CC BY
554
Щ А.А. Харионовский // А.А. Harionovskij mniiekotek2009@yandex.ru
д-р техн. наук, заместитель генерального директора ООО «МНИИЭКО ТЭК», Россия, 614007, г. Пермь, ул. Николая Островского, 60
dr. techn. sciences, deputy director general of ООО «MNIIEKO ТЕК», 60, Nikolai Ostrovsky Street, Perm, 614007, Russia
Щ A.H. Калушев //A.N. Kalushev alexander.kalushev@gmail.com
канд. техн. наук, научный консультант ООО «МНИИЭКОТЭК», Россия, 614007, г. Пермь, ул. Николая Островского, 60 candidate of technical sciences, scientific adviser of ООО «MNIIEKO ТЕК», 60, Nikolai Ostrovsky Street, Perm, 614007, Russia
■ B.H. Васева // V.N. Vaseva vaseva.vera@yandex.ru
заведующая лабораторией ООО «МНИИЭКО ТЭК», Россия, 614007, г. Пермь, ул. Николая Островского, 60 laboratory head of ООО «MNIIEKO ТЕК», 60, Nikolai Ostrovsky Street, Perm, 614007, Russia
Щ Е.И. Симанова // E.I. Symanova simanoval54@yandex.ru
старший научный сотрудник ООО «МНИИЭКО ТЭК», Россия, 614007, г Пермь, ул. Николая Островского, 60 senior researcher of ООО «MNIIEKO ТЕК», 60, Nikolai Ostrovsky Street, Perm, 614007, Russia
УДК 622.85:622.33
ЭКОЛОГИЯ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ: СОСТОЯНИЕ, ПРОБЛЕМЫ, ПУТИ РЕШЕНИЯ COAL INDUSTRY ECOLOGY: THE STATE, PROBLEMS, WAYS OF SOLUTION
Приведены данные по угольной промышленности об объемах сброса в водные объекты нормативно очищенных и загрязненных сточных вод, составе и эффективности работы очистных сооружений, количестве улавливаемых техническими средствами очистки и выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ, объемах образования, использования и размещения отходов, площади нарушенных и рекультивированных земель в 2016 г., а также о динамике этих показателей за предшествующий пятилетний период. Показано, что главная проблема в сфере охраны водных ресурсов заключается в сбросе в водные объекты в большом количестве загрязненных сточных вод без предварительной очистки и недостаточно очищенных на имеющихся очистных сооружениях. Основными мероприятиями по снижению негативного воздействия на водные объекты является планомерное оснащение современными очистными сооружениями выпусков сточных вод, модернизация неэффективно работающих очистных сооружений и замена их на новые высокотехнологичные сооружения. В сфере охраны атмосферы основная проблема состоит в выбросах большого количества метана из угольных пластов системами дегазации и вентиляции. Решение проблемы возможно за счет совершенствования систем дегазации, увеличения объемов использования дегазационного и вентиляционного метана в качестве источника электрической и тепловой энергии, моторного топлива, сырья для производства товарных продуктов. Экологическая проблема в сфере обращения с отходами и охраны земельных ресурсов заключается в непрерывном росте объемов вскрышных и вмещающих пород, размещаемых во внешних породных отвалах, изъятия и нарушения земель, в том числе сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения. Для решения этой проблемы необходимо постоянное совершенствование технологий добычи угля и формирования породных отвалов в направлении снижения объемов образования отходов производства и землеемкости горных работ, совершенствование технологий и расширение масштабов переработки и использования вскрышных и вмещающих пород, увеличение темпов и применение новых способов рекультивации нарушенных земель.
The coal industry data on the amounts of normatively cleaned and polluted sewage water discharged and on the structure and efficiency of the treatment facilities, on the amount of pollutants captured by technical means and discharged into the atmosphere, on the volumes of formation, treatment and disposal of waste, on the area of dislocated and reclaimed lands in 2016, as well as on the dynamics of these indicators over the previous five-year period are given. It is shown that the main problem in the field of water resources protection is the discharge of big amount of contaminated wastewater into water bodies without preliminary treatment and insufficiently purified at existing treatment facilities. The main measures to reduce the negative impact
on water bodies is the systematic equipping of sewage water discharge points with modern treatment plants where they did not have such, modernizing inefficiently operating wastewater treatment plants and replacing them with new high-tech structures.
In the sphere of atmospheric protection, the main problem is the large amount coal seam methane emission from degassing and ventilation systems. The solution of the problem is possible due to improvement of degassing systems, increase in the use of degassing and ventilating methane as a source of electric and thermal energy, motor fuel, raw materials for the production ofmarketable products. The environmental problem in the field of waste handling and land resources protection is the continuous increase of overburden volumes and enclosing rocks located in external waste dumps, seizures and dislocation of lands, including those of agricultural and forestry purposes. To solve this problem, it is necessary to continuously improve the coal mining technology and waste dumps' formation in the direction of production wastes formation amount reduction and the mining work land capacity, technology improvement and overburden and enclosing rocks amount processing increase, dislocated lands reclamation speed and new methods application increase.
