Объем частной пробы для среднегалечных отложений (наиболее распространенных в россыпных районах) должен быть не менее 0,02-0,03 м3. С возрастанием крупности обломочного материала в россыпи объем частной пробы необходимо увеличить (до 0,05 м3 и более), чтобы избежать искажения гранулометрического состава изучаемых отложений.
Количество частных проб, а, следовательно, и количество опробуемых выработок рассчитывается с учетом объема частной пробы.
При разведке россыпного месторождения траншеями (подземными сечениями) частные пробы отбираются бороздовым способом из борта траншеи (подземного сечения) на всем ее протяжении, с равными интервалами между бороздами. Сечение борозды и интервал между бороздами подбираются таким образом, чтобы после отбора частных проб объем технологической пробы не превышал установленную величину.
При разведке россыпей другими способами для технологического опробования всегда предпочтительнее шурфы и шурфоскважины, но не исключается применение и «кустов» скважин колонкового бурения. При этом принцип расчета количества колонковых скважин в «кусте» и отбора проб из выкидов шурфов и шурфоскважин тот же, что и на стадии поисково-оценочных работ.
При большой изменчивости технологических свойств песков в плане и в разрезе россыпи, обусловленной, как правило, наличием нескольких технологических типов песков, производится технологическое картирование россыпей. Оно предусматривает разделение месторождения на участки, отличающиеся друг от друга по крупности зерен полезного компонента, формам его нахождения, а также по гранулометрическому и вещественному составу рыхлых отложений, в первую очередь, по содержанию глинистой фракции (в большой мере определяющей степень промывистости песков), выходу и составу тяжелой фракции и т.д., что в конечном итоге позволяет предварительно выделить технологические типы песков.
При технологическом опробовании намечаются участки для отбора проб с целью картирования вдоль всей россыпи, с учетом типа и положения коренных источников, а также факторов, определяющих литологический состав отложений, содержащих полезный компонент, выход и состав тяжелой фракции по ряду разведочных линий, а иногда и в пределах разведочных линий, характеризующих россыпь в разных ее частях.
В пределах каждого участка линии в зависимости от мощности песков отбирается от одной (при мощности песков до 3 м) до нескольких (при мощности песков более 3 м) рядовых технологических проб объемом 0,3-0,5 м3. Количество технологических проб должно отвечать числу крупных литологических горизонтов в разрезе песков; каждая проба отбирается на всю мощность литологического горизонта и составляется из частных проб по принципу, рассмотренному выше для этой стадии разведочных работ. Общее количество рядовых проб при технологическом картировании может измеряться десятками.
Результаты технологического картирования отражаются на планах и разрезах в виде контуров распространения песков различных технологических типов. Таким образом, итогом этого вида работ является предварительная типизация песков.
На основе данных технологического картирования уточняется схема обработки геологоразведочных проб применительно к участкам россыпи с различными технологическими свойствами песков.
Оформление документации, транспортировка и обработка рядовых технологических проб производятся тем же порядком, что и на стадии поисково-оценочных работ. Рядовые технологические пробы исследуются в лабораториях ПГО по сокращенной схеме.
2.2 Виды и источники загрязняющих веществ
Подземная разработка месторождений сопровождается значительным загрязнением атмосферного воздуха. Основными источниками загрязнения являются газопылевые «выбросы» из подземных горных выработок, газопылевые выделения из породных отвалов и складов полезных ископаемых.
В данном случае под выбросом понимается поступление в атмосферу из подземных горных выработок рудничного (шахтного) воздуха; масса этого воздуха может быть весьма значительной, а концентрации в нем загрязняющих веществ обычно не столь велики. Рудничный воздух представляет собой смесь атмосферного воздуха с различными газообразными примесями, выделяемыми из пород, полезных ископаемых или шахтных вод (например, СН4, СО2, Н2, N2, Н2S и др.), а также образуемыми при взрывных работах и в ряде других процессов (СО2, СО, SО2, Н2S, NО2 и др.).Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, по мере продвижения изменяется в результате:
1) действия окислительных процессов (СО2, СО, SО2, NО2 и др);
2) выделения газов из разрушаемых пород (СН4, при разработке угольных месторождений в атмосферу попадает до 90 млн т);
3) ведения взрывных работ (СО2, СО, SО2, Н2S, NОх и др.);
4) процессов дробления горных пород (пыль, в атмосферу Земли из подземных горных выработок шахт и рудников ежегодно поступает около 0,2 млн. т. пыли);
5) пожаров, взрывов метана и пыли (СО2, СО, SО2, Н2S, NО2);
6) гниения органических веществ, разложения водой сернистого колчедана (Н2S и др.).
