Охрана окружающей среды от загрязнений промышленными выбросами

   Если подземные воды проникают непосредственно в действующий забой (лаву или проходческий забой), то их интенсивное загрязнение взвешенными веществами начинается при разрушении угля или породы. Концентрация взвесей в воде, стекающей из мокрых лав, достигает 10—15 тыс. мг/л. Следовательно, мокрые действующие забои являются мощными источниками загрязнения шахтных вод взвешенными веществами.

   В сухих действующих забоях, когда обводнение пройденных выработок развивается с отставанием и продолжается на определенном участке, дренируемые подземные воды загрязняются угольной и породной мелочью, не зачищенной после горных работ.

  Активным источником загрязнения воды в транспортной выработке является конвейер. При переполнении ставов скребковых конвейеров горной массой выше бортов она сползает на почву и увлекается водой. Угольная и породная мелочь стряхивается с цепи и скребков конвейера в пространство, окружающее приводную головку, в том числе в водный поток. Повышается загрязненность воды в первую очередь у пересыпов, особенно если в их окрестности выработка подтоплена.

   В результате отстаивания воды в участковых водосборниках концентрация взвешенных веществ снижается от 3000 до 2000 мг/л.

   Условия спуска шахтных и любых других сточных вод в водные объекты регламентируются Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Различают общие требования состава и свойств воды водных объектов, которые должны выполняться при спуске в них сточных вод, и специальные.

  Общие требования по охране каждого вида водного объекта зависят от категории водопользования и определяются установленными показателями состава и свойств воды водоема или водотока

  К специальным требованиям относится соблюдение предельно допустимых количеств (ПДК) вредных веществ.

  Предельно допустимым количеством вредного вещества в воде водоема называется количество (мг/л), которое при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследований, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме.

  Требования к качеству шахтных вод, допущенных к спуску в водоемы, определяются отдельно для каждого конкретного предприятия с учетом перспективы его развития в зависимости от расхода сточных вод, их назначения и состояния водоема (загрязненности), степени возможного смешения и разбавления в нем сточных вод на участке от места выпуска до ближайшего контрольного створа.

  Шахтные воды не должны приводить к изменению состава и свойств воды водного объекта на величины, превышающие установленные действующими правилами.

   Контроль состояния спускаемых в водные объекты шахтных вод должен обеспечиваться водопользователем (шахтой). Он включает анализ сточных вод до и после выполнения мероприятий, направленых на снижение загрязненности спускаемых вод; анализ воды водоема или водотока выше спуска шахтных вод и у первого пункта водопользования; замеры количества отводимых вод. Порядок контроля, осуществляемого водопользователями (частота, объем анализа и др.), согласовывается с органами по регулированию потребления и охране вод, органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы с учетом местных условий на водном объекте, его использования, степени вредности сточных вод, типов сооружений и особенностей обработки сточных вод.

  Шахтные воды должны максимально использоваться для производственного водоснабжения (шахты или смежных предприятий) и сельского хозяйства.

Основными направлениями  в охране водных ресурсов от загрязнения  сточными водами угольной промышленности являются:

1. Сокращение водопритоков в горные выработки.
2. Очистка сточных вод.
3. Снижение загрязненности вод в подземных горных выработках.
4. Максимальное использование сточных шахтных вод для технического водоснабжения предприятий и сельскохозяйственных нужд.
5. Внедрение оборотных систем производственного водоснабжения предприятий.

Большую роль в решении  проблемы эффективной охраны водных ресурсов играют также организационно-технические  мероприятия: запрещение ввода в  эксплуатацию новых угольных предприятий  без очистных сооружений; строгое  выполнение условий спуска шахтных  вод в водные объекты, в том  числе запрещение спуска вод, содержащих вещества, для которых не установлены ПДК, и обеспечение возможности наиболее полного смешения шахтных вод с водой водоема в местах выпуска шахтных вод; строгое соблюдение технологической дисциплины; нормирование расхода воды; повышение производственной экологической культуры работников отрасли.

