Реферат: Проблемы охраны водной среды в горном деле

· тампонирование трещин оседания на поверхности земли (в шахтах) глинистым и другим материалом или выравнивание и утрамбовка краев мульд оседания;

· применение систем разработки без оставления выработанных пространств (с их закладкой).

Типы осушения месторождений необходимо дифференцировать в зависимости от вида полезного ископаемого.

Водопритоки с горных предприятий направляются по путям, обеспечивающим минимальное дополнительное загрязнение окружающей среды. Для этого роют изолированные от горного массива водоотливные канавы, на шахтах устраивают промежуточные водосборники нестандартного типа для незагрязненных вод, на карьерах регулируют внутрикарьерный сток, используя временные отстойники. Кроме того, шахтные воды очищают (осветляют от механических примесей, нейтрализуют, извлекают органические соединения, соли и металлы физическими, химическими и биохимическими методами), используют в замкнутом цикле горнодобывающего и рудоперерабатывающего производств.

Требования к сбрасываемым сточным водам.Чтобы не нарушалась работа сооружений и не ухудшались условия эксплуатации, сбрасываемые в городскую канализацию воды должны удовлетворять определенным требованиям. Основные из них: производственные сточные воды не должны быть агрессивными по отношению к материалам канализационных сетей, сооружений и их оборудования; не должны содержать примесей такой крупности и удельного веса, которые могли бы засорять канализационную сеть или откладываться на дне и на стенках труб и каналов; не должны содержать горючих примесей (бензина, нефти, масел, эфиров и т.п.), а также растворенных газообразных веществ, которые могут образовать взрывоопасные смеси в трубах и каналах канализационной сети, в приемных резервуарах насосных станций и в очистных сооружениях; температура смеси городских и производственных сточных вод в месте выпуска не должна превышать .

Условия выпуска горнопромышленных сточных вод в поверхностные водоемы (реки, озера, водохранилища, моря) регламентированы «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и зависят от народнохозяйственной значимости водоемов и характера водопользования. И хотя они допускают некоторое ухудшение качества воды в водоемах после выпуска в них сточных вод, это не должно отражаться на жизни водоема и на возможности дальнейшего его использования как источника водоснабжения или для культурных и спортивных нужд населения. По этим правилам запрещено спускать в водоемы сточные воды:

· содержащие стабильные вещества, не подверженные биохимическому, химическому и физическим процессам самоочищения, а также радиоактивные вещества;

· устраняемые (с соблюдением технико-экономических условий) путем внедрения рациональной технологии, максимального использования в оборотной системе водоснабжения;

· содержащие ценные отходы, которые могут быть утилизированы. Концентрация большинства разнообразных органических и минеральных веществ, содержащихся в сточной воде, спускаемой в водоемы, нормирована.

При расчетах сброса промстоков учитывают максимально возможное разбавление сточных вод, которое можно обеспечить как процессами смешения, обусловленного природными условиями водоема, так и специальными инженерными мерами (рассредоточенным выпуском сточных вод по живому сечению реки, глубинными выпусками в озера и моря, перемешиванием с помощью насосов), предусматривающими наиболее полное разбавление сточных вод в створе выпуска.

Сопоставляя количество загрязнений, которое может быть принято данным водоемом и которое содержится в неочищенных сточных водах, определяют необходимую степень и выбирают метод предварительной, до выпуска в водоем, очистки.

3. Условия образования и состав сточных вод горных предприятий

В зависимости от происхождения сточные воды разделяются на производственные, хозяйственно-бытовые и атмосферные.

Производственные воды подразделяются на загрязненные (минеральными, органическими и минеральными и органическими примесями) и нормативно чистые.

Воды, попутно извлекаемые при добыче полезного ископаемого, разделяются на шахтные, карьерные и дренажные, которые составляют около всех сточных вод горных предприятий. Состав шахтных и карьерных вод изменяется в широком диапазоне в зависимости от горно-геологических, гидрологических и технологических условий. Дренажные воды в большинстве случаев относятся к нормативно-чистым.

По значению (водородного показателя, являющегося отрицательным десятичным логарифмом концентрации водородных ионов, т.е. ) шахтные, карьерные и дренажные воды делят на нейтральные (); кислые () и щелочные ().

По степени минерализации различают пресные (содержание сухого остатка до ), слабосолоноватые (), солоноватые (), сильносолоноватые (), соленые (), сильно соленые () воды, а также рассолы — более .

Чем выше минерализация шахтных, карьерных и дренажных вод, тем выше их жесткость, которая колеблется от 5 до 30 . Содержание взвешенных веществ в шахтных и карьерных водах колеблется от до и выше, но обычно не превышает , а нефтепродуктов - от следов до и выше.

Бактериальная загрязненность может изменяться в пределах . Колититр (количество воды, мл, в котором обнаруживается 1 кишечная палочка) для шахтных вод - от до 100 мл. Колииндекс, или наиболее вероятное число (НВЧ) — количество кишечных палочек, находящихся в 1 л воды, для сильнозагрязненных вод больше 10000, загрязненных больше 100, удовлетворительных больше 10, хороших меньше 3. Для шахтных вод НВЧ меньше 7.

