CC BY
91
© A.A. Коробкова, 2013
УДК 622.2:628.395 А.А. Коробкова
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА АТМОСФЕРУ ПРИ ДОБЫЧЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
Изучены общие характеристики горнодобывающих предприятий Иркутской области. Проведен анализ пыле- и газообразных выбросов, рассчитаны удельные выбросы и весовой эквивалент. Выявлены основные зависимости и даны рекомендации по сокращению негативного воздействия при проведении горных работ. Ключевые слова: горнодобывающая отрасль, разработка россыпей, добыча нерудных строительных материалов, добыча угля, пылегазообразные выбросы.
Линамика промышленного производства в Иркутской области в последние годы характеризуется стабильным ростом. Упадок производства, характерный для российской экономики переходного периода 1990-х гг., сменился устойчивым развитием, вызванным ослаблением национальной валюты и выгодной ценовой конъюнктурой на мировых товарных рынках после 1998 г. Аналогичные процессы происходили и в Иркутской области, однако носили более явный характер. В целом, сформировались механизмы интеграции региональной экономики в национальное хозяйство, взаимодействия с другими регионами [1].
В структуре промышленного производства области наибольшую долю занимает горно-металлургическое производство (29 %). Анализ ситуации в использовании недр Иркутской области показывает, что в горнодобывающей отрасли по добыче твердых полезных ископаемых наиболее стабильно работают золотодобывающая и угледобывающая подотрасли, а также промышленность стройматериалов.
В распределенном фонде недр находится 1187,6 млн т запасов угля, нераспределенном - 6909,5 млн т (85,3 %). Основной объем добычи угля выполняет ООО «Компания «Востсибуголь», на трех месторождениях Иркутского бассейна: Черемховском, Азейском, Мугунском.
По добыче золота Иркутская область занимает третье-пятое место в России (около 10% от общероссийской добычи), золото до настоящего времени добывается в основном из россыпей. Государственным балансом запасов на территории области учтено 320 россыпных и 6 рудных объектов. По подготовленным запасам рудного золота область занимает одно из первых место [1].
Балансом запасов по Иркутской области учтены на 01.01.2011 г. 121 месторождение песчано-гравийной смеси, 26 - строительных песков и 59 строительных камней [3]. Объемы добычи стройматериалов интенсивно дают прирост. Ресурсы строительных материалов области по объему способны обеспечить потребности Сибирского региона.
Последние годы наблюдается заметный рост добычи угля, золота и строительных материалов, в т.ч. песчано-гравийной смеси (табл. 1).
Таблица 1
Объемы добычи полезных ископаемых в Иркутской области за последние годы [3]
Полезное ископаемое Год
2009 2010 2011
1 2 3 4
Нефть, млн т 1,59 3,26 6,5
Газ, млн м3 397,3 629,2 1000
Уголь, млн т 10,97 13,044 13,7
Железные руды, млн т 11,289 11,1 12,762
Золото, кг, в т.ч. 14767 15996 17007
рудное 4403 5215 5272
россыпное 10364 10781 11735
Гипс, тыс. т 508 239 300
Песчано-гравийная смесь, тыс. м 1241,1 2058,9 2500
Строительные пески, тыс. м3 196,7 111,94 120
Цементное сырье, тыс. т 587 531 600
Постоянно растущие потребности в минерально-сырьевых ресурсах обуславливает необходимость интенсивного развития горной промышленности. Вместе с тем разработка месторождений открытым способом вызывает наиболее существенные изменения структуры природных ландшафтов и других компонентов окружающей природной среды в результате прямого или косвенного влияния деятельности горнодобывающих предприятий. Можно утверждать, что развитие минерально-сырьевой базы связано с ухудшением состояния окружающей среды; воздействие на окружающую среду современных карьеров и техногенных массивов приобретает региональный характер [2].
Объектами исследования настоящей работы являются карьеры по добыче россыпного золота (табл. 2), нерудных строительных материалов (табл. 3) и угля (табл. 4) открытым способом.
