Название реферата: Охрана природных ресурсов
Раздел: Экология и охрана природы
Скачано с сайта: www.refsru.com
Дата размещения: 11.11.2012

Охрана природных ресурсов

Содержание

Лекция 1. Антропогенное воздействие на биосферу

1.1 Основные процессы в биосфере

1.2 Воздействие антропогенных факторов на биосферу

1.3 Техногенное воздействие на окружающую среду в России

1.4 Государственная политика России в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов

Лекция 2. Горное производство и природный ландшафт

2.1 Антропогенное воздействие на природный ландшафт

2.2 Правовые основы охраны природного ландшафта

2.2.1 Законодательное регулирование использования и охраны земельных ресурсов

2.2.2 Подзаконные акты, регулирующие использование и охрану земельных ресурсов

2.2.3 Стандарты, регулирующие использование и охрану земельных ресурсов

2.3 Влияние горного производства на природный ландшафт

2.4 Охрана природного ландшафта в горном производстве

2.5 Рекультивация земель, нарушенных горными работами

2.6 Оптимизация землепользования в горном производстве

Лекция 3. Охрана и рациональное использование водных ресурсов

3.1 Сточные воды и условия их образования на карьерах

3.2 Предупреждение загрязнения природных вод и снижения их притока в горные выработки

3.3 Защита природных вод от поверхностных источников загрязнения

3.4 Методы очистки сточных вод

3.5 Удаление взвешенных частиц из сточных вод

3.6 Очистка кислых и щелочных карьерных и дренажных вод

3.7 Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.

3.8 Обезвоживание осадков и обеззараживание сточных вод

3.9 Рациональное использование сточных вод

Лекция 4. Горное производство и водный б а ссейн

4.1 Антропогенное воздействие на водный бассейн

4.2 Правовое и нормативное регулирование использования и охраны водных ресурсов

4.2.1 Законодательное регулирование использования и охраны водных ресурсов

4.2.2 Подзаконные акты, регулирующие использование и охрану водных ресурсов

4.2.3 Стандарты, регулирующие использование и охрану водных ресурсов

4.3 Влияние горного производства на водный бассейн

4.4 Охрана водного бассейна в горном производстве

Лекция 5. Правовое и нормативное регулирование охраны воздушного бассейна

5.1 Законодательное регулирование охраны воздушного бассейна

5.2 Подзаконные акты, регулирующие охрану воздушного бассейна

5.3 Стандарты, регулирующие охрану воздушного бассейна

5.4 Влияние горного производства на воздушный бассейн

5.5 Охрана воздушного бассейна в горном производстве

Лекция 6. горное производство и недра

6.1 Общая характеристика недр

6.2 Правовое регулирование пользования недрами

6.3 Влияние горного производства на недрах

6.4 Ациональное использование и охрана недр

6.5 Безотходное горное производство

Лекция 1. Антропогенное воздействие на биосферу

1.1 Основные процессы в биосфере

Известно, что в древнем мире славились созданные руками человека семь чудес - гробница царя Мавзола в Гали-карнасе, египетские пирамиды, гигантская статуя - Колосс родосский, изваяние Зевса работы великого Фидия в Олимпии, мраморная башня маяка на острове Фарос в Александрии (около 180 м высотой), храм Артемиды в Эфесе и висячие сады в Вавилоне (сады Семирамиды). К сожалению, до нас сохранились лишь египетские пирамиды, возможность же познать радость восприятия остальных удивительных произведений зодчества и скульптуры мы потеряли навсегда.

Современная эпоха подарила миру много полезного, подлинных достижений человеческого разума, но на сегодня к "семи чудесам света" следует отнести нечто иное:

чистую воду,

чистый воздух,

естественный ландшафт,

растительный мир (флору),

животный мир (фауну),

климат планеты,

минеральные ресурсы.

Именно они составляют природную среду - биосферу, в которой живет мы с Вами и которую обязаны разумно использовать и сохранять для будущих поколений.

Понятие "биосфера", т.е. "область жизни", было введено в биологию Ламарком (1744-1829 гг.) в Париже в начале XIX в., а в геологию Э. Зюссом (1831-1914 гг.) в Вене в конце того же века.

