Охрана и рациональное использование ресурсов недр

Министерство образования  Республики Беларусь

 

Учреждение образования 

«Гомельский государственный  университет 

имени Франциска Скорины»

 

Геолого-географический факультет

Кафедра геологии и разведки полезных ископаемых

 

 

 

 

 

 

 

Охрана и рациональное использование ресурсов недр

 

СУРС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:

Студент группы ГР-43            ________________                          А. О. Чекан

 

Проверил:

Ассистент                                  ________________                        И. А. Шелякин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гомель 2013 

1. Истощение недр и его предупреждение.

 

Несмотря на осуществление  многими странами политики ресурсосбережения, спрос на минеральное сырье в  мире быстро возрастает как в количественном плане (примерно на 5% в год), так и  в «ассортиментном» отношении. В  эпоху греческой эллинистической  культуры и расцвета римского принципата человек использовал 19 химических элементов, в конце XVI в. — 28, в начале XX в. — 59. На рубеже второго и третьего тысячелетий человечество использует уже более 100 элементов и их многочисленных сочетаний, включая искусственно созданные из природного материала литосферы.

Ежегодно из недр Земли  извлекается более 100 млрд т различного минерального сырья и топлива. Это руды черных и цветных металлов, уголь, нефть, газ, строительные материалы, горнохимическое сырье. Сам термин «полезные ископаемые» обнаруживает сегодня свою неудачность, поскольку число «бесполезных ископаемых», т. е. не используемых человечеством, стало резко сокращаться, и с учетом перспективы совершенствования технологии и развития малоотходных циклов в промышленности понятие «полезные ископаемые» фактически распространяется теперь на всю литосферу. Наиболее доступные месторождения ископаемых быстро истощаются. Так, интенсивная разработка месторождений железной руды привела к истощению многих залежей не только Старого, но и Нового Света. Оскудели запасы этой руды на Урале, в Лотарингии (Франция), у Великих американских озер. Заметно обеднели ресурсы медных руд в Замбии и Заире. А тихоокеанское государство Науру, некогда славившееся колоссальными запасами фосфоритов, уже практически лишилось их. 
Подчеркнем, что в данном случае речь идет лишь о земной коре, составляющей менее 0,5% общей массы Земли (ядро и мантия составляют около 99,6%). Распространенность элементов в земной коре характеризуется кларками — весовыми процентами от общей массы. Если исходить из значений Кларков, то запасы минеральных ресурсов в земной коре настолько огромны, что все разговоры об остроте глобальной сырьевой проблемы кажутся несерьезными. Но человечество сегодня полагается на идентифицированные ресурсы, т. е. выявленные, «обсчитанные», доступные для рентабельной добычи, а не на потенциальные — рассеянные, сосредоточенные в низших слоях земной коры. 
Согласно последним прогнозам, основных видов полезных ископаемых хватит до второй половины XXI в. Это оптимистические прогнозы, основанием для которых явились повышение эффективности геологоразведочных работ, уточнение запасов полезных ископаемых, открытие новых крупных месторождений, совершенствование способов добычи и переработки сырья. В соответствии с пессимистическими прогнозами уже в ближайшие десятилетия будут исчерпаны запасы свинцовых и цинковых руд, олова, золота, серебра, платины, асбеста, затем прекратится добыча никеля, кобальта, алюминия и т. д. 

2. Потеря недр при неправильных способах добычи и эксплуатации

Потери полезного ископаемого - в недрах, часть балансовых запасов  твёрдых полезных ископаемых, не извлечённая  из недр при разработке месторождения. Потери полезного ископаемого подразделяются на общешахтные (общерудничные, общекарьерные, общеприисковые) и эксплуатационные. К общешахтным относятся потери в охранных целиках, около капитальных горных выработок, скважин, в барьерных целиках между шахтными полями, под зданиями, техническими и хозяйственными сооружениями, коммуникациями, водоёмами, водоносными горизонтами, заповедными зонами. Эксплуатационные потери подразделяются на потери в массиве (например, запасы, оставленные в целиках внутри выемочных участков, в лежачем, висячем боках, в местах выклинивания и на флангах, в пожарных, затопленных, заваленных участках и у тектонических нарушений) и в отделённом от массива (отбитом) полезном ископаемом (например, при совместной выемке и смешивании с вмещающими породами, в местах обрушений, завалах, затопленных участках, в местах погрузки, разгрузки, складирования, сортировки и на транспортных путях горного предприятия).

