Трудности при добыче угля открытым способом

Открытый способ добычи угля: за и против

Под данным Росстата, в период с 2000 по 2015 год объёмы добычи угля открытым способом увеличились более чем на 100 млн т в год – с 167,5 до 269 млн т.

В Минэнерго сообщают, что по состоянию на январь 2019 года в России действует 57 угольных шахты и 109 разрезов – почти в два раза больше.

Очевидно, что добыча угля открытым способом имеет гораздо большую популярность, чем подземным способом. Причём в будущем разрезы планируют открывать и дальше – главным образом, на территории Кузбасса.

Как извлекается уголь в разрезах и почему открытый способ добычи так распространён?

Процесс угледобычи

К открытому способу добычи прибегают в том случае, если уголь залегает на небольших глубинах. Такие месторождения называются разрезами — и вовсе неслучайно: они имеют вид длинных углублений ступенчатой формы.

Непосредственно процесс добычи сводится к простой схеме. В чистом виде угля нет, он извлекается из горной породы, сосредоточенной в верхних слоях земли.

В зависимости от количества вредных примесей горняки получают бурый, каменный уголь или антрацит. Каждый вид угля обладает своими характеристиками.

Так называемое «вскрытие» месторождения начинается с вскрышных работ – удаления пустой породы, которая покрывает угольные пласты. Этот процесс проводится двумя способами: с помощью взрывов или же механического рыхления.

Затем горняки с помощью мощных землеройных машин снимают слои пустой породы: на грунт опускают ковш экскаватора (или другой техники – машины выбирают в зависимости от рельефа и почвы), с помощью рычага управления «вгрызаются» в него и заполняют вскрышей.

Горная масса за ненадобностью высыпается в сторону, а уголь, залегающий под ней, вынимается.

Очень важный момент: отработка угольных пластов ведётся в чёткой последовательности, к выемке нижнего слоя породы можно приступать спустя определённое время после выемки верхнего слоя.

Огромное количество вскрыши постепенно увеличивает выработанное пространство разреза, поэтому её транспортируют за пределы разреза, на специальные отвалы. А извлечённый уголь отправляется на склад или на горно-обогатительный комбинат.

После отработки на месте разреза нужно обязательно провести рекультивационные работы: отвалы с пустой породой обычно разравнивают и засыпают плодородным слоем почвы.

Предприятия в плюсе

Открытый способ добычи угля получил большое распространение благодаря своим преимуществам перед подземной добычей в шахтах.

Во-первых, работать на разрезе удобней и гораздо безопасней, нежели под землёй. Работники извлекают уголь в более комфортных условиях – на поверхности меньше вредных газов, есть естественное освещение.

И, конечно, риск смертельных случаев на поверхности намного ниже, чем под землёй.

Во-вторых, при данном способе очень высокая производительность труда – за счёт более свободной рабочей зоны и возможности использования сверхмощной техники.

Из пластов разреза осуществляется более полная выемка угля – потери полезного ископаемого примерно в 3 раза меньше, которые в подземных условиях происходят нередко.

В-третьих, высокая скорость строительства разреза, которая к тому же требует гораздо меньших затрат (примерно в 1,5 раза). Также меньше времени нужно на освоение проектной и производственной мощности месторождения.

И в-четвёртых, из-за низких затрат на строительство экономическая эффективность добычи на разрезе почти в 3 раза выше.

Перечисленные достоинства открытого способа позволяют предприятию извлекать уголь с более низкой себестоимостью.

«Нюансы» экологии

Очевидно, что экономическая эффективность добычи угля открытым способом омрачается некоторыми недостатками. По-настоящему глобальной проблемой стало негативное воздействие на окружающую среду.

Разрезы наносят серьёзный ущерб природе: во время добычи и транспортировки угля в воздух попадает масса пыли и золы. Сильно загрязняют атмосферу буровзрывные работы, погрузочно-разгрузочные работы, дымящиеся породные отвалы и открытые угольные склады.