Под биосферой понимается оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в значительной мере обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Биосфера охватывает нижние слои атмосферы (до 25-35 км), гидросферу и верхнюю часть литосферы (на глубину около 16 км). Функционирование биосферы обеспечивается в основном благодаря солнечной энергии, которая вызывает два круговорота вещества в природе: большой (геологический) и малый (биологический).

Геологический круговорот - это круговорот вещества между мировым океаном и сушей. Биологический круговорот - это круговорот вещества между животными, микроорганизмами, растениями и почвой. Оба круговорота взаимосвязаны. Лучистая энергия, получаемая поверхностью Земли от Солнца, составляет примерно 1,2 10'7 Дж. Около 50 % этой энергии тратится на испарение воды - основного процесса в геологическом круговороте вещества. Расход же лучистой энергии на биологический круговорот составляет всего 0,1-0,2 %. Несмотря на то, что энергоемкость этих двух круговоротов сильно различается, основой существования биосферы является биологический круговорот. Важнейшим процессом биологического круговорота является фотосинтез, т.е. превращение растениями и микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органического вещества. Классическое уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

С02 + Н20 = (СН20) + 02. (1)

Растения в процессе фотосинтеза, потребляя из почвы минеральные вещества, а из воздуха - углекислый газ, выделяют кислород, создавая при этом органические вещества, называемые продуцентами (от лат. producentis - производящий, создающий). Животные потребляют кислород и растения и выделяют углекислоту. Это консументы (от лат. consume - потребляю). Бактерии, грибы, растения и др., называемые редуцентами (от лат. reducentis - восстанавливающий), разлагают мертвое органическое вещество, превращая его в неорганическое (которое впоследствии будет использовано продуцентами), замыкая тем самым цикл круговорота вещества и обеспечивая подготовку следующего цикла. Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется более 100 млрд т органического вещества, усваивается 200 млрд т СОг и выделяется около 145 млрд т свободного Ог. Полагают, что круговорот кислорода атмосферы через организмы происходит примерно за 2 тыс. лет, полный цикл круговорота углекислоты занимает 300 лет, а вся вода океанов, морей и рек разлагается и восстанавливается в биологическом круговороте за 2 млн лет.

Для сохранения относительной стабильности биологического круговорота приход органического вещества за счет фотосинтеза должен компенсироваться его расходом, т.е. потреблением его животными и микроорганизмами. Их работа может быть оценена величиной порядка 232,5 109 т сухого органического вещества. Суммарная же биомасса животных и микроорганизмов планеты в сухом виде составляет 23 109 т. Поэтому наземные организмы должны ежегодно разрушать массу органического вещества, в десять раз превосходящую их собственную.

Интенсивность биологического круговорота зависит от природных условий и проявляется через формирующиеся (применительно к этим условиям) экологические системы или биогеоценозы. Каждый биогеоценоз (сообщество различных видов организмов, обитающее в определенных условиях, или экосистема) представляет собой своеобразную модель биосферы в миниатюре, и этим в значительной мере определяется общая устойчивость биосферы и ее способность к эволюции.

Многообразие форм жизни, тесная зависимость видов организмов друг от друга и от абиотических факторов (абиотические факторы - совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм) превращают биосферу в саморегулирующуюся систему, обладающую высокой сопротивляемостью.

Элементы биосферы как ресурсы естественной среды обитания могут быть разделены по принципу исчерпаемости на две большие группы: исчерпаемые и неисчерпаемые.

К неисчерпаемым природном ресурсам относятся водные (связанные единым круговоротом), атмосферный воздух и космические ресурсы (солнечная радиация, энергия морских приливов и др.). Эти виды ресурсов обладают большой способностью к возобновлению. Однако качество таких ресурсов, как вода и воздух, может существенно ухудшаться под воздействием антропогенных факторов.

Исчерпаемые ресурсы в свою очередь подразделяются по признаку возобновляемости на возобновляемые и невозобновляемые.

В группу исчерпаемых возобновляемых ресурсов входят: флора, фауна, почва, а также некоторые виды минеральных ресурсов (например, соли, осаждающиеся в озерах и лагунах). Однако при нерациональном использовании эти ресурсы могут перейти в группу исчерпаемых невозобновляемых. К исчерпаемым невозобновляемым относятся и минеральные ресурсы недр.

Формы и интенсивность потребления природных ресурсов меняются в соответствии с развитием производительных сил общества и уровнем научно-технического прогресса.