Ключевые слова: УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ВЫБРОСЫ И СБРОСЫ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ОТХОДОВ, НАРУШЕНИЕ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, ПУТИ РЕШЕНИЯ
Key words: COAL INDUSTRY, ENVIRONMENT, WASTE AND POLUTANT SUBSTANCES DISCHARGE, WASTE USE AND PLACEMENT, LAND DISPLACEMENT AND RECLAMATION, ECOLOGICAL PROBLEMS, WAYS TO SOLVE
Введение
В процессе производственной деятельности предприятия угольной промышленности неизбежно оказывают негативное воздействие на основные компоненты окружающей среды: водные ресурсы, атмосферный воздух, земельные ресурсы. Основным фактором, определяющим степень этого воздействия, являются объемы производства. В течение последнего пятилетнего периода угольная промышленность неуклонно наращивала объемы добычи и обогащения угля, что привело к усилению негативного воздействия на окружающую среду и вызвало необходимость для его нейтрализации технологического совершенствования природоохранной деятельности и повышения эффективности применяемых природоохранных мероприятий на основе анализа состояния окружающей среды, выявления наиболее острых проблем отрасли, определения направлений и путей их решения. Охрана водных ресурсов В 2016г. предприятия отрасли сбросили в водные объекты 437,6 млн м3 сточных вод или 1,13 м3/т добычи, основная часть (96,3 %) которых представлена шахтными и карьерными водами. Часть сточных вод в объеме 27,1 млн м3 (6 % от общего объема) отнесена к категории нормативно чистых и сброшена в водные объекты без предварительной очистки. Значительно большая часть сточных вод в объеме 124,2 млн м3 (28 % от общего объема), которые содержат загрязняющие вещества в концентрациях, превышающих установленные нормативы, отнесена к категории загрязненных и также сброшена в водные объекты без очистки.
На очистные сооружения поступило 286,3 млн м3 сточных вод (66 % от общего объема), из них очищено до нормативных требований 77,3 млн м3 или 27 % поступивших на очистку. Сброшено в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод 209,0 млн м3 или 73 % поступивших на очистку. В целом по отрасли уровень сброса загрязненных вод в водные объекты в 2016 г. составил 76,1 %. Использовано на производственные нужды предприятий 59,5 млн.м3 попутно забираемых (шахтных и карьерных) вод, что составляет 68,7 % от их потребности и 12% от общего объема сточных вод (таблица 1).
Динамика основных показателей в сфере охраны водных ресурсов за пятилетний период (рисунок 1) в целом положительная. Однако улучшение показателей идет очень медленно и отстает от современных экологических требований. Уровень сброса загрязненных сточных вод в водные объекты остается чрезвычайно высоким. Приведенные данные свидетельствуют о том, что основной проблемой отрасли в сфере охраны водных ресурсов является сброс в водные объекты загрязненных сточных вод без предварительной очистки из-за отсутствия очистных сооружений и сброс недостаточно очищенных сточных вод ввиду низкой эффективности работы имеющихся очистных сооружений.
Сброс шахтных и карьерных вод без предварительной очистки обусловлен, как правило, освоением новых участков месторождений, удаленных от разрабатываемых участков на значительные расстояния, отставанием строительства и пуска в эксплуатацию очистных сооружений. Сброс загрязненных недостаточно
Таблица 1. Основные удельные показатели охраны окружающей среды в угольной промышленности в
2016 году
Table 1. The main specific indicators of environmental protection in the coal industry in 2016
Показатель Значение показателя
1. Удельный сброс сточных вод в поверхностные водоемы, м3/т добычи 1,13
2. Удельный сброс нормативно очищенных сточных вод, м3/т добычи 0,20
3. Удельный сброс загрязненных сточных вод, м3/т добычи 0,86
4. Уровень сброса нормативно очищенных сточных вод в общем объеме, % 17,7
5. Уровень сброса загрязненных сточных вод в общем объеме, % 76,1
В. Уровень использования попутных (шахтных, карьерных) вод в производственном водоснабжении, % 68,7
7. Удельное количество образованных загрязняющих веществ, кг/т добычи 4,46
8. Удельное количество загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, кг/т добычи 2,61
9. Удельное количество метана, выброшенного в атмосферу, кг/т добычи 2,28
10. Удельное количество уловленных и обезвреженных загрязняющих веществ, кг/т добычи 1,85
11. Уровень выброса загрязняющих веществ в атмосферу в объеме образованных, % 58,5
12. Удельный объем образованных отходов, т/т добычи 8,39
13. Удельный объем использованных отходов, т/т добычи 4,38
14. Уровень использования отходов в объеме образованных, % 52,2
15. Уровень размещения отходов во внешних отвалах в объеме образованных, % 47,2
16. Удельная площадь нарушенных земель, га/млн т добычи 13,4
17. Удельная площадь рекультивированных земель, га/млн т добычи 2,5
18. Уровень рекультивации земель в объеме годового нарушения, % 18,7
2012
2013
2014
2015
2016
Сброс сточных вод в поверхностные водоемы (всего)
Сброс загрязненных сточных вод ( всего)
Сброс загрязненных недостаточно очищенных сточных вод
^^Сброс нормативно очищенных сточных вод
Рисунок 1 - Динамика показателей сброса сточных вод Figure 1 - Dynamics ofsewage discharge indicators
очищенных сточных вод является следствием низкой эффективности работы большой части действующих очистных сооружений.
Очистка шахтных и карьерных вод на предприятиях отрасли осуществляется механическими и физико-химическими способами, хозяйственно-бытовых сточных вод - биологическими способами. В качестве сооружений механической очистки применяются преимущественно горизонтальные бетонированные и земляные отстойники, пруды-отстойники, искусственные фильтрующие массивы (ИФМ). Физико-химическая очистка шахтных и карьерных вод осуществляется, как правило, с использованием двухступенчатых технологических схем, в которых на первой ступени применяются указанные выше сооружения механической очистки, на второй ступени - осветлители с взвешенным слоем осадка, напорные флотаторы, скорые открытые и напорные фильтры с предварительной обработкой очищаемой воды химическими реагентами (коагулянтами и флокулянтами), на первой, либо на второй ступени.
Анализ статистических данных за 2016 г. показал, что из поступающих на очистку сточных вод очищаются на сооружениях механической очистки 249,4 млн м3 (87,1 %), на сооружениях физико-химической очистки 36,1 млн м3 (12,6%) и на сооружениях биологической очистки 0,8 млн м3 (0,3 %). Из общего объема сточных вод, очищаемых на сооружениях механической очистки, только 40,4млнм3 (16,2 %) соответствуют нормативным требованиям, и являются нормативно очищенными, остальные 209,0млнм3 (83,8 %) сбрасываются с превышением нормативных требований и относятся к категории недостаточно очищенных.