Потери полезного ископаемого  исчисляются в весовых единицах и в процентах: общешахтные — от общих балансовых запасов шахты (рудника, прииска), эксплуатационные — по отношению к погашаемым балансовым запасам. В многокомпонентных рудах учитываются по всем полезным компонентам, имеющим промышленное значение. Определение потерь производится замерами в натуре или по маркшейдерским планам и разрезам при достоверном оконтуривании и опробовании залежей полезного ископаемого или очистных участков. При невозможности применения прямых методов используются косвенные — сопоставление количества полезного ископаемого в погашенных балансовых запасах и добытой рудной массе.

 

3. Пути сокращения потерь. Меры по охране ресурсов недр

Современная эпоха характеризуется  стремительными темпами потребления  минеральных ресурсов. В середине XXI века, по прогнозам ученых, будут  исчерпаны основные запасы нефти, свинца, олова и других полезных ископаемых. К тому же различные виды полезных ископаемых весьма неравномерно распространены в земных недрах и на поверхности  Земли. Урал и Сихотэ-Алинь, к примеру, богаты рудными месторождениями  железа, свинца, цинка, олова, вольфрама  и др. В Западной Сибири геологи  открыли богатейшие ресурсы нефти  и природного газа, в Якутии —  алмазов.

Охрана минеральных ресурсов — это система государственных  и общественных мер по комплексному, экономному и более рациональному  использованию ресурсов недр, предотвращению загрязнения и других негативных изменений в природе, затрудняющих условия жизни человека. Охрана вод  — важнейшая составная часть  этой системы, направленная не только на удовлетворение сегодняшних, но и  будущих потребностей общества в  условиях экологически сбалансированного  функционирования экосистем. В эту систему входят также охрана атмосферного воздуха, почв, биосферы в целом и даже космоса.

Совершенствование путей  использования каменного угля, нефти  и природного газа, постепенный отказ  от их сжигания, равносильному тому, чтобы «топить печи ассигнациями», как отмечал еще Д.И.Менделеев, сулит не только колоссальную экономию этих ценнейших полезных ископаемых, но и предотвращение дальнейшего загрязнения атмосферного воздуха. Замена дефицитных и минеральных ресурсов другими — еще один вид их охраны. Многие металлы можно добывать, к примеру, из отходов промышленного производства, бытовых отходов, «хвостов» месторождений и других. При добыче янтаря в Калининградской области возможно, к примеру, добывать ценные агроруды — фосфориты и глауконит (калийные удобрения).

Следует критически пересмотреть правомочность использования многих видов строительных материалов минерального происхождения в прибрежных районах  моря. Так, если разработка береговых  залежей песка и гравия, как  это наблюдалось на юге Балтики  и на Черноморском побережье Кавказа, ведет к разрушению пляжей, развитию оползней и др. неблагоприятных процессов  в береговой зоне моря, она должна быть безусловна прекращена.

Биоконцентрирование металлов морскими организмами в перспективе позволит добывать металлы из океанов и морей, а такие металлы, как, к примеру, магний, кальций, даже уран и золото, могут добываться из морской воды уже сегодня.

Свалки промышленных и  бытовых отходов — поистине неисчерпаемый  резерв вторичного сырья многих необходимых  человеку минеральных соединений и  элементов. Включение вторичного сырья  в круговорот может быть осуществлено на пути создания малоотходных и безотходных  технологий использования минерального сырья. Создание искусственных рубинов, алмазов и других минералов —  еще один путь охраны недр.

Охране подлежат запасы твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых, классические и опорные геологические  обнажения; добывающие организации  обязаны обеспечить полное и комплексное  использование минерального сырья. Законодательство по охране недр требует  совершенствования в связи с  резким усилением влияния на недра  человеческой деятельности и влияния  добычи полезных ископаемых на остальную  природу. В ближайшие годы должно быть разработано международное  регулирование добычи полезных ископаемых.

Многообразная практическая работа по разрешению проблем все  возрастающего потребления природных  ресурсов должна опираться на фундаментальные  теоретические знания. С этой целью  ученые всех стран призваны всесторонне  оценить взаимодействие в системе «человек — природа» с учетом эволюционных, экологических, экономических, социальных, политических тенденций в каждом конкретном регионе. Такая оценка должна носить четко выраженный междисциплинарный характер и осуществляться системой наук. Особое внимание следует уделять анализу последствий воздействия различных форм человеческой деятельности на процессы и явления в природных экосистемах: баланс вещества и энергии, экологическое равновесие и биологическая продуктивность. Весь этот круг фундаментальных вопросов опирается на дальнейшую разработку учения о биосфере и ноосфере, основоположником которого был выдающийся русский академик В.И.Вернадский.

Применительно к минеральным  и другим ресурсам задачи науки могут  быть конкретизированы.