Вскрышные породы, оставшиеся после отработки месторождения, занимают огромные земельные площади – разрушенные и тем самым непригодные для хозяйственной деятельности. На территории бывших разрезов то и дело наблюдается повышение эрозии почв, образование воронок и прочее.

Стоит отметить, что загрязнение почвы и воды при добыче открытым способом носит постоянный характер: выбросы никуда не исчезают, а хранятся долгие годы. В том числе это касается выбросов пыли в воздух – она оседает в грунтах.

Ещё один неблагоприятный фактор: большое количество машин постоянно перевозит пустую породу, загрязняя пылью всё новые территории, попутно производя массу выхлопных газов.

Разрезам — быть?

Недостатки открытого способа добычи угля до сих пор перекрывают их преимущества, несмотря на экологическую проблему, которая в последнее время стоит весьма остро.

Самая сложная ситуация сейчас в центре угледобычи — Кузбассе, где не угасает довольно жёсткий конфликт между местным населением и угольными предприятиями.

Тем не менее, высокая производительность, экономическая эффективность и безопасность держат немалую толику угольных предприятий на плаву.

Сейчас создаются различные программы по снижению выбросов, ужесточаются правила перевозки угля, на месторождениях внедряются более экологичные решения.

Продолжение добычи на угольных разрезах и открытие новых говорит лишь о том, что открытый способ добычи будет востребованным ещё очень долгое время.

Более того, в целом у угольной промышленности России есть будущее, несмотря на мировой бум альтернативной энергетики.

Источник

Экологические проблемы добычи угля

Добыча угля наносит немалый вред окружающей среде и здоровью людей. Негативное влияние на экологию – одна из главных причин, которая привела к закрытию шахт в развитых странах.

С угледобывающей промышленностью связаны:

• Загрязнение воздуха
• Загрязнение грунтовых вод
• Изменение ландшафта местности
• Деградация почв и уменьшение площади плодородных земель
• Ухудшение здоровья людей

В таблице мы приведем сравнение разных методов добычи угля (открытого и закрытого) с точки зрения экологии.

Загрязнение воздуха	Загрязнение грунтовых вод	Изменение ландшафта местности	Деградация почв и уменьшение площади плодородных земель	Ухудшение здоровья людей
Открытый метод добычи	+++

(в воздух попадает угольная пыль, а во время взрывов – и частицы вскрышных пород) +

(практически не страдают, хотя в воду иногда попадают угольная пыль, сера, хлор и другие вредные вещества) +++

(разрезы нарушают целостность земли, образуются глубокие овраги и карьеры) +++

(из эксплуатации выводятся большие площади сельскохозяйственных земель на месте разрезов) +

(больше всего на здоровье влияет пыль, в меньшей степени – шум) Закрытый метод добычи ++

(в воздух попадает метан, при пожарах – сероводород, углекислый и угарный газы) +++

(нарушаются водоносные горизонты, в воду попадают оксиды серы, углерода, кремния; повышается кислотность грунтовых вод) ++

(ландшафт нарушается отвалами – терриконами, провалами в земной поверхности) +

(почвы пересыхают за счет снижения уровня грунтовых вод; усиливается эрозия) +++

(здоровью вредит пыль, вибрации и шум, токсичные газы; в шахтах высокий риск аварий, травм, отравлений метаном)

Дальше вы найдете детальное описание каждой экологической проблемы, спровоцированной добычей угля.

Загрязнение воздуха

Вредные вещества при добыче угля попадают в воздух разными путями. Если выработка ведется открытым способом , атмосфера загрязняется пылью. Она образуется во время взрывов вскрышной породы и непосредственно при добыче. Кроме того, во внешнюю среду попадает много выхлопных газов от тяжелого транспорта, перевозящего полученную породу.

При закрытом способе добычи воздух загрязняется метаном. Кроме того, из шахт и открытых карьеров в атмосферу попадают тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и другие), формальдегиды, сера, диоксид кремния. Выбросы летучих органических веществ, сажи, золы, углекислого и угарного газов возникают во время аварий и пожаров в шахтах и карьерах.