Рисунок 3 - Карта-схема выбросов на месторождении
При подземной разработке рудных и нерудных месторождений по сравнению с угольными газовая составляющая выбросов значительно меньше. Она преимущественно представлена газообразными продуктами, выделяющимися при взрывах, производимых при массовой отбойке полезных ископаемых. После массовых взрывов резко увеличивается и содержание пыли в выдаваемом на поверхность рудничном воздухе.
К существенным по своему значению «неорганизованным» источникам пылегазовых загрязнителей атмосферного воздуха относятся также отвалы пород. При подземной разработке месторождений на поверхности земельного отвода располагаются породные отвалы, форма которых зависит от вида транспорта, применяемого для транспортировки породы: конические, так называемые терриконы (узкоколейный транспорт), хребтовые (транспортировка канатными дорогами) и плоские (автотранспорт).Загрязнение воздушной среды происходит при эрозии, окислении и горении породы, особенно интенсивно протекающих в терриконах; в результате с поверхности отвалов выделяется значительное количество пыли, газообразных (в том числе ядовитых) продуктов и дыма.
В породных отвалах угольных шахт содержится значительное количество угля (от 5 до 20 %), пирита (до 10 %) и серы (от 5 % и более). Внутри отвалов длительное время происходят процессы низкотемпературного окисления горючего материала кислородом воздуха, чаще всего заканчивающиеся самовозгоранием отвала. Самовозгорание отвалов часто происходит на шахтах, где ведется разработка угольных пластов с выходом летучих веществ свыше 20 % и содержащих более 3 % серы. Температура горения породного отвала 800-1200 оС. Интересно отметить парадоксальный, на первый взгляд, факт _ наиболее интенсивное горение терриконов наблюдается в дождливые весенние и осенние сезоны. Это объясняется тем, что при обильном поступлении воды в породу в ней интенсифицируются процессы окисления пирита (при этом в качестве катализатора выступают теоновые бактерии, живущие в кислой среде).После прекращения эксплуатации отвалов поверхностные очаги горения породы довольно быстро исчезают, однако внутри отвалов горение продолжается в течение 7-12 лет.
Открытая разработка месторождений полезных ископаемых обычно характеризуется более интенсивным загрязнением атмосферы минеральной пылью и газообразными продуктами.
Выделение минеральной пыли происходит в процессе механического разрушения пород машинами, бурения скважин, взрывной отбойки, вторичного дробления, резки горных пород, погрузки, транспортировки и выгрузки их на приемных пунктах или отвалах, разрушения дорожного полотна при движении по нему транспортных машин (в некоторых карьерах на долю автомобильных дорог со щебеночно-гравийным покрытием приходится 70-90 % всей выделяемой пыли), эрозии поверхности отвалов и откосов карьеров. Практически всем производственным операциям горных работ сопутствует пылеобразование.
Периодические исключительно мощные выбросы пыли в атмосферу происходят в процессе массовых взрывов. При средних взрывах на рудных карьерах в воздух единовременно выбрасывается на значительную высоту до 100-200 т пыли. Установлено, что на некоторых железорудных карьерах при массовых взрывах в атмосферу поступает больше пыли, чем выделяется при различных производственных процессах, осуществляемых за двухнедельный период времени между массовыми взрывами.
Загрязнение атмосферы газообразными продуктами происходит в результате эксплуатации транспортных и технологических машин с двигателями внутреннего сгорания, при производстве взрывных работ, при выделениях газов из горных пород, при пожарах в карьерах.
