Разновидностью открытого
способа добычи является также
кучное выщелачивание
(КВ), обладающее
рядом достоинств и
недостатков.
Методами кучного выщелачивания
при открытой добычи и методами шахтного
выщелачивания обычно проводят доработку
завершаемых добычных
горнорудных производст.
Эти методы применяют в качестве
вторичных при добыче урана, золота, меди
из отвалов забалансованных
руд или в качестве первичных
при добыче золота из
месторождений бедных
рассеянных руд путем
орошения выщелачивающим
рабочим раствором крупных
штабелей руды на поверхности (KB)
или в подземных камерах (блоках)
визированной руды (ШВ).
Рабочие площадки готовят
специально: облицовывают, покрывают гравием,
прокладывают трубы-коллекторы. Выщелачивающим
раствором служит серная кислота (уран,
медь) или цианистый натрий (золото).
Основные природоохранные
мероприятия включают:
- обустройство
рабочих площадок
для предупреждения
утечек рабочего
раствора;
- промывку
и нейтрализацию
остаточных куч и
их удаление в отвалы;
- землевание
подготовленных остаточных
куч;
- сбор
остаточных рабочих
растворов в специальные
емкости, их нейтрализацию
и утилизацию.
Иногда применяют комбинированный
способ разработки, при котором верхняя
часть месторождения отрабатывается открытыми,
а нижняя - подземными горными работами.
Суммарный ущерб ОС от источников
экологического воздействия, связанных
с открытым способом добычи, в 10 раз выше,
чем от источников, связанных с подземной
добычей. Экологический ущерб объектам
ОС при горном способе добычи приведен
ниже на примере Соколовско-Сарбайского
ГОКа по истечении 40
лет его деятельности:
- изменился
ландшафт местности,
произошло изъятие
земель из землепользования
за счет отсыпки
отвалов;
- вследствие
дренажа понизились
уровни водоносных
горизонтов;
- существенно
поднялся вследствие
сброса дренажных
вод уровень верхних
горизонтов подземных
вод, что вызвало
частичное затопление промышленной
и селитебной зон;
- существенно
изменился химический
состав подземных
вод;
- замачивание
грунтов вследствие
подтопления привело
к изменению их физикомеханических
свойств и деформации
фундаментов ряда жилых
зданий;
-развился
целый ряд инженерно-геологических
процессов (заболачивание,
засоление грунтов,
оврагообразование,
оползни, просадки над
выработанными участками).
Метод скважинной
гидравлической добычи (СГД).
Метод находится в стадии
опытно-промышленных испытаний и перспективен
для отработки многих месторождений полезных
ископаемых.
По сравнению с горным способом
добычи характеризуется относительно
низким воздействием на ОС. Основными
видами воздействий являются:
- нарушение
целостности массива
пород;
- локальные
нарушения динамики
подземных вод;
- нарушение
рельефа земной
поверхности;
- относительно
кратковременное
отчуждение земель.
Основные природоохранные
меры заключаются в следующем:
- тампонировании
устья скважин глиной
вокруг обсадной колон-
вы;
-заполнении
ствола скважин и выработанного
пространства закладочным
материалом (главным
образом, хвостами обогащения);
- ликвидации
просадок земной
поверхности обезвоженными
хвостами;
- рекультивации
нарушенных земель
предварительно снятым
и складированным
почвенно-растительным
слоем.
Таким образом,
с горнодобывающим производством связан
значительный экономический ущерб окружающей
среде, что определяет важность проблемы
экологизации минерально-сырьевой
отрасли. Технологические
аспекты этой проблемы,
как следует из вышеизложенного,
связаны с:
- выбором
технологии добычи (от
менее экологичных
карьерного и шахтного
к более экологичным
скважинным геотехнологическим
-ПВ, СГД и др. );
- при
необходимости применения
открытых и подземных
горных способов
добычи предпочтение
отдается тем технологиям
обогащения, которые
сопровождаются минимальным
воздействием на
ОС (максимальное
использование физических
методов - гравитации,
магнитной сепарации,
радиометрического
обогащения и т.п.