Основными причинами низкой эффективности работы действующих сооружений механической очистки являются:
- несоответствие применяемых способов и типов сооружений химическому составу и технологическим свойством очищаемой воды и их неспособность по этой причине обеспечить эффективную очистку сточных вод по всему комплексу контролируемых загрязняющих веществ;
- превышение объемов подаваемых на очистные сооружения сточных вод их проектной производительности;
-несоблюдение технологического режима работы и неудовлетворительное техническое состояние очистных сооружений.
Сооружения физико-химической очистки шахтных и карьерных вод и биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод
практически на всех предприятиях обеспечивают нормативную очистку. Однако их доля, как видно из приведенных выше данных, остается сравнительно низкой.
В настоящее время в ряде угольных компаний, особенно в Кузбассе, ведется проектирование и строительство очистных сооружений шахтных и карьерных вод на современной технологической основе. В качестве примера в таблице 2 представлены отдельные предприятия, на которых введены в эксплуатацию очистные сооружения с использованием новых эффективных технологий, типов сооружений и оборудования [1-8]. На всех предприятиях, оснащенных новыми очистными сооружениями, предусмотрена очистка шахтных и карьерных вод в несколько ступеней. В составе очистных сооружений используется ряд сравнительно новых для угольной отрасли аппаратов: электрокоагуляторы, озонаторы, установки УФ-обеззараживания, напорные флотаторы, камерные фильтр-прессы, установки микрофильтрации и др. (таблица 2).
Основными техническими мероприятиями по улучшению состояния охраны водных ресурсов являются:
- оснащение выпусков сточных вод в водные объекты, осуществляемых без предварительной очистки, очистными сооружениями на основе современных эффективных технологий или передача их на эффективно работающие очистные сооружения данного предприятия или других смежных предприятий, с учетом рекомендаций научных организаций;
- реконструкция неэффективно работающих очистных сооружений или замена на новые современные очистные сооружения;
- осуществление мероприятий по повышению эффективности работы очистных сооружений, не обеспечивающих нормативную очистку: оптимизация технологического процесса очистки, применение новых эффективных реагентов, совершенствование технологического контроля, повышение технического состояния и уровня эксплуатации сооружений.
Охрана атмосферного воздуха
На предприятиях угольной промышленности имеется большое количество различных по характеру и интенсивности источников образования и выделения в атмосферу твердых и газообразных загрязняющих веществ. В 2016 г. при технологических процессах, связанных с добычей угля, образовано 1721,7 тыс. т (4,46 кг /т добычи) загрязняющих веществ (таблица 1). Уловлено средствами очистки выбросов 713,9 тыс. т и выброшено в атмосферу
Таблица 2. Очистные сооружения шахтных вод на основе современных технологий Table 2. Treatment facilities of mine waters on the basis of modern technologies
Предприятие, год пуска очистных сооружений Проектная организация Состав очистных сооружений Проектная производительность, млн м3/год
Шахта "Березовская" АО "УК Северный Кузбасс", 2013 г. ООО "Акватех" Пруд-накопитель, электрокоагуляционная установка, безнапорные песчаные фильтры, озонаторная установка, накопители чистои воды, сброс осадка на породный отвал шахты 9,0
Шахта им. А.Д. Рубана АО "СУЭК-Кузбасс", 2013 г. ООО "ЭНВИРО-ХЕМИ Гмбх" Проточные реакторы (смешение с коагулянтом, ги-дрофобизатором, флокулянтом), установка напорной флотации Flomar, тканевый дисковый фильтр, установка УФ-излучения, камерный фильтр-пресс для обезвоживания осадка, резервуар очищенной воды, устройства для приготовления и дозирования реагентов 3,5
Шахта "Котинская" АО "СУЭК-Кузбасс", 2014 г. ООО "ЭНВИРО-ХЕМИ Гмбх" Проточные реакторы (смешение с коагулянтом, ги-дрофобизатором, флокулянтом), установка напорной флотации Flomar, тканевый дисковый фильтр, установка УФ-излучения, камерный фильтр-пресс для обезвоживания осадка, резервуар очищенной воды, устройства для приготовления и дозирования реагентов 3,5
Шахта "Усковская", ООО "Распадская угольная компания", 2015 г. НПФ «ЭКО-С» Усреднитель, напорные флотаторы Ф-160, высокоскоростные фильтры "Аркол", установка УФ-излучения ''Лазурь-М 250", резервуар очищенной воды, камерные фильтр-прессы для обезвоживания флотошлама, устройства для приготовления и дозирования реагентов, насосная станция для подачи воды на нужды шахты, сброс воды в р. Лепеха 11,9
Шахта "Ерунаковская-VIII" ОАО УК "Южкузбасс-уголь", 2015 г. НПФ «ЭКО-С» 2-секционный отстойник-усреднитель, расходная ёмкость, напорные флотаторы Ф-160, напорные фильтры ФОВ-3,4-0,6, контактный резервуар (гипохлорид Na), камерные фильтр-прессы для обезвоживания флотошлама, устройства для приготовления и дозирования реагентов, насосная станция для подачи воды на нужды шахты, сброс воды в р. Черновой Нарык 5,6
«Участок «Береговой» АО «УК Южная», ОАО "Холдинг "Сибуглемет", 2015 г. ООО «Палл Евразия» Отстойники, приемные резервуары с аэрацией, автоматические самопромывающиеся фильтры, установка мембранной микрофильтрации Pall Ario Multirock (Германия), сброс в р. Казас 5,0
Разрез "Междуре-ченский" ОАО "Холдинг "Сибуглемет", 2015 г. ООО «Палл Евразия» Отстойники, резервуары с аэрацией, автоматические самопромывающиеся фильтры, установка мембранной микрофильтрации Pall Ario Multirock (Германия), сброс в р. Большой Кийзак 5,8
Шахта "Первомайская" АО "УК "Северный Кузбасс", 2016 г. 000"Акватех" Две производственные линии в составе: отстойник, плавучая электрокоагуляционная установка, озонаторная установка, безнапорные фильтры, накопители чистой воды, сброс осадка на породный отвал шахты 8,76
Шахта» Инаглинская» АО «ГОК «Инаглинский», 2016 г. ЗАО "Аква-инжиниринг" Приёмный резервуар, щелевые самоочищающиеся фильтры, установки напорной флотации, песчаные самопромывающиеся фильтры, установки УФ-излучения, фильтр-прессы для обезвоживания флотошлама, резервуары чистой воды, подача на нужды шахты и сброс 8,0
Шахта "Денисовская" АО "ГОК "Денисовский", 2018 г. ЗАО "Аква-инжиниринг" Резервуары-усреднители с погружными мешалками, напорные флотаторы, напорные фильтры с загрузкой ОДМ-2Ф (алюмосиликатныи сорбент), установка УФ-излучения, приёмный резервуар, резервуары чистой воды, камерный фильтр-пресс для обезвоживания флотошлама, устройства для приготовления и дозирования реагентов, сброс в р. Чульман 5,0
1007,8 тыс. т загрязняющих веществ. Эффективность очистки выбросов в среднем по отраслям составила 41,5 %. Такая низкая эффективность обусловлена тем, что применяемые в отрасли технические средства очистки преимущественно предназначены для уловления твердых частиц. Очистка выбросов от газообразных веществ производится в весьма ограниченных масштабах лишь на отдельных обогатительных фабриках.
