Главная: Рефераты

Рефераты. Отраслевые особенности природопользования

/p>В процессе разработки состояние угольных пластов и вме-щающих пород меняется - перераспределяются как напряже-ния, так и массы пород, метана и воды. Изменяются свойства и температура массива вокруг горных выработок.

§ 3.2. Перемены в недрах

Подавляющее большинство разрабатываемых место-рождений находится вблизи земной поверхности, не более чем на 300-метровой глубине (в среднем). Друянов В. А. Недра - цех под землей. М.Знание, 1999 С 71

Именно из этой толщи земной коры человечество долгое время из-влекало все необходимое минеральное сырье. Сегодня же потребности в нем резко возросли: понадобилось не толь-ко больше сырья - потребовались такие полезные иско-паемые, в которых раньше не было нужды. Это застав-ляет горняков уходить в недра, вовлекать в разработку более глубокие горизонты.

В России сейчас более сотни шахт добывают уголь из пластов, лежащих в 600 метрах от поверхности. А на шахтах Донецкого бассейна первый рабочий гори-зонт расположен на глубине более 1000 метров. Пример-но того же уровня достигли разработки на калийных руд-никах в Белоруссии. Рабочие отметки некоторых рудни-ков Кривого Рога - полтора километра. На столько же предстоит опуститься руднику «Таймырскому» Талнахско-Октябрьского месторождения.

В среднем же глубина горных работ в РФ достигла 600 метров. Друянов В. А. Недра - цех под землей. М.Знание, 1999 С 72

Интенсивное проникновение в недра началось в 50-х годах. Именно тогда горняки впервые почувствовали, что они перестают быть полноправными хозяевами недр, что в некоторых случаях они не в состоянии управлять под-земными ситуациями.

Особенно опасны горные удары в рудных массивах Руда - крепкий материал, долго противостоит горному духу и, когда он высвобождается, всю энергию передаем подземным сооружениям. Уголь более пластичен, он несколько гасит силу удара.

Общий вывод: с глубиной недра ведут себя иначе, чем вблизи земной поверхности. В многовековой горной практике произошел перелом; нельзя дальше полагаться только на опыт, необходимо точнее изучить подземный мир на глубинах более 300 метров. Друянов В. А. Недра - цех под землей. М.Знание, 1999 С 74

В наши дни ситуация меняется. На глубокие горизон-ты первыми часто идут ученые. Следом за ними уверенно направляются в новые забои рабочие бригады. Горная на-ука гарантирует им спокойную работу.

Не так давно инженер-горняк обходился небольшим набором формул для расчета подземных сооружений. Се-годня он привлекает для тех же целей теорию упругости, теорию пластичности, механику сплошных и дискретных сред. Это помогает ему уверенно осваивать глубокие гори-зонты, работать на пределе допустимых воздействий на недра.

§ 3.3. Геотехнология и природа

Проблема взаимоотношения традиционных методов добычи полезных ископаемых и окружающей природной среды становится с каждым годом все острее. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999 С 55

Она все-сторонне обсуждается, исследуется специалистами, ее широко освещает периодическая печать. Но даже опре-деленные успехи, достигнутые, скажем, в рекультивации отобранных под горные разработки земель, не могут сгладить последствий традиционной практики горного дела для природной среды. Больше того, растет и ущерб народному хозяйству. Терриконы и отвалы, возникаю-щие вблизи шахт и карьеров, отбирают ежегодно десят-ки тысяч гектаров пахотных земель. Ветер легко разру-шает эти искусственные холмы, уносит пыль и вредные вещества на окрестные поля, в результате снижается их урожайность. Подземные горные выработки шахт, ко-торые часто распространяются на десятки километров, затрудняют, а подчас и полностью исключают строи-тельство на поверхности Земли. Колоссальные воронки современных карьеров - это не только чисто внешние раны, обезображивающие землю. Они ведут иногда к серьезным изменениям гидрогеологических условий больших районов, например к понижению уровня под-земных вод.

Геотехнология имеет в этом смысле немало преиму-ществ. Если традиционные методы добычи полезных ископаемых иногда уподобляют хирургическому вмеша-тельству в сложный организм природы, то геотехнологи-ческие методы сравнивают с терапией в медицине. Геотехнология, уходя из района месторождения после его отработки, не оставляют практически никаких видимых нарушений поверхности земли, не разрушают плодород-ных слоев почвы.