Добыча полезных ископаемых открытым способом осуществляется по средствам следующих процессов: буровыми, взрывными, вскрышными, добычными работами и при формирование отвалов. Для бурения скважин на карьерах применяют буровые станки различных марок. Бурение сопровождается выделением пыли в атмосферу. При взрывах основными выбрасываемыми веществами являются оксид и диоксид азота, углерод оксид и пыль. Загрязнение окружающей среды происходит за счет выделения вредных газов и пыли из пыле-газового облака и газов из взорванной горной массы. Взрывы кратковременны, поэтому не являются постоянными источниками выбросов.
При добыче угля и вскрыше в основном работы осуществляются бульдозерами и транспортным комплексом (с помощью экскаваторов и автосамосвалов). На интенсивность пылевыделения при погрузо-разгрузочных работах оказывают влияние объем одновременно разгружаемой породы, высота разгрузки. На породных отвалах работает карьерный транспорт. Как правило, наибольшее количество выбросов пыли в атмосферу при добыче полезных ископаемых осуществляется при ведении горных работ по транспортной схеме. Загрязнение атмосферы пылью происходит в результате сдувания её с поверхности транспортируемого материала.
Таблица 2
Характеристика анализируемых объектов по добыче россыпного золота открьп-ым способом
Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки
Руч. Большой Догал-дын, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры (Т-500; Т-170; Т-11; Т-35); экскаваторы (ЭШ-20/90; ЭШ-15/90; ЭКГ-5А; ЭКГ-4У; ЭО-5126; ЭО-4126); погрузчик (БелАЗ-7822); автосамосвалы (БелАЗ-7540); буровой станок (СБШ-250) Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - игданит)
Руч. Правый Догалдын, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры (Т-500; Т-170; Т-11; Т-35); экскаваторы (ЭШ-10/60; ЭКГ-5А; ЭО-5126; ЭО-4124; ЭШ-5124); автосамосвалы (Бе-лАЗ-7540); буровой станок (СБШ-250) Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - игданит)
Р. Вача, ЗАО «Ленсиб» Бульдозеры (Т-500; ДЗ-171); экскаватор (ЭО-5126); погрузчик (БелАЗ-7822); автосамосвалы (БелАЗ-7540); буровой станок (СБШ-250) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - игданит)
Р. Угахан, ООО «УГА-ХАН» Бульдозеры (Т-500; Д-355А); экскаваторы ( ЭКГ-5А; Комацу РС-400; SD-16); автосамосвалы (Бе-лАЗ-7540); буровой станок (БТС-150) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - игданит)
Руч. Мамочкин, ООО «УГАХАН» Бульдозеры (Д-355А; Т-170); экскаватор (Hitachi); автосамосвалы (БелАЗ-7540) Транспортная система разработки без БВР
Левосторонняя терраса р. Жуя, ООО «УГАХАН» Бульдозеры (Т-11; Д-355А; Т-170); экскаваторы ( ЭО-5126; Комацу VA-470); автосамосвалы (БелАЗ-7540); буровой станок (БТС-150) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - игданит)
Руч. Мариинский, ООО «УГАХАН» Бульдозеры (Д-355А; Т-11) Транспортная система разработки без БВР
Руч. Мочи, ЗАО ГПП «Реткон» Бульдозеры (Д-355; Т-130; Т-170); экскаватор (ЭКГ-5А); погрузчик (F-960); автосамосвалы (БелАЗ-7522); буровые станки (2СБШ-200; Амурец-100; УКС-22) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - игданит, аммонит, эмульсонит)
Таблица 3
Характеристика объектов добьми нерудных строительных материалов открытым способом
Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки
Месторождение «Ир-кутное», ООО ПК «ИНЭМ» Бульдозер (SHANTUI SD 23); экскаваторы (LIUGONG CLG 925LC); автосамосвалы (КрАЗ-256); фронтальный погрузчик (GLG842) Транспортная система разработки без БВР
Окончание табл. 3
Карьер «Центральный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» Бульдозеры (Д-275; Д-65); экскаваторы (ЭКГ-5; ЭКГ-4,6); автосамосвалы (БЕЛАЗ); буровой станок (СБШ-250) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - граммонит)
Карьер «Северный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» Бульдозеры (Д-155; Д-65); экскаваторы (ЭКГ-5; Комацу РС-750); автосамосвалы (БЕЛАЗ); буровой станок (СБШ-250) Транспортная система разработки с применением БВР (ВВ - граммонит)
Карьер «Солдатский», ООО «СЭНТ» Бульдозер (Shantuy SD16); экскаватор (Hyundai 240); автосамосвал (Howo) Транспортная система разработки без БВР
Таблица 4 Характеристика объектов добычи угля открытым способом
Наименование месторождения, предприятия Используемая техника Способ разработки
Месторождение «Головинское», ООО «Оль-хон» Бульдозеры (Б-10; Т-35.01); экскаваторы (ЭКГ-5А; ЭШ-10/70; Hitachi ZX450; Hitachi ZX600); автосамосвалы (МоАЗ; Камаз-8296; HOWO); буровые станки (СБР-160; СБШ-250; «Буроям») Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - Граммонит-7 9/21; Грану-лит; Эмульсолит)
Центральный блок, Филиал «Разрез Мугун-ский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры (Т-25; Т-170; Т-500; Т-35); экскаваторы (ЭКГ-5У; ЭР-1250; ЭШ-20/90); буровые станки (СБШ-250; СБР-160); ж\д транспорт (вагоны ПС-63); автосамосвалы (БелАЗ) Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - граммонит 79/21, аммонит 6ЖВ, эмульсолит, игданит, гранулит Д5)
Восточный блок, Филиал «Разрез Мугунский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры (Т-170; ДЭТ-1250; ДЭТ-250); экскаваторы (ЭКГ-5У; ЭШ-20/90); буровые станки (СБШ-200; СБР-160); ж\д транспорт (вагоны ПС-63) Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - граммонит, аммонит 6ЖВ, эмульсолит, игданит, гранулит Д-5)
Филиал «Разрез Азей-ский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры (ДЭТ-250; Т-25.01; Б-170); экскаваторы (ЭР-1250; ЭКГ-4У; ЭШ-20/90; ЭШ-40/85; ЭШ-10/70); буровые станки (3СБШ-200; 2СБШ-250МНА; СБР-160а-24) Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - граммонит 79/21, эмульсолит, игданит, гранулит Д5)
Филиал «Разрез Черем-ховский» ООО «Компания Востсибуголь» Бульдозеры (Т-25; ДЭТ-250; Т-330; Т-170; «Комацу», катер-пиллеер-824С, катерпиллеер-Д7Н; ДЗ-98Б; ДЗ-94С); экскаваторы (ЭКГ-5А; ЭКГ-4У; ЭКГ-8И; ЭКГ-8УС; ЭШ-10/70; ЭШ-11/70; ЭШ-20/90; ЭО-2621; ЭО-2626); автосамосвалы (МО-АЗ-6014); буровые станки (СБШ-250МНА; 3СБШ-200-60; 2СБШ-200-Н); Транспортная и бестранспортная системы разработки с применением БВР (ВВ - граммонит 79/21; гранулит; эмульсолит)
Таблица 5
Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при разработке россыпей
Месторождение, предприятие Производственная мощность предприятия по добыче пол. иск., тыс м3/год Количество ЗВ, отходящего от источников выб росов, т/год Удельные выбросы, т/м3
no2 no сажа so2 со бенза-пирен *106 формальдегид у\в по керосину пыль всего
