Современные способы добычи полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные способы добычи полезных ископаемых

Содержание

Введение

Глава 1. Влияние добычи полезных ископаемых на природу

Глава 2. Современные способы добычи полезных ископаемых

2.1 Поиск месторождений

2.2 Разработка месторождений

Глава 3. Охрана природы при разработке полезных ископаемых

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Проблема взаимодействия двух мощнейших систем «Природа» и «Общество» одновременно старая и современная. Старая - потому, что появилась давно, с момента возникновения биологического вида «Homo sapiens». Современная - потому, что масштабы воздействия общества на природу достигли катастрофических размеров.

Охрана природы - важнейшая задача человечества. Современные масштабы воздействия человека на природную среду, соизмеримость масштабов хозяйственной деятельности человека с потенциальной способностью современных ландшафтов ассимилировать ее неблагоприятные последствия. Кризисы в развитии природной среды, глобальный характер современной кризисной экологической ситуации.

Природоохранная деятельность -- процесс сохранения, восстановления и воспроизводства природного потенциала, который должен быть важнейшим компонентом хозяйственной деятельности в целом. Развитие природоохранной деятельности -- необходимая предпосылка выхода из кризисной ситуации в экологии. В современных условиях содержание и направление деятельности по охране природы и сохранению природно-ресурсного потенциала значительно расширились. С целью сохранения этой части национального богатства в процессе природопользования необходимо определить: соответствие имеющихся на планете (в стране, регионе) природных ресурсов, их геологического положения и состояния целям и желаемым темпам экономического развития; возможность развития того или иного производства в зависимости от состояния окружающей среды; изменение темпов роста экономики в связи с ограничением некоторых ресурсов; ограничение потребления некоторых природных ресурсов в интересах будущих поколений; влияние загрязнения окружающей среды на дальнейшее развитие экономики; основные стратегические пути решения экономических и экологических проблем; возможности разведки природных ресурсов и влияние НТП на этот процесс; возможности замены традиционных видов топлива, энергии и других природных ресурсов нетрадиционными и т.п.

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.

Глава 1. Влияние добычи полезных ископаемых на природу

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.

Глава 2. Современные способы добычи полезных ископаемых

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 территорииДонбасса 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.

Поиски месторождений полезных ископаемых -- комплекс геологоразведочных работ, направленных на выявление промышленно ценных скоплений полезных ископаемых как возможных источников минерального сырья для нужд народного хозяйства и на их прогнозную геолого-экономическую оценку.

2.1 Поиск месторождения полезных ископаемых

Поиски месторождений полезных ископаемых проводятся в 3 последовательные стадии: общие поиски -- совместно с геолого-съёмочными работами масштаба 1:50 000 (1:25 000); поисковые работы и поисково-оценочные работы. Поиски месторождений полезных ископаемых осуществляются на основе ранее составленных геологических карт и сопровождаются специализированными геологическими, геофизическими и геохимическими съёмками. Повышению качества и достоверности геологической основы поисков способствует использование дистанционных космо- и аэрогеологических методов.

Поиски месторождений полезных ископаемых включают бурение картировочных, поисковых и поисково-разведочных скважин, проходку поверхностных горных выработок, сопровождаемые комплексом геолого-минералогических, геофизических, геохимических и других специализированных исследований. Рациональный комплекс методов исследований выбирается в зависимости от природных условий, видов прогнозируемых полезных ископаемых и степени детальности поисковых работ. В условиях хорошей обнажённости применяются визуальные геолого-минералогические, шлиховые, литогеохимические и некоторые геофизические методы, в других случаях широко используют поисковое бурение с каротажем и геохимическим опробованием скважин, шлиховые, геофизические и геохимические методы. На завершающих стадиях поиска месторождений полезных ископаемых проводится бурение глубоких поисково-оценочных скважин.

2.2 Разработка месторождений полезных ископаемых

Разработка месторождений полезных ископаемых -- комплекс взаимосвязанных процессов горного производства поизвлечению полезных ископаемых (или полезных компонентов) из недр Земли. Выделяются 4 основных способа разработки месторождений полезных ископаемых: шахтный -- с помощью системы подземных горных выработок; карьерный, или открытый -- с помощью системы открытых горных выработок; скважинный -- с помощью системы эксплуатационных буровых скважин; морской, связанный с работами ниже уровня моря. Традиционно первые два способа применялись для добычи твёрдых полезных ископаемых, скважинный -- для жидких и газообразных полезных ископаемых. Благодаря техническому прогрессу с середины 20 века возрастают объёмы добычи твёрдых полезных ископаемых через скважины, ведётся добычавысоковязких нефтей открытым и шахтным способами, перспективной является шахтная добыча тяжёлых нефтей из ранее отработанных скважинами месторождений, высокоминерализованная морская вода становится объектом промышленной переработки для извлечения ценных минералов. Основная цель разработки месторождений полезных ископаемых -- обеспечение сырьём, необходимым для промышленного производства и других целей, -- в условиях социализма дополняется требованиями возможно более полной выемки полезных ископаемых из недр при минимальных затратах, максимального использования попутных компонентов и эффективной охраны окружающей среды.

