10.9.Типы воздействия добывающих производств черной и цветной металлургии на природную среду

Интенсивность воздействия на природную среду горных работ определяется способом разработки — открытым или подземным. Вскрышные горные разработки характеризуются высокой землеемкостью. Так, на 1000 т годовой добычи железной руды отводится 0,35-0,7 га территории, в то время как при подземном способе только 0,08—0,15 га. Открытые горные разработки характеризуются не только относительно большей, но и абсолютной землеемкостью. Некоторые обогатительные комбинаты цветной металлургии занимают до 30-35 км2 территории. Приведенные цифры учитывают только площади, занятые карьерами, отвалами, коммуникациями, сооружениями, не включай зоны отрицательного воздействия на природную среду.

Снижение природно-хозяйственного потенциала территории, прилегающих к карьерам, происходит опосредованно — через воздушный и водный каналы связи. Наиболее сильное загрязнение атмосферы происходит при горно-взрывных работах и в результате развевания отвалов. В газо-пылевом облаке, образующемся после взрыва концентрация пыли, например, достигает значений сотен миллиграммов на кубический метр, поэтому при неблагоприятных метеорологических условиях предельно допустимые концентрации могут превышаться на расстоянии 10—15 км от карьера. Выпадение мелкодисперсной пыли способствует утяжелению механического состава почвы, что благоприятно для развития эрозионных процессов.

Нарушение водного режима окружающих территорий связано с изменением гидрогеологических условий, образованием депрессионной воронки вокруг карьера.

Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом, как правило, нарушает меньше территории. Наиболее распространенные нарушения — проседание земной поверхности, образование провалов и мульд и, как следствие, нарушение гидрогеологических и гидрологических условий. Экологический эффект терриконов во многим эквивалентен воздействию отвалов на природную среду.

Виды воздействия на окружающую среду при разработке полезных ископаемых и характер изменений в составляющих ее компонентах*

Виды воздействия на окружающую среду определяются:

• способами отработки и обогащения полезного ископаемого;
• особенностями транспортировки полезного ископаемого и вскрышных пород;
• горными и геотехническими характеристиками вмещающих пород месторождения;
• видом полезного ископаемого;
• технологией рекультивации выработанного пространства и т.д.

Воздействие оказывается:

• изъятием из геологической среды полезных ископаемых; земельных ресурсов; растительности (вырубка лесов и уничтожение кустарниковой и другой растительности); поверхностных и подземных вод;
• внесением в геологическую среду загрязняющих веществ в твердой фазе (вскрышные породы, пустая порода, хвосты обогащения, пыление отвалов и терриконов, пыль от взрывов в карьерах); в жидкой фазе (рудничные и шахтные воды, сточные воды, пульпа, шламы, хвосты); в газообразном виде (вентиляционные выбросы шахтных и рудничных газов, газообразные вещества от взрывов в карьерах);
• изменением геофизических и физических полей — гравитационного, электрического, магнитного, температурного; электромагнитного излучения; радиационного сейсмического фона; шумом; ударной волной.

Ниже приводится перечень возможных изменений в основных составляющих компонентах геологической среды.

• В горных породах:
• изменение физико-механических свойств горных пород и их химического состава;
• увеличение трещиноватости;
• нарушение структурных связей;
• изменение напряженого состояния в массиве;
• изменение температурного режима;
• изменение естественного электрического, гравитационного и магнитного полей массивов пород;
• изменение влажностного режима горных пород (осушениеи обводнение) и их фильтрационных свойств.
• В подземных водах:
• изменение уровней (понижение или повышение) водоносных горизонтов;
• загрязнение;

—   изменение запасов подземных вод (чаще истощение);

—   нарушение взаимосвязи между подземными и поверхностными водами.

•    В поверхностных водах:

• загрязнение водоемов и водотоков;
• изменение гидрологического режима водоемов и водотоке за счет сброса шахтных и карьерных вод с активизации и русловых и эрозионных процессов;

—   нарушение взаимосвязи между поверхностными и подзему ными водами.

•    В рельефе и почвах:

—  формирование горнопромышленного ландшафта (отвалы терриконы, дамбы, канавы, хвосто- и шламохранилища мульды сдвижения, провалы и т.д.);

—   уничтожение почвенного покрова;

— уменьшение плодородия почв за счет: запыления загрязненных атмосферных осадков и поверхностного стока; уменьшения гумуса, угнетения и уничтожения биоты почвенного слоя; нарушения физико-механических свойств почвенной слоя (изменение структурных связей, пористости, влажности); изменения химического состава (засоление, загрязнение тяжелыми металлами, изменение кислотности).

Процессы и явления, возникающие при разработке полезных ископаемых:

• техногенный и активизированный карст, оползни, сели, румы, осыпи и т.д.;
• боковая и донная эрозия, плоскостной смыв, образование мелей, перекатов, конусов выноса в руслах водотоков;
• возникновение комплекса мерзлотных процессов за счет и изменения температурного режима пород (термокарст, солифлюн ция, наледи, булгунняхи и т.д.);
• изменение фоновых сейсмических условий;
• уплотнение и разрыхление грунтов;
• изменение углов естественного откоса;
• заболачивание и подтопление;
• суффозионно-просадочные процессы;
• оседание земной поверхности над подземными горными выработками.

Экологичность технологий добычи полезных ископаемых

Экологические последствия традиционных подземного (шахтного) и открытого (карьерного) способов добычи полезных ископаемых значительны.

Скважинные методы — новая прогрессивная технология по срам-нению с горным способом добычи, причем добычные, обогатительные и передельные технологии объединены единой системой циркуляции рабочего раствора по стволам закачных и откачных буровых скважин, рудному пласту, трубопроводам на поверхности и перерабатывающей установки.

Экологические достоинства скважинных методов состоят в перемещении процессов извлечения полезных компонентов в недра и работе геотехнологических систем в замкнутых циклах, что значительно ограничивает сферу их воздействия на природную среду.

Подземное и открытое кучное выщелачивание осуществляется высокотоксичными растворами. Открытое кучное выщелачивание применяют как вторичные процессы при добыче урана, золота, меди из отвалов забалансовых руд или в качестве первичных при добыче золота из месторождений бедных рассеянных руд. Производят орошение, выщелачивающим раствором крупных штабелей свежей руды на поверхности или в подземных камерах (блоках) маганизированной руды. Выщелачивающие растворы (серная кислота, цианистый натрий) высокотоксичны, поэтому основную экологическую опасность представляет утечка рабочих растворов и попадание их в подземные воды, особенно в верхние водоносные горизонты.

Экологические последствия функционирования геотехнологического комплекса подземного скважинного выщелачивания состоят в том, по после отработки месторождения в пластах остаются остаточные рабочие растворы, которые представляют экологическую опасность для подземных вод. Поэтому предусматривают утилизацию растворов технологическом цикле, подземное захоронение остаточных растворов, рекультивацию водоносных горизонтов.

Перспективен метод скважинкой гидравлической добычи, однако и он не лишен недостатков. При применении этого метода происходит нарушение целостности массива горных пород, локальные нарушения динамики подземных вод, нарушение рельефа.

Экологизация технологий извлечения полезных ископаемых — это переход от карьерного и шахтного способов добычи к более экологичным скважинным технологиям, хотя их внедрение также таит в себе серьезную экологическую угрозу.