Руч. Большой Догал-дын, ЗАО «Ленсиб» 425 3,093 8,23*10~4 0,493 0,344 5,122 0 0 0,845 339,543 349,869 8,23*10^
Руч. Правый Догал-дын, ЗАО «Ленсиб» 360,6 29,742 8,46*10"4 4,951 3,305 28,079 0 0 7,648 226,866 305,424 8,46*10~4
Р. Вача, ЗАО «Ленсиб» 100 17,395 6,43*Ш4 2,944 1,974 17,023 0 0 4,54 81,952 128,655 1,28*10^
Р. Угахан, ООО «УГАХАН» 200 14,189 6,45*Ш4 2,312 0,0766 14,705 0.8 0,00738 3,708 91,863 129,167 6,45*10"4
Руч. Мамочкин, ООО «УГАХАН» 100 4,301 2,41*10"4 0,715 0,479 3,919 0 0 1,109 12,958 24,180 2,41*10~4
Левосторонняя терраса р. Жуя, ООО «УГАХАН» 200 7,502 2,43'IÜ4 1,096 0,826 10,286 0,81 0,00738 1,917 25,890 48,743 2,43*10"4
Руч. Мариинский, ООО «УГАХАН» 50 0,00546 2,06*10~5 0,00176 D,00091í 0,0238 0 0 0,00394 0,994 1,030 2,06*10"5
Руч. Мочи, ЗАО ГПП «Реткон» 150 6,421 7,303*10~4 0,882 0,695 15,943 2.0 0,0171 1,754 82,801 109,547 7,303*104
Таблица б
Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при добыче нерудных строительных материалов
Наименование предприятия Производственная мощность предприятия по добыче пол. иск., тыс. м3/год Количество ЗВ, отходящего от источников выбросов, т/год Удельные выбросы, т/м3
no2 no сажа so2 со фор-ма-льде-гид у\в по бензину у\в по керосину пыль всего
Месторождение «Иркутное», ООО ПК «ИНЭМ» 30 1,143 0,186 0,176 0,122 0,988 0 0 0,28 27,567 30,462 1,01*103
Карьер «Центральный», ЭОО «КНАУФ ГИПС 5АЙКАЛ» 808,6 3,22 0,523 0,572 0,371 4,548 0 0,0114 0,8506 16,676 26,772 3,31*10"5
Карьер «Северный», ООО «КНАУФ ГИПС БАЙКАЛ» 458,6 4,805 0,780£ 0,855 0,549 5,357 0,0177 0 1,2703 15,753 29,389 6,40*10~5
Карьер «Солдатский», ООО «СЭНТ» 177 10,725 1,742 1,908 1,232 10,153 0 0 2,843 14,023 42,630 2,40*10~4
Таблица 7
Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при добыче угля
Наименование предприятия Производственная мощность предприятия по добыче пол. иск., м'''/год Количество ЗВ, отходящего от источников выб росов, т/год Удельные выбросы, т/м3
N02 N0 сажа во2 СО бен-зпи-рен *106 фор-ма-льде-гид у\в по бензину у\в по керосину пыль всего
Месторождение «Головинское», ООО «Ольхон» 800 000 11,188 1,818 1,791 1,315 12,016 3,2 0,0348 0,0207 3,325 6,650 38,159 4,76*10~5
Центральный блок, Филиал «Разрез Му-гунский» ООО «Компания Востсибуголь» 3 309 990 17,357 2,821 0,392 0,0006 37,047 0 0 0 1,894 41,799 101,311 3,06*10~5
Восточный блок, Филиал «Разрез Му-гунский» ООО «Компания Востсибуголь» 830 576 8,534 1,377 0,251 0,0005 13,47 0 0 0 1,628 19,622 44,882 5,40*10~5
Филиал «Разрез Азей-ский» ООО «Компания Востсибуголь» 1 913 000 4,067 0,661 0,578 0,42 419,302 0 0 0 0,975 123,475 549,478 2,87*10~4
Филиал «Разрез Че-ремховсий» ООО «Компания Востсибуголь» 3 245 000 0,930 0,151 0,132 0,096 536,581 0 0 0 0,222 47,524 585,639 1,80*104
Анализ показал, что наиболее значимое загрязнение атмосферы пылью от источников выбросов горнодобывающих предприятий происходит при транспортировании горной породы и формировании отвалов, а так же выброс загрязняющих веществ от сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания горной техникой. При этом в атмосферу с отработавшими газами поступают аэрозольные и газообразные компоненты. Наиболее опасными из газообразных выбросов дизельных двигателей являются оксид и диоксид азота, оксид углерода и углеводороды.