Глава 3. Охрана природы при разработке полезных ископаемых

Разведка, разбуривание и разработка месторождений должны осуществляться при полном и строжайшем соблюдении мер по охране недр и окружающей среды

Добыча полезных ископаемых сопровождается существенными изменениями окружающей природной среды из-за создания отвалов, терриконов, карьеров, появления провальных воронок, загрязнения воздуха, воды, почвы. Отвалы образуются из пустой породы, которую поднимают из недр вместе с рудой и углем и после сортировки сваливают вблизи шахт и штолен. Порода, сложенная в терриконы и содержащая остатки каменного угля, часто самовозгорается. Поэтому терриконы дымят в течение многих лет, дополнительно загрязняя окружающую среду. Когда месторождения разрабатывают открытым способом, в карьере, вынутые породы покрывают большие площади плодородных земель, занятых ранее полями, лугами, лесами. Рекультивация -- восстановление промышленно нарушенных территорий -- предусмотрена законом. Предприятия, добывающие минеральные ресурсы, обязаны еще до начала работ обеспечить возможности для восстановления нарушенного ландшафта. В районах добычи угля шахтным способом ликвидируют терриконы, используя породу для строительства дорог, фундаментов домов. Это приносит двойную пользу: сохраняется естественный ландшафт и снижаются затраты на строительство из-за использования дешевого сырья. На месте бывших терриконов разбивают парки, сажают леса. Остающиеся пустые породы используют для заполнения выработанных шахт и штолен.

После прекращения открытой выработки поверхности отвалов выравнивают, делают террасы на стенках карьеров, а токсичные и бесплодные породы покрывают почвой, на которой могут жить растения. Часто используют плодородные почвы, которые были удалены отсюда в начале разработки месторождения. Рекультивированные участки используют для посадки лесов, создания зон отдыха.

В целях обеспечения рекультивации земель, снятия, сохранения и рационального использования плодородного слоя почвы, а также усиления контроля за своевременным восстановлением нарушенных земель и вовлечения их в хозяйственный оборот это постановление установило, что рекультивация земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых и торфа, проведении всех видов строительных, геологоразведочных, мелиоративных, проектноизыскательских и иных работ, связанных с нарушением поверхности почвы, если по условиям восстановления этих земель требуется снятие плодородного слоя почвы, осуществляется за счет собственных средств юридических лиц и граждан в соответствии с утвержденными проектами рекультивации земель. Рекультивация нарушенных земель осуществляется в целях восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей.

Рекультивация для сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других целей, требующих восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно, в два этапа: технический и биологический.

Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Рекультивации подлежат земли, нарушенные, в частности, при:

--разработке месторождений полезных ископаемых открытым или подземным способом, а также при добыче торфа;

--прокладке трубопроводов, проведении строительных, мелиоративных, лесозаготовительных, геологоразведочных, испытательных, эксплуатационных, проектно-изыскательских и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова;

--ликвидации промышленных, гражданских и иных объектов и сооружений;

--складировании и захоронении промышленных и других отходов;

--строительстве, эксплуатации и консервации подземных объектов и коммуникаций (шахтные выработки, хранилища, метрополитен, канализационные сооружения и др.);

--ликвидации последствий загрязнения земель, если по условиям их восстановления требуется снятие верхнего плодородного слоя почвы.

добыча ископаемое природа охрана

Заключение

Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы. При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Первичный рельеф заменяется техногенным. В горной местности это приводит к перераспределению приземных потоков воздуха. Нарушается цельность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты. Большая масса пород перемещается в отвалы, высота которых достигает 100 м и более. Нередко отвалы располагаются на плодородных землях.

Основным отличием добычи полезных ископаемых являются значительные масштабы техногенной нагрузки на окружающую природную среду. Загрязнение атмосферы, природных вод и верхней части почвенного покрова экологически вредными веществами технологических процессов добычи полезных ископаемых открытым способом и разработки нефтегазовых месторождений нарушает естественный процесс саморегуляции природной среды и может привести к быстрой ее деградации. При освоении месторождений полезных ископаемых весьма острой становится проблема нарушения земель и антропогенное загрязнение почвы. Высокая загрязненность поверхностных и подземных вод в районе добычи полезных ископаемых создает напряженную ситуацию в обеспечении населения доброкачественной питьевой водой. В этой связи сохранение окружающей природной среды от чрезмерной экологической опасности при разработке месторождений полезных ископаемых представляет важную задачу современности.

Таким образом, обеспечение экологической безопасности разработки месторождений возможно при своевременной рекультивации нарушенных земель, снижении выбросов и сбросов загрязняющих веществ в атмосферу и почву, проведении геодинамических наблюдений за движением земной поверхности и экологического мониторинга в период эксплуатации месторождений.

Список использованной литературы:

1. Чулаков П.Ч., Бегалинов А., Калыбеков Т. Интенсификация рекультивации нарушенных открытыми горными работами земель. Алматы: ?ылым. 1994.- 272 с.

2. Калыбеков Т., Толеуов Б.К обеспечению экологической безопасности при разработке нефтегазовых месторождений. Труды конф.: «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях». Алматы, 2002. С. 445-448.

3. Методическое руководство по производству высокоточного нивелирования для прогноза геодинамического состояния территорий нефтегазовых месторождений /Е.Нусипов, М.М.Рахымбаев, Т.Калыбеков и др. Алматы, 2004. -80 с.

4. Хаустов, А.П. Охрана окружающей среды при добыче нефти / А.П. Хаустов, М.М. Редина. - М.: изд-во "Депо", 2006.

5. Миланова Е.В., Рябчиков А.М. Использование природных ресурсов иохрана природы. М.: Высш.шк., 1986.

6. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Охрана живой природы. М.: Лесная

промышленность, 1983.

7. Н.Н. Родзевич, К.В.Пашкан г «Охрана и преобразование природы» Москва «Просвещение», 1979.

Размещено на Allbest.ru