Прогрессивные экологоприемлемые проектные решения по объектам угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации Департамент угольной промышленности

Государственное предприятие Научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности

"ЦЕНТРОГИПРОШАХТ"

Прогрессивные экологоприемлемые проектные решения по объектам угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик

Москва, 1993

РЕФЕРАТ Отчет Д2Л£Гстр.

УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ,

ПАСПОРТА ПРОГРЕССИВНЫХ ЭКОЛОГОПРИШЛЕМЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ, ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ЗАЩИТА ВОДНОГО БАССЕЙНА, РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ГОРНЫМИ PAbOTAlbi, ^ПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Дан анализ отечественных и зарубежных экологоприемлемых решений по всем направлениям природоохранной деятельности в угольной промышленности, включая охрану атмосферного воздуха, защиту водного бассейна, рекультивацию земель, нарушенных горными работами, использование твердых отходов производства.

Выявлены наиболее важные достижения в области охраны окружающей среды, перспективные для использования в угольной промышленности.

Разработаны паспорта прогрессивных экодогонриемлемых проектных решений, включая технологии, способы, аппараты, по охране атмосферного воздуха, защите водного бассейна, рекультивации земель, нарушенных горными работами, использованию твердых отходов производства.

Результаты риботы предназначаются при оостивлешш раздела "Охрана природы" проектов строительства и реконструкции угольных предприятий.

1.2. Анализ прогрессивных окологопрнсмлсмых решении по защите годного бассейна

негативной ьсздайстыю угольных предприятий на водный бассейн проявляется н изменении ладного режима, загрнзнонии и засорении водоемов и водотоков в результате сброса значительного объема попутно забираемых шахтных и карьерных год. На каждую тонну добытого угля в РФ забирается 3,34 м³ шахтных вод, из которых 2,9 и³ сбрасываотся без использования, приводя к снижению качества воды в традиционных источниках водоснабжения.

Угольные предприятия в 1991 г. внесли свой негативный вклад в снижение на 10# годового стока реки Волг'и, деградацию и снижение стока, активное заиливание малых рек в Пермской, Челябинской, Свердловской, Кемеровской областях, республике Башкортостан и других регионах. Несмотря на то, что доля отрасли в сбросе сточных вод в поверхностные водоемы России незначительна (1,6#), структура сбрасываемых отмелью сточных вод по качеству свидетельствует о неудовлетворительном состоянии их очистки, так как 59# объема сбрасываемых вод являются загрязненными (в целом по России - 36,3#). Нормативно чисты?.ш (без очистки) в отрасли являются 21,6# объема сброса, в то время;, как в целом по России - 57,6#. При этом каждый третий ку-брмстр загрязненных вод сбрасывается в регионе Кузбасса, обеспечивающего 34,2# добычи России, экологическая обстановка на территории которого характеризуется значительной напряженностью. Кромо того в Кузбассе к 2010 г. ожидается увеличение добычи угля в 1,7 раза, что в сво<о очередь осложнит проблему. 16# сброса загрязненных вод приходится на долю месторождений Урала, 14,8# - Дальнего Востока, 10,3# - Донбасса. Указанные регионы являются густонаселенными, перспективными по добыче и переработке угля на период до 2010 г. (кроме 110 "Кизелуголь" и "Вахрушеву голь")»

Очевидно, что проблема утилизации загрязненных сточных вод сохранит остроту и актуальность и в следующем веко. Следует отменить, что установленные требования к качеству сбрасываемых сточных вод (с учетом их ужесточения^ значительно превышают требования ряда потребителей отрасли и народного хозяйства.

Проблема защиты водного бассейна требует решения комплекса задач, включая :

-    очистку сточных вод предприятий отрасли от специфических загрязнений, обеспечивающую максимальное их использование для нужд угольной промышленности, других отраслей народного хозяйства и сельскохозяйственного орошения, а также сброс сточных вод в водоемы;

-    подготовку для хозяйственно-питьевого водоснабжения природных вод, качество которых не соответствует нормативным требованиям по отдельным показателям;

-    очистку от солей тяжелых металлов сильно загрязненных стоков заводов машиностроения, рудоремонтных, промышленных котельных;

-    обеззараживание сточных вод.

Нахтные и карьерные воды имеют разнообразный физико-химический состав. По значению pH они условно делятся на 3 класса: нейтральные (pH = 6,5-8,5), кислые (pH^6,5) и щелочные (pH ^ 8,5). Основной объем шахтных вод относится к классу нейтральных. Кислые и щелочные воды встречаются редко. Щелочные воды, в отличие от кислых, не представляют опасности для водоемов.