Основное количество выбрасываемых в атмосферу газообразных загрязняющих веществ представлено метаном, содержащимся в угольных пластах и вмещающих породах и выделяющимся в атмосферу шахт при разрушении угля в процессе выемки и транспортировки.
Источниками выбросов метана в атмосферу являются системы дегазации газовых шахт и системы вентиляции. Содержание метана, удаленного из шахт средствами дегазации (дегазационный или шахтный метан), колеблется в широких пределах - от 25 % до 70 % в зависимости от газоносности и газоотдачи угольных пластов, применяемых способов, технологий и технических средств дегазации. Содержание метана в исходящей вентиляционной струе шахт в соответствие с правилами безопасности не может превышать 1 % и, как правило, колеблется в пределах 0,2-0,7 %. Количество метана, выбрасываемое системами вентиляции (вентиляционного метана), составляет ориентировочно 85 % от общего количества, поступающего в атмосферу [9].
Анализ динамики показателей выбросов в атмосферу за пятилетний период (рисунок 2) показывает, что количество образующихся загрязняющих веществ снизилось на 17 %. Вместе с этим уменьшилось и количество улавливаемых загрязняющих веществ техническими средствами очистки. В результате этого количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, оставалось в рассматриваемом периоде примерно на одном и том же уровне с относительно небольшими колебаниями по годам. Доля метана в общем объеме выбросов загрязняющих веществ в данном периоде находилось в пределах 78,4-88,4 %.
Практически единственным эффективным вариантом сокращения выбросов метана в атмосферу является использование извлекаемого из угольных пластов дегазационного и вентиляционного метана непосредственно или осле предварительной газоподготовки .
Дегазационный метан является важным дополнительным источником энергии для газовых шахт. Однако основное его количество в на-
стоящее время сжигается в факельных установках с целью снижения негативного воздействии на окружающую среду. В зарубежных странах с развитой угольной промышленностью используется 50 % и более метана, извлекаемого из угольных пластов средствами дегазации.
Основными факторами, сдерживающими использование дегазационного метана на отечественных предприятиях, является непостоянство расхода и концентрации метана, присутствие в нем влаги, угольных и породных частиц.
Накопленный за рубежом, а также на шахтах Кузнецкого и Печорского бассейнов, производственный опыт показывает, что дегазационный метан может эффективно использоваться в качестве топлива в переоборудованных угольных котельных, модульных котельных, газопоршневых электростанциях, контейнерных теплоэлектростанциях, газопоршневых установках [10-19].
Объемы использования дегазационного метана на шахтах отрасли в настоящее время ограничены и определяются, в конечном итоге, эффективностью работы применяемых систем дегазации, рентабельностью работы действующих газоутилизационных установок в условиях конкретных шахт, материальной заинтересованностью по их использованию.
Использование вентиляционного метана с концентрацией менее 1 % представляет значительную технологическую сложность и находится в нашей стране в стадии экспериментальных исследований и испытаний опытных образцов. Наиболее интенсивные разработки в этом направлении ведутся в Австралии, США, Канаде. Например, на одной из шахт Австралии реализован проект утилизации вентиляционного метана с концентрацией 0,9 %, который представляет собой действующую электростанцию мощностью 5МВт [9]. Законченные отечественные научно-технические разработки и производственный опыт использования вентиляционного метана практически отсутствуют.
Для снижения выбросов метана в атмосферу предприятиям отрасли необходимо:
- совершенствовать способы и технологии дегазации угольных пластов и выработанного пространства с целью получения дегазационного метана высокого качества;
- расширить сферу применения проверенных на практике технологий и технических средств утилизации дегазационного метана для получения электрической и тепловой энергии и для других целей;
- продолжить научно-технические разра-
Рисунок 2-Динамика показателей выбросов в атмосферу Figure 2 - Indicator dynamics ofpoiiutants emission into atmosphere
ботки по концентрированию и использованию вентиляционного метана с учетом зарубежного опыта.
