беруть активну участь в очищенні природних і стічних вод, які фільтруються крізь них;
є регулятором водного балансу суходолу, оскільки він поглинає, утримує та перерозподіляє велику кількість атмосферної вологи;
є універсальним біологічним фактором і нейтралізатором багатьох видів антропогенних забруднень.

За словами академіка В.І. Вернадського, ґрунт є основою організації біосфери. Географи називають ґрунт дзеркалом, фокусом ландшафту. У ґрунті взаємодіють всі компоненти біосфери, поєднуючись, формуючи там складну полігенетичну біокосну систему.

Ґрунти є важливим та незамінним природним ресурсом і головним завданням діяльності людини є підтримка здатності ґрунтів до самовідновлення у процесі ґрунтоутворення Землі, які використовуються в різних галузях народного господарства називаються земельними ресурсами.[8]

2.4.2 Порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин

Гірничопромисловий комплекс, як один із видів економічної діяльності, виступає серйозним забруднювачем навколишнього природного середовища, що проявляється в трьох основних напрямках: порушення земної поверхні, викиди в атмосферне повітря газових та пилових шкідливих речовин забруднення водних ресурсів рідкими відходами гірничих підприємств.

Найбільшим фактором негативного впливу на довкілля є порушення земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин, що призводить до зміни структури і погіршення якості, або взагалі зникнення родючого шару, до зміни форм рельєфу, ландшафтних порушень. Це викликає, в свою чергу, загибель або деградацію рослинного та тваринного світу. Території, які порушуються при розробці родовищ корисних копалин, внаслідок чого вони втрачають свою господарську цінність або стають джерелом негативного впливу на природне середовище, називаються порушеними землями.

При відкритій розробці покладів корисних копалин у великих обсягах витрачаються земельні ресурси, придатні для сільськогосподарського виробництва. Земля витрачається для безпосереднього проведення відкритих гірничих виробок, для складування відвалів, для прокладання енергетичних і транспортних комунікацій, для спорудження промплощадок та для інших потреб. Кар'єри часто досягають глибини 400-600 м, і відповідно велика кількість гірських порід вивозиться на поверхню. Площі, зайняті відвалами, в декілька разів перевищують площу кар'єру.

При цьому відбуваються не тільки порушення грунтово-рослинного покриву на великих територіях, хоч значна частина його 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 і естетичних характеристиках.

Значні порушення земної поверхні відбуваються при проведенні відкритих гірничих та резервних робіт і видобуванні корисних копалин в кар’єрах. Випереджуючим процесом при цьому є селективне (роздільне, розмежоване) зняття ґрунтового шару, перед яким проводяться підготовчі роботи: вирубка лісу, корчування пнів, збирання і видалення валунів, вирізання чагарників тощо. Відкриті розробки родовищ корисних копалин характеризуються значними ландшафтними порушеннями, форми яких мають декілька класифікацій. Одна з них наведена у таблиці 2.7.

Таблиця 2.7.

Види ландшафтних порушень земної поверхні при розробці родовищ корисних копалин

Види порушень земної поверхні	Форма рельєфу
Канави	Видовжені горизонтальні або похилі виїмки прямокутного або ступеневого перерізу
Траншеї	Видовжені горизонтальні або похилі виїмки трапецієвидного або ступінчатого перерізу
Кар’єри, розрізи, полігони	Вирівняні мульдоподібні западини Мульдоподібні гребеневі западини Трапецієвидні видовжені горизонтальні западини Трапецієвидні терасовані видовжені горизонтальні западини Циркоподібні терасовані западини
Відвали	Валоподібн трикутної, трапецієвидної і сегментної форми перерізи Пагорбоподібні Платоподібні Гребенеподібні Платоподібні терасовані

Відкриті розробки родовищ корисних копалин характеризуються значними ландшафтними порушеннями, форма яких мають декілька класифікацій. На місцях видобування корисних копалин відкритим способом утворюються антропогенні ландшафти, це - кар'єрно-відвальні пустища з насипними пагорбами, глибокими западинами, низинними озерами і 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 пустища можуть існувати невизначно довго. [2]

Окрім перерахованих порушень земної поверхні, зумовлених відкритими гірничими роботами, значні земельні ділянки займаються відвалами сухих хвостів збагачення і хвостосховищами. Результатом таких розробок є появи западин та виїмок на земній поверхні, що призводить до зміни водного режиму і, як наслідок, заболочування місцевості, а залишені без рослинного покриву порушені відслонення породи - до інтенсивної водної та вітрової ерозії. Досить відзначити, що на Житомирщині відходи підприємств гірничовидобувної промисловості – породи розкривні та супутні – займають 1066 га, де їх заскладовано майже 100 млн. тонн Значні площі земельних відводів під розробку родовищ порушуються в’їзними та розрізними траншеями, характеристика яких визначається геометричними параметрами виробок. Крім того, кожна ділянка землі, порушена при відкритій розробці родовищ, спричиняє шкідливий вплив на ділянку приблизно такої ж площі прилеглої території.

Відводи земель під гірниче виробництво пов'язані з вилученням більшої чи меншої земельної ділянки у землекористувачів на певний період часу, і, відповідно, скороченням земельних ресурсів країни. Характерно те, що вилучені у інших землекористувачів і порушені землі стають малопридатними для продуктивного використання в сільському і лісовому господарстві, та для інших цілей. При цьому процеси природного відновлення рослинних покривів, ґрунтів і рельєфів порушених земель протікають повільно або взагалі не відбуваються. Самі ж порушення земної поверхні, як правило, не зникають і стають сталими техногенними формуваннями, тому такі землі підлягають штучному відновленню.

Комплекс робіт, направлених на відновлення продуктивності і господарської цінності порушених земель, називається рекультивацією.

До складу комплексу робіт з відновлення ґрунтового шару і рослинності входять:

гірничі роботи по зняттю, збереженню і повторному використанню ґрунту;
біомеліоративні роботи з відновлення родючого шару ґрунтів, що переміщується;
біологічне освоєння відновлених земель.

Завдання гірничої рекультивації полягає в тому, що при розкривних роботах верхній шар земельної ділянки знімається селективно, окремо складується, а після завершення видобутку корисних копалин знову наноситься на порушену площу. Нанесенням ґрунтового покриву завершується технічний етап рекультивації. При всій різноманітності форм і розмірів порідних відвалів, що споруджуються при відкритій і підземній розробках, а також при розвідці родовищ, роботи по рекультивації зводяться до оптимізації геометричних елементів і біологічних характеристик утвореного техногенного ландшафту. Основні процеси зводяться до вирівнювання відкосів відвалів і бортів кар'єрів, планування верхньої поверхні відвалів або дна кар'єрів і покриття, в разі необхідності, сформованих похилих і горизонтальних поверхонь родючими ґрунтами. [6]

Найбільш великі площі земельної поверхні займають зовнішні відвали розкривних порід на рудних та вугільних кар'єрах. Їх відсипають до одно -, дво -, і, рідше, - багатоярусних відвалів. При цьому вирівнювання відкосів в процесі рекультивації відвалу призводить до суттєвих змін його основних параметрів: окрім збільшення площі відкосів, збільшуються розміри верхньої поверхні відвалів; при способі вирівнювання, що здійснюється згори донизу, збільшуються розміри площі, яку займають відвали; при вирівнюванні знизу догори площа основи відвалу залишається незмінною, а висота всього відвалу або його "привідкосних" частин збільшується.

Біологічний етап рекультивації починається організацією і виконанням біомеліоративних робіт з відновлення родючості нанесеного шару ґрунту або ж створення на материнських ґрунтах родючих субстратів. За умови сільськогосподарського напрямку використання порушених земель на біологічному етапі рекультивації вирішуються такі питання:

підбір меліоративних сівозмін;
обирається технологія обробітку ґрунту;
встановлюються норми та періодичність внесення органічних і мінеральних добрив, а також (за необхідністю) меліорантів.

Тривалість біологічного етапу залежить від конкретних умов рекультивації земель. Слід зазначити, що рекультивація порушених земель потребує значних затрат коштів, енергії, часу. В практиці гірничотехнічної рекультивації вартість відновлення 1 га порушених земель коливається від 300 до 13000 дол. США. Це пояснюється різними напрямками рекультивації, характером порушень, топографічними і гідрогеологічними особливостями земель, властивостями порід, застосуванням різних технічних засобів і організаційними факторами. Лісогосподарський напрямок передбачається у випадках, коли економічно недоцільно проводити сільськогосподарську рекультивацію або створення лісонасаджень є пріоритетним.

Вплив гірничого виробництва на землі і ландшафт:

Прямий вплив. Будівництво кар’єрів і розрізів, формування внутрішніх відвалів, спорудження водосховищ, будівництво промислових та цивільних споруд, прокладання доріг і різного виду комунікацій і, як наслідок, деформація земної поверхні в межах самого земельного відводу, порушення рослинного покриву, зміна зовнішнього вигляду території, зменшення площ сільськогосподарських та лісових угідь, міграція тваринвиникнення гірничо промислового ландшафту.
Опосередкований. Зміна стану і режиму ґрунтових і артезіанських вод під час осушення родовищ, осадження пилу та хімічних з’єднань із викидів в атмосферу, інфільтрація забруднених або засолених вод через дамби та основи водосховищ, винесення та осадження продуктів ерозії порушених земель, підтоплення та заболочення ділянок земель із близько розташованим рівнем ґрунтових вод, погіршення якості води і режиму поверхневих водотоків та водойм. І, як наслідок, погіршення стану та родючості земель, погіршення умов розвитку рослин та існування тварин, тобто деградація природного ландшафту.

В наслідок прямого та опосередкованого впливу ВГР на землі (ландшафти) виникають негативні екологічні наслідки:

скорочення площ природних та культурних антропогенних ландшафтів;
водна та вітрова ерозія;
руйнування структури ґрунту;
мінералізація ґрунтів;
засолення ґрунтів;
інтоксикація ґрунтів;
перезволоження ґрунтів (заболочення чи підтоплення);
формування карсту;
зміна мікроклімату даної території.

В залежності від масштабів та інтенсивності антропогенного впливу виділяють наступні зміни ландшафтів:

Глобальні зміни – відбувається зміна природного середовища на великих територіях в сукупності з змінами якості атмосферного повітря та вод світового океану;

Зональні зміни - в результаті тривалого антропогенного впливу формуються нові форми ландшафтних одиниць (гірничо - промисловий ландшафт);

Регіональні зміни – інтенсивному впливові підлягають природні географічні, господарські, економічні та соціально демографічні комплексів межах адміністративного поділу території даної держави;

Локальні зміни – ландшафтні зміни відбуваються в межах земельного відводу одного підприємства.

Поняття гірничий відвід обмежує частину надр, що надана підприємству або організації для розробки корисних копалин, що містяться в них, але не дає права на використання поверхні землі в межах цього підприємства з іншою метою.

Земельний відвід гірничого підприємства являє собою площу земельної поверхні за контуром гірничого відводу яка призначена для розміщення об’єктів гірничого виробництва, які необхідні при будівництві та експлуатації кар’єру.

В земельному відводі гірничого підприємства виділяють наступні групи ділянок:

Для проведення безпосередньо гірничих робіт (ділянки виділяють у тимчасове користування крім площ під зовнішні відвали, які виділяються у довгострокове користування).
Ділянки під розміщення основних технологічних та допоміжних промислових споруд у тому числі очисні та водозабірні споруди, склади вибухівки (ці ділянки надаються підприємству в постійне чи у довготривале користування).
Для розміщення цивільних та житлових будов для потреб гірничого підприємства (постійне користування).
Ділянки для розміщення різного роду комунікацій: ЛЕП, дороги, водопроводи, нафтопроводи, каналізація (постійне або тимчасове користування в залежності від призначення).

Характеристика вилучених земель гірничого підприємства (технологічна характеристика):

Клас 1.Земельний відвід:

Капітальна траншея
Відвал від проведення капітальної траншеї
Відвал від проведення розрізної траншеї
Склад родючих порід (рекультиваційний склад)

Клас 2.Гірничий відвід

2.1 Внутрішній відвал

2.2 Виїзна траншея

2.3 Залишковий відпрацьований простір

2.4.3. Ефективність використання земель

Кожне гірниче підприємство використовує земельну ділянку, що виділяється йому в порядку, встановленому Основами земельного законодавства. В межах земельного відводу виділяються ділянки, зайняті промисловими будовами та спорудами і житловими масивами, що використовується постійно (постійний земельний відвід).

Кар’єрні виїмки, внутрішні й зовнішні відвали, зони осідання, дороги та іншу технологічні об’єкти, зв’язані з короткостроковим використанням земель, розташовуються на земельних відводах, що надаються підприємству на певний період – від 3 до 10 років.

Площі земельних відводів, що виділяються гірничодобувному підприємству, залежить від гірничогеологічних умов, обраного способу розробки родовища, параметрів схем розкриття, підготовки, розробки, засобів відвалоутварення та ряду інших технологічних чинників. Основними землемісткими технологічними об’єктами при відкритому способі розробки родовищ є: розкривні траншеї, відвали порід, хвостосховища, технологічні дороги, лінії електропередач тощо. Виділені на тривалий термін, земельні площі виключаються з господарського користування і є ерозійнонебезпечними територіями, що сприяють забрудненню прилягаючих до них земельних угіддь. Частина земель в межах земельних відводів не використовується для технологічних потреб, що знижує ефективність їх застосування в цілому.

Коефіцієнт ефективності використання земель в межах земельного відведення визначається співвідношенням

де — площа земель, зайнятих і-м технологічним об'єктом, га; — площа земель в межах санітарно-захисної зони і-ої споруди, технологічного об'єкту, га; S_від — площа земельного відведення підприємства, га.

Якщо КЕВЗ>1 – використання землі нераціональне; КЕВЗ1 – землі використовуються ефективно.

Коефіцієнт ефективності в межах земельного відводу уможливлює дати оцінку повноти використання земель на діючих підприємствах і виявити ділянки, які можна достроково повернути попереднім землекористувачам або використати для задоволення потреб самого підприємства, наприклад, для організації власного підсобного господарства з виробництва сільськогосподарської продукції. При проектуванні нових і реконструкції діючих гірничих підприємств за значенням коефіцієнта ефективності використання земель можна оцінювати різноманітні варіанти розміщення технологічних об’єктів і визначати оптимальні форма і розміри земельних відводів. [4]

Загальна площа земель, використовувана, порушувана і забруднювана при видобуванні та переробці корисної копалини, включає території, зайняті земельними відведеннями підприємств, окремих технологічних об'єктів S_з.в.; санітарно-захисні зони навколо технологічних об'єктів , зони екологічної зміни (шкідливої дії технологічних об'єктів на природне середовище) S_з.е.з.. Таким чином, загальна площа, займана природно-промисловим комплексом,

де n — число технологічних об'єктів, що мають відособлену зону екологічних змін.

Знання і уміле використання подібних закономірностей дозволяє управляти розмірами і конфігурацією санітарно-захисної зони в межах споруди або технологічного об'єкту, створюючи ефективний інженерний захист навколишнього середовища від негативних наслідків гірських розробок, причому в роботу включаються не тільки штучні інженерні прийоми, але і окремі елементи природи, в даному випадку земельні ділянки, зайняті під санітарну зону. [4]

Коефіцієнт землеємності. Ефективність використання земель характеризує випуск готової продукції на 1 м²зайнятої площі. При розрахунку цього показника враховують загальну площу всіх виробничих та допоміжних споруд, цехів підприємства. Співставлення значень отриманих показників дає нам уявлення на скільки розвинені допоміжні служби кар’єру. У випадку наявності великих виробничих площ, які не використовуються можливі 2 наступні варіанти:

підвищення виробництва продукції;
ліквідація частини допоміжних споруд.

Рекомендується використання земельних площ гірничого підприємства характеризувати відношенням площі , яка зайнята гірничим підприємством до кількості видобутої продукції і критерієм ефективності вважати коефіцієнт земле ємності.

2.4.4 Охорона і підвищення ефективності використання земель при видобутку корисних копалин

Всі заходи з охорони і підвищення ефективності використання земельних ресурсів можна поділити на три групи: технологічні, інженерно-профілактичні та екологічні.

Технологічні заходи передбачають застосування таких технологій видобутку і переробки корисних копалин, що не пов'язані з великими площами відчужених земель для промислових об'єктів і не призводять до значних екологічних змін в зоні шкідливого впливу. Інженерно-профілактичні заходи скеровані на виключення чи зниження міри та інтенсивності порушення земель і забруднення ґрунтів як в межах земельних відводів, так і за їх межами. Екологічні заходи пов'язані з проведенням спеціальних охоронних зелених зон навколо промислових об'єктів, рекультивації порушених земель в межах земельних відводів і відродженням деградованих земель в межах зони шкідливого впливу підприємства.

На сучасному етапі розвитку відкритих гірничих робіт до технології ведення гірничих робіт поряд з економічністю та безпекою висуваються наступні вимоги раціонального використання земель:

видобування корисних копалин повинно бути найменш земле ємким, тобто витрати земельних ресурсів на одиницю видобутої мінеральної сировини повинні бути мінімальними;
в процесі будівництва кар’єру та експлуатації родовища режим порушення та відновлення земель повинен бути найбільш сприятливим, тобто розрив у часі між порушенням і відновленням земель є мінімальним, а основна частина порушень (ділянки з родючим шаром ґрунту) повинна переноситись на більш пізні періоди розробки родовища;
формування відпрацьованого простору і відвалів пустих порід повинно відповідати вимогам рекультивації відповідно до прийнятого напрямку подальшого використання цих земель.

Реалізувати ці вимоги можна наступними шляхами:

Застосувати технології із внутрішнім відвалоутворенням. Дана технологія передбачає відпрацювання кар’єрного поля в 2 етапи. На першому етапі відпрацьовується до проектної глибини лише частина кар’єрного поля із зовнішнім відвалоутворенням. На другому етапі основна частині – внутрішнє відвалоутворення.
Застосовувати блокову технологію відпрацювання при якій відпрацьовані ділянки засипаються розкривними породами із сусідніх кар’єрів.
Розширити область застосування селективної технології виїмки родючих та потенційно родючих ґрунтів та їх подальше складування у верхню частину відвалу пустих порід.
Створити умови для швидкого та ефективного повернення земель в народне господарства. Формувати відвали великі за своєю площею таким чином, щоб вони в мінімальний термін досягали проектної висоти із подальшим одночасним розвитком всіх відвальних ярусів. Такий порядок дозволить забезпечити поетапний відвід земель та поєднати у часі такі технологічні процеси, як відвалоутворення і рекультивація.
Формувати найбільш сприятливий рельєф поверхні відвалів стосовно до подальшого їх використання.
Удосконалювати технологію гідровідвалоутворення за рахунок застосування поетапного заповнення відвалів, спільного відвалоутворення розкривних порід і хвостів збагачення, способу складування зневоднених хвостів.

Основні питання охорони і раціонального використання земель при видобутку корисних копалин вирішуються в період проектування гірничих підприємств. Правильний вибір способу розробки родовища, схем розкриття, підготовки і систем розробки в чималій мірі визначають форми та інтенсивність порушення земель. При виконанні планувальних робіт з розкриття кар'єрних полів, відсипання зовнішніх відвалів і будівництва технологічних об'єктів на проммайданчиках в першу чергу знімається і складується у відвали родючий шар ґрунту. В місцях можливого забруднення поверхні нафтопродуктами, хімреагентами, глиною, цементом й іншими матеріалами після зняття родючого шару споруджується спеціальне покриття, що запобігає забрудненню ґрунтових вод і ґрунтів прилягаючих ділянок. Великі порушення поверхні при розвідувальних роботах і облаштуванні проммайданчиків спостерігаються при прокладанні канав.

Деградація земельних ресурсів (водна та вітрова ерозія, забруднення відходами промисловості та сільськогосподарського виробництва, важкими металами та радіонуклідами, переущільнення ґрунту під дією важкої сільськогосподарської техніки, порушення внаслідок добування корисних копалин тощо) призводить до скорочення земельних ресурсів, зменшення потенційної родючості ґрунтів, що вимагає проведення науково обґрунтованої державної політики в галузі використання і охорони земель, створення механізму збереження і покращання національного багатства – продуктивних земель. Необхідною умовою для охорони продуктивних земель і навколишнього природного середовища в цілому є правильна організація території і землекористування зокрема. Розроблена в цьому напрямку Програма захисту земель практично не діє, головним чином, через відсутність коштів. [2]

За даними ООН, сьогодні в світі з надр щорічно видобувається близько 20 млрд. тонн корисних копалин. При цьому лише 1-5% речовини, що добувається, використовується у вигляді продукції, решта іде у відвали і від ходи.

Поки що при розробці родовищ корисних копалин не забезпечується в повній мірі комплексне видобування із надр корисних копалин, їх комплексна переробка, маємо низький рівень використання розкривних і вміщуючи порід, що призводить до величезного накопичення у відвалах пустих порід і відходів виробництва. Через недосконалість нинішніх технологій розробки родовищ в складних гірничо-геологічних умовах шахти і кар’єри мають великі втрати сировини в надрах.

Повнота і комплексність використання корисних копалин в міру погіршення якості сировини при видобуванні набуває в наш час особливого значення. При комплексному використанні можна отримати на діючих підприємствах на 25 - 30 % більше продукції з меншими витратами.

Ряд науковців вважає, що надра – це частина природного середовища, яка знаходиться під ґрунтовим покривом, включає підземні води, а також виходи родовищ корисних копалин на земну поверхню в межах однієї держави. Недолік визначення недостатньо відображені сучасні тенденції розвитку мінерально-сировинної бази окремої держави. Інші науковці дають більш повніше визначення. Надра – умовно виділена частина земної кори, яка розташована під поверхнею суші та дном Світового океану і простягається до глибин, доступних для геологічного вивчення та освоєння сучасними технологічними засобами. Вони є власністю народу України і надаються у тимчасове або постійне коригування. Тому надра країни знаходяться під постійною охороною з боку держави. Всі питання гірничих відносин з метою забезпечення раціонального, комплексного використання надр для задоволення потреб у мінеральній сировині та інших потреб суспільного виробництва, як і охорони надр, гарантування безпеки людей, майна та навколишнього середовища при видобуванні корисних копалин, а також охорони прав і законних інтересів підприємств, установ, організацій та громадян України регулюються Конституцією України, Законом України "Про охорону навколишнього природного середовища" та Кодексом України про надра, а також іншими законодавчими актами України. [8]

Згідно із Законом України «Про надра», надра являють собою частину земної поверхні, що розташована нижче рівня ґрунтового покриву земної поверхні, а при його відсутності нижче рівня земної поверхні та дна водойм та водотоків.

Надра володіють рядом корисних властивостей:

корисні копалини, які знаходяться в надрах є складовою частиною промислової сировини держави

під земним покривом проходить розгалужена мережа всіх видів комунікацій
використання підземного простору надр в якості сховищ промислових, культурних та воєнних об’єктів

Законом України «Про надра визначені три основні види користування надрами:

Геологічне вивчення надр із науковою або промисловою метою:

А) роботи, які проводяться без суттєвого пошкодження надр (мінімальна кількість свердловин) із метою загально-географічного вивчення надр для прогнозування землетрусів та вулканічної діяльності, для контролю за режимом підземних вод, для ведення моніторингу навколишнього середовища;

Б) розвідка родовищ корисних копалин, збір колекційних геологічних матеріалів, створення об’єктів, під охороною.