По степени минерализации шахтные воды, как и природные, делятся на пресные (минорализация до I г/дм³), солоноватые (1-25г/дм³), соленые (25-50 г/дм³) и рассолы (свыше 5ог/дм³). Примерно половина объема шахтных вод относится по степени минерализации к пресным, другая - к солоноватым. Иреобладащими ионами являются кальций, магний, натрий, хлориды, сульсуаты, гидрокарбонаты и карбонаты. Общая жесткость шахтных вод находится в пределах 5-30 мг-экв/дм³. К числу основных загрязнений, наличие которых в шахтных водах связано с горными работами, относятся взвешенные вещества, нефтепродукты и бактериальные примеси.

В зависимости от гидрогеологических условий разработки, физико-цеханических свойств угля и вмещающих пород, технологии горных работ концентрация взвешенных веществ в шахтных водах варьирует от 30 до 2000 мг/дм³, не превышая, однако, в среднем га сутки на большинство шахт 1000 мг/дм³. Около 80? взвошеиных веществ в шахтных водах представлены частицами крупностью некое 50 шш, 50-70? взвешенных веществ на отдельных шихтах - частицами ыоиоо 10 М1Ш.

Содержание нефтепродуктов в шахтных водах зависит от уровня механизации горных работ, масштабов со применения, эффективности мероприятий по предотвращению потерь нефтепродуктов и из-

меняется от 0,001 до 4,0. Степень бактериальной загрязненности шахтных иод снижается с уменьшением величины pH, начиная с 6,5-7 и увеличением степени их минерализации.

3 настоящее время разработаны средства и истоды очистки, позврлнющио эффективно очистить сточные воды от взвешонных веществ, органически^ бакториальных загрязнений, а танке солей тяжелых металлов и нефтепродуктов.

На практике очистка шахтных вод производится от взвешенных веществ и бактериальных загрязнений, в основном, методами механической и физико-химической очистки.

Разработано и применяются много технологических схем очистки шахтных вод от взвешенных веществ, наиболее эффективные из которых предлагаются в качестве экологоприемлемых решений (паспорта 2.1 - 2.5.). Часть из них основана на использовании различных отстойников, прудов-отстойников, другая - на использовании методов интенсивной очистки с применением аппаратов заводского изготовления.

Существует второе направление очистки шахтных вод, основанное на использовании природных факторов. К этому направлению может быть отнесена технологическая схема биологической очистки шахтных вод на основе промышленного культивирования макрофитов (паспорт 2.6.). Особенность се заключается в использовании высших водных и прибрежно-водных растений, а также

харовых и нитчатых золоных водорослей, обеспечивающих высокую эффективность очистки шахтных вод но только от взвешенных веществ, но и нефтепродуктов. Содержание нефтепродуктов в очищенной воде соответствует ЛДК для водоемов рыбохозяйственного назначения (0,05 мг/дм³). При высоком содержании нефтепродуктов в сточных водах (свыше 3-5 мг/дм³) эффективны специальные способы и устройства для их улавливания. К ним. относятся гравитационные нефтеловушки (паспорт 2.7.) и флотаци-онныо установки (паспорта 2.6 - 2.9.), обеспечивающие очистку до норм ПДК.

Очистка кислых железосодержащих шахтных и природных вод при высоком содержании солей железа и алюминия предусматривается методом нейтрализации с использованием извести, известняка и других реагентов. При малом содержании этих солей, характерном для природных вод, возможно применение методов аэрации, фильтрования, коагуляции и флокуляции, электронейтрализации и других методов.

на твердую и жидкую^азы

Разделение нейтрализованной воды^осуществляется тени не истодами, что и при очистке от взвешенных веществ.

Схемы очистки кислых шахтных вод с утилизацией осадка предложены в паспортах 2.IO - 2.II.

Наряду со схемами, основанными на применении нейтрализующих реагентов,предложена технология биологической очистки кислых шахтных вод совместно с хозяйственно-бытовыми.сточными водами (паспорт 2.12.). Процесс нейтрализации на второй ступени очистка обеспечивается за счет метаболизма сульфатредуцирующих бактерий на питательной среде, создаваемой за счет хозяйственнобытовых сточных вод.

Сточные воды машиностроительных и ремонтно-механических заводов содержат целый комплекс загрязняющих веществ (твердые частицы, нефтепродукты, ионы Ре, Ст , № ), в связи с чем технология их очистки представляет сложную проблему. В последние годы для очистки этой категории сточных вод предложены различные технологии и шшараты (паспорта 2.13 - 2.23.), основанныо на методах электрокоагуляции, флотации, фильтрования, реагентной обработки, ионного обмена, биосорбции, отстаивания в био-прудах. Каждый из этих методов предназначен для определенных условий (расхода воды, состава и концентрации загрязняющих компонентов, необходимой степени очистки). Качество очистки обеспечивает повторное использование Сточных вод в технологических процессах и сброс в водоем в соответствии с существующими нормативами.