Для снижения образования и выделения в атмосферу твердых загрязняющих веществ на шахтах, разрезах и обогатительных фабриках разработан и применяется целый комплекс эффективных способов и технических средств. Необходимым условием высокой эффективности применяемых способов и технических средств является соблюдение оптимальных параметров их работы и осуществления постоянного технологического контроля. Оптимальный набор способов и технических средств с учетом условий конкретного предприятия способен обеспечить достижение действующих нормативных требований по охране атмосферного воздуха.
Охрана окружающей среды
в сфере обращения с отходами
Добыча угля, особенно открытым способом, сопровождается разрушением и перемещением больших объемов горных пород с образованием отходов производства. В 2016 г. предприятиями отрасли образовано 3236,6 млн т отходов всех классов опасности, что составляет 8,39 т/т добычи (таблица 1). Из общего объема отходов 99,9 % составили вскрышные, вещающие породы и побочные продукты обогащения угля. На различные производственные цели использовано 1690,1 млн т пород текущей добычи и частично накопленных в породных отвалах. Во внешних породных отва-
лах размещено 1526,9 млн т. Уровень использования отходов в объеме образованных составил 52,2 %, уровень размещения отходов во внешних породных отвалах - 47,2 %. На конец 2016 г. объем накопленных отходов во внешних породных отвалах и других накопителях достиг 21 млрд т.
Динамика показателей образования, использования и размещения отходов в последние пять лет (рисунок 3) свидетельствует о некотором улучшении этих показателей. Объем образованных отходов увеличился на 6,6 % при росте объемов добычи угля на 10,9 %. В результате этого удельный показатель образования отходов снизился с 8,58 т/т до 8,39 т/т (на 2,3 %). Объем отходов производства, размещенных во внешних породных отвалах, уменьшился на 3,7 %. Однако процесс накопления отходов во внешних отвалах, являющихся объектам негативного воздействия на окружающую среду, продолжается. Кроме того, для размещения внешних породных отвалов требуются все новые территории, что является проблемой в густонаселенных районах страны.
Возможности сокращения объемов образования отходов добычи угля ограничены горно-геологическими условиями разработки месторождений в связи с опережающим развитием открытого способа добычи и углублением горных работ. Поэтому основным мероприятием по снижению негативного воздействия отходов производства на окружающую среду является увеличение объемов их переработки и исполь-
зования.
Вскрышные и вмещающие породы шахт и разрезов, побочные продукты обогащения угля представлены преимущественно осадочными породами, которые по своему составу и свойствам близки к общедоступным полезным ископаемым и поэтому могут использоваться в качестве строительных материалов и сырья для их производства. Основными направлениями использования отходов добычи и обогащения угля являются [20-23]:
- строительство различных производственных зданий и сооружений (платины, дамбы, автодороги, планировочные работы и др.);
- производство строительных материалов (песок, щебень, кирпич, цемент, керамзит, агло-порит и др.)
- сжигание в котлах кипящего слоя, в пы-леугольных топках с добавкой качественного твердого топлива, газа, мазута;
- производство топливных брикетов.
В качестве перспективных направлений рассматриваются газификация с получением энергетического газа, производство сульфата алюминия, глинозема, кремний алюминиевых сплавов, органоминеральных удобрений, извлечение ценных элементов. По всем перечисленным выше направлениям имеются научно-технические разработки, по некоторым из них получены положительные результаты экспериментальных, опытных и опытно-промышленных испытаний способов и технологий, накоплен богатый производственный опыт. Тем не менее,
объемы использования в отрасли отходов производства растут медленно. Объективными причинами такой ситуации являются нестабильность состава горных пород, несоответствие их качественного состава требованиям действующих стандартов и технических условий на сырье для производства строительных материалов и других товарных продуктов, а также существующим кондициям по содержанию ценных элементов, необходимость, как правило, селективной разработки, складирования и сортировки отходов добычи перед их использованием и, вследствие этого, низкая рентабельность производств или отсутствие экономической выгоды при использовании отходов. В связи с этим для увеличения объемов использования отходов производства в угольной промышленности необходимо внесение изменений в природоохранное законодательство в части введения мер экономической поддержки предприятий отрасли, стройинду-стрии и других отраслей промышленности, занятых вовлечением в хозяйственный оборот попутных полезных ископаемых и отходов горного производства, в том числе накопленных в породных отвалах, шламонакопителях и хвостохрани-лищах.
Охрана земельных ресурсов
В процессе ведения горных работ, особенно на разрезах, происходит нарушение значительных территорий земной поверхности с образованием техногенного ландшафта, непригодных в дальнейшем для хозяйственного использования или возвращения в природный цикл
Рисунок З-Динамика показателей образования и использования отходов Figure 3 - Waste material formation and utilization indicator dynamics
без проведения комплекса восстановительных работ. Нарушению подвергаются земли сельскохозяйственного, лесохозяйственного и другого назначения. В 2016 г. в отрасли нарушено 5161 га или 13,4 га/млн т добычи (таблица 1). Площадь рекультивированых в течение года земель составила 964 га (2,5 га/млн. т добычи), уровень рекультивации от годового нарушения - 18,7 %. Общая площадь нарушенных земель в отрасли за предшествующий год увеличилась и на конец 2016 г. составила 111,2тыс. га.
За период с 2012 г. по 2016 г. площадь ежегодно нарушаемых земель увеличилась на 23 % (рисунок 4). Площадь ежегодно рекультивируемых земель в течение этого периода изменялась как в большую, так и в меньшую сторону и в 2016 г. снизилось по сравнению с 2012г. на 5,3 %. Разрыв между площадями нарушенных и рекультивированных земель в 2016 г. увеличился по сравнению с предшествующим периодом. Таким образом, процесс накопления площади нарушенных земель продолжается и имеет тенденцию к ускорению. Растет также и общая площадь отработанных земель, которые нарушены в процессе производства, выведены из эксплуатации, подлежат рекультивации и передаче прежним землепользователям. Площадь таких земель на конец 2016 г. достигла 17 тыс.га.