Видобування корисних копалин:

А) розкриття родовищ корисних копалин;

Б) експлуатація родовищ корисних копалин відкритим, підземним та геотехнічним способами;

В) розміщення відходів корисних копалин, видобування та переробка корисних копалин у відпрацьованому просторі;

Г) використання відходів видобування, первинна і вторинна переробка корисних копалин.

3. Будівництво та експлуатація підземних споруд, що не пов’язані із видобуванням корисних копалин:

А) транспортні та гідротехнічні споруди;

Б) об’єкти метрополітену;

В) основні базисні сховища держави стратегічного напрямку;

Г) електростанції4

Д) об’єкти міського господарства (пішохідні переходи, зливні колектори тощо);

І) воєнні об’єкти;

Ї) лікувальні та спортивні споруди;

Й) споруди культурного призначення.

Надання надр у користування оформлюється спеціальним державним дозволом у вигляді ліцензії.

Ліцензія – це документ, на бланку встановленої форми із державним гербом України, що обов’язково містить текстові і графічні додатки. Вона засвідчує право її власника використовувати ділянку надр з метою:

Геологічного вивчення надр
Розробка родовища
Використання відходів гірничодобувних та переробних підприємств
Використання надр з метою, що не пов’язана із видобуванням корисних копалин
Створення особливо охонямих геологічних об’єктів.

Права користувача надрами

використовувати надану йому ділянку для будь-якої форми підприємницької діяльності, яка зазначена в ліцензії і не протидіє законодавству України;
використовувати результати своєї діяльності в тому числі видобуту мінеральну сировину і відходи у відповідності до ліцензії;
проводити бух додаткового дозволу, але за рахунок власних коштів, геологічне вивчення надр в межах даного земельного відводу;
звертатися до органів по наданню ліцензії з приводу умов перегляду умов ліцензії при виникненні обставин, які суттєво відрізняються в першому виді ліцензії.

Обов’язки користувачів надрами:

дотримання вимог законодавства, правил, інструкцій, нормативів і стандартів при ведені робіт, які пов’язані із видобуванням корисних копалин та їх первинною обробкою;
дотримання вимог технічних проектів, планів та схем розвитку гірничих робіт. Не допускаються понаднормові (якісні і кількісні) втрати корисної копалини;
дотримання технологічної схеми переробки мінеральної сировини, ведення обліку і контролю розподілу корисних компонентів на різних стадіях їх переробки та ступеня вилучення корисних компонентів із мінеральної сировини, забезпечення найбільш повного використання відходів виробництва, їх складування, облік і збереження;
надавати достовірні дані про розвіддані, вилучені та частково залишені в надрах корисні копалини, а також дані про використання надр з метою не пов’язаною із видобуванням корисних копалин;
забезпечення безпечності робіт, які пов’язані із користуванням надрами;
дотримання в затвердженому встановленому порядку правил, інструкцій, нормативів і стандартів по охороні природного середовища, будов і споруд (для підземної розробки) від шкідливого впливу робіт пов’язаних із користуванням надрами;
зберігати геологорозвідувальні гірничі виробки, які можуть бути надалі використані із господарською метою та ліквідувати у встановленому порядку ті виробки, що не підлягають подальшому використанню;
виконувати умови встановлені ліцензією, своєчасно та правильно вносити платежі за користування надрами;
мати необхідну кваліфікацію і дозвіл, що підтверджені у встановленому порядку на проведення робіт пов’язаних з користуванням надрами.

2.5.1 Вплив відкритих гірничих робіт на надра

Вплив ВГР на надра проявляється під час:

проведення гірничих виробок
вилучення корисних копалин розкривних та вміщуючи порід
осушення або обводнення родовищ
скидання стічних вод, захоронення твердих та газоподібних відходів

В результаті впливу гірничого виробництва на надра констатуємо наступні екологічні наслідки:

І. Зміна напружено-деформаційного стану масиву гірських порід

ІІ. Зниження якості корисної копалини

ІІІ. Втрати мінеральної сировини

VІ. Самозаймання корисної копалини та вміщуючи порід

V. Забруднення надр

VІ. Розвиток карстових процесів

Зміна напружено-деформаційного стану масиву гірських порід

Відомо, що масив гірських порід характеризується певним напруженим деформаційним станом (до початку ведення гірничих робіт). Виділяють 3 тектонічні формації, які відрізняються між собою певними особливостями формування поля напруженості (поле тиску)

І. райони древніх кристалічних щитів – характеризуються високим горизонтальним напруженням (тиском), який обумовлений природним танденціальним стисненням твердої оболонки земної кори

ІІ. Райони відкладення осадових порід на кристалічних платформах – характеризуються відсутністю тектонічного напруження. В таких районах і платах напруженість гірського масиву визначається за допомогою сил гравітації і сил бокового разпора

ІІІ. Райони сучасної тектонічної активності – характеризуються особливо складною картиною напруженості масиву гірських порід. В таких районах поряд з великим горизонтальним напруженням на окремих локальних ділянках вертикальні напруження можуть бути більшими або меншими ніж величина Н V-питома вага породи (Н – глибина ведення гірничих робіт). При ведені гірничих робіт в області їх дії відбувається зміна поля напруження, при цьому характер змін має певні особливості для складових, які обумовлені різними силами.

Самозаймання корисних копалин та вміщуючи порід

Ускладнення гірничо-геологічних робіт розробки пов’язана, в першу чергу, із залученням в експлуатацію родовищ, що мають здатність до самозаймання. Негативні наслідки такого впливу проявляються в ускладнені технології ведення гірничих робіт, у виникненні оповзнів та провалів, в ускладнені транспортування і зберігання самозаймаючих матеріалів, в забруднені середовища.

Розвиток карстових процесів

В карстових пустотах, які формуються при вилужуванні легкорозчинних порід (карбонатів, сульфатів, солей) накопичується велика кількість підземних вод, які мають здатність прориватись в гірничі виробки, що несе небезпеку для розробки самого родовища. При наявності карстових пустот виникає небезпека попадання в них гірничого обладнання, транспортних засобів і людей. На родовищах, де розробляються вапняки, калійна та кам'яна сіль, карстові процеси ускладнюють технологічні процеси і змінюють форму тіла корисної копалини і, як наслідок, зменшення балансових запасів родовища.

2.5.2 Забруднення надр їх раціональне та комплексне використання

Забруднення надр відбувається в наслідок захоронення відходів гірничого виробництва. Існує декілька способів захоронення відходів у надрах:

використання гірничих виробок, відпрацьованих шахт і кар’єрів;
нагнітання рідких відходів у гідрогеологічні структури (поглинаючі водоносні горизонти).

Для попередження забруднення надр необхідно забезпечити при проектуванні та експлуатації об’єктів у підземному просторі наступні умови:

вибір оптимальних варіантів розміщення об’єктів у розрахунку охорони надр, раціонального режиму експлуатації самого підземного об’єкту.
застосування прогресивних і технологічних схеми розкриття товщі вміщуючих порід;

розробка об’ємно-планувальних і конструкторських рішень об’єкта, які дозволять нам раціонально використовувати підземний простір;
розробка та рішення питань, які забезпечать охорону праці, техніку безпеки, інженерний захист об’єкту, промислову санітарію, утилізацію відходів виробництва.

Раціональне використання і охорона надр розглядаються як науково обґрунтоване використання земної кори, мінеральних ресурсів літосфери і гідросфери.

Під раціональним використанням надр розуміють систему вимог наукового, виробничо-технічного та організаційного характеру виконання яких забезпечить повне та комплексне використання ресурсів надр для забезпечення духовних та матеріальних потреб суспільства. Тобто, під раціональним використанням і охороною надр при розробці родовищ потрібно розуміти забезпечення раціонального використання земної кори шляхом: найповнішого вилучення корисних копалин, які містяться в ній; комплексного використання мінеральних ресурсів, яке охоплює: комплексну розробку родовищ і комплексне використання мінеральної сировини на усіх стадіях її переробки в народному господарстві (вилучення супутніх цінних компонентів і використання відходів виробництва).

Раціональне використання і охорона надр включають:

охорону ділянок надр при спорудженні підземних інженерних споруд для збереження будь-яких запасів та поховання шкідливих відходів виробництва;
охорону ділянок надр, які мають особливу наукову і культурну цінність (геологічні пам'ятки);
охорону родовищ корисних копалин від усілякого пошкодження, забудови, затоплення водосховищами.

Раціональне використання надр передбачає, перш за все, найбільш повне виймання корисних копалин в їх геологічних контурах, що забезпечується:

-зниженням рівня втрат корисної копалини на контакті з вміщуючими покриваючими та підстилаючими пустими породами за рахунок застосування прогресивних технологій і постійного їх удосконалення при відробці контактних зон;

застосуванням технологій і техніки, які забезпечують максимальне виймання кондиційної сировини. Зокрема, при вийманні скельних порід необхідно застосовувати таку технологію буро-підривних робіт, при якій би не допускалося переподрібнення гірської маси і зменшення виходу кондиційних фракцій щебеню; при розробці пластових родовищ виймання пластів слід проводити зверху вниз, забезпечувати мінімальні втрати корисної копалини в ціликах;
складуванням порід, які можуть знайти застосування в подальшому, в спеціальні відвали;

залученням до розробки частини некондиційних запасів, які після змішування з високоякісною сировиною дадуть товарний продукт;
впровадженням комплексної розробки родовищ, коли з надр добувається зразу декілька корисних копалин, чим забезпечується маловідхідна та безвідхідна технології; більш широким використанням пустих порід шахт, рудників, переробних підприємств як будівельних матеріалів, що дасть можливість зменшення кількості кар'єрів будівельних матеріалів, і тим самим приведе до покращення екологічної обстановки окремих регіонів.

Рівноправними і самостійними складовими проблеми комплексного використання мінеральних ресурсів є комплексна розробка родовищ і комплексне використання сировини.

Комплексна розробка родовища передбачає не тільки отримання цільової корисної копалини, але й тих корисних компонентів, які можуть знаходитись в складі вміщуючих порід, тобто в суміжних стратиграфічних горизонтах або геологічних тілах, які зачіпаються гірничими роботами. Всі корисні компоненти мають освоюватись сукупно шляхом селективного, роздільного видобування, відправлення споживачу або ж тимчасовим складуванням в спеціальні відвали.

Комплексне використання сировини передбачає вилучення всіх компонентів (рідкісних і розсіяних елементів, солей, окремих гранулометричних фракцій, залишкових полімінеральних продуктів і т. д.), так і використання самої агрегатно-мінеральної основи корисних копалин, відходів виробництва, тобто перетворення їх в корисну продукцію. Важливість завдання комплексною використання мінеральної сировини зумовлена великими обсягами її видобування і переробки (близько 60 % сировини, що знаходиться в господарському обігу, мінерального походження).

Проблему комплексного використання надр вирішують в наступних напрямках:

А. геологічний напрямках

Б. геологічний напрямок

В. гірничотехнічний

Г. економічний

Д. організаційний

А.

1. забезпечення повноти геологічного вивчення надр

2. проведення попереднього геологічного вивчення надр, яке забезпечує достовірну оцінку запасів корисних копалин (балансові, позабалансові та наявність суміжних горизонтів корисних копалин)

3. проведення державної екологічної експертизи та державний облік запасів корисних копалин.

Для виконання цих вимог необхідно:

проводити удосконалення методів розвідки та удосконалення підрахунків запасів корисних копалин;
проводити вивчення речовинного складу корисної копалини та вміщуючи порід;
проводити геолого-технологічне картографування;
розробляти науково обґрунтовуючі методи прогнозу інженерно-геологіних та гідрогеологічних умов експлуатації родовища.

Б.

1. забезпечення найбільш повного вилучення із надр запасів основних та немічно з ними залягаючи корисних копалин.

2. Достовірний облік корисних копалин, які ми вже вилучили і облік тих копалин, що залишились в надрах.

Для виконання цих вимог необхідно проведення робіт із створенням нової удосконаленої техніки та технології розробки родовища, яка забезпечує повноту та якість вилучення корисної копалини з надр.

В.

1. суворе дотримання схем переробки мінеральної сировини, що забезпечує раціональне та комплексне вилучення всіх корисних компонентів на всіх стадіях переробки і ступеня їх вилучення із мінеральної сировини.

2. подальше вивчення технологічних властивостей і складу мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини.

3. найбільш повне використання продуктів та відходів переробка, складування, облік та збереження тих продуктів і відходів, що містять корисні компоненти, але на даному етапі нами тимчасово не використані.

Для виконання цих вимог необхідно:

- створення нових та удосконалення вже існуючих технологічних процесів переробки мінеральної сировини, які дозволяють найбільш повно вилучати корисні компонента;

- утилізація вміщуючи порід та відходів виробництва

Г.

1. визначення промислової цінності родовища корисних копалин.

2. ефективність та безпечність всіх способів геологічного вивчення надр при достовірній оцінці запасів родовища та постановці їх на державний облік.

3. геолого-економічна оцінка родовища на основі критеріїв та вимог, які встановлені органами управління державного фонду надр.

Для виконання цих вимог необхідно розробити економічні механізми управління, тобто систему заходів попередження і стимулювання повного і комплексного використання ресурсів надр.

Д.

1. збільшення об’ємів геологорозвідувальних робіт в освоєних районах

2. перегляд вже діючих та введення нових економічно-обґрунтованих споживчих стандартів на мінеральну сировину.

Згідно з діючими "Єдиними правилами охорони надр при розробці родовищ твердих корисних копалин" вже на стадії проектування необхідно передбачити комплексне використання родовищ твердих корисних копалин, повне виймання їх в межах відведеного кар'єрного чи шахтного поля.

При оцінці повноти використання запасів, які вміщують декілька компонентів різної цінності, об’єктивним показником є відношення отримуваної в процесі видобування і переробки сумарної цінності кінцевої продукції до всієї цінності корисних компонентів, які вміщуються в погашених запасах. Це відношення, виражене у вигляді коефіцієнта використання запасів комплексної сировини є аналогічним коефіцієнту вилучення для мономінеральної сировини. Особливість запропонованого показника – коефіцієнта використання запасів комплексної сировини – полягає в тому, що він дає змогу оцінити ступінь використання не видобутих, а погашених балансових запасів реальної сировини, тобто визначити повноту і якість освоєння родовища корисних копалин. Цінність мінеральної сировини з плином часу зростає, оскільки зростає потреба в ній і збільшується число елементі, які з неї вилучаються. [11]

Досвід роботи гірничодобувної промисловості країни свідчить, що масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і по більшості їх груп знаходяться в межах 3-10%. В той же час гірничі відвали вміщуючих порід, відходи збагачувальних фабрик можуть бути сировиною для виготовлення будівельних матеріалів, використовуватись в автодорожному і залізничному будівництві, при рекультивації земель тощо. З промисловою метою можуть бути використані також і стічні шахтні води.

Заходи, спрямовані на зменшення площ земельних угідь, що вилучаються під кар'єри і відвали, на вловлювання газу і пилу, на очищення стічних вод з вилученням корисних компонентів і утилізацією відходів, особливо, організацію замкнених циклів (безвідхідного виробництва) забезпечують повне використання мінеральної сировини і є самими ефективними для охорони навколишнього природного середовища. Саме в цьому і полягає важливе соціально-економічне значення раціонального використання і охорони надр.

Таким чином, під раціональним природокористуванням в цілому слід розуміти регулювання процесів інтенсивного використання природних ресурсів і їх охорону, а також систему заходів, яка охоплює питання охорони навколишнього природного середовища і контролю його стану, відновлення і збереження природних ресурсів, ефективного використання відповідних капітальних вкладень, раціонального розвитку і розміщення продуктивних сил.

Чинне законодавство про надра акцентує головну увагу на таких диіекіах:

раціональне і комплексне використання мінеральних багатств в господарстві;
правильне розміщення продуктивних сил країни залежно від мінерально-сировинних баз;
безпечне ведення гірничих робіт при експлуатації надр;
бережливе ставлення до природних багатств та їх охорона;
недопущення шкідливого впливу робіт, пов'язаних з використанням надр;
збереження запасів корисних копалин;
охорона корисних копалин від зачеплень, пожеж та інших чинників, які знижують якість і цінність родовищ;
запобігання забрудненню надр.

Першою необхідною і дуже важливою стадією раціонального використання мінеральних ресурсів і охорони надр являються: повна розвідка родовища; комплексне вивчення родовища і його речовинного складу корисних копалин; точність підрахунку запасів; достовірність геологічних висновків за попередніми і промисловими оцінками родовищ.

Точний підрахунок розвіданих запасів корисних копалин дає можливість в подальшому виявити втрати їх при видобуванні, які визначаються відносно балансових запасів в надрах. Велика різниця між запасами і обсягом видобування свідчить про непередбачені втрати. Крім показників на добувні роботи, установлюють показники вилучення корисних компонентів при первинній переробці мінеральної сировини на збагачувальних фабриках. Комплексне вилучення корисних компонентів потребує комплексного геологічного вивчення повноти досліджень речовинного складу корисних копалин, Таким чином, правильне установлення як тимчасових, так і постійних мінерально-сировинних кондицій для конкретних родовищ є основою оптимального використання промисловістю мінеральних ресурсів.

Першочерговими завданнями подальшого геологічного вивчення мінеральних ресурсів земної кори, їх раціонального використання і охорони є:

розширення існуючих і створення нових мінерально-сировинних баз видобування і переробки корисних копалин з урахуванням оптимального розміщення продуктивних сил в країні і окремих її регіонах;
максимальне забезпечення промислового виробництва мінерально-сировинними ресурсами, які відповідають вимогам науково-технічного прогресу;
виявлення і збільшення запасів високоякісних родовищ корисних копалин в першу чергу в тих районах, де розробка їх забезпечує найбільш економічну ефективність;
переоцінка виявлених мінеральних ресурсів з урахування можливостей і тенденцій науково-технічного прогресу стосовно використання бідних родовищ і комплексного вилучення із мінеральної сировини всіх цінних компонентів.

Усі виявлені в надрах запаси мінеральної сировини затверджуються в установленому порядку Державною комісією України по запасах корисних копалин. Затвердженням розвіданих запасів по тому чи іншому родовищу завершується етап безпосередньої охорони надр геологічним відомством і розпочинається діяльність рудникової, шахтної, промислової геології, яка разом з маркшейдерською службою несе відповідальність за охорону надр.

Після затвердження в установленому порядку запаси корисних копалин підлягають державному обліку, основне завдання якого полягає в отриманні повних і достовірних даних про стан на 1 січня кожного року мінерально-сировинної бази підприємства, галузі і країни в цілому. Державний облік запасів здійснюється геологічними фондами, які слідкують за своєчасним наданням підприємствами і організаціями звітних балансів корисних копалин, перевіряють відповідність отриманої інформації вимогам інструкції і складають баланси запасів мінеральної сировини території, що ними обслуговується. Геологічний фонд здійснює методичне керівництво та інструктаж щодо обліку запасів корисних копалин, а також складає зведений баланс запасів мінеральної сировини по всій території України в цілому.

Геологорозвідка забезпечує гірничодобувну промисловість вихідними даними для ефективної експлуатації родовищ мінеральних ресурсів, а також для інженерного здійснення власне гірничих робіт. Поряд з цим ці дані дають змогу ще на стадії проектування гірничодобувного підприємства передбачити заходи з охорони навколишнього природного середовища при експлуатації родовища.

Прибуток, як кінцевий показник, може змінюватись в ту або іншу сторону, витрати періодично можуть різко знижуватись при корінному удосконаленні техніки і технології. Одним із шляхів підвищення повноти виймання розвіданих запасів є промислове освоєння забалансових запасів, використання яких у відповідності з затвердженими кондиціями в даний час вважається економічно недоцільним або технічно і технологічно неможливим, але які можуть в подальшому бути переведеними в балансові. Забалансовані руди можна розглядати як важливий резерв розширення сировинної бази, продовження терміну служби підприємства, отримання додаткової кількості металів, скорочення втрат цінних компонентів.

Відомі методики доцільності залучення у видобування забалансованих запасів на діючих гірничих підприємствах розроблені з урахуванням:

забезпечення раціонального використання розвіданих запасів на розроблюваних родовищах;
залучення в розробку забалансових запасів при умові збереження плану виробництва кінцевої продукції підприємства, сумарного річного прибутку рентабельності на рівні не нижче нормативної;
обґрунтування економічної доцільності з врахуванням отримання кінцевої продукції (металу, металу в концентраті), а не продукції проміжної стадії (видобута корисна копалина).

Витрати на видобування забалансових запасів залежать, в основному, від просторового їх розміщення відносно розроблюваних балансових запасів, ступеня підготовленості забалансових запасів, їх якості.

При комплексному використанні гірничої маси не тільки підвищуються темпи зростання промислового виробництва, але й зменшується гострота негативних факторів взаємодії гірничих робіт з оточуючим середовищем, зменшуються обсяги вилучення земель під нові виробництва, хвостосховища, відвали, зменшується споживання води і запиленість повітря. [11]

Проблеми охорони надр найтіснішим чином переплітаються із завданнями раціонального використання мінеральних ресурсів в процесі розробки родовищ корисних копалин. Особливістю гірничих робіт є тимчасовий їх характер – при виснаженні родовищ виробництво припиняється. В зв'язку з цим гірничі роботи повинні вестись за умови, щоб нові ландшафти, які формуються при цьому, а також виїмки, відвали, інженерні комплекси на поверхні та підземні комплекси в подальшому могли використовуватися для певних господарських цілей з максимальним ефектом. Це забезпечить зниження шкідливої дії гірничих робіт на навколишнє середовище та зменшить витрати на його відновлення.

Вперше поняття «Охорона надр» було дано в гірничому положенні СРСР в 1921.

Основні аспекти поняття «охорона надр»:

технічні методи і способи ведення гірничих робіт проводиться у відповідності до геологічної будови родовища із врахуванням характеру залягання пластів породи (геологічний контроль здійснюється державним фондом надр України);
використання і дотримання правил, які стосуються технічної правильності та технічної доцільності повного відпрацювання родовища;
застосування правил, які стосуються зйомки підземних та наземних гірничих виробок, тобто складання маркшейдерських планів перевірки шляхом контрольної зйомки виробки.

Основні вимоги до охорони надр

охорона родовищ корисних копалин від затоплення, обводнення, пожежі які погіршують якість корисної копалини, промислову цінність родовища і ускладнюють ведення гірничих робіт;
запобігання забрудненню надр при ведені робіт, які пов’язані із використанням підземного простору надр (сховища нафти і газу, захоронення шкідливих речовин і відходів виробництва, скидання стічних вод);
дотримання встановленого порядку консервації та ліквідації підприємств по видобуванню корисних копалин і підземних споруд, які не пов’язані із процесом видобування;
запобігання накопиченню промислових і побутових відходів на площах водозбору та в місцях залягання підземних вод (якщо існує природне тріщинуватість водоупору) для потреб питного і промислового водопостачання;
запобігання самовільній забудові земельних ділянок, що виділені в земельний відвід гірничому підприємству.

