Оценка техногенных нагрузок на природную среду предприятиями угольной промышленности г. Воркуты

Л.М. Коршунова,

«Печорниипроект»

ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННЫХ НАГРУЗОК НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ ПРЕДПРИЯТИЯМИ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ г. ВОРКУТЫ

При подземной добыче угля и переработке его на обогатительных фабриках основными источниками воздействия на окружающую среду являются твердые отходы, сточные воды и пылегазовые выбросы.

Твердые отходы углепроизвод-ства представлены породой, выдаваемой из забоев шахт и образующейся в процессе обогащения угля. Удельный выход ее составляет в среднем 300 кг/т добычи. До 1973 г. выдаваемую на поверхность породу размещали на терриконах, в настоящее время ее складируют в плоские породные отвалы, что увеличило количество нарушенных земель. Причиной значительного роста нарушенных земель является то, что, из-за недостатка технических средств, шахты не имеют возможности складировать породу в групповые отвалы и используют индивидуальные, формирующиеся без профилактических мер против самовозгорания. В результате многие плоские отвалы горят, что не позволяет строить их высотой более 15 м.

Поскольку объем утилизации породы меньше объема ее образования, происходит постоянное накопление пород и расширение площадей, занимаемых породными отвалами. Так, в 1981 г. площадь под терриконами и породными отвалами составляла около 200 га, а количество скопившихся в них пород - около 30 млн мз. В 1997 г. значение этих показателей увеличилось примерно в два раза. В результате породой занимаются все новые площади земель, а на некоторых шахтах уже практически нет места для ее складирования.

Таким образом, снижение объема складирования в отвалы пород возможно при разработке новых и

внедрении существующих технологий утилизации «свежей» негорелой породы и технологии по закладке породой выработанного пространства шахт.

Складирование пустой породы в отвалы вызывает резкое ускорение миграции элементов в лито- и биосфере и загрязнение пылью воздушного бассейна прилегающей территории. В случае возгорания породного отвала выбрасывается в среднем до 200 тыс. т продуктов горения, в первую очередь, диоксида углерода, азота, серы и сероводорода.

В 1993-1994 гг. институтом «Печорниипроект» были проведены исследования по проблеме влияния породных отвалов на почву и атмосферный воздух. Обследовались два породных отвала - отвал шахты «Воргашорская», добывающей угли марки ГЖО, и отвал обогатительной фабрики шахты «Воркутинская», перерабатывающей угли марки Ж.

Загрязнение почв вокруг породных отвалов определялось по характерной для регионов угледобычи группе веществ: тяжелые металлы - ртуть, хром, кобальт, свинец, а также сера и формальдегид. Анализ проб почвы показывает, что в зоне отвала наблюдается техногенное подщелачивание почв. Содержание хрома, кобальта, серы и формальдегида превышают ПДК. Содержание формальдегида в почвах связано с наличием и работой автотранспорта на отвалах. Влияние отвалов на содержание элементов четко прослеживается для кобальта, серы и формальдегида. Сера присутствует в почвах в виде труднорастворимых соединений с кальцием. Об этом свидетельствует присутствие кальция в значительных количест-

вах и отсутствие ионов серосодержащих кислот.

Вокруг отвалов наблюдается большая механическая нарушен-ность ландшафта. Полное удаление растительного покрова наблюдается на площади 87,9 га (шахта «Воркутинская») и 11,0 га (шахта «Воргашорская»). Визуально обнаружены большие нарушения почв в пределах полутораметровой зоны вокруг отвалов.

Максимальные выбросы вредных веществ (N02, SO2, Н£, С02) и пыли рассчитывались для горящих отвалов. В результате исследований установлено, что вклад отвалов в загрязнение атмосферы в случае возгорания особенно велик по сероводороду. По остальным веществам влияние горящих отвалов на состояние атмосферы незначительно.

Специфическими для угольных предприятий сточными водами являются воды шахтного водоотлива (шахтные воды) и сбросовые воды ОФ, причем последние в природоохранной статистической отчетности не учитываются.

Воркутинские шахты ежесуточно выкачивают на поверхность около 60 тыс. м3 шахтных вод. В формировании шахтных вод участвуют поверхностные стоки (дождевые и талые), воды поверхностных и подземных водоемов и водотоков, а также производственные стоки добычи угля и проведения горно-капитальных работ (воды пылеподавления, орошения, нагнетания в пласт и др.). Загрязнение шахтных вод обусловлено взаимодействием поверхностных и подземных вод при фильтрации с горными породами и углем, а также последствием взаимодействия машин и людей, работающих в шахте.

Химический состав шахтных вод и содержание в них различных компонентов зависят от ряда факторов (состава горных пород, интенсивности горных работ, обводненности выработок, степени минерализации вод, состояния подземных водосборников и др.) и изменяются в широком диапазоне.

Основной загрязняющей примесью в шахтных водах является тонкодисперсная трудноосаждаю-щаяся взвесь крупностью менее 50 микрон. Содержание взвешенных веществ колеблется в широких пределах не только в водах разных шахт, но и в разное время на одной шахте (100-4000 мг/л). Среднее содержание взвешенных веществ в водах, откачиваемых на поверхность, составляет около 1000 мг/л. По химическому составу жидкой фазы шахтные воды относятся к слабощелочным (рН 8,0-9,5), повышенной и средней минерализации (1000-2500 мг/л). В шахтных водах в значительных количествах присутствуют нефтепродукты (1,5-10,0 мг/л), железо (до 10 мг/л), встречаются фенолы, медь, соединения азота. Кроме того, шахтные воды загрязнены бактериально. Основным способом охраны водоемов от загрязнения шахтными водами является их очистка.