1.2 Воздействие антропогенных факторов на биосферу

"У края Земли" - именно так назвал свою картину средневековый художник, изобразив на ней монаха, который подошел к краю Земли и, стоя на четвереньках, осторожно заглядывает за звездный занавес. Человечество в целом подошло на опасно близкое расстояние к "краю Земли".

Многие тысячелетия человек был мал, а Земля - безмерно велика. Человек осваивал пространства, покорял природу. Нередко результат этих покорений был трагическим. Там, где производственные комплексы создавались без учета границ устойчивости природных систем, наступала экологическая катастрофа.

Казалось бы, эти уроки истории не имеют прямого отношения к современности. Стремительный технический прогресс последних десятилетий открывал все новые и новые возможности использования природных ресурсов. На каком-то отрезке времени возникло даже представление, что человек начинает побеждать ограниченность внешней среды, становясь творцом условий своего развития. Но неожиданно на вершине величайшей научно-технической революции выявились жесткие границы экстенсивного развития - требование выстраивать производство, не затрагивая исходных условий сохранения жизни на Земле. Осознание этого положения имеет мировоззренческое значение.

Проблема взаимодействия общества с природной средой в последние десятилетия превратилась в одну из основных, строящих перед человечеством. Высокие темпы научно-технического прогресса и экономического развития мирового хозяйства, рост урбанизации сопровождаются усилением воздействия на биосферу. Поэтому ее современная стадия развития существенно отличается от хода естественных природных процессов, сложившихся до возникновения на Земле человеческого общества. Это проявляется прежде всего в резком ускорении и интенсификации кругооборота вещества и энергии, вовлекаемых в сферу жизнедеятельности человека.

Акад.В.И. Вернадский назвал это новое состояние биосферы, преобразованной разумной деятельностью человека, ноосферой, т.е. сферой разума. Он отмечает, что ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более широкие творческие возможности. Природа во взаимоотношении с человеческой деятельностью выполняет две функции - ресурсную (поставляет для деятельности людей исходную вещественно-энергетическую базу - эту функцию называют пассивной) и ассимиляционную (усваивает, перерабатывает продукты и последствия человеческой деятельности, в первую очередь производственной - эту функцию называют активной). Современное техногенное давление столь колоссально, что все полнее и полнее выявляется ограниченность возможностей биосферы воспринимать без серьезных негативных последствий всякого рода отходы современной цивилизации наших дней.

В настоящее время существуют различные точки зрения относительно перспектив взаимодействия человечества и биосферы. Так, например, американские ученые Д. Медоуз и Дж. Форрестер, рассчитав на ЭВМ различные варианты будущего развития общества, пришли к пессимистическому выводу: если человечество и далее будет в своем развитии следовать тем тенденциям, которые наметились в последние десятилетия, то к 2030 г. оно неминуемо окажется на краю гибели из-за катастрофического загрязнения окружающей среды и истощения природных ресурсов. Хотя эти выводы были подвергнуты позднее аргументированной критике, тревога специалистов за судьбы биосферы и общества представляется вполне обоснованной.

Условия оптимизации параметров системы "общество - природа" вызывают необходимость пересмотра характера производственной деятельности человека, поскольку до недавнего времени она была направлена в основном на создание материальных благ, а компенсация отрицательных последствий для природы осуществлялась самой природой и поэтому не являлась объектом анализа при рассмотрении проблем общественного развития. В настоящее время все большее значение будет приобретать та сторона производственной деятельности, которая направлена на предотвращение и ликвидацию негативного воздействия человеческого общества на окружающую среду.

Единство литосферы и атмосферы с населяющими или населявшими их типовыми организмами в динамике его естественного развития определяется как биосфера или природная среда. Часть природной среды, претерпевшая антропогенное, т.е. обусловленное хозяйственной деятельностью, воздействие или подверженная ему, представляет собой окружающую среду. На рис.2.1 представлено распределение зон биосферы в зависимости от степени антропогенного воздействия. В качестве границ зон принимаются значения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ. Если в результате антропогенного воздействия концентрация загрязняющих веществ в определенном районе ниже ПДК, то такой район относится к зоне природной среды, при равенстве ей - к зоне экстремального состояния. Как видно из рис.2.1, в зону окружающей среды не входит часть зоны жизнедеятельности человека, где воздействие на природную среду значительно ниже допустимых значений.

Масштабы антропогенного воздействия на биосферу поистине глобальны.