Комплексне використання надр – це вирішальний напрямок збільшення виробництва корисної мінеральної сировини при скороченні екологічно шкідливих наслідків і обсягів виймання гірничої маси, а тому відходи гірничого виробництва слід розглядати як мінеральні ресурси, які тимчасово не використовуються. Потрібно поступово ліквідувати поняття “порожня порода”, освоїти комплексне виробництво, яке дасть змогу випускати різні види продукції і особливо нові види будівельних матеріалів.

При розробці родовищ корисних копалин всі мінеральні ресурси, які добуваються з надр, поділяються на три групи: головні, супутні та попутно видобувні. До головних (основних) відносяться мінеральні ресурси, видобуток яких – основна мета даного підприємства. До супутніх – мінеральні ресурси, що входять до складу видобутої мінеральної сировини, відокремлення яких на стадії видобутку є технічно неможливим або ж економічно невигідним. До попутно видобувних відносять мінеральні ресурси, видобуток яких з надр проводиться вимушено, при виконанні певних технологічних операцій. Видані на поверхню попутно видобувні мінеральні ресурси можуть значно вплинути на навколишнє природне середовище. Породи, які не містять або взагалі мають мало корисних компонентів, часто називають "пустими породами".

Найбільш раціональним використанням мінеральних ресурсів є їх комплексне застосування, під яким розуміють видобуток їх з надр у придатному для використання стані, основних та сумісно з ними залягаючих корисних копалин. Ця проблема має два аспекти:

комплексне використання родовищ корисних копалин;
комплексне використання видобутої мінеральної сировини та відходів виробництва.

Вирішення задачі комплексного використання видобутої мінеральної сировини базується на результатах діяльності геологорозвідників і реалізується в процесі сумісної діяльності гірників та переробників. При цьому особливо важливе значення має використання маси відходів гірничого виробництва шляхом застосування маловідходних і безвідходних технологій. Переведення розкривних порід з відходів гірничого виробництва в клас корисних копалин залежить не лише від їх мінералогічного складу, але й від повноти та комплексності розвідки родовищ та ряду технологічних і організаційних факторів.

Скорочення обсягів рідких відходів гірничих підприємств можна досягти як шляхом зниження інтенсивності надходження у виробки супутньої води, так і зменшенням витрат технологічної води. Для цього в першому випадку використовують фільтруючі завіси на кар'єрах, в іншому – замкнуте водопостачання дренажних полігонів.

Скорочення газоподібних відходів на підприємствах гірничодобувної промисловості (крім природних газів, що являють собою корисні копалини) може забезпечуватися дегазацією порід та удосконаленням технології вибухових робіт.

Комплексне використання родовищ, видобутої мінеральної сировини і відходів гірничого виробництва сприятиме не лише підвищенню його ефективності, а й стане важливим фактором охорони навколишнього природного середовища.

2.6 Радіаційний вплив гірських порід на природне навколишнє середовище

2.6.1 Загальні відомості по радіоактивності будівельних гірських і вміщуючих порід

Враховуючи широке застосування будівельних гірських порід в цивільному, промисловому і житловому будівництві, постає необхідність в оцінці мінеральної сировини з позицій довговічності, естетики і впливу каменя на людину і навколишній світ, так як всі гірські породи є радіоактивними.

Слід зазначити, що добування, обробка і використання в будівництві каменя високої міцності (граніти, лабрадорит, діорити, монцоніти і багато інших) є найбільш дорогими і трудомісткими, а гірські породи даної категорії характеризуються підвищеним вмістом радіонуклідів, тому області їх використання повинні бути строго регламентовані.

Сучасний науково-технічний прогрес в геології і гірській справі нерозривно пов'язаний з розвитком фізики атомного ядра, яке відбувалося і відбувається нечувано швидко. Не пройшло ще і сторіччя з моменту введення в науку уявлення про атомне ядро (Резерфорд-Бор 1911-1912), за цей період атомні ядра і процеси, що протікають в них, придбали величезну і в той же час несподівану значущість для розвитку науково-технічного прогресу, зокрема геології і гірської справи. Атомні ядра виявилися своєрідними і складними системами, в яких відбуваються процеси, що не мають аналогу в інших областях фізичних явищ, а могутні поля, що проявляються, мають істотну відмінність від полів електромагнітних, гравітаційних і інших. Ядерна фізика все ширше і ширше використовується в геології і гірській справі. Значна частина геофізичних методів вивчення гірських порід геологічних структур, тектоніки масивів і інших об'єктів гірничо-геологічного дослідження базується на положеннях ядерної фізики

В процесі видобутку корисних копалин, їх переробки і збагачення, використання людині доводиться постійно прямо або побічно знаходитися у контакті з ними, тому, враховуючи радіоактивні властивості гірських порід і вплив радіонуклідів на людину і навколишній нас світ при все зростаючих об'ємах видобутку корисних копалин, одним з актуальних завдань гірської науки і практики є широкомасштабна, проста і доступна, але в той же час точна і ефективна оцінка радіоактивності гірських порід. Першочергово цього потребують підприємства добувної і переробної промисловості будівельних матеріалів, які мають вельми широке використання. [13]

Слід зазначити також, що в процесі добування і переробки корисних копалини відбувається інтенсивне розсіювання радіонуклідів в навколишньому нас середовищі, засмічення ними атмосфери, гідросфери, проявляється згубна дія радіонуклідів на людину, тваринний і рослинний світ. Для виробництва будівельних матеріалів і виробів використовуються гірські породи всіх трьох генетичних типів: вивержені, осадкові і метаморфічні. Що вміщають, вскришні породи, що попутно здобуваються, також представлені всіма генетичними різновидами. Всі ці породи, незалежно від генетичного походження, містять природні радіоактивні елементи, так звані радіонукліди і характеризуються радіоактивністю, тобто мимовільним розпадом (перетворенням) атомних ядер, що приводить до змін їх атомних номерів. Активність радіонуклідів в джерелі (зразку породи) різна. Вона характеризується числом розпадів даного нукліда в одиницях часу і вимірюється беккерелями (Бк) в системі СІ (1Бк = розп/сек) або кюрі (Кі) в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися (1Кі = 3.7*1010 розп/сек, 1Кі| = 1012 піко – кюрі). При цьому співвідношення розглянутих одиниць характеризуються наступними числовими значеннями: 1Кі = 3,7*1010 Бк; 1 Бк = 2,7*10-11 Ки; 1 пКі= 3.7*10-2Бк. Оскільки радіонукліди в породі розсіяні і в кожному певному її об'ємі число розпадів нуклідів різне, породу оцінюють по питомій активності радіонукліда, яка представляє відношення активності радіонукліда в зразку породи до маси зразка. Питома активність радіонуклідів вимірюється в системі СІ в беккерелях на грам (Бк/г), а в системах, що раніше застосовувалися, - кюрі на грам (Кі/г), а в перекладі на пікокюрі 1 Кі/г = 1012 пКі/г. Співвідношення питомої активності радіонукліда в різних одиницях наступне: 1Кі/г - 3,7*1010Бк/г; 1Бк/г = 2,7*10-11 Кі/г; 1 пКі/г = 3,7-10-2 Бк/г.

Радіоактивні елементи є джерелом іонізуючого випромінювання, що негативно діє на людей і характеризується експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання. Ця доза представляє сумарний електричний заряд іонів одного знаку, що створюється випромінюванням, поглиненим в одиниці маси сухого атмосферного повітря і що характеризується наступними одиницями вимірювання: у системі СІ - кулон на кілограм (Кл/кг): у системах, що раніше застосовувалися, - рентген (Р) і мікро рентген (мкР). 1 рентген = 10 мікро рентген.

Між розглянутими одиницями вимірювання експозиційної дози існує наступне співвідношення: 1 Кл/кг = 3,88*103 Р; 1Р = 2,58*10-4 Кл/кг. Оскільки випромінювання не є разовим, а існує в часі, то гірську породу характеризують потужністю експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання, яка є експозиційною дозою випромінювання, віднесеною до одиниці часу. Потужність експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання вимірюється в системі СІ амперами на кілограм (А/кг), а в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися - в рентгенах на секунду (Р/с) або в мікро рентгенах в годину (1 Рс = 3,6*109 мкР/ч. Між охарактеризованими одиницями вимірювання існує співвідношення: 1 А/кг = 3,88*103 Р/с; 1 Р/с = 2,58*10^-4 А/кг^;1 мкР/ч = 0,0717 пА/кг (пікоампер на кг). [13]

Так як гірські породи містять, як правило, декілька радіонуклідів, з яких найчастіше зустрічаються радій (²²⁶Rа), торій (²³²Th) калій (⁴⁰К), їх радіоактивність оцінюється по питомій активності природних радіонуклідів. Окремі фахівці питому активність радіонуклідів називають еквівалентною активністю радіонуклідів, а їх питомий вміст в породі - еквівалентним вмістом. Ряд будівельних гірських порід містять значну кількість радіонуклідів, що обмежує область їх застосування в будівництві і народному господарстві і вимагає постійної необхідності радіаційно-гігієнічної оцінки корисних копалини як на стадії їх розвідки, так і на стадіях їх добування і переробки.

2.6.2 Акцесорні мінерали і їх вплив на радіоактивність порід

Всі гірські породи, і особливо глибинні, містять до 1 % акцесорних, тобто додаткових мінералів. Акцесорні мінерали вивержених порід представлені мінералами як раньо- і пізньомагматичного, так і автометасоматичного (пневматоліто - гідротермального) генезису. У осадових породах вони, в переважній більшості, представлені уламковими. Типовими для порід групи гранітів є акцесорні мінерали - апатит, циркон, турмалін, гранат, ортит, титаніт, флюорит, топаз, рудні (ільменіт, пірит, магнетит), монцоніт, анатаз, рутил, ксеноліт, каситерит, торує, танталоніобати (фергусоніт, самарскіт, пірохлормікроліт, евксеніт) та інші. Більшість з акцесорів концентруються у важкій фракції з щільністю понад 2900 кг/м³ і характеризуються високою радіоактивністю. У зв'язку з цим фахівцям з добування будівельних гірських порід необхідні певні знання і навики по розпізнаванню в породі акцесорних мінералів, оскільки на практиці їм часто доводиться з ними зустрічатися в різних скупченнях, жилах, нальотах тріщин і інших геологічних структурах. Подібні пізнання сприятимуть, і допомагатимуть цим фахівцям у візуальному виявленні зон і ділянок, що характеризуються підвищеною радіоактивністю порід.

Апатит - типовий поширений акцесорний мінерал магматичних порід. Він зустрічається в лужних, кислих і основних пегматитах, а також в деяких високотемпературних залізорудних родовищах, у високотемпературних гідротермальних жилах, в контактовометаморфізованих породах. Найбільше апатиту міститься в нефілінових сієнітах. Кристали апатиту подовжено-призматичні до голкових. Колір апатиту обумовлений наявністю домішок або дефектами структури: блакитний, синьо-зелений, жовто-зелений, рожевий, синій, сірий, темно-червоний і чорний. Блиск апатиту скляний, жирний. Він має щільність від 2900 до 3800 кг/м³. Кристали - призматичні шестикутники. Поширені зернисті, дрібнокристалічні цукроподібні маси. Гранат - один з найбільш поширених в породах акцесорних мінералів. Залежно від складу колір граната змінюється: безбарвний, трав'яно-зелений, смарагдово-зелений, синьо-зелений, коричневий, чорний, жовтий, рожевий, буро-червоний, оранжево-червоний, темно-червоний, ліловий. Блиск граната скляний, посилюється до діамантового. Спайність в гранаті практично відсутня, відмічається окремість, щільність 3570-4300 кг/м³. До гранату відносять цілу групу мінералів, з яких найбільш поширеними є піроп, альмандин, спессартин і гроссуляр. Твердість граната висока і змінюється від 6,5 до 7,5 за шкалою Фрідріха Мооса. Спайність граната недосконала або вона зовсім відсутня, злам нерівний. Найбільш поширеною формою кристалів граната є легко помітний ромбічний додекаедр, хоча зустрічаються і суцільні маси. Найчастіше гранати поширені в зоні контакту магматичних і осадових карбонатних порід, в пегматитах, кристалічних сланцях і в кислих магматичних породах. [13]

Одним з акцесорних мінералів з сильно вираженою радіоактивністю є анатаз, що представляє одну з трьох природних поліморфних модифікацій рутилу. Кристали анатазу призматичні, стовпчасті до голкових. Іноді анатаз представляє голкові і волосяні вростки в кварц і гранат, а також зрощення з магнетитом, ільменітом і гематитом. Вростки анатазу в піропний гранат, рубін і інші мінерали обумовлюють астеризм (ефект мерехтливої зірки) у цих мінералів. Іноді анатаз, як і інші модифікації рутилу, зустрічаються у вигляді дрібно - і грубозернистих суцільних мас. Забарвлення червоно-буре, темно-буре, жовтувате, синювате, чорне, рідше зелена. Твердість анатазу 6,5, щільність 4200 кг/м³. Найчастіше зустрічається в кварцитах, гнейсах, метаморфічних сланцях.

У базальтах широко поширений ксеноліт. Мало глибинний ксеноліт має незграбну форму, глибинні – часто округлі. Рідкісним, але вельми радіоактивним акцесорним мінералом гранітів є ксенотим. Його колір буває жовтий, білий, жовтувато-бурий, коричневий. Твердість складає 4-5, а щільність близько 4300 кг/м³. Блиск ксенотима смоляний. Мінерал дуже крихкий, стійкий, при руйнуванні порід переходить в розсип. Кристали ксенотима призматичні, дипірамідальні. Фахівці відносять ксенотим до класу фосфатів, але мінерал містить також важкі лантаноїди. У гранітах його можна зустріти в пегматитах у вигляді крупних кристалів в асоціації з ортитом, апатитом, моноцитом, цирконом. Великі скупчення ксенотима є сировинними джерелами для отримання ітрія і важких лантаноїдів, іноді урану. Радіоактивним акцесорним мінералом є також ортіт, що відноситься до класу силікатів. Ортіт – структурний рідкоземельний аналог епідота. У ньому містяться рідкоземельні елементи переважно цезієвої групи в кількості 15-28%. Зовнішність кристалів стовпчаста, пластинчаста. Колір буро-чорний, чорний. Мінерал крихкий і має смоляний блиск. У гранітах, сієнітах і інших вивержених і метаморфічних породах ортіт утворює вкраплення дрібних ізометричних кристалів. У пегматитах ортіт, представлений крупними призматичними (рідше голковими) кристалами (до 0,5 м в довжину) і зростками. У скарнах ортіт зустрічається у вигляді виділень неправильної форми і зливних агрегатів. У переважній більшості ортіт є метаміктним мінералом, тобто мінералом, речовина якого при збереженні зовнішнього вигляду кристала переходить повністю або частково із структурно впорядкованого кристалічного стану в особливий скловидний агрегатний стан.

З класу рудних радіоактивних акцесорних мінералів, необхідно виділити магнетит, пірит і ільменіт. Магнетит – мінерал підкласу складних оксидів, склад і властивості якого мінливі і залежать від умов утворення. Колір залізно-чорний, блиск металевий, спайність відсутня, сильно магнітний. Магнетит має твердість за шкалою Мооса 5,6-6, щільність 5200 кг/м³. Частіше всіх магнетити зустрічаються в габбро, дунітах, сієнітах, ультраосновних лужних породах. Пірит – мінерал класу сульфідів, кристалізується в кубічні сингонії. Колір солом'яно-жовтий. Блиск яскравий металевий, спайність недосконала, злам раковистий. Пірит крихкий, має щільність 5000 кг/м³, твердість 6 - 6,5. Пірит - це крізний полігенний мінерал, що зустрічається в самих різних генетичних типах родовищ.

Ільменіт – мінерал підкласу складних оксидів, кристалізується в тригональній сингонії. Зерна ільменіту неправильної форми. Відомі закономірні зростки ільменітів з магнетитом, рутилом, біотитом. Колір ільменіту залізно-чорний, в тонких сколах| простежується червонувато-бурий колір. Мінерал крихкий і має напівметалевий блиск. Його твердість за шкалою Мооса 5-6. Він має щільність 4800 кг/м³ Як акцесорний мінерал виявлений в багатьох магматичних породах. У породах зустрічається у вигляді вкраплень і вростків. Найчастіше ільменіт зустрічається в габбро і сієнітах. Іноді зустрічається ніобій, що містить різновиди рутилу, іменований ільменорутил чорного і червонувато-бурого кольору з щільністю 4300-5600 кг/м^3. Його твердість така ж, як і ільменіту. Зустрічається він зазвичай в гранітних пегматитах.

В облицювальних породах у вигляді акцесорних мінералів, слід виділити також каситерит, що кристалізується в тетрагони сингонії. Структура каситериту близька до структури рутилу і його ізоморфної модифікації - анатаза. Каситерит утворює дипірамідальні, стовпчасті і голчаті кристали. Кольори каситериту змінюються в широкому діапазоні. Є різниці коричневих відтінків, чорні, сірі, рідше жовтувато-червонуваті. Він має велику щільність - до 7000 кг/м³ характеризується твердістю в 6-7 одиниць за шкалою Фрідріха Мооса. Найбільша кількість каситериту як акцесорного мінералу зустрічається в гранітах Коростенського масиву Українського кристалічного щита. Сильно радіоактивним акцесорним мінералом, що зустрічається в лужних гранітоідах, метасоматичних лужних гранітах і пегматитах, є самарскит.

Самарскит - мінерал підкласу складних оксидів, представляє танталоніобат ітрію і ітрієвих рідкісних земель. Він кристалізується в ромбічну або псевдоромбічну сингонії. Структура самарскита близька до структури інших ганталоніобатів, таких як колумбіт, фергусоніт. Кристали круглі або неправильної форми зерна. Колір чорний, блиск в зламі смоляний, на гранях - напівметалевий. Злам раковистий, спайності не має, твердість 5-6,5, щільність 5800-6200 кг/м³. Мінерал дуже крихкий. При достатніх концентраціях самарскита в породах він може служити сировиною для отримання важких лантаноїдів.

Пірохлором називається ціла група мінералів кристалічних і метаміктних титано-танталоніобатів. У групі пірохлор виділяють три підгрупи: власне пірохлор, мікроліт і бетафіт. Бетафіт має зеленувато-бурий до чорного колір, непрозорий. Решта мінералів (група пірохлору і мікроліта) має буро-червоний, буро-жовтий, буро-зелений кольори різних прозорих до відтінків, що просвічують. Блиск скляний із смоляним відливом. Спайності немає, злам раковистий, твердість мінералів 4-5,5, щільність у пірохлору і бетафіта 3700-5000 кг/м³ а у мікроліта 5900-6400 кг/м^3. Охарактеризовані мінерали групи пірохлору є, потенційними джерелами для отримання танталу і цілого ряду рідкоземельних елементів. Охарактеризовані включення найчастіше зустрічаються і найбільш сильнодіючі радіоактивні акцесорні мінерали, одиничні зерна і скупчення яких неважко виявити з породі, маючи певні знання про них і навики їх виявлення.

2.6.3 Класифікація родовищ будівельних гірських порід по природній радіоактивності корисної копалини

Відповідно до "Тимчасових методичних вказівок за радіаційно-гігієнічною оцінкою корисної копалини при виробництві геологорозвідувальних робіт на родовищах будівельних матеріалів" всі родовища будівельних матеріалів по ступеню радіоактивності і характеру розподілу порід з різним змістом радіоактивних елементів підрозділяються на три групи. Перша група родовищ цілком представлена корисними копалини з низькою радіоактивністю. Всі гірські породи, що складають родовища, придатні для виробництва будматеріалів, використання яких можливо у всіх видах будівництва. Друга група родовищ представлена слаборадіоактивними гірськими породами з дайками, лінзами, жилами, прошарками порід з підвищеною радіоактивністю. Такі родовища потребують селективного відробітку і основна маса порід, що здобуваються, може використовуватися для виробництва будівельних матеріалів першого класу, вживаних у всіх видах будівництва. З порід підвищеної радіоактивності (що складають в родовищі локальні ділянки), що попутно здобуваються, можливе виготовлення будматеріалів другого, третього і четвертого класів. Третя група родовищ представлена переважно гірськими породами з підвищеною радіоактивністю, які можуть використовуватися для виробництва будівельних матеріалів і виробів, вживаних, в основному, в дорожньому і промисловому будівництві. І лише в окремих випадках при селективній виїмці низько радіоактивних порід можливе виготовлення з них в обмежених об'ємах будматеріалів, використовуваних в житловому і культурно-побутовому будівництві.

При виробництві будівельних матеріалів з родовищ другої і третьої груп повинна бути документально оформлена згода споживача на сировину для виробництва будівельних матеріалів підвищеної радіоактивності. [13]

Способи визначення радіоактивності будівельних гірських порід

Радіаційно-гігієнічна оцінка облицювальних гірських порід включає визначення потужності дози гамма-випромінювання, що створюється радіоактивними елементами гірських порід на місці їх залягання, і встановлення величини сумарної питомої активності радіонуклідів в породах. Саме за цими двома показниками оцінюється можливість використання будівельних гірських порід для виробництва будівельних виробів першого і інших класів. Потужність гамма-випромінювання визначається гамма-методом шляхом вивчення радіоактивності каменя в 2 геометрії вимірювань по природних оголеннях і в 4 геометрії при каротажі свердловини. Сумарна ж питома активність радіонуклідів встановлюється по вмісту радіоактивних елементів в породах, які визначаються на підставі обробки даних гамма-каротажа, в результаті гамма-спектрометричних вимірювань. Родовища обов'язково оцінюються по радіаційно-гігієнічних характеристиках, але значна частина родовищ розвідані раніше, коли вимоги за радіаційно-гігієнічною оцінкою були відсутні. Частина з цих родовищ розробляються. Все це вимагають ефективних методів і способів радіаційно-гігієнічної оцінки будівельних гірських порід, як на стадії розвідки, так і на стадії розробки родовищ. Радіаційно-гігієнічна оцінка корисних копалини на родовищах будівельних гірських порід при виробництві геологорозвідувальних робіт регламентується спеціальними тимчасовими методичними вказівками Мінгео України. А ось затвердженої методики радіаційно-гігієнічної оцінки сировини в кар'єрах, що діють, немає.

У зв'язку з цим узагальнення кращого досвіду в даному питанні може сприяти розробці єдиною нормативно технічній документації і бути корисним багатьом підприємствам, добувним будівельні гірські породи. Існує багато способів визначення радіоактивності гірських порід, але перевага, як відомо, віддається радіометричним методам, фізичною основою яких є наступні закономірності розпаду радіоактивних ядер:

- при - розпаді ядро викидає - частинку, унаслідок чого нуклід, що утворився, займає в періодичній системі елементів місце на дві клітки лівіше початкового, а його масове число зменшується на 4 одиниці;

при - розпаді ядро випускає електрон і знов утворюється нуклід з таким же масовим числом, як і у нукліда, що розпався, з атомним номером на порядок вище;
при електронному захопленні електрон захоплюється ядром радіонукліда зі своєї оболонки. Нуклід, що утворився, займає в періодичній системі елементів місце на одну клітку лівіше за початковий нуклід. В цьому випадку один протон в ядрі початкового нукліда перетворюється на нейтрон. Місце, що звільнилося, в електронній оболонці заповнюється електронами з іншої оболонки, внаслідок чого випускається характеристичне гамма-випромінювання.

