Основні положення по комплексному використанню надр

Мета заняття: на основі теоретичних знань получити практичні навички щодо складання та обґрунтування системи заходів по КВН.

Ключові поняття: комплексне використання, сировина, заходи, ефективністьт, екологічна безпека.

Под комплексным использованием и охраной недр при разработке месторождения понимается обеспечение рационального использования земной коры путем наиболее полного извлечения содержащихся в ней полезных ископаемых и комплексного использования минеральных ресурсов.

Комплексное использование месторождений предусматривает не только получение целевого продукта, но и тех полезных компонентов, которые могут находиться в составе вмещающих пород, то есть в смежных стратиграфических горизонтах или геологических телах, затрагиваемых горными работами. Все полезные элементы должны осваиваться совокупно путем селективной, раздельной добычи, отправки потребителю или же временного складирования в специальные отвалы. Например, для угольных месторождений характерно наличие таких полезных компонентов, как вода и метан.

КВН включает, как задачи извлечения всех компонентов (редких и рассеянных элементов, солей, отдельных гранулометрических фракций, остаточных полиминеральных продуктов и т.д.), так и использование самой агрегатно-минеральной основы полезных ископаемых, отходов производства, то есть превращение их в полезную продукцию. В перечне задач второй части КВН важное место отводится использованию отходов.

В процессе производства горных работ (в частности, угледобычи) образуется огромное количество отходов. К ним относятся: метан, шахтные воды, пустая порода, а также тепло горного массива.

Важное место в концепции КВН отводится использованию (утилизации) попутно добываемых продуктов угледобычи.

Практическая реализация изложенных теоретических принципов КВН имеет три направления:

- полного извлечение всех полезных компонентов разрабатываемого месторождения полезных ископаемых;

- комплексное использование добытого минерального сырья и сопутствующих продуктов;

- обезвреживание, обогащение и утилизация отходов угледобычи.

Первое направление подразумевает не только добычу целевого полезного ископаемого, но и всех полезных компонентов, которые могут находиться в составе вмещающих пород, то есть в смежных стратиграфических горизонтах или геологических телах, затрагиваемых горными работами (сопутствующие материалы: пустая порода, шахтная вода, метан, добываемые попутно). В настоящее время их зачастую рассматривают как отходы производства. Для предотвращения вредного воздействия от них на состояние окружающей природной среды выполняют различные дорогостоящие природоохранные мероприятия. В то же время состояние природной среды продолжает ухудшаться, а потребности в природных ресурсах растут. В связи с этим меняется отношение к попутно добываемым отходам горного производства. Предполагая не только их очистку или захоронение, но прежде всего использование для нужд народного хозяйства.

Второе направление КВН подразумевает решение двух основных задач:

- повышение качественного и количественного извлечения из добытого сырья различных минеральных компонентов;

- увеличение степени утилизации извлеченных полезных компонентов.

Важность решения задач комплексного использования минерального сырья обусловлена огромными объемами его добычи и переработки (около 60% сырья, находящегося в народнохозяйственном обороте, минерального происхождения).

Третье направление КВН имеет целью использование в народнохозяйственных целях отходов угледобычи (попутно добываемых продуктов) и отходов углеобогащения. К отходам угледобычи (как показано выше) относят горные породы, шахтные воды, газ метан, низко-потенциальное тепло вентиляционных потоков, энергию перемещения подработанного массива горных пород, угольную пыль и другие.

Перевод этих «отходов» в категорию утилизируемых ресурсов позволяет снизить затраты на добычу полезных ископаемых и ущерб от ее воздействия на окружающую среду.

Опыт работы в горнодобывающей промышленности показывает, что масштабы использования попутно добываемых пород и отходов пока незначительны и находятся в пределах 3-10 %.

Решение задач первого направления КВН связано с внесением технологических и технических изменений в общий производственный цикл работы горнодобывающего предприятия с одновременным учетом экологической составляющей проблемы, а второго – с осуществлением стадии глубокого обогащения добытого сырья и последующей переработки и утилизации извлеченных компонентов. Решение задач третьего направления КВН требует разработки системы управления отходами. В качестве приоритетных направлений в области управления отходами в настоящее время рассматриваются:

- сокращение объема образования отходов путем внедрения ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

- повышение уровня их переработки, предусматривающее разработку и внедрение новых технологий, создание комплексов по утилизации, обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов;

- экологобезопасное размещение отходов, предусматривающее организацию контролируемого их захоронения на полигонах, а также совершенствование контроля действующих и строительство новых полигонов.

Комплексное использование минеральных ресурсов является основным универсальным принципом безотходного производства, реализация которого на практике становится все более актуальной для обеспечения энергетической безопасности нашей страны.

Основным показателем безотходного (малоотходного) производства является коэффициент безотходности, который в общем виде представляет собой отношение массы утилизированных отходов к массе выделяемых в процессе производства. Частным случаем коэффициента безотходности является коэффициент использования метана – отношение суммарного количества утилизированного метана к общему количеству метана, поступающего от источников его выделения.

Основными показателями безотходного (малоотходного) производства при подземной добыче угля по пылегазообразным выбросам являются:

– коэффициент безотходности производства по выбросам в атмосферу К_В

; (1.1)

– степень чистоты выбросов в атмосферу γ_i^А:

, (1.2)

где М_ут – суммарное количество утилизированных вредных веществ, т/год;

М_от – общее количество образующихся вредных веществ, т/год;

С_mi – максимальное количество i-го вида вещества в атмосферном воздухе, мг/м³;

i = 1, 2,…n – виды вредных веществ (твёрдые взвеси (пыль), сернистый ангидрид, оксид углерода, оксид азота и т.п.);

ПДК_i^А – предельно допустимое количество i-го вредного вещества, мг/м³.