при ограничении методов флотации,
использующих токсичные компонента);
- выбором
среди альтернативных
месторождений тех
объектов, освоение
которых сопровождается
меньшим экологическим
ущербом ОС;
- применением
комплекса природоохранных
мер от воздействия
твердых, жидких и
газопылевых отходов,
включающего их
утилизацию;
- максимальное
использование попутных
полезных ископаемых.
Влияние добычи полезных
ископаемых на природную среду
В процессе добычи и переработки
полезных ископаемых человек влияет на
большой геологический круговорот. Во-первых,
человек переводит залежи полезных ископаемых
в другие формы химических соединений.
Например, человек постепенно исчерпывает
горючие полезные ископаемые (нефть, уголь,
газ, торф) и переводит их в конечном итоге
в углекислый газ и карбонаты. Во-вторых,
человек распределяет по поверхности
земли, рассеивая, как правило, бывшие
геологические аккумуляции.
В настоящее время на каждого
жителя Земли ежегодно добывается около
20 т сырьевых ресурсов, из которых несколько
процентов переходит в конечный продукт,
а остальная масса превращается в отходы.
Отмечаются значительные потери полезных
компонентов (до 50 – 60 %) при добыче полезных
ископаемых, обогащении и переработке.
При подземной добыче потери
угля составляют 30 – 40%, при открытой добыче
– 10%. При добыче железных руд открытым
способом потери составляют 3–5%, при подземной
добыче вольфрамо-молибденовых руд потери
достигают 10–12 %, при открытой – 3–5%. При
разработке ртутных и золоторудных месторождений
потери могут достигать 30%.
Большинство месторождений
полезных ископаемых являются комплексными
и содержат несколько компонентов, извлечение
которых экономически выгодно. В месторождениях
нефти попутными компонентами являются
газ, сера, йод, бром, бор, в газовых месторождениях
– сера, азот, гелий. Наибольшей комплексностью
характеризуются руды цветных металлов.
Месторождения калийных солей содержат
обычно сильвин, карналлит и галит. Наиболее
интенсивной дальнейшей переработке подвергается
сильвин. Потери сильвина составляют 25–40%,
потери карналлита – 70–80%, галита – 90%.
В настоящее время наблюдается
постоянное и довольно существенное снижение
содержания металлов в добываемых рудах.
Так, в течение последних 2–3-х десятилетий
содержание в рудах свинца, цинка, меди
снижалось ежегодно на 2–2,3 %, молибдена
почти на 3%, а содержание сурьмы только
за последние 10 лет уменьшилось почти
в 2 раза. Содержание железа в добываемых
рудах снижается в среднем на 1% (абсолютный)
в год. Очевидно, что уже через 20–25 лет
для получения того же количества цветных
и черных металлов потребуется более,
чем в 2 раза увеличить количество добытой
и переработанной руды.
Добыча полезных ископаемых
влияет на все сферы Земли. Влияние добычи
полезных ископаемых на литосферу проявляется
в следующем:
1. Создание антропогенных форм
мезорельефа: карьеров, отвалов (высотой
до 100—150 м), терриконов (высотой до 300 м)
и т.д. На территории Донбасса расположено
более 2000 отвалов пустой породы высотой
около 50–80 м. В результате открытой добычи
полезных ископаемых образуются карьеры
глубиной более 500 м.
2. Активизация геологических
процессов (карст, оползни, осыпи, оседание
и сдвижение горных пород). При подземной
добыче полезных ископаемых образуются
мульды проседания и провалы. В Кузбассе
цепь провалов (до 30 м глубиной) тянется
на протяжении более 50 км.
3. Изменение физических полей,
особенно в районах вечной мерзлоты.
4. Механическое нарушение почв
и их химическое загрязнение. В среднем
по угольной промышленности России добыча
1 млн. т топлива означает отвод и нарушение
8 га земельной площади, при открытом способе
–20–30 га. Во всем мире суммарная площадь
нарушенных горными работами земель превышает
6 млн. га. К этим землям следует присовокупить
сельскохозяйственные и лесные угодья,
на которые горнопромышленное производство
оказывает негативное воздействие. В радиусе
35 – 40 км от действующего карьера урожайность
сельскохозяйственных культур снижается
на 30 % по сравнению со средним уровнем.
