CC BY
141
УДК 622.85:622.33
© Ю.А. Васянович, В.П. Лушпей, О.В. Музыченко, 2013
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШАХТНЫХ И КАРЬЕРНЫХ ВОД ДЛЯ НУЖД НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ В УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ РЕГИОНАХ
Рассмотрены возможности использования шахтных (карьерных) вод в качестве резерва хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения населенных пунктов, расположенных на территории рядом с горными предприятиями. Ключевые слова: шахтные и карьерные воды, горные предприятия, сточные воды, выработанное пространство.
Приморский край относится к таким регионам страны, в которых основным видом топлива был уголь, являющийся традиционным энергоносителем.
Добыча угля производится из относительно глубоких горных выработок, что обусловливает нарушение естественного состояния горных массивов. Добыча угля, сопровождающаяся откачкой шахтных и карьерных вод, выдачей на поверхность пустых пород, выбросами пыли и вредных газов, приводит к загрязнению водных ресурсов, атмосферы и почвы [1].
Сточные воды горнодобывающей промышленности причиняют значительный ущерб водным ресурсам за счет истощения запасов подземных вод при осушении и эксплуатации месторождений, в результате загрязнения поверхностных вод сбросами недостаточно очищенных шахтных, карьерных, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, а также стоками ливневых и талых вод с промплощадок угольных предприятий, отвалов, полотна железных и автомобильных дорог.
Сточные воды угледобывающих предприятий подразделяются на следующие группы [2]:
— шахтные воды (шахтные воды и воды от осушения шахтных полей);
— карьерные воды разрезов (карьерные воды и воды от осушения карьерных полей);
— производственные сточные воды (поверхностного комплекса шахт, разрезов, обогатительных фабрик, заводов и др.);
— коммунально-бытовые воды населения поселков, находящихся на балансе угольных предприятий.
Под шахтными водами угольных месторождений понимают поверхностные и подземные воды, попавшие в горные выработки при вскрытии и эксплуатации месторождений и претерпевшие здесь определенные изменения в результате контакта с горными машинами и механизмами, углем и углевмещающими породами.
Протекая по горным выработкам, шахтные воды приобретают высокую механическую загрязненность, изменяется их химический состав, в воде возрастает содержание органических и биогенных веществ.
Шахтные воды имеют темную окраску, низкую прозрачность, содержат большое количество взвешенных веществ (концентрация твердых механических примесей колеблется в пределах 4 — 6 г/л). Причем основную массу взвешенных веществ (60 — 80 % общего их количества) составляют мелкодисперсные частицы диаметром менее 0,01 мм.
Шахтные воды могут иметь высокую минерализацию, что обусловлено наличием в них, главным образом, сульфатов и хлоридов. Минерализованные шахтные воды характеризуются высокой жесткостью (3 — 20 мг-экв/л), в отдельных случаях превышающей 30 мг-экв/л. Сточные воды ряда шахт содержат некоторые микроэлементы (медь, никель, титан, цинк, стронций и др.) в концентрациях, иногда превышающих допустимые. В шахтных водах могут присутствовать также марганец, железо и другие ингредиенты, обусловленные минералогическим составом залегающих пород.
Сточные воды большинства угольных шахт имеют нейтральную или слабощелочную реакцию [4].
Карьерные выемки отработанных месторождений заполняются водой, формируется техногенный водоносный горизонт. По химическому составу воды техногенного горизонта — это карьерные воды. Результаты химических анализов проб воды, отобранных из карьерных вод на территории разрезов в Приморском крае, указывают на повышенное содержание сульфатов, солей железа, натриевых солей, кроме того, отмечается повышенное содержание фенолов, нефтепродуктов, кадмия и хрома. Качество этих вод при застойном режиме и с течением вре-
мени значительно ухудшается, что таким образом представляет собой очаг загрязнения подземных вод смежных водоносных горизонтов (надугольного и угольного), а также поверхностных вод водотоков [5].
При прохождении горных выработок, образовании зон обрушений, вскрытии и откачке водоносных горизонтов происходит уменьшение статистических запасов вод, понижение их уровней и, как следствие этого, формирование депрессионных воронок в районе месторождения. Вокруг угольных разрезов происходит понижение уровня грунтовых вод, пересыхание поверхностных водотоков, реже, в результате формирования прогибов и проседания, их заболачивание и подтопление.