Предельно допустимое количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, принимается согласно Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН – 245-71). Максимальное количество i-го вида вредного вещества в атмосферном воздухе определяется в соответствии с действующими нормативными методическими документами.

Добыча угля является одним из наиболее материалоемких и экологически сложных производств. Для этой отрасли установлено, что производство будет малоотходным, если К_В = 75%. Этот показатель может быть значительно повышен, если наряду с добываемым сырьём используют, например, метан, полученный в результате дегазации угольных пластов и выработанного пространства. Другим условием отнесения данного производства к безотходному (малоотходному) по пылегазообразным выбросам, является то, что выбрасываемые в атмосферу отходы не должны создавать концентраций вредных веществ, превышающих предельно допустимые значения.

Як представляється, нині на більшості шахт інвестиційні рішення приймаються на користь розширення видобутку вугілля, а не на користь розробки проектів по утилізації шахтного метану (ШМ) зважаючи на високі витрати в основне електроенергетичне устаткування і відповідну інфраструктуру. В той же час для досягнення цільових показників в області охорони довкілля в майбутньому власникам шахт, можливо, доведеться підвищити ефективність дегазації до таких рівнів, які перевищать вимоги, що пред'являються виключно з потреб забезпечення шахтної безпеки. Відповідне вдосконалення систем дегазації, яке дозволить отримувати газ відносно високої якості, може стати додатковим стимулом для інвестицій в проекти по витяганню і утилізації цього газу.

Уловлювання і використання метану можуть істотно підвищити додану вартість гірничодобувних робіт. ШМ, що каптує, можна безпосередньо використовувати для цілей енергопостачання або генерування енергії, забезпечуючи реалізацію ціннісних якостей цього природного ресурсу. У свою чергу це може приносити шахті економічні прибутки завдяки продажу енергії або економії на витратах. Крім того, використання метану підвищує вартість самого підприємства завдяки генеруванню капіталу, який може бути реінвестований в устаткування і заходи, що забезпечують безпеку шахти.

Нині нормативно-правова база в Україні адаптована до існуючих директив Європейського Союзу. Це надає широкі можливості для розробки і впровадження нетрадиційних, поновлюваних, джерел енергії (Закон України "Про альтернативні джерела енергії"). Істотним внеском у розвиток поновлюваних джерел енергії в Україні стало прийняття Верховною Радою 25 вересня 2008 року Закону України "Про зелені тарифи" (Закон України "Про внесення змін до Закону "Про електроенергетику" і в Закон України "Про альтернативні джерела енергії").

Ефективна дегазація дозволяє понизити рівень вибухо небезпеки по газу і, отже, зменшити небезпеку виникнення аварій. Зниження таких ризиків у свою чергу призводить до скорочення супутніх витрат. Додаткові витрати великого вуглевидобувного підприємства в результаті однієї аварії, що привела до загибелі людей, можуть коливатися в межах від 2 млн. долл. США до більш ніж 8 млн. долл. В той же час дегазація створює можливості для витягання і утилізації газу. Такі проекти по утилізації енергоресурсів можуть отримати бути економічними самі по собі завдяки продажу газу або його перетворенню в електроенергію і переробці в паливо для транспортних засобів або іншу цінну газову сировину.

Крім того, проекти по витяганню і утилізації газу все частіше стають джерелом додаткового доходу, завдяки отриманню квот за скорочення викидів вуглецю у формі одиниць скорочення викидів (ЕСВ). Ці потенційні варіанти вуглецевого фінансування можуть зіграти украй важливу роль в забезпеченні економічної життєздатності деяких проектів по утилізації ШМ, які інакше могли б виявитися непривабливими з фінансової точки зору. Крім того, вуглецеве фінансування може стати єдиним джерелом потоків прибутків для проектів, не переслідуючи інших цілей, окрім зниження викидів. МВС може також використовуватися для виробництва електроенергії. Нині виробництво електроенергії з використанням МВС неможливе з комерційної точки зору без вступів по лінії вуглецевого фінансування або інших стимулів, наприклад преференційного ціноутворення на електроенергію.

Цілісний підхід до управління метановиділенням у виробках вугільних шахт і наступними викидами метану в атмосферу матиме цілий ряд позитивних наслідків з точки зору загально шахтної безпеки, продуктивності шахт і дій на довкілля, в першу чергу в плані викидів парникових газів:

-застосування накопичених до теперішнього часу знань про прогнозування метановыделения, його контроль і управління їм дозволить підвищити безпеку в шахтах; застосування належної практики дегазації джерел метановыделения могло б істотно понизити рівень вибухо небезпеки, пов'язаної з його присутністю у вугільних шахтах;

-доцільність впровадження комплексної дегазації джерел газовиділення базується на її вкладі в підвищення навантаження на очисні вибої; в той же час розширення ресурсної бази ШМ високої якості за рахунок неї може також послужити вагомим аргументом на користь залучення до обороту і утилізації енергії газу, що каптується;

-атмосферні викиди метану - одного з основних ПГ - з підземних вугільних виробок можуть бути істотно скорочені за рахунок утилізації газу дегазації, спалювання у факелах, який не може бути утилизован, а також зниження викидів метаноповітряної суміші шляхом її окислення.

Зниження експлуатаційних витрат при реалізації проекту по утилізації шахтного метану станеться в результаті переходу на виробництво власної електроенергії і тепла на установці когенерації.

Дата добавления: 2015-08-10