Добыча полезных ископаемых
воздействует на состояние атмосферы:
1. Происходит загрязнение атмосферы
воздуха выбросами СН4, серы, оксидов углерода
из горных выработок, в результате горения
отвалов и терриконов (выделение оксидов
N, C, S), газовых и нефтяных пожаров.
2. Возрастает запыленность
атмосферы в результате горения отвалов
и терриконов, при взрывах в карьерах,
что влияет на количество солнечной радиации
и температуру, количество осадков.
Более 70% терриконов Кузбасса
и 85% отвалов Донбасса относятся к горящим.
На расстоянии до нескольких километров
от них в воздухе значительно повышены
концентрации SO2, CO2, CO.
В 80-е гг. в Рурском и Верхнесилезском
бассейнах на каждые 100 км2 площади ежедневно
выпадало 2–5 кг пыли, интенсивность солнечного
сияния в Германии уменьшилась на 20 %, в
Польше на 50%. Почва на прилегающих к карьерам
и шахтам полях оказывается погребенной
под слоем пыли толщиной до 0,5 м и на долгие
годы теряет свое плодородие.
Влияние добычи полезных ископаемых
на гидросферу проявляется в истощении
водоносных горизонтов и в ухудшении качества
подземных и поверхностных вод; в снижении
расходов малых рек, чрезмерном осушении
болот. Побочное изменение водного режима
в результате добычи полезных ископаемых
проявляются иногда на площади, почти
в 10 раз превышающей территорию, нарушенную
добычей.
При добыче угля на шахтах Ростовской
области на каждую тонну добываемого угля
приходится откачивать свыше 20 м3 пластовой
воды, при добыче железных руд на карьерах
Курской магнитной аномалии - до 8 м3
на каждую тонну железной руды.
Необходимость откачки воды из карьера
приводит к образованию депрессионных
воронок, связанных с понижением уровня
грунтовых вод. В результате исчезают
родники, ручьи, многие малые реки.
Недра – это верхняя часть земной
коры, в которой добывают полезные ископаемые.
Исключительно важное значение полезных
ископаемых в развитии человеческого
общества отражено в названиях длительных
исторических периодов: “каменный”, “бронзовый”,
“железный”. В настоящее время использование
полезных ископаемых достигло максимума
и темпы эксплуатации их запасов продолжают возрастать.
Большинство полезных ископаемых
относится к невозобновимым природным ресурсам, и их запас уменьшается по мере
использования. По прогнозам ученых, в
начале XXI в. человечество исчерпает пятую
часть железных руд, половину запасов
никеля и кобальта, большую часть запасов
свинца, цинка, вольфрама (рис. 1). В настоящее
время многие богатые месторождения с
высоким содержанием металлов в рудах
уже отработаны и используют бедные месторождения.
Например, сейчас считается рациональной
разработка медных руд с содержанием меди
менее 1% – в 10 раз ниже, чем в первой половине
XIX в. Создаются новые технологии извлечения
металла, обогащения и переработки руд.
Следовательно, одной из важнейших задач
охраны недр является бережное расходование
минеральных и энергетических
ресурсов.
Потери при разработке полезных
ископаемых достигают огромных размеров.
Так, при мировой добыче ежегодно теряется
меди 600 тыс. т, свинца – 300, цинка – 500. Отдача
нефтеносных слоев в 1975 г. не превышала
30%, к концу столетия она достигла почти
40%.
При современных технологиях добычи и переработки только
1–5% от всего объема извлекаемых полезных
ископаемых реализуется в виде чистой
продукции, а остальное является отходами.
Поэтому важнейшим направлением в рациональном
использовании и охране недр является
совершенствование методов добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых.
Добывая полезные ископаемые
шахтным и открытым
методом, человек иногда полностью преобразует
природные ландшафты. Сейчас открытым способом
в мире добывают до 70% минерального сырья.
В районах открытых горных разработок
обычными становятся безжизненные рукотворные,
“лунные” ландшафты. Такие рукотворные
каньоны, “лунные долины”, характерны
для Курской магнитной аномалии, Криворожского
бассейна, Черемховского угольного месторождения.