Найбільш ефективними методами вивчення природної радіоактивності гірських порід є методи, засновані на реєстрації, - випромінювань із-за їх великої проникаючої здатності. Для планомірного і якісного вивчення кар'єрного поля геофізичними методами і способом буріння необхідний комплекс підготовчих топо-маркшейдерских робіт. Як планово-графічна основа доцільно використовувати маркшейдерський (топографічний) план родовища масштаб не менше 1:1000. Для виробництва детальною гамма-зйомки кар'єра виконується вішання паралельних профілів з відстанями через 20м з розбиттям по ним пікетажу (відстань між пікетами 10 м). По маркшейдерському плану здійснюється геофізична прив'язка проектованих свердловин колонкового буріння і пунктів геофізичних спостережень, винесення в натуру яких виконується тахеометричним способом.Вивчення радіоактивності нижніх горизонтів корисної копалини, не розкритих кар'єром, проводиться за допомогою буріння свердловин з подальшим гамма-каротажем і літохімічними випробуваннями кернового матеріалу. Свердловини буряться колонковим бурінням верстатом УКБ 200/300 з початковим діаметром 93-76 мм і кінцевим 59 мм до відмітки затверджених запасів. Зміна діаметрів буріння проводиться після проходки свердловиною вивітреного граніту. Осадові породи, дресва і каолін розбурюються армованими коронками діаметром 93 і 76 мм з промивкою глинистим розчином і обсадженням стовбура свердловин. Буріння гранітів виконується діамантовими коронками діаметром 59 мм з промивкою водою. Вихід керна 80-90%. По всіх свердловинах здійснюється детальний порейсовий опис керна (рейси нормальні - 1-4 м).

Гамма-каротаж свердловин найдоцільніше виконувати польовим радіометром типу СРП 68-03 з точковою реєстрацією радіоактивності по стовбуру свердловини через 1 м, з безперервним прослуховуванням між точками фіксованих вимірювань, з деталізацією аномалій, з кроком вимірювання - 0,1 м. За результатами вимірювань будуються графіки гамма-каротажу. [13]

Радіометричну профілізацію стінок кар'єру доцільно виконувати приладом СРП-68-01 по профілях через 10 м з узяттям двох фіксованих вимірювань на кожному профілі (одне біля підніжжя стінки, інше на висоті 2,5 м) при безперервному прослуховуванні між точками фіксованих вимірювань. У місцях підвищеної радіоактивності порід мережа вимірів згущується до 0,2 х 0,2 м. Детальна гамма-зйомка дна і у уступів кар'єру проводиться також приладом СРП-68-01 з безперервним прослуховуванням між точками фіксованих вимірювань. У місцях підвищеної або такої, що різко змінюється радіоактивності проводиться згущування мережі спостережень до 5 х 5 м.

За наслідками радіометричної профілізації стінок і детальною гамма-зйомки дна і уступів кар'єру складається план радіометричної зйомки кар'єру і зарисовка його стінок. Підприємства, добувної і переробної промисловості будівельних гірських порід, мають, як правило, наступні склади готової продукції: склад сировини; склад будівельної продукції; склад продукції, що отримується від комплексної переробки відходів.

В процесі вимірювання гамма-фону на складах сировини встановлено, що його виробництво на складі блоків і тесано-полірованих виробів є малоефективним, а на складах сипких - достатньо ефективним. Найбільш ефективним є вимірювання гамма-фону на складі щебеню, при цьому необхідно на кожному конусі брати не менше 10 відліків на крапках біля підніжжя конуса і на доступній висоті. Фіксовані точки вимірювання слід розташовувати через 90 градусів (у геометрії 4) із зануренням детектора в щебінь на глибину не менше 0,7 м.

Літохімічне випробування є основним методом, за результатами якого проводять радіаційно-хімічну оцінку порід. З метою вивчення радіаційної характеристики родовища необхідно виконувати його випробування як за площею (випробування кар'єру), так і на глибину (випробування керна свердловин). Вибір способу випробування залежить від виду корисної копалини, характеру його розподілу, вхідних в його склад елементів точності і якості вживаних методів аналізу і отримуваних результатів.

Для контролю і підвищення достовірності визначення змісту радіонуклідів в породі використовуються також лабораторні методи. Цими методами визначають вміст радіоактивних елементів, по яких розраховують радіаційну характеристику порід. Для лабораторних досліджень використовують проби будівельного каменя, відібрані з місць із значеннями гамма-активності, що перевищують параметри радіоактивності будматеріалів першого класу, а також проби товарної продукції, загальна кількість яких визначається виходячи з системи розробки родовища і наміченої продукції з урахуванням результатів польових радіометричних робіт. З результатами лабораторних досліджень на радіонукліди в будівельних породах повинні бути пов'язані свідчення гамма-активності порід і підсумки інтерпретації даних гамма-каротажа, що дозволяє упевнено виділяти гірські породи різних класів радіоактивності за площею і в розрізі родовища. Для визначення вмісту радіонуклідів в пробах гірських порід можуть застосовуватися гамма-спектрометричний, рентгеноспектральний, хімічний, радіохімічний і нейтронно-активаційний методи лабораторних досліджень.

Гамма-спектрометричний метод найбільш прийнятний для вивчення проб гірських порід на радіоактивність з метою отримання їх радіаційної характеристики. Цим методом визначається роздільний вміст радіоактивних елементів (²²⁶Rа, ²³⁸U, ²³²Thі ⁴⁰К)в одному навішуванні масою 500 г при розмірі частинок не більше 1 мм. Дослідження ведуться стандартною апаратурою, або блоками аналізуючої апаратури, що серійно випускаються.

Для визначення вмісту в породі урану і торія може бути використаний рентгеноспектральний метод, при якому вимірювання ведуться по малих навішуваннях (3-4г). При цьому використовується серійна рентгеноспектральна апаратура типу ФРА-4, АРФ-4М, АРФ-6, ФРС-2 та інші. Метод характеризується високою продуктивністю і низькою вартістю аналізу.

При масових дослідженнях проб будівельних гірських порід на радіоактивні елементи нейтронно-активаційний, хімічний і радіохімічний методи поки не знаходять широкого застосування. Нейтронно-активаційний і хімічний методи зрідка використовуються для визначення концентрації урану і торія, а радіохімічний - радію і торія. Нейтронно-активаційний метод вимагає для аналізу складного устаткування (ядерні реактори), а хімічний і радіохімічний методи вимагають попереднього розділення і концентрації радіоактивних елементів. До того ж ці методи трудомісткі і малопродуктивні тому вони використовуються рідко. Методи, що дозволяють аналізувати зміст тільки урану і торія або радію і торія, доповнюються визначенням калію способом полум'яної фотометрії. Радіаційна характеристика будівельної сировини дається по сумарній дозі випромінювання, обумовленій радієм, торієм і калієм. У разі визначення концентрації урану, а не радію, в розрахунках цієї характеристики дається використання даних по урану. Але слід пам'ятати, що розрахунок величини сумарної питомої активності радіонуклідів за вмістом урану є достовірним, якщо в досліджуваній породі збережений стан радіоактивної рівноваги між ураном і радієм.

При вимірюванні гамма-активності будівельних гірських порід в кар'єрах визначається загальна радіоактивність (у 2-геометрії). Дані вимірів гамма-активності порід використовуються для виділення в покладі мінеральної сировини з радіаційними параметрами будматеріалів першого і інших класів. Гамма-активність порід заміряється радіометрами типу СРП-68-01 і іншими з сцинтиляційними детекторами. Вимірювання радіоактивності гірських порід ведеться по поверхні оголень, стінкам і дну кар'єру. При прослуховуванні визначається загальний характер гамма-поля, визначаються ділянки з аномальною радіоактивністю. На ділянках з нормальним фоном гамма-випромінювання фіксовані вимірювання ведуться по мережі 1 х 1 м (1 х 2 м), на аномальних ділянках із згущуванням точок спостережень до 0,2 х 0,2 м (0,1 х 0,1 м). На великих за площею оголеннях і в кар'єрах визначення радіоактивності каменя шляхом прослуховування на телефон ведеться по 2-образних маршрутах. Труднодоступні ділянки вивчаються за допомогою телефону по лінійному маршруту уздовж підстави вертикальної поверхні порід. Виміри гамма-активності каменя, що фіксуються, проводяться по профілях, що орієнтуються по можливості навхрест простягання порід. Профілі вимірів прокладаються через дно і стінки і по периметру кар'єру. Уступи кар'єрів і вертикальні стінки оголень обстежуються по профільних лініях шляхом подовження гільзи в два прийоми в нижній і верхній частинах обриву або, при необхідності, за допомогою каротажної апаратури. Відстані між профілями вибираються залежно від геологічних, особливостей обстежуваного покладу, мінливості гамма-поля, розмірів оголень і кар'єрів. Вони можуть змінюватися від 2-5 до 2.5-50 м. Відстані між точками вимірів на профілях змінюються від 1-2 м до 5 м з суцільним прослуховуванням проміжків. Виявлені аномалії деталізують шляхом зменшення фіксованих інтервалів до 0,2-0,1 м з визначення контуру аномальних ділянок за межами профілю. Обстеження гамма-активності порід на родовищі ведеться так, щоб були охарактеризовані всі зустрічні різновиди порід. Жили, зони дроблення, разсланцювання, гідротермальної переробки, мінералізації і області контактів між різними породами обстежуються особливо, із згущуванням мережі гамма-вимірів. Отримані дані перевіряють 10%-им об'ємом контрольних вимірювань, виконаних тим же методом, але іншим приладом. Середньоквадратична відносна погрішність вимірів не повинна перевищувати ±10%. Значення гамма-активності порід в точках вимірів показуються на планах або зарисовках кар'єрів і оголень, або на накладних кальках, які поєднуються з цими планами або зарисовками. На підставі набутих значень радіоактивності порід по кар'єру або оголенні виділяють ділянки розвитку гірських порід, відповідних по гамма-активності будматеріалах першого і інших класів. На ділянках поклади, на яких радіоактивність перевищує перший клас, намічаються місця для гамма-спектрометричних досліджень і випробування на радіоактивні елементи. [13]

Визначення гамма-активності будівельних гірських порід по свердловинах при його пошуках, попередній, детальній і експлуатаційній розвідках проводиться за допомогою гамма-каротажу, при якому потужність дози гамма-випромінювання, що створюється породами, визначається уздовж осі свердловини (у 4-геометрії), що дає можливість використовувати результати вимірювань для отримання даних про вміст радіоактивних елементів в породах. При гамма-каротажі вимірювання радіоактивності порід по свердловині здійснюється сцинтиляційною апаратурою (СРП-68-02, СРП-68-03, КУРА-1, КУРА-2, РУР-1, РУР-2, РСК-М, РСЬК-У, ДРСА, ДРСТ-3-60, ДРСТ-1 і інший). Реєстрацію гамма-активності порід ведуть шляхом безперервного або точкового запису. Після обробки даних вимірів і внесення в них поправок на поглинання гамма-випромінювання буровим розчином і обсадними труба; отримані результати відображають на геологічному розрізі по свердловині у вигляді кривої гамма-активності порід.

Деякі особливості розповсюдження радіонуклідів в породах, приурочених до Українського кристалічного щита

Основна маса родовищ природних каменів, таких як граніти, лабрадорит, габбро і інших, приурочена до Українського кристалічного щита, одному з найбільших геоструктурних регіонів мінерально-сировинної бази. Вивержені кристалічні породи Українського кристалічного щита, що вилилися, і особливо, його північно-східній частині, характеризуються, як правило, підвищеною радіоактивністю. Найбільш значна частина родовищ каменя України приурочена до Житомирсько-Кіровоградського комплексу. Кам'яні породи переважно представлені гранітами. На вигляд це масивні, рідше за гнейсовидні породу сірий або світло-сірий кольори, що складаються з польового шпату (мікроклину, ортоклазу і плагіоклазу від альбіт-олігоклазу до олігоклазу), кварцу, біотиту, і невеликої кількості мусковита. З другорядних мінералів присутні апатит, магнетит, турмалін, рідко епідот, титаніт, гранат.

Характерно, що з гранітами Житомирсько-Кіровоградського інтрузивного комплексу пов'язані утворення пегматитових жил невеликої потужності, що лише рідко досягають 0,5-1,0 м. Найчастіше потужність їх не перевищує декількох сантиметрів. Пегматитові жильні утворення січуть породи, що вміщають їх, під різними кутами. Пегматит складається з кристалів польових шпатів, що досягають 3--4 см в поперечнику, між якими спостерігаються листочки біотиту, що досягають 2-3 см. Структура ж пегматиту грубозерниста, пегматондна, а текстура масивна. Родовища облицювальних гранітів Корнінського, Коростишевського, Осиково-Копецького і інших родовищ характеризуються виділеннями порфіробластових средньозернистих гранітів і плагіо-гранітів. Ділянки залягань средньозернистих порід характеризуються густішим розвитком тріщин окремості, площини яких покриті тонким шаром каоліну і забарвлені в буро-жовтий колір гідр оксидами заліза.

Радіаційно-гігієнічна характеристика вищеназваних родовищ вивчалася за даними гамма-промера керна (по 15-25 свердловин на кожному з них) і досліджень 10-14 літохімічних проб. Граніти згаданих родовищ мають наступні особливості геологічної радіаційно-гігієнічної будови:

наявність радіоактивних мінералів (ортіт, моноцит, циркон, апатит, і ін.), які асоціюють в плеохроїчних зонах навколо біотиту;
наявність пегматитових жил, до яких часто приурочений підвищений вміст радіоактивних елементів, особливо урану і торія;
різноманітний і часто мінливий минералого-петрографічний склад гірських порід родовищ (порфіробластовий гранує, плагіограніт, гнейс і так далі).

Згідно вимог національних норм радіаційної безпеки будівельні матеріали, як вже наголошувалося раніше, підрозділяються на 5 класів по можливих видах їх використання залежно від концентрації в них природних радіонуклідів в пКі/кг, так званій питомій активності А. Так як питома активність А, яку ще часто називають еквівалентним вмістом природних радіонуклідів (С_ЕКВ), є нормативним показником, що визначає клас і область застосування будівельних матеріалів. Вивчення радіаційно-гігієнічних властивостей сировини для виробництва будівельних матеріалів повинне бути направлене на визначення С_ЕКВ, його зміни і кореляцію як за площею, так і по глибині родовища. [13]

Враховуючи все вищесказане і особливості геологічної будови родовищ Житомирсько-Кіровоградського інтрузивного комплексу, вивчення радіаційно-гігієнічних властивостей корисної копалини проводилося в кар'єрах, що діяли, із застосуванням комплексу методів геологорозвідувальних і геофізичних робіт:

проектування, що обґрунтовує методики і об'єми робіт стосовно родовищ досліджуваного інтрузивного комплексу;

буріння свердловин, необхідне для вивчення літологічного розрізу, вивчення керна, проведення геофізичних робіт в свердловинах;
геофізичні роботи, що полягають у виділенні інтервалів випробування для визначення С_ЕКВ по графіках гамма-каротажу свердловин, кореляція меж класів між літохімічними пробами (С_ЕКВ) за площею кар'єру і по глибині;
випробування і лабораторні роботи, що полягають у визначенні концентрації радіонуклідів урану, торія і окисду калія, а також визначення С_ЕКВ;
топографічні роботи по планово-висотній прив'язці свердловин і точок географічних спостережень;

камерні роботи, що полягають в обробці матеріалів попередніх робіт і виділенні класів корисної копалини.

В процесі камеральної обробки польових і лабораторних матеріалів визначалися наступні параметри, які характеризують радіоактивність гірських порід Житомирсько-Кіровоградського інтрузивного комплексу:

С_ЕКВ - еквівалентна концентрація, радіонуклідів (пКі/г) - за наслідками лабораторних робіт літохімічних проб (вона ж питома активність А):
U, Th, К - поелементна концентрація природних радіонуклідів n*10^-4 за наслідками лабораторних робіт літохімічних проб;
Ам - потужність експозиційної дози гамма-випромінювання по гамма - каротажу і гамма-зйомки кар'єра, визначена як середня потужність в інтервалі випробування.

Дослідження виконувалися за широкою програмою, що охоплює методику радіаційно-гігієнічної оцінки корисних копалини при виробництві геологорозвідувальних робіт на родовищах будівельних матеріалів і методику радіаційно-гігієнічної оцінки сировини в кар'єрах, що діють, з комплексом дослідження даних і їх математичної обробки. Отримані в результаті досліджень експериментальні дані є випадковими величинами статистичних сукупностей, при аналізі яких доцільно використовувати апарат математичної статистики. Велику роль в радіаційно-гігієнічній оцінці має аналіз одновимірної статистичної сукупності, для виконання якого доцільно складати гістограми для розподілу випадкових величин окремо для кожного параметра (С_ЕКВ, U, Th, К).

Вимоги до оформлення документації за радіаційно-гігієнічною оцінкою будівельних гірських порід

У звіті по геологорозвідувальних роботах результати радіаційно-гігієнічної оцінки корисної копалини висловлюють в спеціальному розділі "радіаційно-гігієнічна оцінка гірських порід". У цьому розділі слід відобразити мету постановки радіометричних робіт, їх виконані види і об'єми, вживану апаратуру, методику досліджень, а також привести відомості по випробуванню на радіоактивні елементи. У звіті розглядають радіоактивність всіх петрографічних різновидів порід, що складають родовище, за наслідками лабораторних досліджень проб на радіоактивні елементи і даним радіометричного обстеження гірських вироблень, оголень і свердловин, підсумкам інтерпретації кривих гамма-каротажу.

За наслідками виконаних досліджень визначають групу родовища по ступеню радіоактивності порід, що складають його, частку гірських порід кожного класу в межах блоків підрахунку запасів природного каменя різних категорій. У звіті необхідно також приводити характеристику радіоактивності запланованої до виробництва товарної продукції, вказувати її клас і області можливого використання.

Текс розділу радіаційно-гігієнічної оцінки повинен супроводжуватися необхідними таблицями, малюнками і графічними матеріалами. У текстових застосуваннях поміщаються журнали кількісної інтерпретації даних гамма-каротажу, випробування і лабораторних аналізів проб на радіоактивні елементи і результатів розрахунку сумарної питомої активності природних радіонуклідів в породах. Текст радіаційно-гігієнічної оцінки повинен супроводжуватися графічними матеріалом, основним з яких є план радіометричної вивченості родовища, який складається на геолого-петрографічної (літологічної) основі з вказівкою місць відбору проб для лабораторних аналізів, даних по еквівалентному вмісту радіонуклідів в породах і віддзеркаленням контурів гірських порід різних класів. У графічних застосуваннях повинні бути геологічні розрізи і колонки свердловин з результатами гамма-каротажу, промера керна і лабораторних аналізів. Для родовищ II і III груп додаються також плани підрахунку запасів з розділенням по класах радіоактивності. [13]

2.7.1 Шум: поняття і характеристики

У сучасному світі в умовах науково-технічного прогресу шум став однією з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища. Шумом прийнято вважати усі неприємні та небажані звуки чи їх сукупність, які заважають нормально працювати, сприймати потрібну звукову інформацію та відпочивати. Адаптація до нього практично неможлива.

Загалом шум – це коливання частинок навколишнього середовища різної частоти, сили, висоти, тривалості, що сприймається органами слуху людини як небажані сигнали. Величина миттєвої амплітуди шуму описується гаусовим розподілом. У випадку коли шум містить усі звукові частоти, такий шум називають білим. Якщо шум переважно складається з високочастотних звукових коливань, він називається фіолетовим (за аналогією із світловими коливаннями); коли ж домінують низькочастотні звукові коливання, шум називається рожевим.

Людина живе у світі звуків. Різні звуки по-різному сприймаються організмом і викликає неоднакові відповідні реакції. Значна кількість шумів антропогенного характеру, значну кількість з яких людина навіть не чує, негативно позначаються на її самопочутті і здоров'ї. В основному шуми виникають при експлуатації різних машин чи виконанні технологічних процесів, тому ці шуми називають "технічними". Технічні шуми розглядаються як своєрідне забруднення середовища. Найбільш істотний і масштабний вплив на життєві функції людей робить розповсюдження шуму в повітряному середовищі. Галузь науки, присвячена вивченню впливу шуму на людський організм, називається аудіологією.

Інтенсивність шуму виміряється у ватах на квадратний метр. Мінімальна інтенсивність звуку, що сприймається вухом, називається порогом чутності. Верхньою границею інтенсивності звуку, що людина ще здатна сприймати, називається порогом болючого відчуття. Поняття інтенсивності і голосності шуму хоча і приймається в побуті за синоніми, однак не зовсім тотожні.

Інтенсивність - об'єктивна характеристика процесу, а голосність - характеристика його суб'єктивного сприйняття. Встановлено, що голосність звуку зростає набагато повільніше його інтенсивності. Прийнято вважати, що приріст відчуття пропорційний десятковому логарифму відносини енергії двох порівнюваних джерел звуку. Відчуття шуму залежить не тільки від рівня звукового тиску, але також від спектрального складу гармонійних коливань. З обліком цього виділяють наступні октавні смуги середньо геометричних частот - 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

В октавній смузі частот нижня частота f у два рази менше верхньої f; октави характеризуються середньо геометричною частотою. Вплив шуму на організм людини залежить також від його тимчасових характеристик. Встановлено, що шум володіє "кумулятивною" властивістю, що полягає в тому, що безупинні, періодичні чи навіть епізодичні шумові роздратування сумуються в людському організмі, призводячи до негативних біологічних наслідків. Нервова енергія людського організму витрачається непродуктивно на боротьбу з вплив шуму. Шум є причиною й активатором багатьох важких захворювань, зокрема гастриту, виразки шлунка, серцево-судинних захворювань, виснаження нервової системи і психічних розладів.

Шум у заводських цехах і інших приміщеннях часто породжується не гармонійними хвильовими коливаннями повітря, а вібрацією металевих конструкцій. Вплив цих вібрацій викликає в людини стомлюваність, поразка центральної нервової системи, слухового, вестибулярного й опорно-рухового апаратів. [8]

Вібрації з частотами 6-12 Гц (близькими до частот власних коливань людського організму) особливо небезпечні для здоров'я людей. Якщо виробничий шум нормується по припустимих рівнях звукового тиску, то вібрація нормується по рівнях коливальних швидкостей в октавних смугах частот. Залежно від фізичної природи шуми можуть бути:

механічного походження, які виникають при вібрації поверхонь машин і обладнання, а також при поодиноких або періодичних ударах в з'єднаннях деталей або конструкціях в цілому;
аеродинамічного походження, які виникають внаслідок процесів, що відбуваються в газах (вихрові процеси; коливання робочого середовища, зумовленого обертанням лопаточних коліс; пульсації тиску при русі в повітрі тіл з великими швидкостями; витоки стиснутого повітря, пари або газу);
електромагнітного походження, які виникають внаслідок коливань елементів (ротора, статора, сердечника, трансформатора та інших) електромеханічних пристроїв під дією змінних магнітних полів);
гідродинамічного походження, які виникають внаслідок процесів, що протікають в рідинах (гідравлічні удари, кавітація, турбулентність потоку тощо).

