Материал: Обґрунтування раціональної технологічної схеми гірничотехнічної рекультивації залишкових вироблених просторів кар’єру з урахуванням екологічних проблем регіону

. Техніко-економічного аналізу - для визначення економічного ефекту від реабілітації порушених територій.

Для встановлення взаємодії основних кваліфікаційних показників дипломної роботи була сформульована структурно логічна схема досліджень (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Структура основних логічних складових дипломної роботи

2. ОБҐРУНТУВАННЯ І РОЗРОБКА МЕТОДИЧНИХ ПОЛОЖЕНЬ ЩО ДО ВДОСКОНАЛЕННЯ СХЕМ ГІРНИЧОТЕХНІЧНОЇ РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ОБВОДНЕНИХ ЗАЛИШКОВИХ ВИРОБЛЕНИХ ПРОСТОРІВ КАР’ЄРІВ

2.1 Види гірничотехнічної рекультивації

Як відомо, щоб повернути землі, порушенні відкритими гірничими роботами, необхідно провести певний комплекс робіт під назвою - рекультивація. Ціль таких робіт є повернення порушених земель до спожитку, покращення оточуючого середовища, а також відновлення продуктивності порушених земель.

Згідно з подальшим використанням земель існують наступні напрямки рекультивації:

.   сільськогосподарське (використання відновлених земель під сільськогосподарське угіддя)

2.      водогосподарське (створення водоймищ різноманітного призначення)

.        рекреаційне (створення місць під культурно-оздоровчі заходи)

.        будівельне (забудова земель жилими та промисловими будівлями).

Так як рекультивація - є трудомістким та економічно затратним процесом, то вона поділяється на два абсолютно різні, але тісно пов’язанні між собою етапи. Це такі етапи рекультивації, як: гірничотехнічна і біологічна.

Першим і по суті, дуже важливим процесом являється гірничотехнічна рекультивація так, як вона представляє собою підготовку землі до подальшого відновлення родючості (біологічна рекультивація).

Гірничотехнічна рекультивація - це комплекс гірничотехнічних робіт по відновленню природного ландшафту, зміненого в результаті відкритої розробки родовища корисних копали. Завдяки цьому гірничотехнічна рекультивація в СССР щорічно повертала для народногосподарського вжитку близько 20 тис. га земель.

Основні об’єкти гірничотехнічної рекультивації представленні відвалами розкривних порід, як відпрацьованих, так і діючих кар’єрів. Об'єм рекультивації напряму залежить від прийнятої системи розробки даного родовища.

Гірничотехнічна рекультивація включає: зняття і складування родючого шару ґрунту, селективну розробку та укладку у відвал розкривні породи з різноманітними агрохімічними властивостями, побудова дренажної мережі для запобігання заболочування встановленої території, будівництво виїздів і доріг на відвалі, повне чи часткове планування поверхні відвалів, стабілізацію укосів, створення лож та берегів водоймищ, покриття поверхні родючим шаром ґрунту. Саме тому на гірничотехнічну рекультивацію доводиться майже 80-90% загальних витрат, які виділено для формування ландшафту. Але якщо, рекультивація була об’єднана з основними технологічними процесами, а саме з розкривними і відвальними роботами, то її вартість миттєво знижується майже в два рази.

Так як на сьогоднішній день цілком актуальною задачею є рекультивація земель порушених відкритими гірничими роботами, а саме, залишкових вироблених просторів, то можна виділити декілька варіантів гірничотехнічної рекультивації:

.   Заповнення залишкових вироблених просторів розкривними породами (внутрішніми та зовнішніми відвалами).

2.      Затоплення залишкових вироблених просторів(створення водоймищ)

.        Складування будівельних відходів в залишковому виробленому просторі.

2.2 Обґрунтування методичних положень при гірничотехнічній рекультивації обводнених залишкових вироблених просторів кар’єру

Проведенні вище дослідження дозволяють перейти безпосередньо до обґрунтування методики розробки раціональних технологічних схем для максимального ефективного використання залишеного виробленого простору кар’єрів.

З попередніх робіт автора наукових видання [11] за видами кар’єрних полів кар’єри поділяються на 1 - дуже малі; 2 - малі; 3 - середнього розміру; 4- великі; 5 - дуже великі табл. 1.1

Таблиця 1.1

Види кар’єрних полів [11]

Так як всі будівельні кар’єри глибиною не більше 100м і площею до 2 км², то їх можна віднести до двох видів: «дуже малі» і « малі».

