Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду

Известно, какой громадный ущерб природе наносят «хирургические» методы добычи полезных ископаемых, в особенности открытый. По сравнению с ними геотехнологические методы — это то же, что и терапия в медицине. Продолжая эту аналогию, можно сказать, что и при геотехнологических методах возможны побочные явления и даже отравления, способные причинить вред «здоровью» природы. К таким явлениям относятся: деформации горного массива над выработанными пространствами; загрязнение поверхностных и подземных вод отработанными реагентами и побочными продуктами; загрязнение атмосферы газами.

Следует сразу сказать, что перечисленные явления вовсе не неизбежны. В подавляющем большинстве случаев они могут быть устранены или сведены к безопасному минимуму. Ho для этого следует их изучать и учитывать при определении параметров технологии.

Охрана окружающей среды может быть интерпретирована как система контроля воздействий на объекты среды и регулирования уровня качества среды в пределах допустимых нагрузок. Позиция контроля включает определение характера выбросов загрязнителей во все среды, миграцию, превращение и накопление загрязнителей. Данные контроля служат основой для выработки эффективных мер по управлению качеством среды, которая может заключаться в изменении технологии, направленной на снижение или ликвидацию вредного воздействия.

В самой сущности геотехнологических методов заключено требование охраны среды. Добыча через скважины позволяет исключить отвалы, а последующая рекультивация — сохранить пахотные земли. Однако даже коренное изменение технологии добычи не исключает проблемы регулирования качества среды, а лишь изменяет характер и уровень воздействий на окружающую среду. Поэтому остаются вопросы контроля и регулирования качества среды, которые заключаются в следующем: 1) каковы характер и концентрация вредных выбросов; 2) какой уровень воздействия приемлем; 3) каким образом можно достичь и сохранить его.

Вопрос контроля качества среды включает прежде всего понятие допустимого уровня воздействия вредных веществ, т. е. предельно допустимой концентрации этих веществ в объектах внешней среды, при воздействии которой не возникает изменений состояния здоровья людей, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, и нарушения восстановительной способности природной системы.

Вопросы регулирования качества среды. В общемировой проблеме охраны окружающей среды до настоящего времени нет единого критерия выбора мер по борьбе с загрязнением. В ряде стран мира ведутся попытки использовать в качестве критерия оценку затрат на мероприятия по улучшению качества среды и выгод, получаемых от сохранения чистоты среды. Однако разработка такого подхода встречает ряд трудностей, Затраты на улучшение качества среды можно оценить путем оценки мероприятий по уменьшению выбросов и изменению технологических процессов. Несравненно труднее оценить предотвращенный ущерб, так как многие из воздействий загрязнителей практически не могут быть измерены (здоровье людей, эстетика, моральный фактор и т. п.). В настоящее время нет методики всесторонней объективной оценки ущерба от загрязнения среды. Поэтому принятые решения в области управления окружающей средой базируются на оценке экономической стоимости и технологической рациональности различных вариантов регулирования для обеспечения требуемого качества среды.

Проблема регулирования качества среды включает вопросы обеспечения требуемого качества водной и воздушной сред, а также рационального использования недр и имеет ряд специфических особенностей, которые определяют подход к выбору метода регулирования.

С геолого-гидрогеологической точки зрения важнейшее значение имеет защита от загрязнения подземных и поверхностных вод, а также изучение и регулирование процессов сдвижения поверхности над выработанными пространствами.

В качестве примера рассмотрим вопрос охраны окружающей среды при ПВС. Технология ПВС связана с различного рода выбросами, которые носят как направленный, так и неорганизованный характер. К первого рода выбросам относятся пластовые воды и отработанный теплоноситель, откачка которых из водоотливных скважин предусмотрена технологией.

Количество сточных вод направленного выброса при ПВС находится в прямой зависимости от водопотребления и обычно составляет около 100% от объема нагнетаемого в пласт теплоносителя. Возрастание мощности предприятия ПВС сопровождалось до настоящего времени лишь увеличением объема емкостей-накопителей откачиваемых вод и ростом потребления пресной воды на разбавление сбросов. Вместе с этим повышались капитальные затраты на сооружение объектов сбора и транспортировки воды. Однако в настоящее время ни действующие, ни тем более возрастающие проектные мощности не могут быть обеспечены необходимым количеством воды на разбавление сбросов. Это приводит к нарушению водно-солевого баланса рек, в которые осуществляется сброс, превышению концентрации в них нормируемых ингредиентов. В табл. 17 приведены данные солевого состава откачиваемых при ПВС вод в различные периоды отработки одного из месторождений. Эти воды характеризуются минерализацией 2,2—3,0 г/л при среднем содержании сульфатов 650 мг/л и хлоридов 550 мг/л.