С другой стороны, нет никаких оснований и идеали-зировать геотехнологические методы с точки зрения их взаимоотношения с окружающей средой. Как и терапия в медицине, геотехнология при неумелом, недостаточно продуманном применении может обернуться многими не-желательными последствиями. Над огромными подзем-ными пустотами, образованными, скажем, подземным растворением солей или выплавкой серы, возможны де-формации вышележащего горного массива и проседание поверхности земли. Инструменты геотехнологии тоже весьма агрессивны - кислоты, щелочи, микроорганизмы. Ими могут загрязняться и поверхностные и подземные воды. При геотехнологических методах подчас неизбеж-но выделение вредных газов, которые грозят загрязне-нием атмосферы.

Но все эти нежелательные последствия, как показы-вают исследования и первая практика, устранимы поч-ти полностью, либо их можно свести к практически без-опасному минимуму.

Геотехнология ни в коем случае не исключает про-блему охраны окружающей среды от тех или иных за-грязнений, но она переводит ее на другой уровень по сравнению с традиционной горной технологией, ставит вопросы тонкого контроля и регулирования качества среды: о характере и концентрации вредных выбросов, приемлемом уровне воздействия на окружающую среду в каждом конкретном случае, о способах достижения и сохранения этого расчетного уровня.

В настоящее время наукой и промышленностью на-коплен немалый опыт в решении вопросов регулирова-ния качества среды. Созданы и создаются весьма совершенные приборы контроля, позволяющие оперативно и с высокой точностью определять концентрации вредных веществ, появляющихся в результате промышленных выбросов в атмосфере, акваториях и почве. Разработа-ны вопросы экономической и технологической целесооб-разности разных вариантов управления качеством окру-жающей среды. Хотя в общей оценке мероприятий, на-правленных на изменение технологических процессов с целью уменьшения вредных выбросов, нет еще объек-тивных данных о цене предотвращенного ущерба. Труд-но в рублях и копейках измерить сохранение здоровья людей, их морального и эстетического состояния.

Некоторые пути решения проблемы охраны окружа-ющей среды при геотехнологических способах добычи полезных ископаемых можно рассмотреть на Примере подземной выплавки серы. Здесь накоплен уже много-летний опыт. В технологии подземной выплавки выде-ляют два рода выбросов. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999 С 57

Это организованный выброс, который связан с откач-кой из водоотливных скважин отработанного теплоноси-теля и в ряде случаев с откачкой пластовых вод, кото-рые могут изначально находиться в залежи. Откачива-емые воды обязательно поступают в очистные сооруже-ния. Только пройдя установку очистки от сероводорода, пруды-накопители и особые резервуары, где воды раз-бавляют и контролируют содержание в них нормального количества солей и газов, вода сбрасывается в реки.

Неорганизованный водоотлив возникает при наруше-нии технологии процесса. Он также должен учитывать-ся в расчете мощности очистных сооружений.

Но очистка вод и последующий их сброс в реки се-годня уже не могут считаться достаточными для пред-отвращения последствий подземной выплавки. Для мощных предприятий стоимость таких мероприятий ста-новится слишком высокой. Как показывают исследова-ния и расчеты, лучший способ регулирования качества среды - это полностью замкнутый водооборот. Причем такой способ оказывается еще наиболее выгодным с эко-номической точки зрения. Сегодня уже разработана замкнутая схема для производства теплоносителя из пластовых вод на мощном Язовском месторождении серы. Откачку пластовых вод из водоотливных скважин будут вести в общий коллектор.

Геотехнологические способы, как и традиционные, ведут к образованию в недрах земли пустот. Но во мно-гих случаях геотехнологическое нарушение структуры горного массива практически не влечет за собой опас-ности проседания поверхности над отработанной зале-жью. Например, при выщелачивании урана и редких металлов руда практически не изменяет своей пористо-сти. Это отражает как раз одно из уникальных досто-инств геотехнологии - возможность селективного извле-чения элементов из руды, когда растворению подвер-жены лишь незначительные в общем объеме рудного тела минералы. Расчеты показывают, что растворение руд с содержанием полезного компонента 15-20 про-центов не вызывает разрушения структуры горного мас-сива, по меньшей мере сколько-нибудь заметного. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999 С 58

При большем объеме растворения уже возможно разрушение структуры руды и ее уплотнение. В этом случае возни-кает необходимость принимать особые меры по компен-сации падения горного давления в пласте. Это может быть достигнуто, например, оставлением в пласте цели-ков - своего рода несущих колонн, закачкой в пласт воды. В случае, когда под землей образуются большие камеры, решение проблемы может быть достигнуто наи-более выгодным способом - устройством подземных хранилищ природного газа или нефти.