Согласно земельному кодексу землепользователи в процессе производственной деятельности обязаны проводить мероприятия по сохранению почв и их плодородия, по защите земель от водной и ветровой эрозии, подтопления, заболачивания, загрязнения и других негативных
воздействий, по рекультивации нарушенных земель, восстановлению плодородия почв, своевременному вовлечению земель в хозяйственный оборот.
Рекультивация нарушенных земель в угольной отрасли осуществляется в основном по трем направлениям: сельскохозяйственное, лесохозяйственное и санитарно-гигиеническое. Наиболее широко применяется на предприятиях отрасли традиционная технология рекультивации, которая заключается в технической подготовке рекультивируемой территории, нанесении на поверхность плодородного слоя почвы или потенциально плодородных пород, проведения необходимого комплекса агрохимических мероприятий, посеве районированных сортов трав или посадке кустарниковых и древесных культур. Рекультивация нарушенных земель в зависимости от характера и степени нарушения, направления их последующего использования требует выполнения большого объема земляных работ, значительных затрат материальных и финансовых средств.
Стратегическими документами развития угольной промышленности поставлена весьма сложная задача - довести уровень рекультивации нарушенных земель к 2030 г. до 90-100 % от годового нарушения. Решение поставленной задачи может быть достигнуто путем осуществления мероприятий по трем основным направлениям:
- снижение землеемкости горных работ, главным образом на разрезах;
- производство горных работ на разрезах и
2 5000
2000
63 16
4184 ■—— щ 405Е Щ —
1 BSD
101В 114" 1 В22 964
1---
Площадь нарушенных земель
-Площадь рекультивированных земель
Рисунок 4 - Динамика показателей нарушения и рекультивации земель Figure 4 - Land displacement and reclamation indicator dynamics
формирование породных отвалов с максимальным учетом последующей рекультивации нарушенных земель;
- сокращение затрат на выполнение ре-культивационных работ и повышение качества рекультивированных земель.
Снижение земельности открытых горных работ может быть достигнуто за счет реализации ряда мероприятий технического характера как на проектируемых, так и на действующих предприятиях [24]:
- преимущественное применение бестранспортной системы разработки месторождений с учетом горно-геологических условий;
- применение комбинированной системы разработки, предусматривающей на первом этапе отработку части карьерного поля с перемещением вскрышных пород во внешние отвалы и на втором этапе размещение пород в выработанном пространстве;
- применение новых технологических решений и приемов, например вскрытие месторождений без внешних капитальных въездных и выездных траншей, вскрытие глубоких горизонтов засыпными тоннелями, применение специальных подъемников и крутосклонных конвейеров;
- сухое складирование предварительно обезвоженных шламов и хвостов флотации.
Технологии открытых горных работ и от-валообразования должны предусматривать 24]:
- селективную разработку и складирование плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород с целью их последующего использования при рекультивации;
- формирование верхних слоев отвалов из пород, пригодных для биологической рекультивации;
- размещение непригодных и малопродуктивных пород в нижней части отвалов;
- сокращение разрыва во времени между нарушением земель горными работами и их рекультивацией;
- максимальное совмещение горных работ с техническим этапом рекультивации;
- совмещение работ по формированию породных отвалов с выполнением работ по профилактике их самовозгорания и рекультивации;
- максимальное приближение работ по рекультивации внутренних отвалов к фронту вскрышных и добытых работ при бестранспортной системе разработки.
Сокращение затрат на выполнение ре-культивационных работ и повышение качества рекультивированных земель может обеспечиться за счет:
- проведения подготовительного этапа работ, предшествующего разработке проектов рекультивации, который предусматривает проведение исследований состава и свойств по-чвогрунтов и горных пород, подлежащих рекультивации, обеспечивает обоснованный выбор направления рекультивации, подготовку полного объема исходных данных для проектирования и является необходимым условием высокого качества разрабатываемых проектов;
- применение в проектах рекультивации новых прогрессивных способов и технологий, в том числе микробиологического и других способов рекультивации без нанесения на рекультивируемые поверхности плодородного слоя почвы или потенциально плодородных пород, гидропосев трав на склоновых поверхностях и др.;
- формирование оптимального комплекса технических средств рекультивации с использованием горных машин, сельскохозяйственной техники, специальных машин и оборудования.
Важную роль в увеличении объемов и ускорении темпов рекультивации нарушенных земель могут иметь изменения в природоохранном законодательстве, с одной стороны, в направлении ужесточения требований по ускоренному восстановлению нарушенных земель и возврату их в хозяйственный оборот и, с другой стороны, установления материальных стимулов и льгот для предприятий, успешно работающих в данной сфере.
Выводы
1. Экологическая ситуация в угольной промышленности остается сложной, о чем свидетельствуют достигнутые в 2016 г. основные показатели эффективности природоохранной деятельности: доля нормативно очищенных сточных вод в общем объеме сброса в водные объекты - 17,7 %, доля загрязняющих веществ уловленных техническими средствами очистки выбросов в атмосферу - 41,5 %, уровень использования отходов в объеме образованных за год - 52,2 %, уровень рекультивации земель от годового нарушения - 18,7 %.
2. Наиболее острыми экологическими проблемами отрасли на современном этапе остаются:
- сброс загрязненных сточных вод в водные объекты без предварительной очистки и недостаточно очищенных (76,1 % от общего объема);
- выбросы шахтного метана в атмосферу (879,5 тыс. т в год), на долю которого приходится 87,3 % от общего объема выбросов загрязняющих веществ;
- размещение отходов производства во внешних породных отвалах (1526,9 млн т в год) и непрерывный рост общего количества накопленных отходов;
- разрыв между ежегодно нарушенными и рекультивированными землями и рост общей площади нарушенных (в том числе отработанных) земель.