Приведем несколько примеров.

1. В атмосфере находится около 20 млн т взвешенных частиц (аэрозолей). Из-за неравномерности распределения океанов и материков, а также различного уровня развития стран на северное полушарие приходится около 93 % всех выбросов в земную атмосферу. Около 90 % этих выбросов приходится на 8-10 % поверхности материков (часть Европы, Северной Америки и Японии).

За последние десять лет в атмосферу Земли поступило 74 тыс. т кадмия, около 600 тыс. т меди, почти 4,5 млн т свинца, чуть больше - никеля и более 3 млн т цинка. Современное производство ежегодно высвобождает (за счет сжигания топлива) 142 1018 Дж тепловой энергии, которая рассеивается в окружающем пространстве, меняя температурный режим среды и динамику происходящих в нем процессов.

Уже сейчас в районах с развитой промышленностью наблюдаются, по данным В.А. Ковды, существенные изменения элементов климата по сравнению с естественными условиями (табл.2.1).

В 1988г. был опубликован доклад ООН о воздействии парникового эффекта на условия жизни на Земле, в котором отмечается, что в результате усиления парникового эффекта, т.е. нагрева внутренних слоев атмосферы, вызванного уменьшением притока тепла в высокие атмосферные слои из-за повышенного накопления в тропосфере углекислого газа, метана, хлорфторидов и других веществ, температура земной атмосферы будет за 10 лет повышаться на 0,2 - 0,5°С, что приведет к глобальному потеплению климата на Земле и, как следствие, к повышению уровня Мирового океана, затоплению береговых зон и серьезному подрыву экономики многих стран.

В числе причин образования над Антарктидой "дыры" в озонном слое выделяется накопление в атмосфере определенных химических веществ. Негативные последствия разрушения озонного слоя, защищающего планету от радиационного воздействия, вряд ли можно переоценить.

2. По данным Международного союза охраны природы и природных ресурсов в результате эрозии почвы, использования земель в промышленности, энергетике, градостроительстве, на транспорте земная суша деградирует со скоростью 44 га в минуту. При этом каждую минуту с поверхности земли исчезает 20 га лесов, главным образом, тропических, являющихся основным поставщиком кислорода в атмосферу.

В.А. Ковда приводит следующие данные о содержании биогеохимических (естественных) и технохимических (возникающих в результате хозяйственной деятельности) агентов в биосфере (табл.2.2).

Агенты | Значение агента
Биогеохимические |
Биомасса суши, т | 31012 - 11013
Фотосинтез на суше, т/год | 1010 - 1011
Оборот зольных ограногенов на суше, т/год | 108 - 109
Растворенные в воде вещества, т/год | 3109
Взвешенные в воде вещества, т/год | (1 6) 1010
Технохимические |
Минеральные удобрения, т/год | 3 - 108
Пыль индустриальная, т/год | 0,25 109
Мусор, отходы, отбросы, т/год | 20 109
Выемка рудных пород, т/год | 5 - 109
Индустриальные и городские сбросы воды, м3/год | До 55 1011
Аэрозоли и газовые выбросы, м3/год | До 109

Как видно из приведенной таблицы, порядок величин биогеохимических и технохимических агентов в биосфере очень близок.

По мнению чл. -корр. РАН Ю.А. Израэля, изменения окружающей природной среды под влиянием антропогенных воздействий могут носить как позитивный, так и негативный характер. С одной стороны, такие воздействия способствуют повышению биологической продуктивности и увеличивают энергетический обмен в экологических системах, а с другой - ведут к истощению невозобновляемых ресурсов, к уменьшению способности природы к воспроизводству возобновляемых ресурсов, к загрязнению природной среды.

Можно считать установленным, что отрицательные стороны антропогенного воздействия на биосферу обусловлены существенными различиями кругооборота вещества и энергии в техногенных (искусственных) системах по сравнению с природными. Как было показано выше, для природных систем характерен более замкнутый кругооборот по сравнению с техногенными системами, в которых утилизируется лишь незначительная часть природных ресурсов. Большая же часть этих ресурсов с ухудшившимися составом и свойствами возвращается обратно в биосферу. Экологическое несовершенство техногенных систем и заключается в крайне низком коэффициенте использования природных ресурсов Ки.п.р. По различным оценкам величина КИ.П.Р колеблется в пределах 0,02 - 0,1. Таким образом, в результате проявления различных форм человеческой деятельности биосфера превращается, по образному выражению акад. АН СССР С.С. Шварца, в биотехносферу, в новую сложную систему, которая развивается по своим особым сложным законам. Они нам пока неизвестны, и их предстоит изучить.