2.3 Пошук альтернативного заповнювача обводнених просторів кар’єрів

З урахуванням того, що зазвичай при гірничотехнічній рекультивації залишених вироблених просторів існує проблема браку пустих порід, то саме складування відходів буде альтернативним і ефективним варіантом рішення даної проблеми. При чому при використанні будівельних матеріалів в якості матеріалу закладки, вирішується два головних питання:відновлення порушених земель і зниження кількості накопичення будівельних відходів.

Питання щодо, яких різновидностей будівельних відходів і взагалі відходів, при яких умовах можна використовувати в якості заповнюваного матеріалу буде розглянуто далі в роботі.

Але перед тим, як розглядати питання про відходи, необхідно зрозуміти, що це таке і які різновиди їх бувають.

Сьогодні важливою проблемою є не тільки порушення ландшафту земної поверхні відкритими гірничими роботами, але й колосальне накопичення різних видів відходів пов’язаних як з промисловістю, так і споживчим фактором.

Щорічно по всьому світу мільярди тонн твердих відходів, надходить в біосферу, наносивши тим самим непоправний шкоди, як живої так і не живої природи. В глобальних масштабах змінюється кругообіг води газовий баланс в атмосфері. Велика кількість видів живих істот схильні до дій небезпечних речовин, в тому числі на генетичному рівні, звідси виникають ураження цілого ряду поколінь організмів. [2]

В побуті відходи називають побічний продукт діяльності людини, втративши повністю або частково свої властивості, але які потенційно чи реально можуть бути використані як сировину в інших галузях шляхом переробки.

Відходи виробництва і споживання - є джерелом антропогенного забруднення навколишнього середовища в глобальному масштабі, виникають як неминучий результат споживчих відносин і неприпустимо низького коефіцієнту використання ресурсів.

Вони забруднюють і захаращують оточуючий наш природній ландшафт. Крім цього, являються джерелом надходження шкідливих хімічних біологічних і біохімічних препаратів в навколишнє природнє середовище. Це створює певну загрозу здоров’ю і життю населення селищ, міст, областей і цілим районам, тобто, порушують екологічне середовище.

Щоб детальніше ознайомитись з різновидами і ступенем небезпеки відходів пропоную розглянути їх класифікацію (рис 1.4) [1].

Всі відходи класифікується:

Рис. 1.4 Класифікація відходів за походженням

відходи промисловості - залишки мінеральної сировини, матеріалів чи полу фабрикатів, сформованих в результаті головного технологічного процесу, а також є побічним ефектом підприємства;

відходи споживання - залишки виробів чи матеріалів, втративши свої споживчі властивості в результаті фізичного або морального зносу, а також до цього класу відносяться відходи сформовані в результаті життєдіяльності людини - тверді побутові відходи

Також відході розділяються на два типи:

) утилізовані;

) не утилізовані;

Утилізовані - це відходи, які мають можливість бути утилізованими або переробленими для використання в іншій галузі, вони не можуть бути винищені.

Не утилізовані - це відході, які не мають можливості бути утилізованими, так як на даному етапи розвитку не існує певних технологій для їх переробки.

Відходи виробництва і спожитку діляться на декілька видів:

·  Тверді побутові відходи (ТПВ);

·        Будівельні відходи (БВ);

·        Небезпечні відходи;

·        Харчові відходи.

Так як метою даної роботи є обґрунтування можливості рекультивації залишених вироблених просторів обводнених кар’єрів, шляхом використання твердих будівельних відходів для відновлення земель порушених відкритою розробкою родовищ будівельних матеріалів, то пропонуємо розглянути більш детальніше цей вид відходів. Аналіз будівельних відходів показує, що вони, в основному, представленні сумішшю: бою цегляної кладки -30%; ґрунту -10% лому залізобетону, бетону, 40% - штукатурки деревина-10% інші - 10% (рис 1.5) [1].

Рис. 1.5 Склад твердих будівельних відходів

Будівельні відходи формуються при:

- Знесені чи реконструкції будівель та споруд;

- Виробництві будівельних матеріалів, деталей і конструкцій;

- Очищення територій промислових і адміністративно-побутових приміщень.

За останній час інфраструктура міст інтенсивно росте, таким чином ми можемо спостерігати значне збільшення зносу старих будівель і побудову нових, що і є джерелом виробництва і накопичення таких видів відходів.

Класи небезпечності: існують 4 класи відходів, із-за чого залежать витрати на їх переробку чи утилізацію. Це такі класи як:

1. Надзвичайно небезпечні: Відходи, до складу яких входить ртуть та її сполучення в тому числі сулему (Hg, хромовокислий і ціаністий калій, сполучення сурми, в тому числі (Sb) - трьохлорну сурму, бензопирен та інші.