В связи с нарастанием дефицита питьевой воды в некоторых уголышх бассейнах возникла необходимость использования для питьевых целей подземных и поверхностных вод, не соответствующих требованиям к питьевой воде по содержанию железа, агрессивной углекислоты, сероводорода. Для доведения качества этих вод до нормативных требований могут сыть рекомендованы технологии очистки, основанныо на методах аэрации, хлорирования, озонирования, ультрафильтрации, десорбции (паспорта 2.24 - 2.27.).

К новым направлениям очистки хозяйственно-бытовых сточных вод следует отнести использование компактных установок заводского изготовления типа ^иТАБС“, работающих по методу глубокого окисления и технологию глубокой очистки хозяЙствснногбытоБых вод совместно о производственными водами (паспорта 2.2d.,2.29.).

Наиболее сложную проолому представляет очистка сточных вод от минеральных солей. В последние годы институтом "ВНИЯОС-

уголь" совместно со специализированными организациями (Сверд-ШШХиымаш, ВШШодГЕО, Тамбовский филиал СКТБ, iuKXXB ЛН Украины, УкрШШхиммаш и др.) разработаны технологические схемы деминерализации шахтных вод, основанные на методах элсктродиа-лиза, обратного осмоса и термического опреснения (паспорта 2.30 - 2.34.). Схемы обеспечивают получение Пресной воды и товарных солепродуктов. На базе этих схем разработаны проекты станций деминерализации для ряда шахт (Октябрьекчш-Южная НО "Р'остовугольч, Красноармсйская-Западная ПО "Красноармсйскуголь‘| Украина). Ведутся научно-исследовательские работы и предпро-ектные проработки по деминерализации шахтных вод шахты им.Ленина 110 "Ростовуголь" (паспорт 2.35.).

для обеззараживания сточных вод наиболее широко применяется хлорирование с использованием жидкого хлора и хлорсодер-гащнх реагентов. Перспективным является метод прямого электролиза с использованием установки “Поток" и озонирование (паспорт 2.36.).

Для обезвоживания осадка, образующегося при очистке сточных вод, перспективно применение вакуум-фильтров, фильтр-прессов и центрифуг, в том числе отечественного производства. Наряду с аппаратами механической обработки осадка может применяться установка для обезвоживания осадка, принцип действия которой основан на замораживании осадка с целью улучшения его во-доотдащей способности (паспорт 2.37.), что обеспечивает сокращение энергетических затрат.

Практический интерес представляют научно-технические разработки по осветлению технологической воды при гидродобыче угля с возвратом ев на повторное использование (паспорт 2.38.), система автоматического дозирования реагентов (паспорт 2.39.), конструкция фильтра с синтетической загрузкой (паспорт 2.40.), приборы для контроля концентрации взвешенных веществ в шахтных водах (паспорта 2.41, 2.42), состав антикоррозионных покрытий для водоочистных сооружений (паспорт 2.43.) и требования к качеству шахтных и карьерных вод, используемых для сельскохозяйственного орошения (паспорт 2.44.).

Приведенные технологии, способы очистки, оборудование и приборы контроля отвечают современному уровню, способствуют нормализации экологической обстановки в районах размещения предприятий отрасли и могут быть рекомендованы для применения в проектах строительства и реконструкции новых предприятий.

Внедрение рекомендуемых технологических схем очистки сточных вод в проектах вновь строящихся предприятий должно производиться в строгом соответствии с условиями их применения, что обеспечит качественную подготовку сточных вод для использования на технические нужды предприятий и сброса избыточного объема вод в водоемы в полном соответствии с„11равилами охраны поверхностных вод.*

При проектировании систем очистки сточных вод угольных предприятий следует широко использовать каталог-справочник "Технологические схемы очистки от взвешенных веществ и обеззараживания шахтных вод", включающий шесть наиболее эффективных и экономичных схем очистки шахтных вод от взвешенных веществ, обеспечивающих качество очистки до требований производственных потребителей отрасли и нормативных требований к сбросу вод в водоемы.

Перспективным направлением интенсификации процессов очистки сточных вод в угольной промышленности' является создание и освоение компактного оборудования заводского исполнения, выполненного на базе модульных конструкций. Использование такого оборудования должно быть предусмотрено на стадии проектирования, строительства и реконструкции угольных предприятий.

Применение технологий и оборудования для деминерализации шахтных вод с целью решения проблемы обезвреживания минерализованных стоков отрасли позволит снизить загрязнение водоемов, обеспечит экономию свежей воды за счет использования в народном хозяйстве значительного объема опресненной воды, снизит затраты на природоохранную деятельность за счет реализации товарных продуктов.