Проблема познания и соблюдения законов биотехносферы возникла потому, что, во-первых, деятельность людей по своим масштабам стала вполне соответствовать глобальным процессам в биосфере, а во-вторых, появились серьезные (и вполне обоснованные) опасения за то, сможет ли биосфера (или ее отдельные элементы и участки) проявить в создавшихся условиях способность к саморегулированию природных процессов и восстановлению естественного состояния. Интегрирование этих законов ведет к разрушению природной среды - основы существования человеческого общества.

В последние годы в ряде стран для оценки состояния биотехносферы предложен комплексный показатель Е, который представляет собой сумму частных показателей, характеризующих состояние отдельных элементов окружающей среды Si.При этом каждый частный показатель умножается на коэффициент Котражающий относительную значимость (вес) состояния данного элемента окружающей среды в общем состоянии биотехносферы.

Разработанный в США комплексный показатель качества окружающей среды учитывает состояние воздушного и водного бассейнов, почвы, леса, дикой природы, минеральных ресурсов и так называемый ареал проживания (т.е. плотность населения в данном районе и тип населенного пункта). Состояние каждого элемента окружающей среды , оценивается по стабильной шкале. Оценка "0" соответствует катастрофическому, а оценка "100" - идеальному состоянию данного элемента биосферы. Коэффициент относительной значимости и величина , определяются экспериментальным путем.

В табл.2.3 приведены результаты расчета обобщенного показателя Е из частных показателей, оценивающих состояние воздушного бассейна, водных ресурсов и качество земель, а также дополнительного показателя, характеризующего загрязнение окружающей среды пестицидами, продуктами радиации и др., причем каждый частный показатель является суммой параметров, оценивающих различные стороны состояния данного элемента окружающей среды. Так, показатель качества воздушного бассейна находится на основе оценки его состояния в городах, пригородах и индустриальных районах, размещенных в сельской местности. Состояние водных ресурсов определяется на основе учета объемов промышленных и бытовых сточных вод, поступающих в поверхностные источники, и критериев, оценивающих последствия загрязнения: индикатора мутности, жесткости воды, содержания различных примесей и др.

Показатель качества земель определяется с помощью шести параметров (степени эродированности земель, масштаба техногенного воздействия на земли и др.).

В Канаде комплексный показатель качества окружающей среды вычисляется по формуле, сходной по своей структуре с выражением (1.1), но с другими коэффициентами относительной значимости:

-1/2, (2.3)

S1, S2, S3, - соответственно показатель качества воздушного бассейна, водных ресурсов и земель; S4 - дополнительный показатель, учитывающий влияние прочих факторов на состояние окружающей среды.

Данные комплексные показатели являются крайне упрощенными, однако их можно рассматривать как определимый этап в создании системы количественных оценок биотехносферы.

Таблица 2.3

Результаты расчета показателя состояния окружающей среды

Элементы окружающей среды | Состояние элемента | Коэффициент относительной значимости | Е
Почва | 78 | 0,3 | 23,40
Лес | 76 | 0,05 | 3,80
Ареал проживания | 58 | 0,125 | 7,25
Дикая природа | 53 | 0,05 | 2,65
Минеральные ресурсы | 48 | 0,075 | 3,60
Водный бассейн | 40 | 0,2 | 8,00
Воздушный бассейн | 34 | 0,2 | 6,80
Итоговое значение комплексного показателя | 55,5

1.3 Техногенное воздействие на окружающую среду в России

Отечественная промышленность все эти годы развивалась без учета необходимых экологических норм и требований. Не использовались ресурсосберегающие, малоотходные технологии, эффективно работающие очистные сооружения. В результате тысячи предприятий страны оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду и население.

Спад производства не сопровождается, к сожалению, пропорциональным снижением техногенной нагрузки на биосферу. Около трети населения не менее одного раза в год подвергается воздействию вредных веществ, в 10 и более раз превышающих предельно допустимые значения. Около 20 % населения проживает в условиях постоянно высокой концентрации в воздухе вредных веществ.