Откачиваемые из пласта воды согласно предусмотренной проектом технологии должны подаваться на установку очистки сероводорода, затем в пруды-накопители, откуда после разбавления и обеспечения тем самым нормируемых показателей сброса сбрасываться в реки. Однако очистка от сероводорода предусмотренным методом подкисления с последующей отдувкой воздухом и окислением сероводорода нередко вызывает значительные трудности. Наиболее серьезными из них являются непостоянство содержания сероводорода в откачиваемых водах, а также необходимость использования дефицитных реагентов. Отсутствие закрытой системы водоотлива является причиной загрязнения воздуха сероводородом в районе серодобычного поля, прудов-накопителей и санитарной защитной зоны.

Другим источником загрязнения воздуха являются неорганизованные выбросы. Точками выделения их служат грифоны, а также внутрикустовые скважины, изливающие горячий отработанный теплоноситель. Помимо загрязнения воздуха сероводородом и нарушения нормальных рабочих условий участка, это приводит к безвозвратным потерям большого количества тепла.

Неорганизованный водоотлив это, как правило, следствие несовершенства эксплуатации месторождения (нарушение порядка и режима ввода скважин в эксплуатацию, а также нарушение режима водоотлива).

Источником вредных выбросов являются также серодобычные скважины в период излива воды перед откачкой серы. Емкости сбора жидкой серы являются источниками загрязнения воздуха сероводородом, а также местом выбросов аэрозоля серы из-за попадания в них воды и разбрызгивания серы.

Данные опробования показывают, что наибольшее превышение предельно допустимых концентраций наблюдается по сероводороду в санитарной защитной зоне (в 2,5—7,5 раза) и по серной аэрозоли в период накопления серосборных емкостей (в 10 раз). При этом среднее содержание их существенно превышает установленные нормы (соответственно в 1,5—4,5 раза для указанных ингредиентов выбросов).

К вредным выбросам ПВС относятся также высокоминерализованные стоки, образующиеся при регенерации фильтров котельной и откачке продуктов реакции солянокислотной обработки при подготовке серодобычных скважин к эксплуатации. Эти рассолы сбрасываются совместно с откачиваемыми пластовыми водами.

Важным вопросом охраны среды при ПВС является рекультивация земель после отработки месторождения пли отдельных его участков. Сохранение земель для последующего их использования является одним из важнейших преимуществ ПВС как метода разработки месторождения.

Наиболее распространенным приемом борьбы с загрязнением водоемов различными по происхождению, составу и концентрации сточными водами является их очистка. Этот путь, видимо, сохранит действенность и на далекую перспективу. Современные химические и физико-химические методы обработки сточных вод позволяют в значительной степени удалить загрязняющие их вещества. Однако в технологии ПВС, где объем стоков уже сегодня составляет более 1 млн. м3 в год с существенным превышением концентраций нормируемых ингредиентов, очистка их до уровней, удовлетворяющих требованиям охраны среды, связана с высокими затратами.

Кроме того, при столь больших объемах стоков даже глубокая степень очистки обусловливает высокое абсолютное содержание остающихся после очистки загрязнений, возрастание их во времени и по мере увеличения производственной мощности. Наряду с этим необходимость глубокой очистки для удовлетворения нормам сброса вызывает проблему твердых отходов и является причиной загрязнения других объектов среды. Таким образом, очистка откачиваемых из пласта вод даже при условии обеспечения требований к сбросу их, как и применяемый в настоящее время способ разбавления стоков, результаты которого были показаны выше, не являются удовлетворительными решениями проблемы регулирования качества поверхностных вод при ПВС.

Наиболее радикальный путь — это максимальное использование откачиваемых вод в технологическом процессе выплавки серы, в котором формируется их состав. При этом следует исходить из того факта, что экономичнее подготовить воду для повторного использования, чем довести состав стоков до показателей, допускающих сброс их в водоем. Это объясняется не только исключением необходимости глубокой очистки стоков, экономней свежей воды, но и возможностью утилизировать тепло при повторном использовании вод, откачиваемых и изливающихся из пласта с t = 40—90° С.

Для производства теплоносителя из пластовых вод Язовского серного месторождения предложена замкнутая схема, включающая откачку пластовых вод из водоотливных скважин в общий коллектор, обработку их триполифосфатом натрия, пароинжекционный нагрев, основанный на непосредственном смешении пластовой воды с паром, транспортировку теплоносителя в серодобычную скважину.