В настоящее время ужесточены требования к качеству сбрасываемых вод, ПДС загрязняющих веществ установлен на уровне ПЛК и фоновых показателей водоемов-приемников сточных вод,значительно расширился перечень контролируемых показателей загрязняющих веществ при сбросе в водоемы. Поэтому перспективным направлением водоохранной деятельности отрасли является внедрение на стадии проектирования новых предприятий и реконструкции старых действующих предприятий предложенных в паспортах технологий, аппаратов, средств и методов очистки сточных вод от солей тяжелых металлов, нефтепродуктов и других специфических загрязнений, прошедших стадию опытно-промышленной проверки в производственных условиях, являющихся экологоприешпрвышт

1.3. Анализ экологоприемлемых решении по рекультивации земель, нарушенных горными работами

За рубежом (США, ФРГ) и в ряде угледобывающих районов страны (Кузбасс) ка:;дь?й четвертый гектар земли занят угольными предприятиями. Отрицательное влияние угледобывающих предприятий на окружающую природную сроду выражается в отчуждении для ведения горних работ н размещения породных отвалов земель, необходимых сельскому и лесному хозяйству, их загрязнении, возникновении неблагоприятных локальных гидрохимических, гидрологических, почвенных изменений.

Наибольшие разрушения поверхности связаны с добычей угля открытым способом. На начало 1992 г. общая площадь земель, нарушенных предприятиями отрасли составила в РФ 109,7 тыс.га и распределилась следующим образом: разрезы - 63,шахты -30,7£, ОФ и Бф - 3,7£, прочие предприятия - Добыча I тыс. т угля и сланца подземным способом сопровождается размещением на земной поверхности 110-150 м³ пород, открытым-складированием 3,6 тыс.ы³ вскрышных пород. Площадь отчуждаемых земель на 1000 т добытого угля составляет при подземном способе добычи - 12 га, открытом - 25 га. Значительные площади в стране заняты под действующими отвалами пустых пород, в которых накоплено 5 млрд.м³ шахтных пород и отходов обогащения.

По оценкам зарубежных специалистов в промышленно развитых странах на душу населения ежегодно нарушается 10-30 м^ поверхности земли.

Современный уровень развития техники и технологии рекуль-тивационных работ позволяет восстановить нарушенные земли либо в их прежнем виде, либо создавать новый заранее спланированный ландшафт, не уступающий ранее существующему.

Однако объем рекультивационных работ в стране отстает от . потребности проиводства и имеет тенденцию к снижению. В 1991 г. рекультивировано 2,б тыс.га, что на 15,2£ нике, чем в 1990 г.

Причины неудовлетворительного состояния рекультивационных работ заключаются в следующем :

-    в проектах действующих предприятий не предусмотрено проведение всего комплекса рекультивационных работ с учетом современных требований;

-    нс созданы условия для внедрения новейших методов рекуль-

тивации,, комплексной механизации рекультивационных работ, полного совмещения технического этапа с технологией вскрышных выемочных работ и отвалообразования;

-    не освоены методы временной рекультивации отвальных площадей* на которых еще предстоят горные работы;

-    не созданы условия для высокоэффективного использования имеющейся техники, нет необходимой материально-технической базы на предприятиях, занимающихся рекультивационными работами.

Основные принципы, организация, технология и механизация рекультивации нарушенных земель во всех странах имеют общую основу, проводятся почта аналогично.

Рекультивация отвалов осуществляется по единой технологии.

В порядке восстановления земельного фонда бездействующие отвалы понижаются, тушатся и озеленяются. На действующих шахтах осуществляется формирование пожаробезопасных отвалов.Переформированные и рекультивированные отвалы используются в народнохозяйственных целях. Нарушенные шахтные поля после закрытия предприятия тоже рекультивируются-, а земли передаются прежним землепользователям.

В отличие от угольной промышленности РФ рекультивационные работы за рубежом ведутся очень высокими темпами (США,Англия, Польша, ФРГ и др.), качественно. Технический этап рекультивации в основном совмещается с процессом отвалообразования. Ре-культивационные работы за рубежом проводятся по совмещенной технологии с использованием, главным образом, основной технологической техники. В США, Японии, ФРГ, Испании, Франции и других страна* созданы специальные комплексы механизации для рекультивационных работ, которые в угольной промышленности РФ в настоящео время отсутствуют.

В настоящео время в отрасли прошла опытно-примышленную проверку в целом ряде производственных объединений технология озепенеш.я отвалов шахт и ОФ путем посадки деревьев, посева трав с помощью гидроссялки, использования торфоперегнойных ковров и т.д. Разработаны, апробированы и переданы для внедрения проектным институтом и производственным объединениям технологические схемы рекультивации нарушенных земель на разрезах, шахтах и ОФ. Схемы корректируются, дополняются в связи с разработкой новых технологий, схем, оборудования и средств рекультивации.

Институтом "iitaoCyrujib" разраиотан способ подготовки склоновых поверхностей уступов к отвалов для биологической рекультивации путец выполамивання крутых откосов остаточной траншеи. Предложенный способ позволяет в 3 раза сократить объем планировочных работ (паспорт 3.1.).

Институт проблем комплексного освоения недр РАН разработал технологические параметры совместного производства отвальных и рекультиЕационных работ. Предложенное решение является экологичным, так как сохраняя преимущества традиционной технической рекультивации, позволяет только за счет дополнительного использования бульдозеров и погрузчиков расширить диапазон параметров формируемых отьалоз, т.е. область применения рекультпвационных работ, без применения какого-либо специального оборудования (паспорт 3.2.).