Чуть меньше половины (48 %) загрязняющих воздух выбросов идет от стационарных источников, и свыше 15 % сбросов загрязненных сточных вод приходится на предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Например, только предприятия нефтедобывающей промышленности ответственны за 10 % валового выброса в атмосферу страны загрязняющих веществ. При добыче газа улавливается и обезвреживается лишь 8 % от общего объема отходящих газов. На долю отрасли приходится 20 % выбрасываемых вредных веществ от стационарных источников. Угольная промышленность имеет долю выбросов всего в 1 % от общего количества по стране, однако в них содержатся опасные высокотоксичные вещества (пятиокись ванадия, шестивалентный хром, фторид и хлорид водорода).

На долю тепловых электростанций приходится около 20 % всех выбросов от стационарных источников страны. В результате строительства ГЭС и создания водохранилищ затоплено 4,5 млн га земли. Источником потенциальной опасности в атомной энергетике является весь процесс ядерного топливного цикла от добычи до переработки и утилизации отходов.

Металлургический комплекс страны производит около четверти всех выбросов загрязняющих веществ, 6 % приходится на химический и нефтехимический комплекс, 5,5 % - на предприятия машиностроения.

Серьезной экологической проблемой стали отходы производства. Экономическая незаинтересованность предприятий, низкий технологический уровень, отсутствие современного оборудования по переработке привели к тому, что утилизацию проходит незначительная часть отходов, а темпы их образования и накопления на территории страны остаются прежними.

В настоящее время по оценкам экспертов на территории Российской Федерации в отвалах и хранилищах предприятий, а также на свалках и полигонах скопилось более 50 млрд т отходов, под которыми занято свыше 250 тыс. га земельных угодий. Ежегодно образуется 5 млрд т твердых отходов свыше 750 наименований.

В отвалах предприятий угольной промышленности скопилось около 1 млрд т отходов, из которых использовано менее 5%. Каждый год тепловые электростанции образуют порядка 50 млн т золошлаковых отходов. Перерабатывается при этом лишь 4 млн т. Около 20 тыс. га территории страны занимают золошлаковые свалки.

Несовершенство технологических процессов в химической промышленности приводит к тому, что каждый год количество твердых и токсичных отходов увеличивается примерно на 115 млн т.

Около 94 млн т твердых и 97 млн т жидких отходов образуются в агрохимической промышленности. Утилизации подлежат всего 28 и 13,5% соответственно. Общая площадь шламохранилищ оценивается в настоящее время примерно в 10 тыс. га. Емкости многих накопителей уже переполнены. Многотоннажным отходом основной химии стал фосфогипс. Из образуемых за год 613 млн т этого вещества утилизируется всего 9%.

Особой проблемой стали опасные отходы производства и потребления. Ежегодно их образуется около 75 млн т, а утилизируется и обезвреживается лишь 18%.

Около 80 % отходов, содержащих соли тяжелых и редких цветных металлов, соединений мышьяка и др. образуются на металлургических и агрохимических предприятиях.

Более 1,5 млн т опасных отходов образуют предприятия атомной энергетики. Утилизируется и обезвреживается всего 22,4 %, в спецхранилища помещается 46,4 % и передается другим ведомствам и предприятиям 31,2 %.

Основная часть опасных отходов, порядка 60 %, помещается в специально отведенных местах. В ряде отраслей промышленности образующиеся токсичные отходы предприятий энергетики (87 %), тяжелого (50 %) и сельскохозяйственного машиностроения (32 %), станкостроения (20 %), химических и нефтехимических (23 %), медицинской промышленности (20 %) вывозятся на полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) и несанкционированные свалки. Однако в целом по России вывоз таких отходов на полигоны ТБО составляет 5 %.

Ежегодно образуется около 130 млн м3 твердых бытовых отходов. Из них 124 млн м3 собирается на помойках, остальной мусор уничтожается на мусоросжигательных и мусороперерабатывающих заводах. Помойки наряду с утечками из канализации загрязняют подземные воды, в том числе 20 крупных участков в районах городов Пскова, Иванова, Смоленска, Дербента, Иркутска и др.