3. Решение экологических проблем отрасли и преломление сложившихся в последние годы негативных тенденций в сфере охраны окружающей среды может быть достигнуто за счет:
- планомерной замены неэффективно работающих очистных сооружений сточных вод и оснащением выпусков загрязненных сточных вод, сбрасываемых без предварительной очистки, современными высокотехнологичными очистными сооружениями;
- разработки и осуществления мероприятий по повышению эффективности работы очистных сооружений, не обеспечивающих нормативную очистку, включая оптимизацию технологических процессов очистки, применение новых реагентов, улучшение технологического состояния и уровня их эксплуатации;
- совершенствования способов и технологий дегазации угольных пластов для получения
стабильных расходов и высоких концентраций извлекаемого метана;
- широкого использования дегазационного метана для получения электрической и тепловой энергии с применением проверенных в производственных условиях технологий и технических средств, выполнения научно-технических разработок по концентрированию и утилизации вентиляционного метана с учетом зарубежного опыта;
- совершенствования применяемых технологий ведения горных работ и формирования породных отвалов в направлении снижения количества образующихся отходов производства и землеемкости горных работ;
- расширения масштабов применения существующих, разработки и внедрения в производство новых способов и технологий утилизации отходов производства и рекультивации нарушенных земель;
- законодательного закрепления экономических мер, стимулирующих деятельность по вовлечению в хозяйственный оборот полезных ископаемых, текущих и накопленных отходов производства, по скорейшему восстановлению нарушенных территорий и возвращению их прежним землепользователям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мынка A.A., Лобанова Д.М. Технология очистки шахтных вод на шахтах «Березовская», «Первомайская» ОАО «Угольная компания «Северный Кузбасс». URL: http://science.kuzstu.ru.
2. Проектирование сооружений по очистке шахтных (карьерных) вод. URL: http://gpsh.ru>activities/gip4.html.
3. Калаев В.А., Каменцев A.B., Козлов В.М. Использование озонных технологий для очистки шахтных вод // Уголь.
2006. №11.С. 66-67.
4. Водоочистной комплекс на «Усковской». URL: http://Kemerovo.yellcity.ru/news.
5. Сооружениядля очистки шахтных вод шахты «Денисовская». URL: http://aquanvk.ru/project/detail/.
6. К. Шустер, X. Бенуа, Völklingen, Инго Н. Технология напорной флотации B&S - DAF // Экология производства.
2007. №4. С. 48-51.
7. Зайцева С.Г. УФ-излучение: экологически чистый метод обеззараживания // Экология производства. 2007. № 4. С. 52-56.
8. Очистные сооружения для обработки шахтных вод на ОАО «СУЭК-Кузбасс». URL: http://rus.evraz.com/news.
9. Чекменёв Ю.В., Фурса А.Н., Чекменёв А.Ю. Применение шахтного метана // Уголь. 2014. № 5. С. 92-95.
10. Трофимова Г.И., Бакушкина И.А. Использование метана в Кузбассе. Кемерово: КузГТУ, 2015.
11. Астахова С.А. Утилизация шахтного метана // Уголь. 2006. № 8. С. 63-65.
12. Проекты по сжиганию выбросов метана. URL: http://Kazccmp. org.
13. Пацков Е.А., Сторонский Н.М. Основные направления утилизации шахтного метана в энергетических установках. URL: http:// musters, donntu. org.
14. Утилизация шахтного метана в газогенераторных установках с выработкой тепло- и электроэнергии. URL: http://KazEdu.kz.
15. Сокращение выбросов шахтного метана от деятельности АО "Воркутауголь". URL: http://barentsinfo. ti.
16. Фомичёв A.A., Гончаренко Я.С. Газопоршневые теплоэлектростанции на шахтном метане построены в Воркуте. URL: http://turbine-diesel.ru.
17. Безпфлюг В.А. Опыт утилизации шахтного метана в ФРГ и возможности его утилизации в России // Уголь. 2006. № 8. С. 66-68.
18. Бакхаус С., Безпфлюг В.А., Мазаник Е.В., Хоппе С. Опыт внедрения мобильных ТЭС на шахтном метане // Уголь. 2009. №11.С. 50-53.
19. Чекменёв Ю.В., Фурса А.Н., Чекменёв А. Ю. Применение шахтного метана // Уголь. 2016. № 5. С. 78-81.
20. Шпирт М.Я., Рубан В.А., Иткин Ю.В. Рациональное использование отходов добычи и обогащения углей. М.: Недра, 1990. 224 с.
21. Комплексная переработка углей и повышение эффективности их использования. Каталог-справочник / Под
общей редакцией В.М. Щадова. Сост. Головин Г.С., Малолетнев A.C. М.: НТК'Трек", 2007. 292 с.
22. Поченков И.В., Мясков A.B. Анализ существующих методов использования и переработки отходов угледобычи. URL: http://vestnik. msmu.ru.
23. Беломеря Н.И., Шевченко А.Ю. Использование отходов углеобогащения для получения глинозёма. URL: http:// uran.done.tsk.ua.
24. Методические основы природопользования в угольной промышленности. Справочник / Под общей редакцией В.М. Щадова / Сост. Духанина В.Г., Сажин П.Д. Пермь: ОАО «МНИИЭКО ТЭК», 2007. 577 с.