2.7.2 Джерела шуму

При розробці родовищ корисних копалин, кульмінаційними пунктами інтенсивного шумового забруднення є підземні і відкриті гірські розробки. У підземних розробках шум, поглинаючись масивами порід, як правило, цілком локалізується в межах однієї чи комплексу виробок. Виникаючий у відкритих виробленнях шум розповсюджується по повітряному середовищу на значні території прилягаючої місцевості. Інтенсивність шумового ефекту в підземних гірським виробках збільшується за рахунок їх невеликих розмірів і багаторазового відображення звукових хвиль від поверхонь породних масивів. Могутніми джерелами виробничого шуму на поверхні є стаціонарні і пересувні енергетичні і технологічні машини й установки, транспортні засоби і деякі технологічні процеси. Найбільш високими рівнями шуму характеризуються підривні роботи. У процесі підземної розробки при вибуховому відбою люди віддаляються на значні відстані від вибою, а при масових вибухах виходять на поверхню. Як супутній ефект цих заходів є зниження чи повне виключення шкідливого впливу на людину шуму вибуху.

На відміну від цього вибухове вторинне дроблення корисної копалини, проведене часто протягом робочої зміни і на відносно невеликих відстанях від транспортних вироблень, характеризується більш інтенсивним шумовим впливом на організм працюючих. При виробництві відкритих робіт особливо високі шумові імпульси, причому вони розповсюджуються на великі відстані, спостерігаються при масових вибухах. Шум при виробництві вибухового вторинного дроблення звичайно локалізується в межах кар'єру, погіршуючи проте умови праці на робочих місцях. Шум, вироблений працюючими у відкритих гірських виробленнях і на поверхні машинами й установками, має значно меншу інтенсивність, однак він довгостроково впливає на працюючих. Допустимі рівні звукового тиску встановлені санітарними нормами СН 245-71, ДСТ 12.1.003-76. [8]

Особливо сильно впливають на організм людини голосні і переривчасті звуки інтенсивністю більш 70 дб в октавах високих частот.

Особливо слід зазначити, що виконання робіт при розробці родовищ корисних копалин сполучено з виникненням у повітряному середовищі ударних повітряних хвиль (УПВ). Вони формуються, крім того, при вибухах метаноповітряних і пилових сумішей і при обваленні порід і підземних гірських виробок. УПВ розповсюджується зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку, на значні відстані, роблячи вплив на людину і навколишнє середовище. В міру переміщення в повітряному просторі УПВ втрачають свою інтенсивність і швидкість поширення, загасають і поступово переходять у звукові хвилі.

До основних характеристик УПВ відносять тиск хвилі, швидкість поширення і час впливу . При вибуху невеликих зарядів ПР тривалість впливу УПВ на людину виміряється мілісекундами і носить імпульсний характер, від якого при тиску до 10 кПа люди практично не отримують ушкоджень. При тривалості впливу УПВ від 20 до 200 мс основний вплив на людей натискає на фронті хвилі.

При тиску від 20 до 40 кПа виникають контузії, що проявляються в запамороченнях і головних болях, при більш високих тисках можуть мати місце розриви барабанних перетинок. При дії УПВ понад 20 мс, що характерно для вибухів великих зарядів ПР, виконаних на значних відстанях від місця сприйняття становить небезпеку не тільки тиск, але і швидкість повітряного потоку, що переміщується за фронтом хвилі.

При тиску 20 кПа ця швидкість перевищує 40 м/с, люди одержують травми при падінні. В гірничій промисловості вентиляції гірничих виробок належить особлива роль. Для вентиляції шахт, тунелів, рудників широко застосовуються вентилятори спеціального призначення досить великої потужності і які мають високі шумові характеристики. Особливо великий шум на гірничих підприємствах створюють компресорні станції. При роботі стаціонарних компресорних станцій проникнення шуму в навколишнє середовище відбувається через отвори всмоктувальних і вихлопних повітроводів, а в компресорних установках, які переміщаються, крім того, має місце ще шум двигуна і корпусний шум.

Надзвичайно великий шум створюють газові струмені. На гірничих підприємствах це в першу чергу пов'язано з роботою термогазоструминних різаків та термовідбійників, верстатів вогневого буріння.

2.7.3 Заходи по зменшенню рівня шуму

Підприємства гірничодобувної і гірничопереробної галузей виробництва характеризуються високим шумовим ефектом. Шум на гірничих підприємствах створюють кар'єрний технологічний автотранспорт, технологічний залізничний транспорт, вибухові роботи, працюючі екскаватори, верстати вогневого буріння, компресорні станції, бульдозери, бурові верстати, трансформатори та інші об'єкти.

Великим шумом характеризуються гірничо-переробні цехи та збагачувальні фабрики. Найбільш шумними є дробарно-сортувальні заводи, навантажувально-розвантажувальні пункти, вентиляційні установки, механізми для збагачення корисних копалин, скребкові та стрічкові конвеєри. Особливо високими шумовими характеристиками відзначаються каменеобробні підприємства: дискові, штрипсові, стрічкові, канатні розпилювальні верстати, шліфувально-полірувальні та окантовочні верстати, верстати фасонної обробки каменю, каменекольні машини, термогазоструминні верстати і агрегати, машини і механізми бучардної фактурної обробки та інше.

При розробці заходів захисту від шуму перш за все потрібно з'ясувати вид шуму, бо необхідне зниження шуму можна досягнути тільки при правильному виборі цих засобів. Розрізняють два види шумів — повітряний і структурний. Повітряний шум поширюється в повітрі від джерела виникнення до місця спостереження, структурний шум випромінюється поверхнями будівельних конструкцій (стіни, перекриття, перегородки), які коливаються в звуковому діапазоні 20-20000 Гц.

Для зменшення рівня шуму може бути здійснений ряд заходів:

1. Зменшення рівня звукової потужності (РЗП) джерела шуму, що в умовах експлуатації досягається заміною шумливого, застарілого обладнання, а при проектуванні - вибором обладнання з кращими шумовими характеристиками, правильним розрахунком режимів його роботи тощо.

Правильна орієнтація джерела шуму або місця випромінювання шуму відносно розрахункових точок для зниження показника направленості. З цією метою пристрої для забору і викиду повітря та газоповітряної суміші аеродинамічних установок потрібно улаштовувати так, щоб випромінювання шуму йшло в протилежну сторону від житлових будинків та громадських споруд.
Розміщення джерела шуму на можливому віддаленні від розрахункової точки або, навпаки, житлової забудови від підприємства, тобто завдяки проведенню комплексу архітектурно-планувальних заходів.
Використання засобів звукопоглинання при виконанні акустичної обробки шумних приміщень, через вікна яких шум випромінюється в атмосферу.
Зменшення шуму на шляху його поширення від джерела до розрахункової точки, яке може бути досягнуто шляхом реалізації таких заходів:

використання засобів звукоізоляції шляхом застосування таких матеріалів і конструкцій для зовнішніх стін, вікон, воріт, дверей, трубопроводів і комунікацій, які можуть забезпечити потрібну звукоізоляцію;
влаштування спеціальних боксів і звукоізолювальних кожухів при розміщенні шумового обладнання;
використання екранів, які служать перепоною поширенню звуку від обладнання, розміщеного на території гірничого підприємства;
використання засобів віброізоляції та вібродемпфірування;
встановлення глушників шуму у повітроводах, каналах і газодинамічних трактах, випробувальних боксів, компресорів і вентиляторів тощо.

Проведення організаційно-технічних заходів, пов'язаних з виконанням своєчасного ремонту, мащення машин і обладнання.
Обмеження і повна заборона проведення шумних робіт і експлуатацію найінтенсивніших джерел шуму в нічний час.

Поняття звукопоглинання і звукоізоляція часто ототожнюють, хоч між ними є принципова різниця, яку і необхідно враховувати при розв'язанні практичних питань боротьби з шумом. Звукоізолюючі конструкції призначені для зменшення проникнення шуму в приміщення, яке ізолюється, або на територію житлової забудови від джерела, розміщеного в сусідньому приміщенні або відкритому просторі. Акустичний ефект таких конструкцій в основному зумовлений відбиттям звуку від їх поверхонь, виготовлених із щільних твердих матеріалів (бетон, цегла, сталь та інші).

Звукопоглинаючі матеріали і конструкції служать для поглинання звуку як в приміщенні самого джерела шуму, так і в приміщеннях, які ізолюються від шуму. У останньому випадку методи звукопоглинання і звукоізоляції використовуються спільно. Звукопоглинальні матеріали на відміну від звукоізоляційних – це пористі і пухкі волокнисті матеріали типу ультратонкого скляного і базальтового волокна, мінеральної вати і плит на її основі, капронового волокна, спеціальних акустичних плит та інших.

Процес поглинання звуку відбувається внаслідок перетворення звукової енергії в теплову. Падаючі на звукопоглинальну конструкцію звукові хвилі зумовлюють коливання повітря у вузьких порах матеріалу. Внаслідок в'язкості повітря ці коливання супроводжуються тертям і перетворенням кінетичної енергії в теплову. Оскільки звукова енергія в умовах навколишнього середовища невелика, то температура звукопоглинального матеріалу навіть при повному поглинанні звуку збільшується на дуже малу величну. [11]

Для зменшення шуму в приміщеннях, які ізолюються, метод звукоізоляції є ефективнішим, ніж метод звукопоглинання приблизно в 4-5 разів. У боротьбі з шумом на гірничих підприємствах провідне місце належить таким засобам звукоізоляції як звукоізолювальні огорожі, звукоізолювальні контури, акустичні екрани.

Підвищений шум в навколишньому середовищі часто створюється при роботі вентиляційних, компресорних і газотурбінних установок, систем скидання стиснутого повітря, стендів для випробування різних двигунів та інших джерел аеродинамічного походження. Зниження цього шуму здійснюється глушниками, які встановлюються в каналах, трубопроводах, повітроводах.

Залежно від принципу дії глушники поділяють на абсорбційні, реактивні (рефлексні) і комбіновані. Зниження шуму в абсорбційних глушниках відбувається завдяки поглинанню звукової енергії у використовуваних для них звукопоглинальних матеріалах, а в реактивних глушниках - внаслідок відбиття звуку назад до джерела.

Комбіновані глушники мають властивість як поглинати, так і відбивати звук. Як відомо, звук поділяється на три категорії: інфразвук (20 Гц, 10 дБ), акустичний звук (10... 19 дБ), ультразвук, або високий звук (понад 90 дБ).

Горбкуватий рельєф і лісиста місцевість території, що розділяє шумові джерела і поселення, значно знижують інтенсивність шуму. Не виключена можливість і доцільність штучного формування рельєфу з покращеною шумозахисною характеристикою за рахунок створення насипів і, зокрема, розміщення породних відвалів.

Значне зниження шумового забруднення повітряного середовища забезпечують рослинні насадження, створюючи так називану "акустичну тінь". Інтенсивність зниження рівня шуму залежить від ширини смуги шумозахисних насаджень, а також від дендрологічного складу і "конструкції" посадок. Смуга насаджень шириною 25 м сприяє зниженню рівня шуму на 10-12 дб, при цьому хвойні породи дерев переважніше листяних.

Шумозахисні насадження доцільно формувати з дерев′яно-чагарникових великих і швидкозростаючих порід з густою і низькозпущеною кроною. Структура смуг повинна бути щільної без розривів з посадкою дерев чи рядами в шаховому порядку. Чагарники висаджуються з розрахунком перекриття ґрунтового простору.

За формою поперечний профіль шумозахисної смуги повинен наближатися до трикутника, з більш пологої сторони, спрямований до джерела шуму. Висота дерев повинна бути не менш 7-8 м, чагарників - до 1,5-2 м. Рівень шуму в житлових приміщеннях і дворах повинен бути знижений за рахунок раціонального розміщення, планування і форми будинків, а також підвищення їхньої звукоізолюючої здатності.

Основою для планомірного здійснення шумозахисних заходів є шумові карти, зелені насадження навколо стаціонарних джерел шуму, розміщених на поверхні входять у комплекс шумоізолюючих засобів. [11]

Проблеми порушення виробничим шумом і вібрацією природних екологічних зв'язків у даний час не можуть бути досить чітко сформульовані, тому що шкідливі наслідки шуму і вібрації простежені тільки на стані самопочуття і здоров'я людей і проаналізовані в окремих випадках на тварин.

У курсі "Екологія гірського виробництва" питання захисту від шумового забруднення повітряного середовища найбільше доцільно розглядати починаючи з великомасштабних загальних заходів, що забезпечують зниження шкідливого впливу шуму на населення навколишніх підприємство територій, переходячи потім до технічних засобів, спрямованим на зменшення шумоутворення при тому чи іншому виробничому процесі.

Взаєморозміщення об'єктів повинне вироблятися обліком ландшафтних особливостей місцевості і на прилягаючій території (сюди відносяться різного роду глушителі, звукопоглинанні кожухи). Найбільш перспективним напрямком робіт з боротьби із шумом є дослідження і розробка малошумних машин і механізмів за рахунок удосконалювання їхніх експлуатаційних характеристик. Це забезпечить не тільки акустичний комфорт, але і знизить втрати енергії на шумоутворення. Природно, що працюючі в несприятливих акустичних умовах повинні бути забезпечені засобами індивідуального захисту від виробничого шуму (навушниками, шумозахисними костюмами і т.д.).

Як уже відзначалося, негативні наслідки ударних повітряних хвиль, що виникають при виробництві підземних масових вибухів, найбільш істотні. Тут основним заходом, що забезпечує безпека людей, є висновок їх за межі встановленої заздалегідь небезпечної зони, при цьому гранично-допустимий тиск на фронті УПР не повинний перевищувати 10 кПа. Забезпечення схоронності устаткування і комунікацій у тому випадку, якщо вони відповідно до розрахунку можуть бути порушені, досягається за рахунок їхнього чи демонтажу установки захисних пристроїв для гасіння УПР. У відкритих гірських виробленнях унаслідок розсіювання енергії в атмосфері утворяться УПР значно меншої інтенсивності, а слабкі УПР небезпечні в основному для хитливих споруджень, що мають велику фронтальну площу і для скління будинків. Параметри розповсюдження цих хвиль у значній мірі залежать від атмосферних умов.

Тому в заходах випливає це враховувати й у період інверсій, а також при швидкості вітру, спрямованого убік житлових районів, більш 6,5 м/с масові вибухи робити не слід. Що стосується питань зниження шкідливого впливу вібрації при експлуатації гірських машин, те їх обладнають спеціальними віброгасячими пристроями. Основною деталлю віброзахисних пристроїв є пружній елемент - пружини, що працюють на вигин, стиск,

Порушення приведуть до чи загибелі деградації рослинного покриву, погіршенню якості і зміні чи структури узагалі втраті родючого ґрунтового шару, до таких змін форм рельєфу, що ділянки поверхні стають малопридатними для продуктивного використання в сільському і лісовому господарстві, а також для інших цілей.

2.7.4 Вібрація. Джерела вібрації

Вібрація – це механічні коливання твердого тіла. Вібрацію поділяють на природну та штучну. Джерелами природної вібрації є землетруси, що викликаються природними чинниками. Джерелами штучної вібрації є промисловість, транспорт.

Вібрації у промисловості виникають, зазвичай, при роботі машин та механізмів, які мають неврівноважені та незбалансовані частини, що обертаються чи здійснюють зворотно поступальний рух. До такого устаткування належать оброблювальні, штампувальні верстати, електро- та пневмоперфоратори, електроприводи, компресори. У техніці розрізняють корисну та шкідливу вібрації. Корисна вібрація збуджується навмисно спеціальними вібраційними пристроями та машинами, наприклад, для проведення масажу, під час укладання бетону, трамбування тощо. Шкідлива вібрація виникає спонтанно під час роботи будь-яких механізмів.

За способом передачі на тіло людини розрізняють загальну та місцеву (локальну) вібрації. Загальна вібрація передається на тіло людини, яка сидить або стоїть, переважно через опорні поверхні – сидіння, підлогу. Локальна вібрація передається через руки працюючих при контакті з ручним механізованим інструментом, пристроями керування машинами та обладнанням. Можлива також одночасна дія загальної та локальної вібрації. Наприклад, при роботі на дорожнобудівельних машинах на руки передається локальна вібрація від пристроїв керування, а на все тіло – від машини чи сидіння.

За часовою характеристикою розрізняють: постійну вібрацію, для якої спектральний і коректований за частотою параметр на протязі часу спостереження змінюється не більше, ніж у 2 рази (на 6 дБ); непостійну вібрацію, для якої ці параметри на протязі часу спостереження змінюються більше, ніж у 2 рази (на 6 дБ).

Значення вібрацій як фактора забруднення природного середовища залежить від їхньої потужності та частоти. Слабкі вібрації помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин, використовуються в медицині, як вже згадувалося, для масажу. Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з екологічного погляду, негативно впливають на довкілля і біоту, у тому числі на людину.

Тривалі вібрації завдають великої шкоди здоров’ю людини – від сильної втоми до змін багатьох функцій організму: порушення серцевої діяльності, нервової системи, спазмів судин, деформації м’язів, струсу головного мозку тощо. Особливо небезпечна вібрація з частотою, яка є резонансною з частотою коливання окремих органів чи частин тіла людини, що може призвести до їх пошкодження.

Тривала дія вібрації може спричинити професійне захворювання – вібраційну хворобу. Одним з основних джерел шумоперетворення є вібрація. Поняття „шум" і „вібрація" взаємопов'язані, вони згубно діють на здоров'я людей, а тому в нашій країні чинні затверджені норми захисту від вібрації. Ці норми є обов'язковими для всіх міністерств, відомств, організацій, що проектують, виготовляють і експлуатують обладнання, яке є джерелом інфразвуку. [8]

2.7.5 Методи та засоби захисту від вібрації

Для виключення впливу вібрацій на довкілля, необхідно реалізувати заходи щодо їх зниження перш за все в джерелі виникнення. Якщо знизити вібрації в джерелі виникнення не є можливим, то використовують методи зниження вібрації на шляхах поширення: віброгасіння, віброізоляція або вібродемпфірування.

Використання віброгасіння пов'язано зі збільшенням реактивної частини імпедансу коливальної системи. Віброгасіння реалізується при збільшенні ефективної жорсткості і маси корпусу машин або станин верстатів внаслідок їх об'єднання в єдину замкнену систему з фундаментом за допомогою анкерних болтів або цементної підливки. З цією метою відносно малогабаритне інженерне обладнання житлових будинків встановлюється на опірні плити і віброгасні основи.

Методи установлення обладнання на фундамент потребують великих витрат часу і призводять до неминучої порчі дорогих покрить підлог. В зв'язку з цим на етапі експлуатації промислових комплексів використовують переважно встановлення обладнання без фундаменту безпосередньо на віброізолюючі опори. Такий метод дає можливість забезпечити будь-який ступінь віброізоляції обладнання. Встановлення на віброізолюючі опори технологічного та інженерного обладнання здешевлює його монтаж, виключає порчу обладнання і знижує рівень шуму, який супроводить інтенсивні вібрації. Такі опори можуть застосовуватись також і при наявності фундаментів: або між джерелом вібрації (машиною) і фундаментом, або між фундаментом і ґрунтом. Як віброізолятори можна використовувати гумові або пластмасові прокладки, одиночні або згруповані циліндричні пружини, листові ресори, комбіновані та пневматичні віброізолятори (повітряні подушки).

Демпфірування ґрунтується на збільшенні активних втрат в коливальних системах. Вібродемпфірування може бути реалізоване в машинах з інтенсивними динамічними навантаженнями використанням матеріалів з великим внутрішнім тертям: сплавів кольорових металів, чавунів з малим вмістом вуглецю і кремнію. [11]

2.7.6 Природа виникнення електромагнітних полів

У процесі еволюції біосфера постійно знаходилася і знаходиться під впливом електромагнітного поля (ЕМП) природного походження (природний фон): електричного й магнітного поля Землі, космічного електромагнітного випромінювання, насамперед того, що генерується Сонцем. Природа електромагнітного випромінювання пов’язана з вихровими електричними й магнітними полями. Внаслідок того, що ці поля нероздільно пов’язані між собою, вони отримали назву електромагнітних. У період науково-технічного прогресу людство створювало і дедалі ширше використовувало штучні (антропогенні) джерела ЕМП. У наш час ЕМП антропогенного походження значно перевищують природний фон і є тим несприятливим чинником, вплив якого на людину та довкілля рік за роком зростає. Дана форма забруднення пов'язана з порушенням електромагнітних властивостей навколишнього середовища. До основних джерел відносяться лінії електропередач, радіо і телебачення, деякі промислові установки.

Мозок людини, будучи провідником електричного струму, генерує своє магнітне поле. Штучні і природні електромагнітні поля впливають на здоров'ї і стан людини. Проте це питання ще недостатньо вивчений. З дією електромагнітних полів і мікрохвильових випромінювань пов'язують збільшення народження дітей з синдромом Дауна, зростання онкологічних захворювань, особливо пухлини мозку.

Поряд досліджень встановлено, що електромагнітні поля і мікрохвильове випромінювання ушкоджують перш за все два типи тканин: тканини головного мозку і тканини, що активно ростуть (зокрема, тканини ембріонів, що розвиваються, маленьких дітей і ракових пухлин).

Ступінь дії електромагнітних полів (ЕМП) визначається часом дії і рівнем індуктивності ЕМП, залежним від відстані до джерела. Так, зростання онкологічних захворювань пов'язують з дією магнітних полів ліній електропередач, індуктивність яких складає всього 3 мГн. Вибирання засобів захисту від ЕМП промислових джерел багато в чому визначається їх частотними характеристиками. У джерела ЕМП розрізняють ближню (індукції) і дальню (випромінювання) зони дії. Перша реалізується на відстані, що не перевищує шостої частини довжини хвилі, де ЕМП ще не сформувалося. У таких джерел слабо виражена магнітна складова, тому ЕМП оцінюється електричній напруженості, що становить (в/м). При більшій відстані виражені обидві складові, тому ЕМП оцінюється поверхневою щільністю потоку енергії (Вт/м2). Гранично допустимі рівні напруженості ЕМП встановлені Сніп № 2971-84. Усередині житлових приміщень напруженість не повинна перевищувати 0,5 кВ/м; на території зони житлової забудови — 1 кВ/м; на ділянках перетину високовольтних ліній з автомобільними дорогами I—IV категорії — 10 кВ/м.

Заходи по виключенню дії на людину відчутних електричних розрядів і струмів набрякання повинні застосовуватися при напруженості електричного поля вище 1 кВ/м. Основним способом захисту від ЕМП є захист відстанню. Будівельні конструкції володіють екранізуючою здатністю. Напруженість електричного поля в будівлях, що знаходяться в санітарно-захисних зонах високовольтних ліній напругою 330...500 кВ і що мають неметалічну крівлю, можна понизити, встановивши на даху цих будівель заземлену в двох місцях металічну сітку. [8]

2.7.7 Вплив електромагнітних полів на стан здоров’я людини та об’єкти довкілля

Ступінь впливу ЕМП на організм людини залежить від діапазону частот, інтенсивності та тривалості дії, характеру випромінювання (неперервного чи модульованого), режиму опромінювання, розміру поверхні тіла, що зазнає опромінювання, індивідуальних особливостей організму.