Для уменьшения загрязнений воздуха предлагают:

• Обеспечивать противопожарную безопасность
• Собирать метан из вентиляционных шахт, использовать его для отопления и других целей
• Устанавливать фильтры на вентиляционных шахтах
• Уменьшить количество транспорта для перевозки угля
• Удалять вскрышную породу без применения взрывчатки

Эти методы не могут полностью устранить загрязнение атмосферы. Поэтому экологическая ситуация в районах угольных бассейнов остается проблемной. С воздухом вредные вещества разносятся на большие расстояния. Они перемещаются с осадками, попадают в почву и питьевую воду , а затем в продукты.

Эндогенные пожары – еще одна проблема, которая часто появляется при добыче угля. Это самовозгорание породы на угольном разрезе. Чаще всего оно происходит на выработанных месторождениях – то есть там, где уголь больше не добывают. Причины эндогенных пожаров – окисление горючей породы кислородом.

Самовозгорание породы на заброшенных разрезах может быть очень опасным. В воздух попадают ядовитые вещества, которыми дышат люди из близлежащих населенных пунктов. Также такие пожары наносят существенных ущерб народному хозяйству.

Загрязнение грунтовых вод

Значительное загрязнение грунтовых вод характерно для подземной добычи угля. В верхние водоносные горизонты попадают угольная пыль, масла и нефтепродукты из работающей техники, а также тяжелые металлы, оксиды серы и хлора , которые превращаются в кислоты. В результате снижается качество питьевой воды – она становится непригодной для употребления. Повышается кислотность водоемов и грунтов, гибнет растительность.

Еще одна проблема подземной добычи – нарушение водоносных горизонтов. Из-за постоянной откачки воды в шахтах она уходит в глубокие слои породы. На поверхности пересыхают реки, озера, болота, начинается эрозия почв.

Для снижения негативного влияния на водные ресурсы необходимо устанавливать качественные очистительные сооружения. Они должны фильтровать основные вредные вещества. Мощность систем должна соответствовать тому количеству воды, которая через них проходит. Оборудование нужно постоянно проверять, старое ремонтировать и заменять на новое.

При откачке воды необходимо учитывать геологию местности, расположение водоносных горизонтов, географию плодородных почв и сельскохозяйственных угодий. Но полностью избежать негативного влияния угледобычи на водные ресурсы, особенно на уровень грунтовых вод, все равно не удается.

Изменение ландшафта местности

Изменение ландшафта местности связано с несколькими факторами:

• Нарушением земной поверхности разрезами и карьерами при открытой добыче
• Эрозиями и провалами грунтов при подземной добыче
• Образованием отвалов и терриконов возле шахт и разрезов

Изменение ландшафта влечет за собой нарушение всей биосферы. При открытой добыче вместе со вскрышными породами удаляется плодородная почва, уничтожаются леса, луга, сельскохозяйственные угодья.

Отвалы оказывают сильное давление на грунт. В результате поверхностные грунтовые воды уходят, почвы и поля пересыхают. Сами отвалы занимают значительные территории , на которых полностью исчезает привычный растительный и животный мир, а земля становится непригодной для сельского хозяйства.

Провалы образуются из-за огромного количества шахтных тоннелей и пещер, ухода грунтовых вод. Под землей оказываются поля, огороды, дороги и даже дома. Риски усиливаются при взрывах, авариях в шахтах.