Сокращением водопритоков в  горные выработки предупреждается истощение ресурсов подземных вод и поверхностные водные объекты предохраняются от излишнего загрязнения. Кроме того, в результате уменьшения обводненности подземных выработок улучшаются условия труда горнорабочих, условия эксплуатации оборудования и механизмов.

Очистка шахтных вод заключается  в их осветлении (очистка от взвешенных веществ), обеззараживании, деминерализации, снижении кислотности, обработке и  утилизации осадков.

Очищенные и обеззараженные шахтные воды должны быть максимально использованы для производственных нужд самой шахты, соседних предприятий, а также в сельском хозяйстве. Чаще всего такие воды применяются на обогатительных фабриках и установках с мокрым обогащением угля; для профилактического заиливания, тушения породных отвалов, гидрозакладки выработанного пространства и гидротранспорта; в установках и устройствах для борьбы с пылью на технологическом комплексе поверхности шахт и обогатительных фабриках; в котельных (включая золоудаление); в стационарных компрессорных, дегазационных установках и кондиционерах.

По согласованию с органами Государственного санитарного надзора  шахтные воды (если они не содержат вредных и труднорастворимых  примесей) могут быть использованы для борьбы с пылью в подземных  условиях при соответствующей предварительной  их очистке и обеззараживании  до питьевого качества.

Очистка шахных вод производится механическими, химическими, физическими  и биологическими методами.

Механические методы (отстаивание, фильтрование, выделение твердой фазы под действием центробежных сил, сгущение осадков на центрифугах и вакуум-фильтрах) используются в основном как предварительные. Они освобождают воду лишь от механических примесей различной крупности, т. е. осветляют ее.

При химических методах очистки воды применяют реагенты для изменения химического состава примесей или их структуры (коагулирование и флокулирование, нейтрализация, перевод ,ядовитых примесей в безвредные, обеззараживание методом хлорирования и др.).

Физические методы-это извлечение вредных примесей путем изменения агрегатного состояния воды, воздействия на них ультразвука, ультрафиолетовых лучей, растворителей и др.

Биологические методы предназначены для очистки воды, содержащей загрязнения органического происхождения.

                               Охрана воздушного басейна

      Вредные выбросы в атмосферу на предприятиях угольной промышленности происходят в результате: подземной добычи угля и сланца, включая производственные процессы технологического комплекса поверхности шахт, отвалообразования; открытой добычи угля и сланца; обогащения твердого топлива и брикетирования углей; теплоснабжения угольных предприятий с помощью промышленных и коммунально-бытовых котельных.

     Источники выбросов вредных веществ в атмосферу подразделяются на организованные и неорганизованные, стационарные и передвижные.

       Основными организованными источниками, загрязняющими атмосферу вредными веществами, являются топки котлов промышленных и коммунальных котельных; сушильные установки обогатительных и брикетных фабрик; аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, зданий поверхностного комплекса шахт; аспирационные системы цехов машиностроительных и ремонтных заводов; аспирационные системы цехов предприятий строительной индустрии; транспорт, работающий с помощью двигателей внутреннего сгорания.

      Основные неорганизованные источники, загрязняющие атмосферу промышленными выбросами, горящие породные отвалы шахт и обогатительных фабрик. Горящими следует считать отвалы, на поверхности которых имеются видимые очаги (признаки) горения или участки с температурой пород на поверхности, превышающей на 30°С температуру воздуха на высоте 1 м от поверхности отвала (за температуру пород на поверхности отвала принимается температура, измеренная на глубине 0,1 м).

       К стационарным источникам загрязнения окружающей воздушной среды в угольной промышленности относят промышленные и коммунально-бытовые котельные, сушильные установки и аспирационные системы обогатительных и брикетных фабрик, горящие породные отвалы, вентиляторы главного проветривания шахт,вагранкии электросталеплавильные печи машиностроительных заводов Минуглепрома.