Необходимо, к примеру, всестороннее исследование возможностей опреснения морской воды с попутным извлечением  полезных для человека солей и  других соединений. Должна быть создана  теоретическая основа поисков подводных  месторождений полезных ископаемых (нефти, природного газа, россыпей редких и цветных металлов, железно-марганцевых  руд и др.).

Очень важно изучить способность  морских организмов концентрировать  ценные химические элементы в сотни  и тысячи раз больше по сравнению  с их количествами в океанической воде с целью создания искусственных  аналогов — автоматов, способных  извлекать из воды океана промышленные количества необходимых человечеству элементов.

Предстоит научиться прогнозировать тайфуны, разрушительные ураганы и  цунами, наносящие большой ущерб  прибрежным городам и населенным пунктам.

 

4. Предупреждение и ликвидация ущерба, нанесенного природно-территориальным комплексам при добыче полезных ископаемых

Промышленные сточные  воды предприятий горнодобывающей промышленности оказывают существенное влияние на состояние природной среды. В связи с непрерывным значительным увеличением объема продукции горного производства количество сточных вод шахт, рудников, карьеров, а также обогатительных фабрик постоянно возрастает.

Главными составными частями  промышленных сточных вод действующих горных предприятий являются шахтные (карьерные) воды, а также стоки атмосферных вод, загрязненные вследствие водной эрозии отвалов пустых пород и некондиционных полезных ископаемых.

Изменение физико-химических характеристик и режимов природных вод при разведке и разработке месторождений приводит к сокращению запасов пригодной для использования воды, затруднению водоснабжения, вызывает снижение плодородия почв, деградацию растительного покрова и даже деформацию ландшафтов. Негативные последствия могут иметь локальный характер или распространяться на значительные расстояния от места производства горных работ.

Эксплуатации двигателей при разработке открытых месторождений  не отличаются от общих мероприятий по снижению загрязнения воздушной среды двигателями внутреннего сгорания. Кроме того, снижение вредных выбросов обеспечивается в результате нормализации режимов работы двигателей, достигаемой при улучшении качества транспортных трасс.

Выхлопные газы двигателей транспортного и самоходного  технологического оборудования, используемого  при подземной разработке месторождений, поступают в горные выработки  и выдаются на поверхность в качестве составной части рудничного воздуха. Проблема снижения загрязнения рудничным  воздухом локальных участков атмосферы  радикального решения до настоящего времени не имеет. Вопросы качества рудничного воздуха рассматриваются  только в свете обеспечения безопасных условий труда в горных выработках. Однако необходимо отметить, что очистка  рудничного воздуха может осуществляться проще, чем, например, карьерного, так  как выброс загрязняющих веществ  в атмосферу осуществляется через  вскрывающие выработки, устья которых  могут быть оборудованы очистными  устройствами. Очистка рудничного воздуха  целесообразна и с точки зрения комплексного использования минерального сырья, достигаемого при утилизации выбрасываемых соединений, например, метана.

Миграция метана и диоксида углерода на поверхность при производстве подземных работ весьма мало управляемый процесс; практически совсем не поддается управлению поступление в атмосферу этих соединений после прекращения разработки месторождения или отдельных его участков. В местах выхода на поверхность метана почвы меняются, уплотняются и приобретают серый оттенок, растительность на этих участках погибает; места выделения СО₂ и «мертвого воздуха», в составе которого практически отсутствует кислород, отличаются от соседних участков поверхности более интенсивным развитием растительного покрова.

 

5. Рекультивация и восстановление земель

Нарушения земной поверхности, непосредственно связанные с  производством горных работ, ограничиваются в основном площадями горных отводов  и территориями, выделяемыми для  размещения отходов производства.

Процессы естественного  восстановления растительных покровов, почв и рельефов нарушенных земель протекают медленно или вообще могут  быть неэффективными. Нарушения земной поверхности, как правило, не исчезают и становятся устойчивыми техногенными формированиями. Поэтому все нарушенные земли подлежат искусственному восстановлению.

Выявление, учет нарушенных земель с установлением их площадей и качественного состояния называют «инвентаризацией нарушенных земель».

Комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и  народнохозяйственной ценности нарушенных земель, называют рекультивацией (отлат.re-возобновление,cultivo –обрабатываю).

В зависимости от характера  земельных участков и целей их дальнейшего использования выделяются следующие направления рекультивации:

• Сельскохозяйственное – для создания на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий;
• Лесохозяйственное-для формирования лесных насаждений;
• Рыбохозяйственное – для образования рыбоводческих водоемов;
• Водохозяйственное - для создания водоемов различного назначения;
• Рекреационное-для организации объектов отдыха;
• Санитарно-гигиеническое-с целью консервации биологическими и техническими методами нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду;
• Строительное – для приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.