Биологическая рекультивация нарушенных горными работами на разрезах земель проводится как в сельскохозяйственном, так и в лесохозяйственном направлениях. Если при сельскохозяйственном направлении создаются пахотные угодил и сенокосные участки, то при лесном - сплошные массивы лесонасаждений или лесные полосы, обеспечивающие защиту от ветра и эрозий.

НИИ газовой промышленности (г. Астрахань) предложен способ улучшения биологической рекультивации почвы (паспорт 3.3.) путем внесения двухкошоаентаого состава: гпдролпвный лигниносадок, получаемый при гидролизе древесины слабым раствором серной кислоты, и щелочные воды ректифинации бензола. При этом за счет улучшения физических свойств почзы ускоряется процесс восстановления плодородия нарушенных земель.

Технология лесной рекультивации отвалов карьеров и хвос-тохранилиц фосфо^ипса с использованием посадочного материала “Брикет¹¹, разработанная Ленинградским НИН лесного хозяйства, проверенная и внедренная в условия Кингисеппского НО "Фосфорит" (паспорт 3.4 .), может быть рекомендована для внедрения в условиях угольной промышленности.

Институт "ВНИПОСуголь"предлоЕИл технологию совместной укладки в отвалы коренных пород и наносов, разрабатываемых гидромеханизированным способом (паспорт 3.5 .). При этом обес-почиваотся сокращонио изъятия земель под отвалы и сроков восстановления земель, нарушенных горными работами при гндромо-хаиизироваинои способе , профилактика самовозгорания пород-

ных отвалов, сокращается объем использования воды на технологические процессы за счет осветления пульпы при фильтровании через породи отвалов. Снижаются затраты на технический этап рекультивации, что обеспечивается совмещением процессов отва-лообразевания и нанесением слон потенциально плодородных земель, улучшением условий для биологической рекультивации.

Наряду с традиционными способами биологической рекультивации институт "ВНИйОСуголь” разработал и успешно внедрил в ряде угледобывающих районов отрасли принципиально новый микробиологический способ ускоренной рекультивации нарушенных земель (паспорт 3.6.). Способ исключает нанесение плодородного слоя почвы, основан на применении активных штаммов микроорганизмов, участвующих в почвообразовательных процессах и способствующих накоплению в почвогрунтах органического вещества и элементов питания в доступной для высших растений форме. Способ высскоэкологичен, конкурентоспособен, запатертован в 8 странах мира, является предметом лицензионной продажи, может-быть рекомендован в качестве наиболее прогрессивного эколого-приемлемого решения.

Институты УралНУШпроект, МакНИН, Киевский автомобильно-дорожный предложили технологию формирования плоских породных отвалов с новыми пожаробезопасными параметрами. Технология предусматривает складирование отвальной массы в плоские породнив отвалы производительностью 1000-10000 т/сут. при доставке породы автомобильным транспортом. Способ обеспечивает возможность опережающей рекультивации отвала за счет периферийной отсыпки пород, снижение затрат на отвалообраэование. Предотвращается экологический ущерб от самовозгорания отвалов (пасп.3.7.)

Предложенные в паспортах технологии, схемы, способы рекультивации отвечают современному уровню, отражают существующее состояние рекультивадионных работ в стране и за рубежом и могут быть рекомендованы для использования при проектировании угольных предприятий. При выборе проектных решений в области охраны земельных ресурсов необходимо обеспечить их соответствие приоритетным направлениям развития рекультивационных работ :

-    разработка прогрессивных способов восстановления биологической продуктивности нарушенных земель;

-    комплексное решение вопросов, связанных с выбором технологических схем производства вскрышных работ, отвалообразования

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................... 5

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА................. 7

1.1.    Анализ прогрессивных экологоприемлсиых решений по

охране атмосферного воздуха ............. 7

1.2* Анализ прогрессивных экслогоприемлеыых решений по

защите водного бассейна ............... Х2

1.3.    Анализ прогрессивных экологоприемлемых решений по

рекультивации земель, нарушенных    горными    работами . . J8

1.4.    Анализ прогрессивных экологоприемлешх решений по

использованию твердых отходов производства ..... 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................ 27

2.    ПАСПОРТА ПРОГРЕССИВНЫХ ЭКОЛОШРИЕМЛЕШЛС ПРОЕКТНЫХ

РЕШЕНИЙ........................ 28

2.1.    Паспорта прогрессивных экологоприемлемых проектных

решений по защите атмосферного воздуха    ....... 29

2.2.    Паспорта прогрессивных экологоприсцлсмых проектных

решений по очистке сточных, в том числе шахтных и карьерных вод .................... 66

2.3.    Паспорта прогрессивных экологоприемлемых проектных решений по рациональному использованию земельных

ресурсов...................... 164

2.4.    Паспорта прогрессивных экологоприемлемых проектных

решений по использованию твердых    отходов    производства Iqq

и рскультивациошшх работ, обеспечивающее рациональное соци-альио-эколорическос фуикционироваиис ландшафта;

-    разработка и совершенствование истодов биотехнологической рекультивации с использованием почвенных микроорганизмов в кошлоксо с биостимулирующими препаратами с целью сни-ксиия финансовых и материальных затрат на рокультивацнонные работы и ускорения восстановления плодородия почвы;

-    внедрение новых высокоэффективных материалов и реагентов для улучшения свойств почвы и активизации процесса рекультивации.