Основной объем воркутинских шахтных вод очищается на сооружениях физико-химической очистки общей мощностью около 50 тыс. м3 в сутки. Как показывают многолетние наблюдения, остаточное содержание взвеси в очищенной шахтной воде в основном не превышает 5 мг/л, при этом, одновременно с глубоким осветлением, вода освобождается от ряда других загрязняющих примесей. Так, концентрация нефтепродуктов снижается до 0,1-0,3 мг/л, фенолов и ионов меди - до 0,0000,003 мг/л, ионов железа - до 0,00,3 мг/л, показатель БПК5 не превышает 3 мг/л. Сброс очищенных шахтных вод не ухудшает качество вод р. Воркуты - основного приемника сточных вод - даже в зимний период, когда влияние

сточных вод на гидрохимический режим реки особенно ощутимо.

Основной объем загрязнений (около 96 %) поступает в водоемы с поверхностным стоком (дождевые, талые, поливомоечные воды). В поверхностном стоке территорий шахт содержится до 25000 мг/л взвешенных веществ и до 25 мг/л нефтепродуктов.

Наибольшее отрицательное воздействие на качество поверхностного стока с территории шахты оказывают: обогатительная

фабрика с шламоотстойниками, комплекс погрузки угля и породы, автохозяйство шахты.

На воркутинских углеобогатительных фабриках внедрены «мокрые» методы обогащения, обуславливающие образование зашламованных водных суспензий. Для предотвращения накопления высокозольных и тонкодисперсных частиц в оборотной воде часть шламовых вод, называемая сбросовыми водами, отводится в наружные шламонакопители, отстаивается и осветленная вода частично возвращается в производственный процесс. Образующиеся в процессе обогащения угольные шламы не являются отходами, однако их хранение сопряжено с потерями топлива и загрязнением окружающей среды. Они отличаются трудной осаж-даемостью и малой эффективностью уплотнения твердого в естественных условиях, шламонакопи-тели быстро заполняются, что исключает возможность настоящей работы ОФ по замкнутой водношламовой схеме. Из-за высокой влажности, нетранспортабельной «мажущейся» консистенции шламов, отсутствия разгрузочных устройств разгрузка отработавших шламонакопителей затруднена. Все это вызывает необходимость строительства новых и дорогостоящих накопителей шлама, занимающих значительные площади земель.

К сожалению, инвентаризация земель, нарушенных шламонако-пителями, производится крайне редко. По состоянию на 1981 г.

под шламонакопителями было занято 53 га земель, а количество хранящегося в них шлама составляло 600 тыс. т (по массе сухого вещества). К настоящему времени в шламонакопителях скопилось уже около 1,5 млн т шлама. Из-за некачественного строительства накопителей шламовые суспензии дренируют через дамбы, что приводит к загрязнению промплоща-док и водоемов. Содержание в суспензиях ОФ, твердого вещества, сбрасываемого в накопители, составляет около 60 мг/л, в дренажных водах - до 5 мг/л.

Флотация шламов применяется на ЦОФ «Печорская». В настоящее время отходы флотации сгущаются и сбрасываются в хвосто-хранилище. Отходы флотации имеют гораздо более высокую скорость осаждения, чем угольные шламы и поэтому фабрика постоянно работает в замкнутом режиме. Проектом реконструкции ЦОФ «Печорская» предусматривается строительство цеха обезвоживания отходов флотации и исключение из водно-шламовой схемы хвосто-хранилища.

После ввода в эксплуатацию ЦОФ «Печорская» количество сбрасываемых угольных шламов сократилось примерно на 20 % и составляет в настоящее время 190 т/сут по массе сухого вещества. Планируемое ранее внедрение метода флотации шламов на ОФ шахты «Северная» не реализовано вследствие финансовых трудностей.

На предприятиях угольной промышленности основными источниками воздействия на атмосферу являются горящие породные отвалы шахт, аспирационные системы и сушильные установки ОФ, вентиляционные стволы и дегазационные установки шахт, а также шахтные котельные.

Как уже отмечалось, вклад горящих породных отвалов в загрязнение атмосферы ощутим только по сероводороду. Аспира-ционные и сушильные установки ОФ, вентиляционные стволы

шахт, а также открытые склады угля, негорящие породные отвалы

выделяют в воздушный бассейн в основном угольную пыль. Имеющиеся на некоторых шахтах котельные (отапливающие не только производственные помещения шахт, но и близлежащие поселки) выбрасывают в атмосферу дымовые газы, в состав которых входят окись углерода, окислы азота, сернистый и летучая зола. Следует отметить, что большинство шахтных котельных частично переведены на сжигание метана. Это значительно снижает объем вредных выбросов от котельных и вообще исключает выбросы сернистого ангидрида и золы.

Пылеулавливающим оборудованием оснащены 94 % организованных источников выбросов, подлежащих оснащению. Не подлежат оснащению по техническим причинам вентстволы и вакуум-насосные, мелкие котлы устаревших конструкций, кузнечные горны и сварочные посты. Из подлежащих оснащению источников выбросов пылеулавливающим оборудованием не оснащены котельные шахты «Октябрьская» и отдельные котлоагрегаты на шахтах «Комсомольская» и «Заполярная».

Вклад предприятий угольной отрасли в загрязнение атмосферы

города далеко не самый значительный. В 1996 г. доля объединения «Воркутауголь» в общих выбросах от стационарных источников вредных веществ составила 12,0 тыс. т (6,8 %), в выбросы метана - 312,3 тыс. т.

Обобщая изложенное, можно выделить следующие наиболее значительные источники техногенного воздействия на окружающую среду от предприятий угольной промышленности г. Воркуты:

♦ породные отвалы и шламона-копители;

♦ поверхностный сток с территорий шахт;

♦ выбросы газа метана.

© Л.М. Коршунова