 К передвижным источникам загрязнения в отрасли относятся автотранспорт, экскаваторы, бульдозеры и т. д., работающие на бензине или дизельном топливе.

        Основные вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу стационарными и передвижными источниками,-это пыль, сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота, а также сероводород, выделяемый горящими породными отвалами.

      Количество выделяемых вредных веществ определяется с помощью расчетов, выполняемых по действующим отраслевым методикам. Кроме того, для получения достоверных данных о количественном и качественном составах промышленных выбросов по каждому источнику загрязнения проводится периодическая инвентаризация вредных выбросов. В настоящее время самым значительным источником загрязнения воздушного бассейна в отрасли являются горящие отвалы. На их долю приходится около 51 % всех выбросов в атмосферу.

    Загрязнение воздушной среды в подземных выработках шахт. Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, изменяется вследствие различных причин: действия окислительных процессов, протекающих в шахте; газов (метана, углекислого газа и др.), выделяющихся в выработках, а также из разрушаемого угля; ведения взрывных работ; процессов дробления горных пород и полезного ископаемого (выделение пыли); рудничных пожаров, взрывов метана и пыли. К окислительным процессам относят в первую очередь окисление полезного ископаемого (угля, угле - и серосодержащих пород).

     В результате перечисленных процессов в воздух выделяются вредные ядовитые примеси: углекислый газ, оксид углерода, сероводород, сернистые газы, оксиды азота, метан, водород, тяжелые углеводороды, пары акролеина, газы, образующиеся при взрывных работах, рудничная пыль и др.

    Основная масса углекислого газа (90-95 %) в шахтах образуется при окислении древесины и угля, разложении горных пород кислыми рудничными водами, выделении С0₂ из угля и пород.

     Основными источниками загрязнения воздуха в шахте оксидом углерода являются в экстремальных случаях рудничные пожары, взрывы угольной пыли и метана, а в обычных - взрывные работы и работа двигателей внутреннего сгорания.

    Особую опасность представляют пожары от самовозгорания углей, так как они не сразу обнаруживаются. Большое количество СО образуется в заперемыченных пожарных участках.

     Сероводород в шахтах выделяется при гниении органических веществ, разложении водой серного колчедана и гипса, а также при пожарах и взрывных работах.

    Сернистый газ выделяется в небольших количествах из пород и угля вместе с другими газами.

     Основная составная часть рудничного газа — метан. В подземных горных выработках он выделяется с обнаженных поверхностей угольных пластов, из отбитого угля, из выработанных пространств и в небольших количествах с обнаженных поверхностей пород. Различают обыкновенное, суфлярное и внезапное выделение метана.

     На угольных предприятиях во время их строительства и эксплуатации почти при всех технологических процессах, связанных с прохождением горных выработок, добычей полезного ископаемого и транспортировкой его, происходит интенсивное пылеобразование, загрязняющее атмосферу.    Основные из процессов: бурение шпуров и скважин, как по породе, так и по полезному ископаемому; взрывание и уборка взорванной горной массы; транспортировка, погрузка и перегрузка полезного ископаемого и породы; работа проходческих и выемочных комбайнов, агрегатов, стругов, врубовых машин и других механизмов.

    Однако, проходя по горным выработкам, запыленный воздух почти полностью самоочищается (98,6-99,9 %). Следовательно, по пылевому фактору подземные горные работы не представляют угрозы для окружающей среды. Существенным источником запыленности атмосферного воздуха являются стволы. Повышенные концентрации угольной пыли отмечаются, как правило, в вентиляционных потоках через скиповые стволы во время погрузки и разгрузки скипов (опрокидных клетей), когда допускается полное опорожнение бункеров. Интенсивным источником пыли является вынос и просыпание угольной мелочи из бункера и подъемного сосуда в разгрузочном устройстве.