REFERENCES
1. Mynka, A.A., & Lobanova D.M. Tekhnologiya ochistki shakhtnykh vod na shakhtakh «Berezovskaia», «Pervomaiskaia» ОАО «Ugolnaia kompaniia «Severnyi Kuzbass» [Water purification technology at "Berezovskaya», «Pervomajskaya» mines of ОАО "Coal company" Northern Kuzbass». Retrieved from: science, kuzstu. ru [in Russian],
2. Proektirovanie sooruzhenii po ochistke shahtnykh (kariernykh) vod [Mine (open pit) water clearing facilities design]. Retrieved from: http:// gpsh. ru > activities/gip4. html [in Russian],
3. Kalaev, V.A., Kamentsev, A.V., & Kozlov V.M. (2006). Ispolzovaniie ozonnykh tekhnologii dlia ochistki shakhtnykh vod [Using ozone technologies to clean mine waters], Ugol - Coal, 11, 66-67 [in Russian],
4. Vodoochistnoi complex na "Uskovskoi" [Water treatment complex at "Uskovskaia"]. Retrieved from: http.llkemerovo. yellcity. ru / news, [in Russian],
5. Sooruzheniia dlia ochistki shakhtnykh vod Shakhty "Denisovskaia" [Facilities for purifying mine water of "Denisovskaia" mine]. Retrieved from: http:// aquanvk. ru / project / detail/ [in Russian],
6. Schuster, K., Benoit, H., Völklingen, B.,& Ingo, N. (2007). Tekhnologia napornoi flotatsii В & S - DAF [Technology of pressure flotation B&S-DAF], Ekologia proizvodstva - Production Ecology, 4, 48-51 [in Russian],
7. Zaytseva, S.G. (2007). UF-izlucheniie: ekologicheskichistyi metodobezzarazhivaniia[UV-radiation: an environmentally friendly method of decontamination], Ekologia proizvodstva - Production Ecology, 4, 52-56 [in Russian],
8. Ochistnyie sooruzheniia dlia obrabotki shakhtnykh vod na ОАО "SUEK-Kuzbass" [Treatment facilities for mine water processing at ОАО "Suek-Kuzbass». Retrieved from: http:// rus.evraz.com / newsfin Russian],
9. Chekmenev, Yu.V., Fursa, A.N., Chekmenev, A.Yu. (2014). Primeneniie shakhtnogo metana [Mine methane utilization], Ugol-Coal, 5, 92-95 [in Russian],
10. Trofimova, G.I., & Bakushkina I.A. (2015). Ispolzovaniie metana v Kuzbasse [Methane utilization in Kuzbass], Kemerovo: KuzGTU [in Russian],
11. Astakhova, S.A. (2006). Utilizatsia shakhtnogo metana [Mine methane utilization], Ugol - Coal, 8, 63-65 [in Russian],
12. Proiekty po szhiganiiu metana [Methane burning projects]. Retrieved from: http.llkazccmp. org [in Russian],
13. Patskov, Ye.A., & Storonsky, N.M. Osnovnuie napravleniia utilizatsii shakhtnogo metana v energeticheskikh ustanovkakh [Mine methane utilization at power plants]. Retrieved from: http:// musters, donntu.org [in Russian],
14. Utilizatsiia shakhtnogo metana v gazogeneratornykh ustanovkakh s vyrabotkoi teplo- i elektroenergii [Mine methane utilization in gas generating plants producing heat and electricity]. Retrieved from: http.IlKazEdu.kz [in Russian],
15. Sokrashcheniie vybrosov shakhtnogo metana ot deiatelnosti AO "Vorkutaugol" [AO "Vorkutaugol" activities mine methane emission reduction]. Retrieved from: http.llbarentsinfo.ti [in Russian],
16. Fomitchev, A.A., & Goncharenko Ya.S. Gazoporshnevyie teploelektrostantsii na shakhtnom metane postroieny v Vorkute [Gas thermal power plants on mine methane built in Vorkuta] Retrieved from: http:// turbine-diesel.ru [in Russian],
17. Bezpfliug, V.A. (2006). Opyt utilizatsii shakhtnogo metana v FRG i vozmozhnosti iego utilizatsii v Rossii [Experience of mine methane utilization in Germany and its utilization possibility in Russia], Ugol - Coal, 8, 66-68 [in Russian],
18. Backhaus, С., Bezpfliug, V.A., Mazanik Ye.V., & Hoppe, S. (2009). Opyt vnedreniia mobilnykh TES na shakhtnom metane [Mine methane using mobile thermal power plants implementation experience], Ugol - Coal, 11, 50-53 [in Russian],
19. Chekmenev, Yu.V., Fursa, A.N., & Chekmenev, A.Yu. (2016). Primeneniie shakhtnogo metana [Mine methane utilization], Ugol - Coal, 5, 78-81 [in Russian],
20. Shpirt, M.Ya., Ruban, V.A., & Itkin Yu.V. (1990). Ratsionalnoie ispolzovaniie otkhodov dobychi i obogashcheniia uglei [Coalmining andprocessingwasterationaluse], Moscow: Nedra [in Russian],
21. Shchadov, V.M., Golovin, G.S., & Maloletnev, A.S. (2007). Kompleksnaia pererabotka uglei ipovysheniie ehffektivnosti ikh ispolzovaniie. Katalog-spravochnik [Coal complex processing and its utilization efficiency improvement. Catalogue-guide], Moscow: NTK "Trek" [in Russian],
22. Pochenkov, I.V., & Miaskov, A.V. Analiz sushchestvuiushchikh metodov ispolzovaniia i pererabotki otkhodov ugledobychi [Analysis of coal extraction and processing wastes utilization existing methods]. Retrieved from: http:// vestnik.msmu.ru [in Russian],
23. Belomeria, N.I., & Shevchenko, A.Yu. Ispolzovaniie otkhodov ugleobogashcheniia dlia polucheniia glinozioma [Coal processing waste use to obtain aluminum oxide]. Retrieved from: http.lluran.done.tsk.ua [in Russian],
24. Shchadov, V.M., Dukhanina, V.G., & Sazhin, P.D. (2007). Metodicheskiie osnovy prirodopolzovaniia v ugolnoi promyshlennosti. Spravochnik [Methodical bases of environmental management in the coal industry. Handbook], Perm: ОАО "MNIIEKO ТЕК" [in Russian],
Портал n
ний "ВостЭКО а Горный-ЦОТ
ж ш г
indsafe.ru
nd i ipdDdx рекламы