ВВЕДЕНИЕ

Угольная промышленность является одной из экологически сложных отраслей народного хозяйства. Негативное воздействие техногенной деятельности предприятий по добыче и переработке угля и сланца проявляется в загрязнении атмосферного врздуха, образовании значительного объема сточных вод, истощении и загрязнении подземных вод, образовании твердых и жидких отходов производства, изъятии из народнохозяйственного оборота земельных площадей.

Отечественные и зарубежные исследования, включая научные, экспериментальные и поисковые работы, свидетельствуют, что экологическая безопасность горного производства может быть достигнута при условии разработки и внедрения при проектировании, эксплуатации и реконструкции отдельных объектов шахт, разрезов и обогатительных фабрик прогрессивных эколого-приемлемых решений.

Комплекс требований, направленных на экологическую безопасность предприятий отрасли, включает экологические требований к технологическим процессам, аппаратному оформлению, к сырью, к обезвреживанию и ликвидации неутилизируемых отходов, к использованию вторичных ресурсов.

Разработка экологоприемлемых решений, направленных на защиту атмосферного воздуха, очистку сточных, в том числе шахтных и карьерных вод, рациональное использование земельных ресурсов и рекультивацию нарушенных земель, комплексное использование отходов добычи угля и охрану недр является актуальной проблемой.

Минимизация негативного воздействия предприятий угольной промышленности на окружающую природную среду может быть достигнута путем разработки паспортов прогрессивных экологоприемлемых проектных решений по объектам угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик, обеспечивающих при их внедрении экологическую надежность проектов их строительства и реконструкции.

Выполнение указанного задания предусмотрено в рамках работы по теме "Паспорта прогрессивных экологоприемлемых проектных решений по объектам угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик". Работа выполняется институтами"Дентрогипрошахт" и "ВШШОС-уголь" в соответствии с договором института "Дентрогипрошахт" с Комитетом угольной промышленности Минтопэнерго России.

Головной институт - "Дентрогипрошахт". Срок выполнения работы : начало - март 1992 г., окончание - декабрь 1993 г.

При выполнении работы используются отчеты ВННИОСугля и отраслевых институтов о Ш10КР по проблеме охраны окружающей природной среды, сборники научных трудов ЫШЮСугля, обзоры научно-технических достидеиий в области охраны окружающей сроды, содержащие информационный материал, в том числе полученный в результате межотраслевого обмена, проспекты зарубежных фирм, отчеты о зарубежных командировках по рассматриваемой проблеме.

При составлении паспортов включены наиболее эффективные технологические схемы, способы и методы, а также результаты от*-дельных наиболее важных научно-технических достижений, превосходящие существующий уровень науки, техники и производства в угольной промышленности РФ. Использованные достижения отличаются новизной, оригинальностью решения, высокими экологическими и технико-экономическими показателями, обеспечивающими прогрессивные экологоприемлемке решения по проблеме охраны окружающей среды- Преимущественно это относится к межотраслевым и зарубежным научно-техническим достижениям.

I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

I.I* Анализ прогрессивных экологоприемлемых решений по охране атмосферного воздуха

По выбросай вредных веществ в атмосферный воздух угольная промышленность занимает шестое место среди других отраслей народного хозяйства С10% всех промышленных выбросов в стране).

Источниками загрязнения атмосферы являются оборудование и технологические процессы, обеспечивающие добычу и переработку угля, включая вскрышные работы,отвалообразование, буровзрывные работы, транспортировку и погрузку угля и породы, хранение готовой продукции. Источниками пылеобразоваиня являются также рабочие и нерабочие борта разрезов, пылящие открытые поверхности, эндогенные пожары, породные отвалы. Основные выбросы в атмосферу поступают из производственных и коммунально-бытовых котельных, сушильных установок ОФ и БФ, аспирационных систем и в процессе поррузочио-ризгрузочиых работ.

В настоящео время в отрасли насчитывается 24,7 тыс. учтенных источников загрязнения атмосферного воздуха, но которых только оборудовано очистными сооружениями.

Охрина воздушного биссийни в отрасли напривлила ни решение двух проблемных вопросов : улавливание тонкодисперсной лили и газообразных вредных вощоств, образующихся при сжигании твердого топлива в котельных установках и ТЭС.