Нежелательные последствия при геотехнологических методах добычи полезных ископаемых может также иметь нарушение баланса между подачей в недра рабо-чих агентов и откачкой продукционных растворов. На степень такого рода нарушения может сильно влиять строение и состав окружающих полезный пласт горных пород. Как мы уже упоминали, окружающие породы должны быть по возможности малопроницаемы для жидкостей и газов. Если же естественная проницаемость массива все-таки велика, нужно найти способ гермети-зации подземной камеры. Такие задачи возникают при подземном растворении солей, выщелачивании метал-лов, газификации угля. Достаточно надежным способом предотвращения утечки реагентов, согласно исследова-ниям и экспериментам, может быть более интенсивное откачивание флюидов.

В целом специалисты считают, что в подавляющем большинстве случаев нежелательные явления, вызван-ные применением геотехнологических способов добычи полезных ископаемых, могут быть устранены совсем либо опасность их для природного равновесия может быть сведена к минимуму. При этом геотехнология со-храняет все свои преимущества - с точки зрения охра-ны окружающей среды - перед традиционными спосо-бами добычи.

Заключение

Геотехнология привлекает все большее внимание ученых и практиков. Уже сегодня разработаны геотех-нологические методы для добычи 30 ценных элементов, Этими методами ведется промышленная добыча камен-ной и калийной соли, урана, меди и никеля, самород-ной серы и тяжелой нефти, бишофита, фосфоритов. Ме-тодами геотехнологии разрабатывают месторождения каменного и бурого угля, йодо-бромистых подземных вод и подземных вод, содержащих бор, литий, уран, месторождения термальных вод. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999 С 59

В стадии полупромыш-ленного освоения геотехнологическими методами нахо-дятся месторождения соды и глауберовой соли, марганца, цинка, свинца и золота, битума и озокерита, строи-тельного песка и гравия. Полупромышленно извлекают-ся Ценные элементы из шахтных, рудничных и нефте-промысловых стоков, а также предприняты первые по-лупромышленные попытки использования тепла сухих горных пород.

Техника, которая обеспечивает добычу полезных ис-копаемых этими методами, имеет ряд характерных осо-бенностей. С одной стороны, она чаще всего не пред-ставляет собой какой-либо абсолютной новинки. Сква-жины с обычным для нефте и газопромыслов оборудо-ванием и буровые станки, насосы, компрессоры, котлы, парогенераторы, химические аппараты для производства реактивов, их регенерации и очистки - все это знакомо по работе в других отраслях производства. Но физико-химические процессы геотехнологической добычи идут в основном под землей. Потому геотехнология рождает и совершенно новую, не имеющую никаких аналогов, свое-образную технику - подземные химические реакторы, газогенераторы, тепловые котлы. Наконец, развитие гео-технологической добычи требует значительного измене-ния обычной наземной техники, например создания спе-цифических погружных насосов для откачки рабочих растворов, более мощных генераторов токов высокой частоты для искусственного прогрева залежи.

Сегодня многие специалисты сходятся во мнении, что у геотехнологии большие исследовательские и производ-ственные проблемы, но и большое будущее. Уже в бли-жайшие пятилетки геотехнология может выступить на равноправных началах с традиционными способами гор-ного дела - подземной и открытой добычей полезных ископаемых. Дальше - учитывая ее экономические, социальные и экологические преимущества - как аль-тернатива шахтам и карьерам. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999 С 61

Список литературы

1. Васючков Ю. Ф.Горное дело; Учеб. для техникумов.- М.: Недра, 2000

2. Друянов В. А. Недра - цех под землей. М.Знание, 1999

3. Ковальчук А. Б. Горное дело: Учеб. для техникумов. М.: Недра, 1991

4. Спиридонов Л. Л. Геотехнология. М. Знание, Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Техника», № 4, 1999

Страницы: 1, 2, 3
2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.