Електромагнітні поля можуть викликати біологічні та функціональні несприятливі особливості організму. Функціональні ефекти проявляються у передчасній втомлюваності, частих болях голови, погіршенні сну, порушенні функцій серцево-судинної та центральної нервової систем. Тривалий та інтенсивний вплив ЕМП призводить до стійких порушень та захворювань.

Біологічні несприятливі ефекти впливу ЕМП проявляються у тепловій та нетепловій діях. Теплова дія призводить до підвищення температури тіла та місцевого вибіркового нагрівання органів і тканин організму внаслідок переходу електромагнітної енергії в теплову. Таке нагрівання особливо небезпечне для органів із слабкою терморегуляцією (головний мозок, очі, нирки, шлунок тощо). Наприклад, випромінювання сантиметрового діапазону призводить до появи катаракти, тобто до поступової втрати зору.

Механізм та особливості нетеплової дії ЕМП радіочастотного діапазону до кінця ще не з’ясовані. Електромагнітні поля антропогенного походження також не залишають без уваги екосистеми довкілля. Наприклад, ЛЕП викликають низку екологічних проблем. Спеціальні дослідження показали, що ЛЕП надвисокої та ультрависокої напруги (750–1150 кВ), які з екологічної точки зору є дуже небезпечними. Навколо них утворюються потужні електромагнітні поля, які негативно впливають на людину, порушують природну міграцію тварин, процеси росту рослин тощо.

Підготовка трас для ЛЕП, вирубування просік, встановлення опор, монтаж проводів та іншого експлуатаційного обладнання і подальша експлуатація ЛЕП зумовлюють відповідну реакцію з боку екосистеми. Вирубування лісу призводить до значної перебудови всього комплексу кліматичних факторів: на просіках збільшується швидкість вітру, змінюються температура та вологість повітря, влітку різко посилюється інтенсивність випаровування вологи з поверхні ґрунту й трав’яного покриву, що викликає пересихання поверхневих шарів ґрунту, а взимку на просіках накопичується надмірна кількість вологи, що сприяє вегетації рослин навесні. Розморожування та відтаювання ґрунту на просіках відбувається на 7–30 днів раніше, ніж у лісі. Це призводить до виникнення ерозійних процесів.

Утворення просік супроводжується також значними змінами тваринного компонента екосистем: спостерігається зникнення видів, що мешкають у кронах дерев: змінюється видовий склад, чисельність та різноманіття птахів тощо. Без сумніву, ЛЕП впливають і на стан здоров’я людей. Розростання міст до мегаполісів наближує ЛЕП до новобудов. Допустимі норми електричного поля не повинні перевищувати 1 кВ×м^-1; для цього необхідно віддаляти опори ЛЕП на 30–40 м від житлових будівель.

Як зауважувалося раніше, електротранспорт, радіолокаційні та побутові прилади також є джерелами електромагнітних полів. Усі ділянки надвисокочастотного діапазону використовуються для радіозв’язку, у тому числі радіолокаційного та супутникового. У цьому діапазоні працюють практично всі військові радіолокатори (радари). Доведено, що характер дії випромінювання багатьох радарів за своїми характеристиками наближаються до легкопроникного радіаційного випромінювання. При тривалих опромінюваннях починається порушення дії імунного механізму.

Функціональні порушення, викликані ЕМП, здатні акумулюватися в організмі людини, але є зворотними, якщо значно зменшити вплив опромінювання.

Аналізуючи наведене вище потрібно зробити висновок, що дію електромагнітних полів на організм людини та об’єкти довкілля потрібно нормувати за їх впливом. [11]

2.7 Вплив гірничих розробок на рослинний та тваринний світ

Робота гірничо-видобувної промисловості характеризується погіршенням геологічних, гірничотехнічних умов розробки родовищ корисних копалин, зменшення вмісту корисних компонентів в рудах, збільшенням об’єму пустих порід співвідносно до одиниці добутої руди.

Збитки навколишньому середовищу від функціонування гірничопромислового комплексу дуже великі. Вони починаються вже з розвідки родовищ. При розвідці родовищ підземними гірничими виробками рельєф поверхні порушується внаслідок просідання цих виробок і розміщення на поверхні відвалів. Таким чином знищуються рослини на таких територіях та скорочуються площі поширення рослинності.

Бурові і геофізичні партії прокладають тисячі транспортних доріг, бульдозери, всюдиходи, трактори і автомобілі знищують при цьому рослинність.

Особливо руйнують незайману поверхню перевезення бурових вишок в нерозібраному вигляді з одного майданчика на інший. При цьому від трьох до дванадцяти потужних тракторів переміщуються широким фронтом, важкі сталеві канати і сама бурова вишка “переорює ” поверхню землі, здираючи весь рослинний шар на своєму шляху. Відомо, що 15 км такого “шляху” створює мертву ділянку площею 10 га, на якій знищена рослинність, з’явились рухомі піски, зародились кочівні ліси. Самі ділянки для розвідувального буріння невеликі, але в процесі пересування бурових установок і виконання геологорозвідувальних робіт вони збільшуються за рахунок вирубки чагарників, дерев. Знищення трав’яного покриття, забруднення поверхні глиною, шламом, мастильними і іншими матеріалами.

Площі відвалів в кілька разів перебільшують площі кар’єрів. Глибинні, як правило, токсичні шари з’являються на поверхні. Вони заростають лісом і травою, але після дощів вода з відвалів отруює ріки і ґрунт. І як наслідок - загибель риб, кормових мікроорганізмів, втрата нерестилищ, а забруднення ґрунтів призводить до того, що шкідливі речовини потраплять в рослини.

При бурхливому розвитку гірничої промисловості інтенсивний антропогенний тиск на природну рослинність спричинив розвиток незворотних сукцесій (це послідовна зміна біоценозів на одній і тій же території в результаті впливу природних факторів або людини) у процесі яких відчутно скоротилися або майже виснажилися природні запаси багатьох видів рослин.

На якість лісів і всю рослинність, негативно впливає забруднення навколишнього середовища, особливо забруднення діоксидами сірки і оксидами азоту, які поєднуючись з парами води, утворюють сірчану і азотну кислоти, що випадають на поверхню кислотними дощами. Кислотний дощ, потрапляючи на листя, перешкоджає нормальному диханню дерева, чим порушується процес фотосинтезу, а у внутрішніх хімічних реакціях в дереві відбуваються зміни, які призводять до передчасного його старіння.

Під впливом пилу, диму та інших забруднювачів у рослин закупорюються продихи і порушуються різні ланки складних біохімічних процесів, що негативно впливає не тільки на фотосинтез, а й взагалі на газообмін – зменшується інтенсивність поглинання вуглекислоти при фотосинтезі, а дихання навпаки проходить інтенсивно з великою втратою накопичених енергетичних речовин. Тому у рослин створюється менше біомаси.

Під час розробки родовищ корисних копалин виникає потреба в осушенні родовищ. Після відкачування води з водоносного горизонту запаси підземних вод скорочуються , а стан і якість поверхневих вод суттєво погіршується. І як наслідок на значній площі територій родовища та на прилеглих територіях формується депресійна воронка. Зменшення запасів води призводить до зникнення рослин, що ростуть на прилеглих територіях. При спрацюванні динамічних запасів підземних вод виникає небезпека забруднення прісної води мінералізованими водами і це негативно впливає на рослини.

Скидання у поверхневі водотоки задренованих підземних вод призводить до хімічного та радіоактивного забруднення вод, що негативно позначається на рослинності. Внаслідок функціонування кар’єрів цілі райони лишаються можливості користуватись криничною та артезіанською водою, ліси не отримують потрібної кількості вологи, рослинність осушується. Основні фактори, що загрожують тваринам при розвитку підприємств гірничо-видобувного комплексу: руйнування місць існування, вплив інтродукованих видів, втрата, скорочення або погіршення кормової бази.

Порушення та деградація місць перебування спричиняє найбільш негативний вплив на всі групи тварин. Для тварин, що пристосувалися до певних умов протягом тисячоліть різкі їх зміни виявляються несприятливими і вони або повністю зникають, або ж стають рідкісними. Щоб зникли тварини не потрібне їх повне знищення, достатньо порушити структуру популяції. Існує норма чисельності кожного виду, нижче якої він не може існувати.

Причиною вимирання місцевих видів може бути інтродукція – переселення окремих видів у місцевість, де вони раніше не жили. Також на тварин впливає шум гірничих підприємств і радіоактивність корисних копалин.

Частина родовищ корисних копалин постає у вигляді розсипів, які розробляються дренажним, гідравлічним, бульдозерно-скреперним і іншими способами. При цих способах в найбільшій формі проявляється забруднення річок каламутними водами, риба зникає з них і значні площі водойм виключаються із системи нерестилищ. Загублені площі відновлюються під нерест приблизно через 10-15 років після припинення розробок, але оскільки розсипні родовища розробляються протягом 30-50 років, площі забрудненого водозбору не використовуються для відтворення рибних запасів 50-75 років.

Будь-яке угруповання можна представити у вигляді кормової мережі, яка являє собою схему всіх трофічних зв’язків між видами, що входять до складу цього угруповання. Кормова мережа звичайно складається із декількох ланцюгів живлення, кожний з яких є окремим її каналом. На початку кожного трофічного ланцюга знаходяться рослини, на другому рівні ланцюга - рослиноїдні тварини і на третьому рівні – хижаки. Випадання хоча б одного рівня ланцюга призводить до руйнування всього трофічного ланцюга. Тобто якщо в результаті розробки родовищ корисних копалин знищується рослинність, то наслідком цього є зникнення рослиноїдних тварин і в подальшому зникнення хижих тварин. Теж саме відбувається, коли випадає інший рівень ланцюга.

Порушення призводять до загибелі або деградації рослинного покриву, погіршення якості і зміни структури або взагалі втрати грунтово-рослинного шару. Видобування відкритим способом великої кількості корисних копалин і супутнє йому виймання розкривних і вміщуючих порід зі складуванням їх у відвали призводять до корінних змін ландшафту земної поверхні.

Шум шкідливий не тільки для людини. Встановлено, що рослини під впливом шуму знижують енергію до зростання, у них спостерігається надмірне (навіть повне, що призводить до загибелі) виділення вологи через листя, можливі порушення клітин. Гинуть листя і квіти рослин, що розташовані близько від джерела інтенсивного шуму (звуку).

Аналогічно діє шум на тварин. Від шуму реактивного літака гинуть личинки бджіл, самі вони втрачають здатність орієнтуватися, у пташиних гніздах дає тріщини шкарлупа яєць. Від коливань повітря, які утворюються звуками переносної радіоапаратури, не можуть піднятися у повітря жуки, джмелі та інші комахи. Від шуму знижуються надої молока у корів, приріст у вазі свиней, несучість курей.

У районах родовищ тканини рослин відрізняються підвищеним вмістом металів. На цій властивості основані біохімічні методи пошуків. Підсумовуючи можна сказати, що розробка родовищ корисних копалин погіршує стан рослинного і тваринного світу на великих територіях. Наслідком може стати зміна видового різноманіття, порушення харчових взаємовідносин та інше.

Розділ 3

Розрахункова частина

3.1 Розрахунки основних викидів в атмосферу при ведені відкритих гірничих розробок

Розкривні роботи.

При веденні розкривних робіт та при навантаженню породи екскаваторами в автосамоскиди в атмосферу виділяється пил неорганічний зі змістом діоксиду кремнію (SіО₂) < 20%. Час роботи екскаватора на розкривних роботах складає 25% від загального часу навантажування. Викиди забруднюючих речовин при розкривних, навантажувально-розвантажувальних роботах визначені по формулі 1, 2:

М₁= К₁*К₂*Кз*К₄*К₅*К₇*В*G*10⁶/3600 , г/с

М₁=0,04*0,02*1*1*0,01*0,4*0,5*52*10⁶/3600 =0,027г/с (1)

де:

К₁ - вагова частка пилової фракції в матеріалі, 0,04

К₂ - частка пилу, що переходить в аерозоль, 0,02

К₃ - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови, 1,0

К₄ - коефіцієнт, що враховує захищеність вузла, 1,0

К₅ - коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01

К₇ - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4

В - коефіцієнт, що враховує висоту пересипання, 0,5

G - продуктивність вузла пересипання, т/година; 55,0

М₂=М₁*3600*Т*10^-6, т/рік (2)

М₂=0,027*3600*463*10^-6=0,051 т/рік

де:

Т- час роботи технологічного обладнання, 504,0 год/рік;

10^-6 - коефіцієнт переводу грамів у тонни.

Бурові роботи

При підготовці проведення підривних робіт, з метою розколювання гранітного моноліту у кар'єрі проводиться буріння шпурів пневматичними бурильними молотками ПР-18Л. При бурінні застосовується водяний спосіб зниження пилеподавлення. Розрахунок викидів забруднюючих речовин виконується по формулі (3,4):

М₃ = N₃*Z*(1-q), г/с (3)

М₃ =6*0,005*(1-0,04)=0,03 г/с

де:

N₃ - кількість використовуваних бурових молотків, 6

Z – кількість пилу, що виділяється при бурінні одним пневматичним молотком з гідропилеподавленням, 0,005 г/с

q – вагова частина пилової фракції в матеріалі, 0,04 г/с

М₄=М₃*3600*Т₄*10^-6,т/рік(4)

М₄=0,03*3600*1896*10^-6=0,205 т/рік

де:

Т₄- час роботи технологічного обладнання, 1896 год/рік

10^-6 - коефіцієнт переводу грамів у тонни

Підривні роботи

Викид пилу

Розрахунок одноразових викидів пилу виконують за формулами 5,6,7,8,9,10:

М₅=a₁* a₂* a₃* a₄*A₅*10⁶/Т, г/с(5)

М₅=3,5*2*10^-5*1,2*0,5*0,045*10^-6/600 = 0,0032 г/с

де: a₁ - кількість матеріалу, що піднімається в повітря при вибуху 1 кг вибухової речовини (порох), 3,5 т

а₂ - частка, що переходить в аерозоль летучої частини пилу з розміром часток 0-50 мкм по відношенню до висадженої гірської маси, 2*10^-5

а₃ - коефіцієнт, що враховує швидкість вітру у зоні вибуху, 1,2

а₄ - коефіцієнт, що враховує вплив обводнення шпурів та попереднє

зволоження, 0,5

А₆ - величина заряду вибухової речовини, 0,045 кг

Т- час емісії пилу при вибуху, 600 с

М₆ = a₁* a₂* a₃* a₄*A₆, т/рік;(6)

М₆ =3,5*2*10^-5*1,2*0,5*3=0,00013=12,6*10^-5 т/рік

де: а₁ - кількість матеріалу, що піднімається в повітря при вибуху 1 кг вибухової речовини (порох), 3,5 т

а₂ - частка, що переходить в аерозоль летучої частини пилу з розміром часток 0-50 мкм відносно висадженої гірської маси, 2*10^-5

а₃ - коефіцієнт, що враховує швидкість вітру у зоні вибуху, 1,2

а₄ - коефіцієнт, що враховує вплив обводнення шпурів і попереднє зволоження, 0,5

А₆ - величина заряду, яку використовують протягом року, 3,0 т/рік

Викид діоксиду азоту

M₇^NO₂=g_NO2*A₇*10⁶/T, г/с(7)

M₇^NO2=0,0025*0,045*10⁶/600=0,19 г/с

де:

g_NO2 - питомий викид діоксиду азоту, 0,0025 т/т

А₇ - величина заряду вибухової речовини для одного вибуху, тонн 0,045

Т- час емісії при вибуху, 600 с

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

M₈^NO₂= g_NOx*A₈, т/рік(8)

M₈^NO₂=0,0025*3,0=0,008 т/рік

де:

g_NOx- питомий викид діоксиду азоту, 0,0025 т/т

А - витрата вибухової речовини протягом року, 3,0 т/рік

Викид оксиду вуглецю

M₉^CO=g_CO*A₉*10⁶/T, г/с(9)

M₉^CO=0,037*0,045*10⁶/600=2,775 г/с

де:

g_CO- питомий викид оксиду вуглецю, 0,037 т/т

А₉- величина заряду вибухової речовини для одного вибуху, 0,045 т

Т - час емісії при вибуху, 600,0 с

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₁₀^CO=g_CO*A₁₀, т/рік(10)

М₁₀^CO=0,037*3, 0=0,111 т/рік

де:

g_CO - питомий викид оксиду вуглецю, 0,037 т/т

А - витрата вибухової речовини на протязі року, 3,0 т/рік

Навантаження гірської маси

Загальну кількість пилу, що виділяється в атмосферу при навантажувально-розвантажувальних роботах в межах кар’єру, визначають за формулами 11,12:

М₁₁=K₁* K₂* K₃* K₄* K₅* K₆* K₇*B*G*10⁶/3600, г/с(11)

М₁₁=0,04*0,02*1,0*1,0*0,01*0,4*0,5*52*10⁶/3600=0,027 г/с

де:

К₁- вагова частка пилової фракції в матеріалі, 0,04

К₂ - частка пилу, що переходить в аерозоль, 0,02

К₃ - коефіцієнт, що враховує місцеві метеоумови, 1,0

К₄ - коефіцієнт, що враховує захищеність вузла пересипання, 1,0

К₅ - коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, 0,01

К₇ - коефіцієнт, що враховує крупність матеріалу, 0,4

В - коефіцієнт, що враховує висоту пересипання, 0,5

G - продуктивність вузла пересипання, 52,0 т/год

М₁₂= М₁₁*3600*Т*10^-6, т/рік(12)

М₁₂=0,024 *3600*1068,0*10^-6= 0,09 т/рік

де:

Т₁₂ - час роботи технологічного устаткування, 1476,0 год/рік

10^-6 -коефіцієнт переводу грамів у тонни

Викиди пилу при автотранспортних роботах

Загальну кількість пилу, що виділяється автотранспортом у повітря при роботі в межах кар’єру, визначають за формулами 13,14:

М₁₃ = С₁*С₂*С₃*С₆*С₇*N₁₃*L*g₁/3600*С_4*С_5*С_6*F*n*g₂, г/с (13)

М₁₃=1,0*1,0*1,0*0,01*0,01*3*0,32*1450/3600*1,3*1,2*0,01*12,0*2*0,002=0,052 г/с

де:

С₁ - коефіцієнт, що враховує середню вантажопідйомність автотранспорту, 1,0

С₂ - коефіцієнт, що враховує середню швидкість пересування км/год, 1,0

С₃ - коефіцієнт, що враховує стан доріг, 1,0

С₄ - коефіцієнт, що враховує профіль поверхні матеріалу на платформі та визначається як відношення F_фак/F_O - фактична поверхня матеріалу платформи. Значення С₄змінюється у межах 1,3 - 1,6 у залежності від крупності матеріалу та ступеня заповнення платформи 1,3

С₅ - коефіцієнт, що враховує швидкість обдування матеріалу, 1,2 км/год

С₆- коефіцієнт, що враховує вологість поверхневого шару матеріалу, 0,01

С₇ - коефіцієнт, що враховує частку пилу, яка вноситься в атмосферу, 0,01г/год

N₁₃ - число ходок всього транспорту за годину,3

L - середня довжина однієї ходки в межах кар'єру,0,32 км

g₁ - пилевиділення в атмосферу на 1 км пробігу при С₁=С₂=С₃=1 приймається рівним, 1450,0 г/км

g₂ - пилевиділення з одиниці фактичної поверхні матеріалу на платформі, 0,002г/м²

n - кількість автомашин, які працюють у кар'єрі, 2

F - середня площа платформи, 12,0 м²

М₁₄ = М₁₃*3600*Т₁₄*10^-6, т/рік(14)

М₁₄ =0,052 *3600*1465*10^-6= 0,274 т/рік

де:

Т₁₄ - час роботи автотранспорту на території кар'єру 1613,0год/рік

10^-6 - коефіцієнт переводу грамів у тонни

Викид діоксиду азоту

М₁₅^NO2= g^NO2*A₁₅*n*10⁶/3600, г/с(15)

М₁₅^NO2=0,04*0,00367*2*10⁶/3600 =0,082 г/с

де:

g^NO2 - питомий викид діоксиду азоту, 0,04 т/т

А₁₅ - витрата дизельного палива, 0,00367 т/година

n - кількість автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₁₆^NO2 = g_NOx*A₁₆, т/рік(16)

М₁₆^NO2 =0,04*0,1946=0,008 т/рік

де:

g_NOx- питомий викид діоксида азоту, 0,04 т/т

А₁₆ - витрата дизельного палива протягом року, 0,1946 т/рік

Викид сажі

М₁₇^сажі= g_сажі*A₁₇*n*10⁶/3600, г/с

М₁₇^сажі = 0,0155*0,0037*2*10⁶/3600 = 0,032 г/с

де:

g_сажі - питомий викид сажі, 0,0155 т/т

А₁₇ - витрата дизельного палива,0,00367 т/година

n - кількість автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₁₈^сажі=g_{саж і}*А₁₈, т/рік(18)

М₁₈^сажі =0,0155*0,1946 = 0,003 т/рік

де:

g_сажі - питомий викид сажі, 0,0155 т/т

А₁₈ - витрата дизельного палива протягом року, 0,1946 т/рік

Викид сірчистого ангідриду

М₁₉^SO2 = g^SO2 *А₁₉*n*10⁶/3600, г/с(19)

М₁₉^SO2 = 0,02*0,00367*2*10⁶/3600= 0,041 г/с

де:

g^SO2 - питомий викид сірчистого ангідриду, 0,02 т/т

А₁₉ - витрата дизельного палива,0,00367 т/година

n - в автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₂₀^SO2= М₁₉^SO2*А₂₀, т/рік

М₂₀^SO2 = 0,02 *0,1946 = 0,004 т/рік (20)

де:

g^SO2- питомий викид сірчистого ангідриду, 0,02 т/т

А₂₀ - витрата дизельного палива протягом року, 0,1946 т/рік

Викид оксиду вуглецю

М₂₁^CO = g_CO*A₂₁*n*10⁶/3600, г/с

М₂₁^CO = 0,1*0,00367*2*10⁶/3600 = 0,204 г/с (21)

де:

g_CO - питомий викид оксиду вуглецю, 0,10 т/т

А₂₁ - витрата дизельного палива, 0,003671 т/година

n - кількість автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₂₂^CO= g_CO*A₂₂, т/рік

М₂₂^CO = 0,1*0,1912=0,019, т/рік(22)

де;

g_CO- питомий викид оксиду вуглецю, 0,10 т/т

А₂₂ - витрата дизельного палива протягом року, 0,1912 т/рік

Викид бенз(а)пірену

М₂₃ ^{бенз(а)пірену} = g_{бенз(а)пірену}*А*n*10⁶/3600, г/с(23)

М₂₃ ^{бенз(а)пірену} = 0,00000032*0,00367*2*10⁶/3600=6,524 г/с

де:

g_{бенз(а)пірену} - питомий викид бенз(а)пірену, 0,00000032 т/т

А - витрата дизельного палива, 0,00367 т/годину

n - кількість автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶ - коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М₂₄^{бенз (а) пірену} = g_{бенз(а)пірену}*А, т/рік (24)

М₂₄^{бенз (а) пірену} = 0,00000032*0,1946=0,000000062 т/рік

де:

g_{бенз(а)пірену} - питомий викид бенз(а)пірену, 0,00000032 т/т

А - витрата дизельного палива протягом року, 0,1946 т/рік

Викид вуглеводнів

М₂₅^С12-С19=g_C12-C19*А*n*10⁶/3600, г/с (25)

М₂₅^С12-С19=0,03*0,00367*2*10⁶/3600 = 0,031 г/с

де:

g_C12-C19 - питомий викид вуглеводнів, 0,030 т/т

А - витрата дизельного палива, 0,00367 т/година

n - кількість автомобілів у кар'єрі, 2

10⁶- коефіцієнт переводу грамів у тонни;

М²⁶_С12-С19=g_C12-C19*А, т/рік (26)

М²⁶_С12-С19=0,03*0,1946=1,622 т/рік

де:

g_C12-C19- питомий викид вуглеводнів, 0,030 т/т

А - витрата дизельного палива протягом року, 0,1946 т/рік

Викиди пилу із зовнішніх відвалів розкривних порід

Загальну кількість пилу, що виділяється в атмосферу із зовнішніх відвалів розкривних порід визначають за формулою 27:

М₂₇=К₃*К₄*К₅*К₆*К₇*F₂₇*q, г/с

де:

К₃ – коефіцієнт, який враховує місцеві метеорологічні умови (за середньорічною швидкістю вітру). При швидкості вітру в районі робіт V=10 м/с коефіцієнт дорівнює, 1,7;

К₄ – коефіцієнт, який враховує місцеві умови, ступінь захищеності вузла пересипання від зовнішнього впливу (відвал відкритий з чотирьох сторін), 1,0

К₅ – коефіцієнт, що враховує вологість матеріалу, що складується, 0,7;

К₆ коефіцієнт, який враховує профіль поверхні матеріалу, що складується, 1,4;

К₇ – коефіцієнт, який враховує крупність матеріалу (при середньому розмірі куска породи 5-10 мм), 0,6;

F₂₇ – поверхня порушення в плані, м², 25585;

q – винесення пилу з одного квадратного метра фактичної поверхні відвалу, 0,014 г/м².