Автомобильный транспорт помимо этого загрязняет атмосферу при движении в результате взаимодействия автомобильных колес с поверхностью дороги. При работе автотранспорта в атмосферный воздух выбрасываются продукты сгорания дизельного топлива. Выброс вредных веществ (пыли) при отвалооб-разовании вскрышных пород составляет примерно одинаковое количество, что и выброс пыли при транспортировании горной массы.
При работе техники на отвалах выделяется значительное количество пыли, причем при экскаваторнром способе отвалообразования запыленность воздуха выше, чем при бульдозерном. Общим для всех способов отсыпки отвалов является образование больших незакрепленных поверхностей, которые при неблагоприятных условиях приводят к интенсивному пылеобразованию, зависящего от вида материала, гранулометрического состава, метеорологических условий [4].
Используемые методики при расчете выбросов отходящих от источников выброса не позволяют достоверно учесть выбросы, так как в методиках рассматриваются устаревшие образцы техники, а удельные показатели для расчета вредных выбросов принимают по аналогии с приведенными в методиках.
Распределение суммарных выбросов загрязняющих веществ от анализируемых горнодобывающих предприятий приведено в табл. 5, 6, 7.
В табл. 8 представлена структура загрязняющих выбросов в атмосферу при разработке месторождений полезных ископаемых.
Таблица 8
Структура загрязняющих выбросов в атмосферу при разработке месторождений полезных ископаемых
Полезное ископаемое Удельные выбросы, т/м3 Удельный ущерб, руб./м3
средние средневзвешенные средний средневзвешенный
Россыпное золото 6,04*10- 4 6,91*10- 4 7,68*10-2 8,7*10-2
Нерудные строительные материалы 3,38*10- 4 8,76*10-5 4,23*10-2 1,03*10-2
Уголь 1,2*10- 4 1,3*10- 4 5,71*10-3 4,74*10-3
» россыпное золото
уголь
А строительные материалы
0,0014 0,0012 0,001 0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0
\ ♦
\ ♦
♦ ш ■
» 4 ■
500000 1000000 1500000 2000000 2500000 Объём добычи, куб. м/год
3000000 3500000
0
Рис. 1. График зависимости показателей удельных выбросов от годовой производительности горнодобывающих предприятий
Объем добычи, куб. м/год
Рис. 2. График зависимости значений удельного ущерба от производительности горнодобывающих предприятий
В целом по анализируемым горнодобывающим объектам удельные выбросы вредных веществ, т/м , относительно годовой производительности предприятий уменьшаются по мере нарастания их производственной мощности (рис. 1). Та же самая зависимость отмечается и по величине удельного ущерба (рис. 2), который для предприятия с годовой производительностью более 1 млн м3 в среднем в 3 раза меньше чем у предприятий с годовой производительностью 0,05-0,5 млн м3.
Таким образом, увеличение производственной мощности горнодобывающих объектов позволяет заметно снижать негативное воздействие на атмосферу.
Удельные выбросы загрязняющих веществ при добыче угля значительно меньше, чем при разработке россыпей и месторождений строительных материалов. Указанный факт объясняется преимущественным использованием на последних из них дизельного оборудования с выбросами большего объема загрязняющих веществ.
Выполненный анализ выбросов подтверждает целесообразность использования бестранспортных технологий, а также более производительного оборудования на электроприводе. Поэтому для повышения экологической чистоты горных работ рекомендуется укрупнять горнодобывающие объекты, что позволит использовать более мощное оборудование на электрическом приводе.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тальгамер Б.Л., Коробкова Е.А. Угольная промышленность Иркутской области: история и перспективы развития: учеб. пособие. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. - 112 с.
2. Сенченко Д.С. Инженерно-геологическое обоснование метода оценки нарушенно-сти горным производством земель для восстановления экологического равновесия. Автореферат. Москва, 2011. с. 1.
3. Отчет Министерства природных ресурсов и экологии Иркутской области за 2011 г.
4. Методика расчета вредных выбросов (сбросов) для комплекса оборудования открытых горных работ (на основе удельных показателей). - Люберцы, 1999. »'.мз
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Коробкова Анастасия Андреевна - аспирант, Иркутский государственный технический университет, Korobkova.A.A@yandex.ru