С целью совершенствования процесса очистки дымовых газов предложена технология некаталитической очистки дымовых газов, содоржащих диоксид серы, а также примеси в виде пыли и сани (УралНУ.И "Экология"). Она монет быть использована для очистки отходящих газов котельных агрегатов, работающих как на газообразном, так и на твердом и жидком топливе (паспорт 2.I.). Технология рекомендована такие для очистки примесей в виде пыли и сани.

Казанский химико-технологический институт разработал опытно-промышленную установку каталитической газоочистки дымовых газов парокотлов ТЭС производительностью 30 тыс.м³/ч на железохромоцинковом катализиторе с замером содержания оксидов азота, окислов серы и кислорода анализатором ТЕ5Т0-33 фирмы ТЕ5ТО TRA14 (ФРГ), аммиака - анализатором "Сирена-2" и дополнительно -химическим способом (паспорт 2.2.)

Фирмой "Холдор Топсс" (Дании) предложены методы каталитической очистки от окислов азота (паспорт 1.3.)* диоксида серы и сероводорода (паспорт 1.4.)» окислов азота и сернистых соединении (паспорт 1.5). газовых выбросов ТЭС, работающих на угло, которые могут быть рекомендованы для производственных и коммунально-битовых котельных. Предложенные методы исключают образование отходов производства, как источников вторичного загрязнения окружающей среды, и использование сорбентов и химикатов, а соответственно, и негативных экологических последствий их применения.

Институт УралНИИ “Экология" разработал и рекомендовал для очистки от газов и пыли в химической и пищевой промышленности, на предприятиях машиностроительного и металлургического профиля, в производство строительных материалов аппарат мокрой пылегазо-очистки (паспорт 1.6.). Аппараты хорошо зарекомендовали себя в процессах мокрого пылеулавливания, абсорбционной очистки технологических газов, санитарной очистки выхлопных газов, а также десорбции и контактного теплообмена. Эффективны в таких особо сложных случаях, как абсорбция из загрязненных газовых потоков, обработка газозагрязнскных жидкостей, улавливание мелкодисперсной и липкой пыли, ыогут оыть использованы для пылегазоочистки в угольной промышленности.

Для предотвращения либо снижения урозня загрязнения атмосферы от стационарных источников, расположенных на разрезе,предложен высокоэкологичный способ снижения пылегазовых выделений при взрывных работах. Он включает орошение пылегазового облака, образовавшегося при массовом взрыве скважин, теплопылегазопо-давляюцей жидкостью. Способ защищен авторским свидетельством ( паспорт 1.7.).

ШШК "НЕКОЙ" рекомендована технология подавления высоко-динамичных пылегазовых выбросов при массовых взрывах скважин на карьерах (паспорт I.B.), прошедшая промышленную проверку в условиях железиорудиых карьеров Северного ГОКа (Кривбасс), Михайловского ГОКа (KUA) и на угольном разрезе Кузбасса. Основана на применении для забойки скважин композиционного ПАВ "Смап-А" , обладающего высокой смачивающей и коагулирующей способностью. Наряду с сокращением загрязнения окружающей среды обеспечивается повышение на 20-30# степени дробления горной массы.

При выемке угля подземным способом очистными комбайнами в

длинных очистных забоях может быть использован пылеуловитель,

разработанный в Великобритании (паспорт 1.9*). В настоящее время на шахтах Великобритании внедрено около 100 таких пылеуловителей, а годовая потребность в них других стран оценивается в 1000 шт. Оснащение комбайна пылеуловителем способствует снижению запыленности забоя пневмокониозными частицами, наполовину уменьшает число воспламенений метана и, соответственно, взрывов и пожаров, обеспечивая экологичность добычных работ.

ПО ^,,Нихоид^,( (г. Николаев) предложена не имеющая аналогов конструкция нейтрализатора выхлопных газов НВГ-1. Принцип действия нейтрализатора основан на обработке выхлопных газов двигателя магнитным полем, создававши постоянными магнитами, служащими своеобразным катализатором химической реакции окисления угарного газа. Токсичность по СО снимается при этом.на 20-40$. Имеется положительное решение по заявке (паспорт 1.Ю.).

Лабораторией рудничной вентиляции ИГД АН Казахстана (г. Алма-Ата) предложена установка для очистки от вредных примесей воздуха горных гыработок и вентиляции промышленных помещений различного назначения, обеспечивающая очистку воздуха до 99$. Установка может быть использована в угольной промышленности (паспорт 1.11.).

Для создания экологически безопасных условий эксплуатации складских помещений институт "УкрНИИпроект" предложил конструктивную схему укрытия склада угля, обеспечивающую снижение выноса угольной пыли за пределы склада до минимального значения (паспорт i.i2.). Внедрение установки предусмотрено на разрезе "Восточный’* в Экибастузском угольном бассейне.