Таблиця 3.1.

Основні викиди в атмосферу при веденні відкритих гірничих розробок

Види робіт. Величина забруднення

Розкривні роботи

Бурові роботи

Підривні

НГМ

Автотранспортні роботи

пил

NO2

пил

NO2

сажа

Сірчистий ангідрид

СО

Бенз(а)пірен

вуглеводні

М, г/с

0,027

0,03

0,0032

0,19

2,775

0,027

0,052

0,082

0,032

0,041

0,204

6,524

0,031

М, Т/рік

0,051

0,205

12,6*10-5

0,008

0,111

0,143

0,274

0,008

0,003

0,004

0,02

0,062*10-6

1,622

Як видно з даних таблиці найбільша кількість викидів забруднюючих речовин виділяється при проведенні автотранспортних роботах.

Автомобільний транспорт застосовується головним чином на кар'єрах з невеликим річним вантажообігом (15-20млн. т) при відстані транспортування 4-5км. З появою автосамоскидів великої вантажопідйомності (75-180 т і більш) їх застосування стало ефективним при річному вантажообігу 50-60 млн. т і більш. Автотранспорт широко застосовується на залізорудних кар'єрах і кар'єрах кольорової металургії. В порівнянні із залізничним транспортом він володіє великою гнучкістю і маневреністю. Його особливо ефективно застосовувати в період будівництва кар'єрів, при інтенсивній розробці родовищ з великою швидкістю посування забоїв і високому темпі тієї, що поглибила гірських робіт. Відсутність рейкових шляхів і контактної мережі, менш жорсткі вимоги до плану і профілю автомобільних доріг (допустимий радіус кривих складає 15-25 м, а під'їм 50-100 ‰) забезпечує зменшення об'єму гірничо-капітальних робіт, термінів і витрат на будівництво кар'єрів. До недоліків цього виду транспорту відносяться різке зниження ефективності при збільшенні відстані транспортування, залежність від кліматичних умов, висока вартість великовантажних автосамоскидів, великі експлуатаційні витрати і, як наслідок, високі витрати на транспортування 1 т гірської маси.

Автосамоскиди є основним типом рухливого состава при автотранспорті. Їхня конструкція повинна максимально враховувати особливості роботи в кар'єрах: стиснуті умови, короткі відстані й затяжні підйоми й спуски.

Кузов автосамоскиди перекидається звичайно назад. Таке рішення найбільш просте в конструктивному виконанні, хоча в організаційному відношенні ускладнює роботу автомобілів, тому що вимагає додаткових маневрів на відвалах і в пунктах приймання корисної копалини.

Конструктивне виконання самоскидів значною мірою визначається вантажопідйомністю. Одним з показників ступеня досконалості конструкції автосамоскиди є коефіцієнт тари, значення якого знижується зі збільшенням вантажопідйомності машин. Величина коефіцієнта тари самоскидів вантажопідйомністю 27-75 т перебуває в діапазоні 0,8-0,7.

З досвіду експлуатації автотранспорту в кар'єрах установлено, що найкраще використання за часом екскаваторів і самоскидів забезпечується тільки при певних співвідношеннях обсягу екскаваторного ковша й обсягу кузова машини. Екскаватори використаються краще при їхній спільній роботі з великовантажними автосамоскиди, коли число операцій по обміні машин найменше. Раціональне відношення обсягу кузова машини до обсягу ковша екскаватора змінюється залежно від типу екскаватора, вантажопідйомності машин і довжини відкочування в діапазоні 4-10.

На вітчизняних кар'єрах у цей час застосовуються автосамоскиди Білоруського автозаводу вантажопідйомністю 27, 40 і 75 т. Подальший розвиток самоскидів типу БеЛаз орієнтовано на створення самоскидів вантажопідйомністю ПО й 180т збільшена до 12 т.

Особливістю сімейства великовантажних автомобілів, створюваних Білоруським заводом, є те загальне, що створюються вони на основі максимальної уніфікації агрегатів, що дозволяє організувати потокове виробництво ряду найбільш складних вузлів (гідромеханічних передач, карданних валів, підвісок, радіаторів і ін.) і полегшити обслуговування й ремонт машин, постачання їхніми запасними частинами.

Конструкція автосамоскиди БелАЗ-540 (рис. 3.2.) вантажопідйомністю 27 т має багато особливостей, властивим машинам цього ряду. В основі це двохосьовий короткобазовий самоскид із приводом на задню вісь. Для зменшення загальної довжини самоскида з метою підвищення його маневреності компонування виконане з одномісною кабіною, розташованої поруч двигуна й поліпшує огляд з місця водія.

Скорочення довжини машини при високому розташуванні центра ваги викликає небажані коливання машини, для боротьби з якими застосований V-подібний кузов (з нахилом передньої стінки вперед). Центр ваги машини при цьому значно знижується. Кузов має захисний козирок над кабіною водія.

Геометричний обсяг кузова (15 м³) забезпечує під час перевезення найпоширеніших вантажів максимальне використання вантажопідйомності машини. Розрахунок обсягу зроблений на величину об'ємної ваги перевезеного вантажу — 1,75 т/м³. У цьому випадку при навантаженні «із шапкою» забезпечується перевезення з максимальним використанням вантажопідйомності розкривних порід з об'ємною вагою в розпушеному стані близько 1,5 т/м³.

При виборі форми кузова в плані прагнули наблизитися до квадрата, тому що ця форма забезпечує мінімальні витрати часу машиніста екскаватора на наведення ковша над центром кузова самоскида.

Для забезпечення плавності ходу й підвищення швидкості руху передня вісь і задній міст самоскида БелАЗ-540 підвішені на чотирьох пневмогідравлічний циліндрах (два циліндри на передню вісь і два на задній міст). Циліндри передньої й задньої підвіски відрізняються тільки довжиною.

Підйом кузова здійснюється за допомогою гідравлічного піднімального механізму й дистанційним керуванням. У піднімальному, механізмі використаються два 3-кільцевий телескопічних циліндри.

Автосамоскиди БелАЗ-548 (рис. 3.1.) вантажопідйомністю 40 т створюється на основі максимальної уніфікації агрегатів. Тому в конструктивному відношенні він має багато загального з базовою моделлю ряду — самоскидом БелАЗ-540. Геометричний обсяг кузова становить 21 м³. На самоскиді встановлений дизель ЯМЗ-240Н потужністю 500 к. с, питома потужність дорівнює 7,5 л. с/т. Гідромеханічна передача застосована та ж, що й на 27-тонному самоскиді, конструктивно змінений лише редуктор, що погодить.

Підвіска самоскида БелАЗ-548 виконана на шести пневмогідравлічний циліндрах (два циліндри на передню вісь і чотири на задній міст). У механізмі підйому кузови використані два 4-кільцевий телескопічних циліндри.

Порівняльна характеристика БелАЗ-540 і БелАЗ-548 наведена у таблиці 3.2.

Рис. 3.2. Автосамоскид БелАЗ-540

Таблиця 3.2.

Показники самоскиду

Марка самоскиду

БелАЗ-540

БелАЗ-548

Вантажопідйомність, т

Об’єм ваги перевезеного вантажу, т/м3

1,5

Форма кузова

	V-подібна	V-подібна
Геометричний обсяг кузова, м3	15	21
Марка дизеля	ЯМЗ-240Н	ЯМЗ-240Н
Потужність дизеля	500 к.с.	500 к.с.
Кількість пневмогідравлічних циліндрів	4	6

3.2 Визначення розмірів зон негативного впливу гірничого підприємства на природне навколишнє середовище

Для визначення зони впливу кар'єрів на склад атмосфери прилеглих до них зон пропонується методика О Б. Левінського.

Розрахунок виконується студентом одночасно за двома варіантами викидів забруднюючих речовин (NO₂, СО). При роботі кар'єру в період між масовими виробничими вибухами, фактичний розмір забрудненої зони, прилеглої до кар'єру, визначається за формулою:

X = 2,66g_k/ (с_gΨ_грLV_o)b/ Ψ_гр, м, де (28)

g_k - інтенсивність утворення шкідливих домішок кар'єром у довкілля, мг/с (для першою варіанту розрахунку використовується значення формули 7, для другого – формули 9);

с_g - граничнодопустима концентрація шкідливих домішок, мг/м³ (С ^NO2 = 5 мг/м³, С ^CO = 20 мг/м³);

Ψ_гр – безрозмірний параметр, чисельно рівний тангенсу бічного кута розкриття факела поширення домішок.

Значення Ψ_гр вибираємо залежно від схеми провітрювання кар'єру.

При рециркуляційній схемі провітрювання Ψ_гр = 0,122V + 0.22.

L – середня протяжність кар'єру по поверхні, в напрямі, перпендикулярному напряму вітру, 578 м;

V_O – швидкість вітру на поверхні кар'єру, 4,6 м/с;

V – швидкість повітряного потоку джерела, 3,6 м/с;

b – середня ширина кар'єру по поверхні, м.

Середню ширину кар'єру визначаємо за формулою 29:

b = Q /(LV_O), м, де (29)

Q – витрата повітря на провітрювання кар'єру, м/с.

При рециркуляційній схемі витрати повітря на провітрювання кар'єра визначаємо за формулою 30:

, м³/с, де (30)

Н – глибина кар'єру, 78,8 м;

β, γ – відповідно кути відкосу підвітряного та навітряного бортів кар'єру, в градусах; β = 12°; γ = 28°

р = L_H/ Н - коефіцієнт пропорційності між L_H і Н.

L_H – протяжність кар'єру низом, в супутньому вітру напрямку, 325 м.

b = Q /(LV_O)=682054,25/(578*4,6)=256,53 м

р = L_H/ Н=325/78,8=4,12

м³/с

Ψ_гр = 0,122V + 0,22=0,122*3,6+0,22=0,66

Х^NO2=2,66*0,19/(5*10^-3*0,66*578*4,6)256,53/0,66=327,14 м

Х^СО=2,66*2,775/(20*10^-3*0,66*578*4,6)*256,53/0,66=81,74 м

Висновок. За результатами розрахунків розміри санітарно-захисної зони становлять 327,14 + 50 = 377,14 м.

Висновки

Гірничодобувні галузі промисловості є одним із джерел забруднення оточуючого середовища твердими, рідкими і пилегазовими відходами, зміни ландшафту, втрат плодоносних земель тощо.

Перед екологією гірничого виробництва стоять ще не вирішені наукові проблеми: розробка методів охорони природи при видобуванні запасів твердих корисних копалин, нафти, газів, бітумів, мінеральних і термальних вод, лікувальних грязей, торфу, а також охорони морських територій і поверхні землі при раціональному виконанні гірничих робіт; методів відновлення і використання земель і виробок; розробки принципів і методів обезводнювання пульп і очищення промислових вод в гірничому виробництві з використанням продуктів очищення; розробки наукових основ фізико-технічної і економічної оцінки екологічних заходів при видобуванні мінеральної сировини. Враховуючи, що мінеральні ресурси невідновлювальні, єдино правильним рішенням з позиції раціонального господарювання є забезпечення повноти і комплексності видобування із надр корисних копалин і супутніх мінеральних ресурсів та їх використання. В даний час при видобуванні величезних обсягів різноманітних корисних копалин лише 10 % їх є корисними для народного господарства ресурсами, а решту становлять відходи.

Для покращення екологічного стану навколишнього природного середовища необхідне технічне переозброєння виробництва на основі впровадження новітніх наукових досягнень, енерго- і ресурсозберігаючих технологій, безвідходних та екологічно чистих технологічних процесів, розв’язання проблем знешкодження і використання всіх видів відходів.

Держава повинна, з одного боку, стимулювати підприємницьку діяльність, з іншого боку – повною мірою враховувати інтереси кожної особи і суспільства, а з третього – сприяти охороні навколишнього середовища. Німецькі вчені визначили ці принципові підходи в моделі магічного трикутника правил господарської діяльності: економічна доцільність – гуманність – збереження навколишнього середовища

Управлінські заходи

Правову основу охорони природи становлять закони внутрішньодержавної й міжнародної ваги. В них наводяться обов’язкові для всіх громадян вимоги, спрямовані на забезпечення нормальних умов функціонування екосистем біосфери та раціональне використання людиною природних ресурсів. Виконання цих законів забезпечується різними методами: від виховних і просвітніх до штрафувань, адміністративних та кримінальних покарань порушників.

Основним законодавчим актом у галузі охорони природи в нашій державі нині є Закон України «Про навколишнє природне середовище», затверджений Верховною Радою 1 липня 1991 р. Закон складається з 14 розділів, у яких викладено загальні положення, екологічні права та обов’язки громадян, функції рад народних депутатів, а також повноваження органів управління у сфері охорони природи, висвітлено питання спостереження, прогнозування, обліку та інформації в галузі охорони довкілля, екологічної експертизи, контролю й нагляду, регулювання використання природних ресурсів, економічних механізмів забезпечення охорони природи. Наведено також положення про заходи, пов’язанні з екологічною безпекою, надзвичайними екологічними ситуаціями, про відповідальність за порушення природоохоронного законодавства та про міжнародні зносини України у сфері охорони довкілля.

До важливих державних документів природоохоронного напряму належать також: Земельний кодекс України (1992 р.), Водний кодекс України (1995 р.), закони України „Про екологічну експертизу” (1995 р.), „ Про природно заповідний фонд України” (1992 р.), Лісовий кодекс України (1994 р.), кодекси України „Про надра” (1994 р.), „Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку” (1995 р.). З 1990 до 1999 р. Верховною радою України було ухвалено близько 20 природоохоронних законів, зміцнюється Державна екологічна інспекція, завершується створення екологічної прикордонної служби. У вересні 2000 р. був затверджений Закон України „Про Загальнодержавну програму формування національної екологічної мережі України на 2000-2015роки”.

Протягом року проведена певна організаційна робота щодо створення та ведення реєстрів об’єктів оброблення та утилізації місць видалення відходів згідно з вимогами постанов Кабінету Міністрів України від 1998р. №1360 та №1216. Станом на 01.01.2002р. в реєстри внесено 69 паспортів місць видалення та 45 об’єктів утворення, оброблення та утилізації відходів.

На виконання розпорядження голови обласної державної адміністрації 1999р. № 708 “Про затвердження плану заходів щодо усунення порушень з питань поводження з відходами” всього по області для зберігання побутових відходів виділено 385 земельних ділянок, ліквідовано 514 сміттєзвалищ. В ряді населених пунктів області розпочато їх будівництво.

Розпорядженням голови обласної державної адміністрації від 23.12.1999р. № 813 2000-2005 роки на Житомирщині оголошені періодом екологічного оздоровлення області..

Першочерговим завданням в діяльності держуправління екоресурсів з питань охорони навколишнього природного середовища на наступні роки буде забезпечення виконання заходів проголошених в Посланні Президента України до Верховної Ради України “Україна: поступ у 21 століття. Стратегія економічної та соціальної політики на 2000-2004 р.р.”, виконання заходів Програми діяльності Кабінету Міністрів України, Постанови Верховної Ради України від 5 березня 1999р. № 188 “Про основні напрями державної політики України в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки”, інших програмних документів і рішень Кабінету Міністрів України, обласної державної адміністрації.

Протягом 2000-2004 років державне управління екології та природних ресурсів спрямовувало свої зусилля на посиленні контролю за дотриманням природоохоронного законодавства, вдосконаленням системи державного регулювання у використанні та охороні атмосферного повітря, рослинного, тваринного світу, водних, лісових ресурсів, земель та надр Екологічна ситуація в області залишається складною і потребує посиленої уваги центральних.

Економічні заходи

У відносності до Закону України „Про охорону природного навколишнього середовища” економічний механізм природокористування передбачає:

взаємозв’язок господарської діяльності підприємств з раціональним використанням природних ресурсів та ефективності заходів охорони навколишнього природного середовища на основі економічних важелів;
визначення джерел фінансування заходів щодо охорони навколишнього природного середовища
встановлення лімітів використання природних ресурсів, викидів і скидів забруднюючих речовин у навколишнє природне середовище та розміщення відходів;
встановлення нормативів і розмірів платежів за використовування природних ресурсів, викиди і скиди забруднення навколишнього середовища та інший шкідливий вплив;
надання суб’єктам господарської діяльності пільг при впроваджені ними маловідходних енерго- і ресурсозберігаючих технологій нетрадиційних видів енергії здійснення інших ефективних заходів щодо охорони навколишнього природного середовища;
відшкодування в установленому порядку збитків завданих порушенням законодавства про охорону навколишнього природного середовища.

Одним з принципів охорони довкілля визнано безоплатність загального та платність спеціального збору за забруднення навколишнього природного середовища та погіршення якості природних ресурсів, компенсації шкоди, заподіяної порушенням законодавство про охорону навколишнього природного середовища.

Економічний механізм природокористування складається з систем економічних платежів та внесків за використання природних ресурсів, а також витрат на охорону навколишнього середовища.

Відповідно до ст. 14 Закону України „Про систему оподаткування” до податків і зборів екологічного призначення можна внести і збір за спеціальне використання природних ресурсів (що включає в себе і збір за користування надрами для видобування корисних копалин); збір за забруднення навколишнього природного середовища; збір за геологорозвідувальні роботи, виконані за рахунок державного бюджету; плату (податок) за землю.

Всі економічні платежі мають подвійне навантаження: по-перше, кошти від їх справляння повинні спрямовуватись на фінансування комплексу заходів щодо збереження і відтворення довкілля; по-друге, внаслідок їх обчислення здійснюється контроль за обсягами використання природних ресурсів, викидів та скидів забруднюючих речовин тощо.

Особливості цих платежів полягають, насамперед, в тому, що нормативно-правові акти, які регламентують їх справляння, постійно балансують між сферами екологічно та податкового права. Це пов’язано з тим, що справляння зазначених платежів відбувається відповідно до вимог податкового законодавства, а нормативи платежів розраховують відповідно до нормативних актів у сфері екологічного права.

Система платежів виконує такі основні функції:

1. Збір і накопичення необхідних коштів для реалізації різноманітних екопрограм

2. Створення мотиваційної бази для суб’єктів господарювання направлений на впровадження екологічно досконалих технологій. При цьому ставки платежів повинні відповідати наступним вимогам:

А) максимально повно відображати рівень порушень оточуючого природного середовища та ступінь впливу окремих господарюючих суб’єктів на нього

Б) максимально повно підтримувати рівновагу між інтересами виробника і споживача

В) не призводити до глобальних порушень в економічні системі (в тому числі запобігання масових банкрутств підприємств)

Збори за порушення природного середовища складаються з наступних компонентів:

+ порядок вилучення коштів у економічних об’єктів;

+ ставки платежів

+ гранично допустимі границі порушення і розмір плати за перевищення

+ порядок розподілу зібраних коштів

Екологічні стандарти – єдині й обов’язкові для всіх об’єктів даного виду та рівня системи норм і вимог щодо ставлення до навколишнього природного середовища. Недотримання стандартів карається законом.

Є стандарти міжнародні, державні, галузеві й стандарти підприємств.

До найважливіших нормативів якості довкілля належать гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у природних середовищах. На основі ГДК розробляють нормативи гранично допустимих викидів (ГДВ) і гранично допустимих скидів (ГДС) шкідливих речовин у повітря й воду. Через зміни загального екологічного стану довкілля ГДК, ГДВ, ГДС найнебезпечніших і найпоширеніших забрудників уточнюють кожні 3-5 років з урахуванням посилення негативного ефекту від їхньої сильної дії.

На державних і міждержавних рівнях створено організації, зобов’язані стежити за виконанням законів про охорону природи і здійснювати моніторинг природного середовища та окремих його компонентів.

В Україні контроль за станом природного середовища й виконанням природоохоронних актів здійснюють Міністерство охорони навколишнього середовища та ядерної безпеки, Міністерство охорони здоров’я, Державний комітет з гідрометеорології, Міністерство з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи, система Державних санітарно – епідеміологічних станцій та ін.

Екологічна експертиза – це оцінка впливів на довкілля і здоров’я людей усіх видів господарської діяльності та відповідальності цієї діяльності чинним нормам і законам з охорони навколишнього природного середовища, вимогам екологічної безпеки суспільства.

За українським природоохоронним законодавством, проведення експертизи обов’язкове для будь –якої діяльності, що впливає на довкілля, для будь–якого проекту нововведень технологій, для будівництва, реконструкцій тощо.

Основні завдання експертизи – сприяти дотриманню природоохоронних законів та оцінювати рішення щодо підтримання й відновлення довкілля. Процес експертизи передбачає оцінювання й аналіз технологій, техніки, проектів підприємств, проектів перетворення природи, стану здоров’я людей, якості повітряного середовища, води, харчових продуктів, виявлення аномалій фізичних полів тощо.

Екологічний паспорт – це комплексний документ, що містить характеристику взаємовідносин будь–якого об’єкта (підприємства, тваринницької ферми, підстанції, навчального закладу) з навколишнім природним середовищем. У ньому є загальні відомості про об’єкт, сировину (її вид, обсяги, екологічність), енергію, площу, кількість працівників, технологічні схеми виробництва (роботи), види продукції, системи природоохоронних заходів (очищення викидів і скидів забруднювальних речовин), зберігання відходів (їхню токсичність, кількість, утилізацію) тощо.

Останнім часом активно розвиваються екологічний аудит та екологічний менеджмент.