Хозяйственно-бытовые сточные воды (ХБ) в зависимости от вида загрязнения делятся на фекальные, загрязненные физиологическими отбросами, и хозяйственные, поступающие из ванн, бань, прачечных, столовых и др. От производственных вод они отличаются повышенным содержанием органических загрязнений, которые определяются такими показателями, как химическое (ХПК) и биохимическое (БПК) потребление кислорода. Нормой для ХБ вод является содержание и . В ХБ водах также встречаются взвешенные и поверхностно-активные вещества, нефтепродукты и др. Но минерализация и жесткость этих вод обычно меньше, чем карьерных и шахтных.

Атмосферные сточные воды разделяются на дождевые и талые. В большинстве случаев талые воды загрязняются сильнее, чем дождевые. Но в целом атмосферные сточные воды отличаются непостоянством по притокам, составу и свойствам.

О масштабах сброса загрязняющих веществ в водные объекты можно судить по следующим данным. В течение одного года в водоемы России со сточными водами поступило взвешенных частиц, фосфора общего и азота аммонийного, металлов, нефтепродуктов и другие соединения, из сбрасываемых вод не подвергаются в достаточной степени очистке.

При эксплуатации угольных и сланцевых месторождений в СНГ ежегодно на дневную поверхность откачивается до шахтных и карьерных вод. Около половины их солоноватые, относятся к типу кислотных.

Очень велико влияние сброса сточных вод горных предприятий в малые и средние реки, в результате чего их сток может возрасти в и более раз. При этом изменяются качество и тепловой режим вод в этих водоемах. Исследования показали, что при сбросе шахтных вод в реки Донбасса поступает более растворенных солей. Минерализация воды в реках возрастает более чем в 2 раза, содержание сульфатов — в 3, а взвешенных частиц — в раз и более.

Обогащение минерального сырья - также существенный источник поступления в окружающую среду загрязненных вод. Так, средний расход воды на 1 т обогащаемой горной массы для угля и горючих сланцев составляет , для железной руды в зависимости от применяемых методов обогащения - , для апатитовой - .

Водно-шламовое хозяйство - технологический комплекс водоснабжения, обработки сточных и оборотных вод, а также шламов и мелких отходов (хвостов) обогащения. Действует на обогатительных фабриках, применяющих мокрые методы обогащения. С помощью его установок осветляются и очищаются воды, сгущаются, обезвоживаются и складируются шламы и отходы обогащения, из шламов извлекаются ценные компоненты. На фабриках, обогащающих угли для коксования, выделяют три основных типа схем водно-шламового хозяйства: одностадийную, двухстадийную, комбинированную. Одностадийная схема применяется на фабриках, расходующих не более воды на обогащаемого угля; шламовая вода после удаления из нее частиц угля крупностью более поступает на флотацию без предварительного сгущения. При двухстадийных схемах вся шламовая вода после классификации твердой фазы поступает на сгуститель; на флотацию подается только сгущенный продукт, а слив сгустителя возвращается в технологический цикл гравитационного отделения. Недостатки схемы связаны с размещением аппаратов осветления оборотной воды на значительной площади, поскольку при этом не обеспечивается достаточной степени очистки, так как применение флокулянтов для ускорения осветления нарушает технологию последующей флотации. Наиболее перспективны комбинированные схемы, в которых перед флотацией сгущается только часть шламовой воды, позволяющая обеспечить оптимальную плотность пульпы.

На фабриках, обогащающих уголь, руды цветных или черных металлов, а также горно-химическое сырье мокрым магнитным или флотационным способом, водно-шламовое хозяйство включает также системы водооборота.

При очистке необходимо выделять промышленные и бытовые сточные воды. Количество бытовых сточных вод составляет около на одного человека. В отличие от промышленных они поддаются почти полному биологическому разрушению, так как все содержащиеся в них примеси имеют органическую природу. Конечно, непромышленные сточные воды могут содержать и другие материалы, например остатки твердых пород, масла и др., но они легко отделяются на очистных станциях.

Предприятия горной промышленности США сбрасывают в природные бассейны ежегодно около сточных вод, почти рек и ручьев и около водной поверхности загрязнены водами кислого и щелочного состава, поступающими из угольных разрезов.

Мероприятия по охране природных вод особенно актуальны для открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых, так как при таком способе вскрываются все водоносные горизонты, залегающие в разрабатываемой толще пород, причем депрессионные воронки охватывают обширные прилегающие территории. Так, если водозаборные системы и водоотлив подземного рудника им. Губкина создают депрессионные воронки, радиусы которых не превышают , то депрессионные воронки Лебединского, Южно-Лебединского и Стойленского карьеров КМА при глубине распространяются на расстояние более ; при достижении проектной глубины радиус депрессионной воронки составит более , а ее площадь - порядка , что приведет к региональным нарушениям естественного режима поверхностных и подземных вод.