Большинство угольных месторождений Приморского края структурно приурочены к межгорным котловинам и впадинам, в связи с этим водоотливы из шахт и карьеров оказывают существенное влияние на запасы подземных вод. Сброс отработанных шахтных и промышленных вод осуществляется в речную сеть, что приводит к механическому, химическому и бактериологическому загрязнению водотоков. Выработанное пространство отработанных шахт является местом скопления подземных вод, которые загрязняются через зоны аэрации. Практически все реки Приморского края загрязнены в той или иной степени [5].
Для решения вопроса по использованию шахтных и карьерных вод разрезов, необходимо знать химический состав стоков (вод) с целью переработка их в продукцию.
Шахтные (карьерные) воды необходимо рассматривать как резерв хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения населенных пунктов, расположенных на территории рядом с горными предприятиями.
Использование шахтных (карьерных) вод для нужд хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения определяется их принадлежностью к классификационной группе по показателям качества, а также видам источника воды (действующее или законсервированное горное предприятие).
В процессе добычи угля, чистая вода, находящаяся в недрах земли стекает в горные выработки, смешивается с технологической водой, органикой и загрязняется.
Кроме того, в шахтной воде содержится много редких растворенных веществ, которые в процессе очистки (с помощью сорбентов) можно извлекать. При фильтрации можно использовать уголь или угольный сорбент, а потом его сжигать как топливо.
Замена питьевой воды карьерными водами обеспечивает положительный экономический эффект, оказываемый на финансовое положение предприятий.
Рассматривая направление использования шахтных (карьерных) вод, можно выделить предприятия (котельные, дорожно-транспортные службы, сельские хозяйства и др.), то есть те предприятия и организации, которые постоянно нуждаются в больших объемах воды и находятся в непосредственной близости от горных предприятий.
Использование карьерных вод в котельных с применением паровых водотрубных котлов низкого (до 1,4 МПа) давления и водогрейных водотрубных котлов с температурой сетевой воды на выходе до 115°С при закрытых системах водоснабжения, для производства тепловой энергии, способствует экономии питьевой воды.
Для комплексного использования карьерных вод, целесообразно в искусственно образованных неровностях рельефа, например, отработанных карьерных выработках, создание прудов и водохранилищ, которые после благоустройства также могут служить зонами отдыха и развлечений.
Для улучшения экологической ситуации в зонах влияния законсервированных шахт необходимо:
— повышать эффективность экологического мониторинга за счет совершенствования его организации и проведения;
— создавать системы наблюдательных скважин и проводить режимные наблюдения за состоянием подземных вод;
— изучать необходимость строительства новых и расширения существующих водоотливных комплексов в связи с возможными перетоками воды законсервированных шахт в действующие шахты;
— обеспечивать питьевой водой жителей населенных пунктов, источники водоснабжения которых загрязнены шахтными водами;
— рассматривать вопрос строительства и реконструкции очистных сооружений на шахтах, осуществляющих сброс в водные объекты шахтных вод.
Требования к качеству использования карьерных и шахтных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения должны удовлетворять требованиям ГОСТ 2674—82, а в случае несоответствия этим требованиям могут быть рекомендованы мероприятия по улучшению качества воды согласно СНиП 2.04.02-84. Концентрации в воде компонентов, не вошедших в ГОСТ 2874-82, не должны превышать допустимые нормы, согласно СанПиН 42121-4130-86 для источников централизованного водоснабжения. Перечень таких компонентов в каждом конкретном случае устанавливается местными органами санитарного надзора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Субботин Ю.В., Овешников Ю.М., Авдеев П.Б. Процессы открытых горных работ / Чита: Издательство ЧитГУ, 2009г. — 334 с.
2. Егоров П.В., Бобер Е.А., Кузнецов Ю.Н. и др. Основы горного дела /М.: — Издательство Московского государственного университета, 2006г. — 400 с.
3. Долина Л.Ф. Сточные воды предприятий горной промышленности и методы их очистки / Днепропетровск: Молодежная экологическая лига Приднепровья, 2000. — 43 с.
4. Методические рекомендации по оценке эксплуатационных запасов подземных дренажных вод месторождений твердых полезных ископаемых / Москва, 1992г.
5. http://ecotext2.ru/133.html Экологическая характеристика территорий, нарушенных при разработке угольных месторождений (приморский край). В.В. Родаева, Уссурийский государственный педагогический институт, Уссурийск, Россия, rodaevavv@mail.ru .