Екологічний аудит – це екологічне обстеження підприємства, постановка „діагнозу” його „здоров’я”, перевірка здатності виробничих систем до самоочищення й випуску екологічно чистої продукції. Це інструмент, за допомогою якого оцінюють екологічну ефективність керування підприємством з метою збереження навколишнього природного середовища.

Екологічний менеджмент – це система ефективного управління природоохоронною діяльністю з використанням нових підходів, на базі адміністративних механізмів управління (дотримання екологічних норм, стандартів, правил, затверджених для галузі) та екологічного стимулювання.

В екологічній сфері внутрішня політика регіонів спрямована на раціональне використання природних ресурсів регіону, а також ефективну природоохоронну діяльність для поліпшення здоров'я і підвищення добробуту населення.

У проекті Концепції регіональної політики в Україні, розробленому Інститутом економіки промисловості НАН України, комплексно розглядаються всі аспекти або елементи регіональної політики. На сьогодні у регіональному управлінні економічна політика посідає пріоритетне місце. Вирішення соціальних, екологічних, науково-технічних та інших проблем регіону можливе в необхідному обсязі тільки за наявності відповідних економічних передумов – фінансових, кредитних і матеріальних ресурсів.

Необхідно згадати про регулювання нормативів забруднення навколишнього середовища. У природокористуванні виділені п'ять видів методів економічного регулювання: платежі за забруднення навколишнього середовища, введення платежів за право використання природних ресурсів, економічні санкції за порушення законодавства, система створення спеціальних фондів охорони навколишнього середовища, податкові пільги за стягнення платежів із прибутку. Найважливіше місце в механізмі економічного стимулювання природоохоронних заходів посідають платежі за забруднення навколишнього середовища й організація фондів охорони природи, що дозволяє створити необхідну базу для переходу до економічних методів природокористування.

Зважаючи на складну екологічну ситуацію в Україні, одним із перших законів незалежної держави був Закон «Про охорону навколишнього природного середовища» (червень, 1991 р.). Цей Закон передбачає створення системи економічних методів регулювання охорони навколишнього середовища і природокористування в Україні. Правова основа прийняття даного Закону була закладена раніше. Закони «Про економічну самостійність Української РСР» (1990 р.), «Про місцеві Ради народних депутатів Української РСР і місцеве самоврядування» (1990 р.), Закон УРСР «Про підприємництво» містили основні положення природоохоронної політики. У цих законах розглядалися і такі питання, як право республіки на самостійне регулювання відносин природокористування й охорони навколишнього середовища в межах своєї території; розширення прав місцевих органів влади у сфері управління природоохоронними проблемами; визначення загальних правових, економічних, соціальних, і в тому числі екологічних, умов здійснення підприємницької діяльності громадянами і юридичними особами на території України. Ставилися й питання щодо відповідальності за заподіяний збиток від забруднення навколишнього природного середовища, проведення екологічної експертизи проектів, визначення нормативів і лімітів природокористування, організації позабюджетних природоохоронних фондів.

Закон «Про охорону навколишнього природного середовища» конкретизував права й обов'язки суб'єктів природокористування, механізм стягнення платежів за забруднення навколишнього середовища і використання природних ресурсів, формування місцевих і централізованих фондів охорони природи. Це був перший законодавчий акт, що спрямував усю роботу з охорони навколишнього середовища на використання економічних методів.

Як наслідок – створення правової бази. 13 січня 1992 р. Кабінет Міністрів України прийняв постанову № 18 «Про затвердження Порядку визначення плати і стягнення платежів за забруднення навколишнього природного середовища» і «Положення про республіканський позабюджетний фонд охорони навколишнього природного середовища». Відповідно до цієї Постанови Мінприроди України за погодженням з Мінекономіки і Мінфіном України розроблена і затверджена 28 лютого 1992 р. «Методика встановлення тимчасових нормативів плати і стягнення платежів за забруднення навколишнього середовища України».

У перехідний період охорона навколишнього середовища в основному здійснюється за рахунок економічних методів. На останні покладаються особливі надії у зв'язку з тим, що вони є саморегульованими. Разом з тим ці методи управління природокористуванням, як і економікою в цілому, мають великі недоліки. Наприклад, дія економічних методів втрачає значну стимулюючу силу в умовах інфляції, а тим більше в умовах галопуючої інфляції. З іншого боку, орієнтація на використання лише організаційно-розпорядчих методів також нереальна.

З огляду на вищевикладене актуальним є пошук механізму, що сприяв би більш ефективній реалізації економічних методів. Запровадження системи платного природокористування збіглася за часом з відпуском цін, введенням української перехідної валюти, порушенням організаційної структури управління економікою.

Економічні нормативи плати встановлюються за скидання у водні об'єкти забруднюючих речовин; за викид в атмосферу забруднюючих речовин (від стаціонарних джерел, різних видів транспорту) і за розміщення твердих відходів. При встановленні нормативів враховуються можливі економічні збитки у народному господарстві від викидів (скидів) забруднюючих речовин і можливість забезпечення природоохоронних заходів матеріальними і трудовими ресурсами. Нормативи є основою для розрахунку розмірів плати підприємств за забруднення навколишнього середовища.

Нормативи плати за перевищення припустимих викидів (скидів) забруднюючих речовин визначаються в кратному розмірі стосовно нормативу плати за припустимі викиди (скиди) забруднюючих речовин. Але фактично плата за забруднення навколишнього середовища не враховує всього обсягу екологічних та соціальних втрат. Держава, зважаючи на кризовий стан економіки, і далі надає субсидії більшості природо-користувачів, що деформує процеси структурної перебудови економіки та призводить до фінансової незабезпеченості заходів з ефективного відтворення природо-ресурсного потенціалу.

Надходження до державного бюджету України формуються від плати за природні ресурси таким чином:

а)надходження коштів плати за землю;

б)плата за використання лісових ресурсів;

в)плата за спеціальне використання прісних водних ресурсів;

г)плата за спеціальне використання надр при видобуванні корисних копалин.

Розподіл цих коштів згідно з чинним законодавством такий:

плата за лісові ресурси: державний бюджет - 80%, місцеві бюджети - 20% (згідно з Лісовим кодексом);
в плата за водні ресурси: 80% та 20% для водних ресурсів загальнодержавного значення, 0% та 100% для ресурсів місцевого значення (згідно з Постановою ВР від 06.06.95 № 214/95-ВР «Про введення в дію Водного кодексу»);
плата за надра: державний бюджет - 40%, місцевий бюджет - 60% (згідно з Кодексом про надра);
плата за землю: 30% та 70% (згідно з Законом про землю).

За структурою Державного бюджету кошти, що надходять від платежів за використання природних ресурсів розподіляються таким чином:

поліпшення земель (Держкомзем);
поліпшення лісового господарства, охорони й захисту лісів (Мінлісгосп);
охорона навколишнього середовища.

Ці кошти використовуються на видатки за розділом 130 Державного бюджету «Охорона навколишнього природного середовища та ядерна безпека» - розподіл коштів за відомчою належністю. Кошти на природоохоронні заходи отримують згідно з Переліком природоохоронних заходів із врахуванням затверджених програм.

«Інші природоохоронні заходи» (Мінекобезпеки) на 1997 р. складають близько 7% загальної бюджетної суми прибуткової частини, і їх цільове використання є прерогативою Мінекобезпеки.

Фактично результати діяльності природоохоронних органів управління в нашій державі залишаються невтішними. Визначено, що існуючі інструменти екологічного управління в Україні, зокрема, екологічні платежі, суттєво знизили свій регулюючий вплив. Частка екоресурсних платежів складає в межах державного бюджету 0,6-0,99%.

Позабюджетні фонди (природоохоронні фонди) утворюються відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 13 січня 1992 р. № 18.

Фонди охорони навколишнього природного середовища – це банківські рахунки, що мають різні джерела надходження, а також різні критерії розподілу доходів між цільовими проектами і для різних територіальних рівнів.

Система природоохоронних фондів включає:

І. Державний екологічний фонд – це позабюджетна державна організація, що діє під керівництвом Міністерства охорони навколишнього природного середовища України. Його завдання є фінансування всіх видів природоохоронної діяльності. Цей фонд формується за рахунок 10% відрахувань від місцевих позабюджетних природоохоронних фондів, від власної комерційної, інвестиційної, банківської, страхової видів діяльності, добровільних внесків підприємств. Засновником обласних природоохоронних фондів є комітети з екології та природокористування. Гроші витрачаються, зокрема, на розвиток власної матеріально-технічної бази; створення і розвиток заповідників, заказників, національних парків тощо; виконання наукових робіт для створення ресурсозберігаючих і природоохоронних видів техніки; розвиток ринку екопослуг; експертиза об’єктів; організація навчання, виховання, пропаганда з питань екології.

ІІ. Обласні та місцеві фонди – формуються за рахунок таких платежів: забруднення навколишнього природного середовища, понад нормове використання ресурсів; плата за відшкодування збитків; різні штрафи; добровільні внески; відрахування від державного бюджету; доходи від господарської і комерційної видів діяльності; благодійні заходи тощо.

ІІІ. Страхові фонди навколишнього природного середовища

ІV. Відрахування від прибутку – ця частина грошей не оподатковується.

Найкращим розпорядженням грошів із цих фондів було б надання кредитів підприємствам-забруднювачам у безоплатний кредит для покращення умов виробництва при умові зменшення обсягів забруднення довкілля.

Отже, основними елементами економічного механізму є:

1) платність природокористування

а) плата за право користування природними ресурсами

б) плата за використання природних ресурсі їх відтворення і охорону

2) платність за забруднення навколишнього середовища

а. за гранично допустимі концентрації

б. за гранично допустимі викиди

в. за розміщення відходів

3) створення ринку природних ресурсів

4) удосконалення ціноутворення

А) податки на екологічно небезпечну продукцію

Б) використання субсидій та пільг для виробників екочистої продукції

5) штрафи, санкції за нераціональне природокористування та екологічне порушення. Особливості:

А. штрафи негативно позначаються на фінансовій діяльності підприємства

Б. розміри штрафу не завжди дозволяють компенсувати нанесену шкоду

В. кошти від штрафів часто використовуються не за призначенням.

6) реалізація принципу «забруднювач платить» та «торгівля обсягами забруднення»

7) запровадження податкових пільг для стимулювання інноваційної та інвестиційної діяльності виробників. Зокрема:

пряме стимулювання інноваційної природоохоронної діяльності

опосередковане стимулювання за рахунок прискореної амортизації основних виробничих фондів. Збільшення амортизаційних відрахувань зменшує або скорочує розмір прибутку, що підлягає оподаткуванню

податкові знижки на прибуток у розмірі 30% від природо зберігаючих витрат

8) запровадження пільгових позичок – безвідсоткові низьковідсоткові позики (кредити) або позики з субсидованими відсотками

9) запровадження гнучких екологічних податків на продукцію, що має не меті стимуляцію обмеженого випуску даної продукції і його споживання

10) запровадження пільгових кредитів для підприємств, які використовують ресурсозберігаючі технології і здійснюють природоохоронні заходи. В даному випадку прибуток підприємств збільшується на суму, що є рівноцінною витратам підприємства на вище згадані заходи

11) встановлення цільових надбавок, доплат або, навпаки, зниження цін через цінове регулювання

Організаційні заходи

Серед організаційно-економічних заходів щодо охорони повітряного басейну статистикою виділяється п'ять основних напрямків, які передбачають:

удосконалення технологічних процесів (включаючи перехід на інші види палива);
будівництво і введення у дію нових пилогазоочисних установок і споруд;
підвищення ефективності існуючих очисних установок (включаючи їх модернізацію, реконструкцію і ремонт);
попереднє зволоження пластів, що мають здатність до самозаймання шляхом примусового нагнітання в них води.
повне вилучення із надр корисних копалин, що мають здатність до самозаймання.
відпрацювання вже розкритих корисних копалин зі швидкістю яка попереджає небезпеку акумуляції тепла в порушеному масиві.
підривання свердловин пробурених в породах, що мають здатність до самозаймання ще до моменту розвитку в них інтенсивного пірогенного процесу.
застосування пожежобезпечних систем розробки родовищ корисних копалин.

проведення вологого прибирання виробничих приміщень та зволоження території підприємств
використання раціональних режимів спалювання пального
заборона роботи автотранспорту на холостому ході

Кількість токсичних газів можна зменшити за рахунок стимулювання роботи двигуна, режиму роботи, використання нейтралізаторів, каталізаторів рідинних, каталітичних і термо-каталітичних, які повинні працювати при широкому діапазоні, функціонувати при будь-якій температурі оточуючого середовища і у забрудненій атмосфері. Нейтралізатори вихлопних газів можуть працювати за рахунок введення у гази розчинів хімічних реагентів.

Суть нейтралізації газів - у їх пропусканні через водний розчин сульфіду натрію - 5%, хімічних реагентів - 10%; нейтралізатор працює 8-9 годин.

Дуже добре, якщо нейтралізатор працює за будь-яких умов експлуатації, і погано, коли створює додаткову вагу й габарити.

При розміщенні об’єктів гірничого виробництва намагаються максимально використати непридатні землі. Зі зменшенням площі цінних земель, що займається під гірничі роботи, зростають витрати на їх виконання (за рахунок збільшення відстані транспортування вскришних порід до непридатних земель, або висоти підйому через зростання загальної висоти відвалу). Для зниження інтенсивності займання землі збільшують висоту робочої зони відвальних робіт, але це призводить до зростання витрат на відвальні роботи.

З погляду раціонального землекористування розміщення вскришних порід на «незручностях» у багатьох випадках забезпечує навіть поліпшення ландшафту і біологічної продуктивності цих земель. Проте цей варіант доцільний тільки тоді, коли непродуктивні землі розташовуються на відносно невеликих відстанях і витрати на транспортування гірських порід не надмірні. Обидва варіанти застосовні біля для гірських підприємств підземної розробки родовищ, за виключенням шахт з териконами.

Кількість порідних відвалів істотно впливає на розміри; площі порушуваних земель. В загальному випадку при однакових об'ємах порід, що відсипаються в більше число відвалів, збільшується площа порушуваної поверхні. Виключенням є розміщення порід на непридатних землях, при якому збільшення числа відвалів може виявитися вельми доцільним, якщо, припустимо, засинають декілька ярів.

При розташуванні відвалів на продуктивних землях на шахті чи на копальних породах, витягувана з підземних гірських вироблень звичайно відсипляється в один відвал, а на земельних відведених під кар’єри споруджується, найчастіше, декілька відвалів. Число їх визначається в основному економічністю транспортування вскришних порід Проте зменшення числа відвалів дозволяє істотно скоротить площі земельного відведення. Зниження площ порушуваної земної поверхні може досягатися і за рахунок зміни форм і розмірів відвалів.

Важливою частиною управління землекористуванням до початку розробки родовища є проектування відвального господарства гірничих підприємств. Форма відвала визначається не тільки розмірами площі порушуваних земель, але і раціональністю використовування їх після відновлення.

Від форми відвала залежать розміри площі його укосів — самі схильні ерозії частини поверхні відвала до його рекультивації і менш продуктивні частини після проведення рекультіваційних робіт. Тому один із заходів є вибором такої форми відвала, при якій зменшуються площі їх укосів і збільшуються площі верхньої поверхні.

При розміщені відвалів за межами контуру кар’єрного поля може на землях, непридатних для сільського і лісогосподарського виробництва та інших цілей (урвища, балки, западини і провали від підземної розробки та ін.)

Для виключення шкідливого впливу поверхневих вод необхідно ізолювати від них кар’єрне поле, шляхом спорудження русло відвідних каналів, осушення поверхні, створення протифільтраційних завіс, екранів тощо. Цей метод дозволяє не тільки підготовити родовище до освоєння і забезпечити безпечні умови виробництва, але й вирішує такі задачі: зменшити або попередити водопритоки в зону гірничих робіт та відповідно зменшити об’єм дренованих вод, що скидаються у поверхневі водотоки і водойми; збереження ресурсів підземних вод у прилеглих до родовища районах; збереження природного режиму підземних вод, особливо там, де є можливість за карстових масивів.

Для зниження впливу підземних вод необхідно осушити кар’єрне поле, використовуючи різні системи дренажів, вибір яких має здійснюватись з урахуванням властивостей вміщуючи порід і корисної копалини, умов живлення і розвантаження водоносних горизонтів, системи розкриття і розробки родовища.

розміщення об'єктів можливого забруднення з урахуванням надійної природної захищеності водоносного горизонту;
використання замкнених систем виробничого водозабезпечення і каналізації;
створення "сухих", безстічних або з обмеженим стоком і твердими відходами виробництва технологій;
утилізація відходів виробництва;
створення і впровадження економних методів очищення стічних вод для їх використання або безпечного скидання в поверхневі водоймища і водотоки;
ліквідація або очищення газодимових викидів;
обмеження використання стійких отрутохімікатів і добрив у сільському господарстві, а також синтетичних поверхнево-активних речовин;
надійне поховання особливо токсичних відходів виробництва, ліквідація яких економічно не виправдана;

- створення зон, які обмежують господарську діяльність в районах поширення цінних підземних вод, які не мають надійного природного захисту;

-дотримання рекомендованого режиму експлуатації водозборів.

У випадку, якщо родовище має високий рівень обводненості, але дренажні води не можуть бути використані за призначенням, потрібно передбачити наступні заходи по збереженню запасів підземних вод: скидання або перекачування підземних із товщі порід, які ми розробляємо у нижче розташовані водоносні горизонти.

Для зниження впливу несприятливих властивостей гірських порід рекомендуються такі заходи: створення піщано-гравійних при вантажень, електроосмотичне осушення порід, зменшення часу стояння відкосів в граничному контурі гірських порід, використання гірничо-транспортного обладнання з незначним питомим тиском або використання спеціальних покрить.

Основна задача відновлення навколишнього середовища, порушеного гірськими роботами, полягає в залученні порушених земель в господарське або культурне використовування шляхом створення екологічно збалансованої системи, що представляє економічну і естетичну цінність. В цю задачу входить також охорона суміжних територій від шкідливого впливу гірських робіт.

Відновлення порушених земель, або їх рекультивацію, в даний час пов'язують головним чином з відкритим способом розробки, найпомітніше руйнуючим оточуючу середовище. При підземному способі питома вага ре робіт культивацій нижча.

Рекультивацію загальноприйнято ділити на гірничотехнічну і біологічну (агробіологічну).

До гірничотехнічної рекультивації відносяться і ті заходи, які можуть проводитися на відвалах в період до початку біологічної рекультивації: ізоляція відвалів як джерел забруднення прилеглих непорушених земель, вододжерел і повітря та зміцнення поверхні відвалів для попередження водної і вітрової ерозії; створення умов, перешкоджаючих хімічному розкладанню порід. Залежно від складу порід відвали укріплюють систематичним зрошуванням, покриттям поверхні крупним гравієм, введенням в поверхневий шар органічних матеріалів (меліорація). Можливе вживання і хімічного способу зміцнення, до якого відносять покриття поверхонь рекультивуємих ділянок кіркою з цементу, винищити, синтетичної деревної смоли. У нижні шари відвалів, як правило, укладають породи, що містять велику кількість сірки, солей натрію, кальцію, магнію, тобто породи з сильно вираженими кислотними і лужними властивостями. В подальшому їх необхідно перекривати водонепроникними породами, наприклад глиною (екрануючий шар). Поверх цих порід поміщають нейтральні біологічно активні породи. В посушливих районах при гірничотехнічній рекультивації можна формувати такий мікрорельєф, який затримував би атмосферні осідання. Залежно від того, в яких цілях рекультивуються порушені землі, гірничотехнічну рекультивацію на цьому закінчують або продовжують, розміщуючи на біологічно активних породах ґрунтовий шар.

Біологічну і гірничотехнічну рекультивації зв'язує створення на біологічно неактивних породах родючого шару ґрунту.

Метою біологічної рекультивації є озеленення порушених земель і повне відновлення їх первинного біологічного потенціалу. Найпоширеніший напрям її — підготовка земель для обробітку сільськогосподарських культур і пасовищних угідь, овочевих і плодово-ягідних культур, лісонасаджень, втом числі паркових і захисно-декоративних.

Тривалість періоду біологічної рекультивації звичайно складає 15...30 років. Процес біологічної рекультивації закінчується тільки в тому випадку, якщо вміст гумусу в новій ґрунту відповідатиме умовам нормального зростання висаджених рослин.

Без належного огляду відновлені землі можуть бути знищені ерозією. Тому тільки повноцінна біологічна рекультивація може захистити порушені землі від ерозії, коли органіка у вигляді живого або мертвого надґрунтового покриву захищає ґрунт від ударів дощових крапель, а гумус, організовуючи потрібну структуру ґрунту, забезпечує її хорошу водонепроникність.

Важливою метою практичної гірничотехнічної і біологічної рекультивації є скорочення розриву між початком відчуження земель і їх подальшим використовуванням в перетвореному вигляді.

Література

Бакка М.Т. Основи гірничого виробництва: Навчальний посібник. – Житомир: ЖІТІ, 1999 – 430 с.
Бакка М.Т., Гуменюк І.Л., Редчиць В.С. Екологія гірничого виробництва: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2004. – 307 с.
Бакка М.Т., Дорошенко В.В. Гідрологія, регулювання та охорона водних ресурсів: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2003 – 126с
Бакка М.Т., Пирський О.А., Рижов Г.М. Дослідження впливу кар’єрів з видобутку будівельних матеріалів на атмосферне повітря та земну поверхню: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2003. – 111 с.
Еколого-економічні проблеми довкілля Житомирщини. Під заг. ред. П.П. Михайленка. – Житомир, 2001. – 320 с.
Кириченко М.Т., Кузьменко О.Х. Основи гірничого виробництва: Навчальний посібник – Житомир: ЖДТУ, 2003 – 344 с.
Клименко Л.П. Техноекологія: Посібник. – Одеса, Сімферополь, 2000. – 543 с.
Войцицький А.П., Скрипніченко С.В. Нормування антропогенного навантаження на природне середовище: Навчальний посібник. – Житомир: ЖДТУ, 2006. – 194 с.
Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: Учеб. для вузов – М.: Высш. шк., 1999. – 447 с.
Потапов М.Г. Карьерный транспорт, Учебник для техникумов. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Недра,1980. – 264 с.
Сластунов С.В., Королева В.Н. Горное дело и окружающая среда: Учебник. – М.: Логос, 2001. – 272 с.
Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ: Учебник для вузов. – 3-е изд. перераб. – М.: Изд-во Московского горного института, 1992. – 464 с.
Бакка М.Т., Барабаш О.Н. Радиоэкология. – Ж.:ЖИТИ, 2001

1. Сочинение на тему Толстой л. н. - Приемы комического и их роль в одном из произведений русской литературы 19 века
2. Реферат Формирование культа личности и режима личной власти И В Сталина Утверждение административно-командной
3. Реферат Феномен родительства в психологии
4. Диплом на тему Оценка стоимости промышленного предприятия
5. Реферат на тему The Founding Fathers The Age Of Realism
6. Реферат История Крыма с доисторического периода до наших времен
7. Реферат Архитектура и искуство средневековой европы
8. Реферат Цвет и графика на ЭВМ
9. Реферат Василий Острожский
10. Контрольная работа Статистическая обработка результатов прямых многоразовых измерений с независимыми равноточными

Bukvasha