Чтобы уменьшить изменения ландшафта, предпринимают следующие действия:

• Разрезы оборудуют так, чтобы минимально нарушить поверхность земли. Сейчас стали отказываться от транспортировки угля тяжелой техникой, что помогает уменьшить площадь подъезда к карьерам.
• После завершения добычи угля открытым способом проводится рекультивация земель. Это позволяет восстановить ландшафт, избавиться от отвалов пустой породы, восстановить природную биосферу.
• Пустую породу, которая накапливается при подземной выработке угля, перерабатывают. Из нее можно делать строительные материалы , получать ценные химические элементы, сырье для производства кирпича и керамзита. К сожалению, на сегодняшний день лишь около 50% терриконов идет на переработку из-за низкого качества материала.
• Отвалы и терриконы можно рекультивировать. На них высаживают некоторые виды деревьев и кустарников. Со временем там может накопиться слой плодородной почвы.

Деградация почв и уменьшение площади плодородных земель

Деградация и уменьшение площади плодородных земель – это следствие описанных выше процессов. Процессы ускоряются, когда в грунт вместе с пылью, осадками и грунтовыми водами попадают продукты угледобычи. Серная и соляная кислота, которые образуются в воде из оксидов серы и хлора, закисляют почву. Нарушается баланс бактериальной флоры, изменяется характер растительности.

Нарушение водоносных горизонтов ведет к пересыханию больших площадей. На таких участках начинается эрозия. Поверхность земли покрывается трещинами, затем появляются глубокие овраги. Плодородный слой быстро вымывается. Земля становится непригодной для выращивания растений.

Площадь сельскохозяйственных земель уменьшается не только из-за деградации. Огромные территории занимают отвалы. Кроме того, при сильном загрязнении отходы угольной добычи могут попадать в продукты. Если почва не отвечает санитарным нормам , содержит слишком много тяжелых металлов и других вредных химических элементов, на ней нельзя выращивать сельскохозяйственную продукцию.

Ухудшение здоровья людей

Плохая экология в регионах с развитой угледобывающей промышленностью негативно влияет на здоровье людей. Пыль и вредные токсичные вещества накапливаются в воздухе. Они могут попадать в воду, а оттуда в грунт и продукты питания. В организм человека они проникают через органы дыхания, слизистые глаз, кожу, пищеварительный тракт.

В регионах, где проводится угледобыча, среди населения наблюдается:

• Увеличение количества хронических легочных патологий
• Повышение вероятности развития «легочного сердца» у пожилых людей
• Увеличение заболеваемости ОРВИ, бронхиальной астмой, аллергиями у детей и подростков
• Рост материнской смертности
• Увеличение числа преждевременных родов, выкидышей и врожденных патологий
• Увеличение количества раковых заболеваний

Согласно статистике, количество легочных заболеваний в регионах, где добывают уголь, на 5-20% выше, чем в других областях. Материнская смертность в 2 раза выше, а заболеваемость среди беременных встречается в 3-5 раз чаще. Патологии, связанные с неблагоприятной экологией , становятся причиной до 20% смертей.

Еще одна большая проблема при добыче угля – заболевания рабочих. Многие горняки и шахтеры получают травмы на производстве. Но гораздо больше вредит здоровью постоянное воздействие негативных факторов на организм.

К профессиональным патологиям у шахтеров относят:

• Заболевания органов дыхания (силикоз, хронические бронхиты, рак легких)
• Кохлеарный неврит (патология ушного нерва, которая возникает из-за постоянного шума и вибрации, ведет к тугоухости или глухоте)
• Патологии периферических нервов
• Вибрационная болезнь
• Аллергии
• Хронические и острые отравления химическими веществами (метаном, формальдегидом, сероводородом, угарным газом)

Чтобы избежать болезней, следует соблюдать технику безопасности в шахтах. Горняки должны работать лишь определенное количество часов, использовать средства индивидуальной защиты. В шахтах оборудуются системы вентиляции, которые необходимо регулярно ремонтировать и менять на новые. Важно обеспечивать автоматизацию труда , чтобы на опасных для здоровья участках работали машины на дистанционном управлении.

В последние годы все больше внимания стали уделять решению экологических проблем. Ведь угледобыча вредит окружающей среде и здоровью людей, которые проживают в регионе. Этот аспект тоже играет роль при принятии решения о начале разработки очередного месторождения или ее прекращении.

Источник