К технологическим машинам, эксплуатируемым при открытой разработке месторождений, относятся бульдозеры, буровые установки, тракторы, самоходные скреперы, небольшие драги, экскаваторы, краны, передвижные компрессоры и т. п. Используемые в карьерах автомобили с бензиновыми двигателями загрязняют воздушную среду оксидами углерода, азота и серы, углеводородами, альдегидами, а также свинцом, хлором и другими вредными веществами. В выхлопных газах дизельных двигателей содержится значительное количество сажи и дыма. Следует отметить, что неблагоприятные дорожные условия и резко меняемые режимы работы транспортных и технологических машин приводят к увеличению количества вредных компонентов в выхлопных газах их двигателей.
Массовые взрывы связаны с поступлением в воздушную среду не только пыли, но и значительного количества газообразных продуктов. Заряды массовых взрывов нередко достигают тысячи тонн, при этом в атмосферу выбрасывается от сотен до тысяч кубометров вредных газов. Основная масса газовых продуктов выбрасывается на значительную высоту (до 200-300 м) и распространяется за пределы контура карьера.
Значительные загрязнения атмосферного воздуха наблюдаются при пожарах в угольных и серных карьерах, при этом выделяющиеся газы характеризуются высокой концентрацией вредных и ядовитых веществ (СО, Н2S, SО2, NОx и др.).
2.3 Существующие мероприятия по снижению загрязнения
Наиболее эффективный путь снижения вредных выбросов в атмосферу внедрение безотходных и малоотходных производств и технологических процессов. Промышленные агрегаты должны быть оборудованы пыле- и газоулавливающими средствами. Весьма эффективно применение полностью или частично замкнутых воздушных циклов. Таким образом, загрязненный воздух удаляется от оборудования и из зоны дыхания рабочих. Пройдя через пылеуловители, он частично выбрасывается в воздух. Улавливание вредных для окружающей среды веществ позволяет сохранить ценные готовые продукты и сырье во многих отраслях промышленности.
В улучшении воздушной среды городов и поселков большое значение имеют архитектурные и планировочные мероприятия. Структура планировки должна способствовать улучшению микроклимата и защите воздушного бассейна. Необходимо учитывать основные источники загрязнения окружающей среды промышленные объекты и установки, автомобильные дороги, аэропорты, железные дороги, телецентры, радиостанции, электростанции, дискомфортные природно-климатические условия, организацию очистки и утилизацию отходов и т.д.
2.4 Методы и средства контроля за состоянием природных объектов
В зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и степени их очистки в ходе технологического процесса промышленные предприятия делятся на 5 классов. Для предприятий первого класса устанавливается санитарно-защитная зона шириной в 1 000 м, второго 500 м, третьего 300 м, четвертого 100 м, пятого 50 м. В зоне допускается расположение пожарных депо, бань, прачечных, гаражей, складов, административно-служебных зданий, торговых помещений и т. д., но не жилых домов. Территория этих зон обязательно должно быть озеленена. Роль зеленых насаждений и лесопарковых массивов в городах многогранна. Зеленые растения являются биофильтром, отфильтровывают вредные примеси, радиоактивные частицы, поглощают шум. Такова роль, например, зеленых насаждений Москвы.
Нужно также сказать о новом, передовом методе очистки газовых выбросов, дезодорации и бактерицидной очистке воздуха в производственных и медицинских учреждениях, в том числе и в сельскохозяйственном производстве, путем современных озоновых технологий.
Применение озоновых технологий для очистки газовых выбросов позволило резко понизить концентрацию вредных веществ в воздухе и перевести наиболее опасные вещества в менее активные формы. Известные и реально используемые на сегодняшний день системы доочистки газовых сред, как правило, не обеспечивают 100 % (до уровня ПДК) очистки газовых выбросов промышленных предприятий. В рамках проводимых Центром системной и инженерной экологии исследований в области разработки и внедрения высокоэффективных озоновых технологий разработан и запатентован новый, полностью электрически управляемый озонатор. Отличительной чертой данного оборудования является высокая технологичность.
В целом защита атмосферного воздуха от загрязнения должна производиться не только в региональном или местном масштабе, но в первую очередь в глобальном, поскольку воздух не знает никаких границ и находится в вечном движении. Измерение массовых концентраций пыли основано на гравиметрическом (весовом) определении массы пыли (дисперсной фазы аэрозолей), уловленной из измеренного объема исследуемого воздуха.