Экологичный способ устранения понаро-и взрывоопасности породных отвалов исключает загрязнение атмосферного воздуха сернистыми соединениями и диоксидом углерода (паспорт I.I3.). Способ предназначен для регулируемого сжигания склонных й самовозгоранию пород в отвалах шахт, разрезов, ОФ и получения тепловой энергии без загрязнения воздушного бассейна (паспорт I.I3).

В настоящее время в отрасли разрабатывается концепция экологического мониторинга на шахтах, разрезах и обогатительных фабриках и прилегающих районах. Мониторинг предусматривает осуществление контроля выбросов в атмосферу пыли, метана, сероводорода, аммиака, оксидов углерод#, азота, серы, органических веществ, хлористых соединений озона, альдегидов. Кромо того предусматривается контроль метеоусловий (температура, давление, влажность воздуха, направление ц скорость ветра), скорости и

расхода воздуха в месте выброса.

Следует отмотать, что в настоящее время такие экологически опасные вещества, как оксид серы, азота, углерода, углеводород-. и т.п., на практике не улавливаются и не учитываются.

Поэтому значительный интерес для отрасли прсдставляетана-лизатор дымовых газов Т1СУГ0-33 (паспорт 1Л4.)« имеющий сертификат качества Госстандарта и получивший знак лучшего дизайна на выставке “Ганновср-ьв¹*• ип мадогаоаритон (вес 3 кг), обеспечивает определение концентрации 0₂, СО, С0₂, S®2.'

К*0₂, температуры, давления, разряжения воздуха, потерь тепла. Снабжен принтером для запоминания и распечатки данных. Предложен фирмой TE5TG TERM (ФРГ) для контроля выбросов вредных газов в атмосферу, наладочных работ и оптимизации процессов сгорания топлива.

Акционерное общество “Сервислаб¹¹ разработало анализатор газов I М ЗООО/ЗОЮ Р, включающий монитор и термопринтер, внутреннюю память для любых измерений и интерфейс (паспорт I.I5.). Прибор обеспечивает определение температуры воздуха, тегдтера-туры и давления топочных газов, их горючести, степени запыленности, концентрации 0₂, СО, С0₂, $0₂, Й0_Х и И₂$ и может быть использовин в системе отраслевого мониторинга.

НПО "Аналитприбор" и институтом ^|,В!Ш1ЮСуголь^п разработан отечественный способ контроля состава загрязняющих веществ в выбросах в атмосферу ТЭС и угольных предприятий (котельных ,

ОФ, машиностроительных заводов) с использованием многокомпонентного газоанализатора 305-OA-0I (паспорт I.I6.), экспресс-анализатора "ЗАВ” (паспорт I.17.) и химического газоопределителя ГХПВ-1 (паспорт I.I8.). Приборы позволяют оперативно и с достаточной надежностью замерять содержание диоксида, серы и оксидов азота в выбросах ТЭС и угольных предприятий в атмосферу и в необходимых случаях принимать оперативные меры по снижению негативного воздействия угольных предприятий на воздушный бассейн.

На стадии проектирования угольных предприятий рекомендуется предусмотреть в проектах строительства и реконструкции шахт, разрезов, ОФ, машиностроительных заводов внедрение предложенных способов, методов, средств очистки вредных выбросов в атмосферу и приборов контроля за их содержанием как эколого-приемлемых и прогрессивных, прошедших опытно-промышленную проверку, либо защищенных авторскими свидетельствами.

Это обеспечит внедрение новых технологий и оборудования пыле-газоулавливания для основных источников загрязнений строящихся предприятий! а также внедрений систем автоматизированного управления производственными процессами и объектами для поддержания регламентируемого санитарными нормами и правилами состояния воздушного бассейна на вновь строящихся и реконструируемых предприятиях отрасли и прилегающих к ним территориях.

Однако рассмотренные решения по проблеме охраны атмосферного воздуха в отрасли не обеспечивают решения проблемы в целом.

В перспективе в проектах строительства и реконструкции угольных предприятий следует учесть новые прогрессивные решения, обеспечивающие разработку и осуществление комплекса мер, включающих :

-    экологически безвредную подготовку угольных массивов для снижения пылеобразования при экскавации;

-    применение технологии буровзрывных работ с минимальным выделение пыли и газа в атмосферу;

-    внедрение технологий, способов и средств борьбы с пылью при высшие угля, но транспортно-погрузочных роботах, при отсыпке породных отвалов и их эксплуатации, а также при храпении угля;

-    внедрение эффективного оборудования для внижения выбросов загрязняющих веществ при работе шахтных вентиляторных установок;

-    внедрение в производстве малоотходных и безотходных ресурсе и энергосберегающих технологических процессов и оборудования, обеспечивающих минимизацию выбросов вредных веществ в атмосферу;

-примошше средств контроля за состоянием атмосферного воздуха, обеспечивающих внедрение мониторинга в отрасли.