2.      Високо небезпечні: Відходи, до складу яких входять,хлориста мідь, сульфат міді, щавлевокислу мідь, троьхокисну сурму, сполучення свинцю.

.        Помірно небезпечні: Відходи до складу яких входить оксиди свинцю (PbO, Pb), хлорид нікелю, чотирьохлористий вуглець.

4.      Мало небезпечні: Відходи, до складу яких входить сульфат магнію, фосфати,сполучення цинку, відходи збагачення корисних копалин флотаційним способом з використанням амінів.

Фактори, які впливають на вибір виду відходів для гірничотехнічної рекультивації залишкового виробленого простору кар’єру.

У зв’язку з тим, що відходи несуть в собі існуючу потенціальну екологічну загрозу, їх використання в якості матеріалу для заповнення залишеного виробленого простору при гірничотехнічній рекультивація кар’єру потребує виконання особливих умов при їх розміщені в навколишньому середовищі. Це такі умови як:

забезпечити високий рівень інженерного захисту геологічного середовища від проникнення забруднюючих речовин;

використання технологій попередньої підготовки перед розміщенням;

використовувати сучасні методи складування і впливу на масу відходів з ціллю їх скорішого біологічного розкладання.

Виходячи з цього, при розміщенні відходів в вироблений простір кар’єру потрібно враховувати ряд факторів і вимог до властивостей ( фізичних, компресійних, абразивні та корозійні, санітарно-бактеріологічні та ін.) відходи і параметри виробленого простору кар’єрів, а також вид корисної копалини, розробленого кар’єром.

При виборі відходів для заповнення залишкового виробленого простору необхідно врахувати наступні фактори:

еколого-гігієнічні - допускається з точки зору безпеки для людей і навколишнє середовище;

ресурсній - наявності достатньої для заповнення кар’єру кількості відходів;

реакційну здатність - хімічні індиферентність компонентів відходів;

інженерно-геологічні - схожість відходів з природніми матеріалами кар’єру.

Кожний із факторів враховує певні властивості і характеристики відходів. В результаті проведеного аналізу фізико-механічних, хімічних і гранулометричних властивостей полігонів захоронення відходів, нами було встановлено, що найбільш оптимальним видом відходів для заповнення гірничих виробок є будівельні відходи

Це можна пояснити схожістю структури і гранулометричного аналізу складу будівельного сміття з породами родовища будівельних матеріалів, відсутність токсичних і шкідливих речовин у складі, що дозволяє знизити затрати на створення гідроізолюючих і захисних шарів.

Аналіз накопичення відходів в Україні та в регіоні показав, що для рішення проблеми накопичення відходів необхідно виконати наступні задачі:

. Класифікувати полігони захоронення відходів і розробити загальні вимоги їх розміщення.

. Обґрунтувати і розробити технологічні вимоги створення полігонів захоронення відходів у залишковому виробленому просторі в умовах обводнення дна кар’єру.

. Технологічно обґрунтувати і розробити раціональні схеми складування будівельних відходів в вироблений простір кар’єру

. Встановити необхідний об'єм відходів для заповнення залишкового виробленого простору в залежності від його параметрів.

. Визначити площі земель, які можуть бути повернуті в сільськогосподарське використання.

. Розробити конкретні рекомендації по створенню техногенного ландшафту використовуючи будівельні відходи в залишеному виробленому Чаплинського кар’єру України.

. Визначити економічний ефект від заходів розроблених технологічних схем гірничотехнічної рекультивації з використанням будівельних відходів на Чаплинському кар’єрі.

2.4 Розробка класифікації полігонів складування відходів та основні вимоги щодо їх розміщення в обводнених залишкових вироблених просторів кар’єру

При довготривалому складуванні відходів на спеціально призначеній ділянці формується спорудження - називається полігоном від складованих відходів. Але, якщо відходи складуються на закритій ділянці або дільниці, яка згодом буде ізольована від зовнішньої дії, тоді такі споруди називають полігони захоронення відходів.

Полігони захоронення відходів(ПЗВ) - це інженерне спеціалізоване спорудження, призначене для захоронення відходів. Різниця від «диких» смітникових звалищ (ПЗВ) повинні мати структурно-технічну побудову для забезпечення санітарно-епідеміологічного благоустрою населення. Мета даного захоронення - гарантувати екологічну безпеку навколишнього середовища, перешкоджати розвитку небезпечних геологічних процесів і явищ.