Соотношение бытовых и промышленных отходов в известной степени характеризует общий уровень развития экономики страны. Для этого может быть использован индекс Лопатникова, т.е. отношение массы бытовых отходов к сумме всех отходов, производимых обществом. Величина этого индекса оказалась равной: для США и Франции - 0,23, для Германии и Великобритании - 0,26, для Японии - 0, 19, для СССР - 0,025. Можно предположить, что для России индекс Лопатникова будет несколько выше, чем для СССР, но все равно разрыв в эффективности использования природных ресурсов между Россией и странами с развитой рыночной экономикой остается колоссальным. В этих странах для того, чтобы произвести 1 кг потребляемой человеком продукции, расходуют 4 кг природных ресурсов, в нашей стране порядка 40 кг.

Для преодоления создавшейся ситуации необходимы разработки и проведение обоснованной в научном отношении государственной политики.

1.4 Государственная политика России в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов

В основу государственной политики России в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов положена концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию.

Понятие "устойчивое развитие" впервые появилось в 1987 г. в тексте заключительного доклада Международной комиссии по окружающей среде и развитию. Там оно было определено как развитие, при котором потребности нынешнего поколения удовлетворяются, не ущемляя возможность будущих поколений реализовать собственные нужды, а нагрузки на природную среду были бы соизмеримы с ее восстановительными способностями.

Устойчивое развитие должно удовлетворять ряду социальных, экономических и экологических требований. Наиболее общие из них определены на Всемирном экологическом форуме, проведенном под эгидой ООН в г. Рио-де-Жанейро (Бразилия) в 1992 г. Девизом этой конференции были замечательные слова: "Мы не получили эту Землю в наследство от отцов, мы взяли ее взаймы у наших внуков". Концепция устойчивого развития стала главной темой Всероссийского съезда по охране природы (г. Москва, 3-5 июня 1995 г.).

Экологический аспект устойчивого развития предполагает широкий круг мер, направленных на сохранение окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов: охрану атмосферы, рациональное использование земельных, водных и минеральных ресурсов, сохранение лесов, борьбу с опустыниванием и засухой, сохранение биологического разнообразия, экологически безопасное использование биотехнологии, повышение безопасности использования токсичных химических веществ, решение проблемы отходов.

Президент РФ своим Указом от 4 февраля 1994 г. № 236 одобрил "Основные положения государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития". Они являются основой для конструктивного взаимодействия органов государственной власти РФ и ее субъектов, органов местного самоуправления, предпринимателей и общественных объединений по обеспечению комплексного решения проблем сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей среды. "Основные положения" включают четыре раздела:

1. Обеспечение экологически безопасного устойчивого развития в условиях рыночных отношений.

2. Охрана среды обитания человека.

3. Оздоровление (восстановление) нарушенных экосистем в экологически неблагополучных регионах России.

4. Участие в решении глобальных экологических проблем.

Требования к деятельности по обеспечению экологически безопасного устойчивого развития предусматривают: экологически обоснованное размещение производительных сил; экологически безопасное развитие промышленности, энергетики, транспорта и коммунального хозяйства; экологически безопасное развитие сельского хозяйства; эффективное использование возобновимых природных ресурсов; рациональное использование невозобновимых природных ресурсов; расширенное использование вторичных ресурсов, утилизация, обезвреживание и захоронение отходов; совершенствование управления в области охраны окружающей среды, природопользования, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Реализация этих и иных требований, содержащихся в "Основных положениях.", должна обеспечить динамическое равновесие в развитии, позволяющее снять известные

противоречия между потребностями общества в природных ресурсах и возможностями их удовлетворения при сохранении природно-ресурсного потенциала.

В обобщенном виде концепция перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития должна исходить из последовательной реализации взаимосвязанных основополагающих идей:

экологизация хозяйственной деятельности в процессе увеличения в структуре национального богатства удельного веса национального имущества, обеспечивающего поддержание необходимого экономического роста страны и решение наиболее острых социальных проблем;

сохранение и восстановление биосферы и ее локальных экосистем при ограничении роста природоемких элементов национального имущества и усилении ориентации на разумные потребности будущих поколений с учетом состояния природо-ресурсного потенциала;

формирование ноосферы и обеспечение роста национального богатства за счет повышения квалификации работающих и возрастания духовных ценностей. Такая последовательная этапность перехода России на

модель устойчивого развития определяется современной социально-экономической и экологической ситуацией и возможностью трансформировать концептуальные положения в реальный национальный план действий.

Для реализации целей устойчивого развития необходимо осуществить трансформацию нормативно-правовой базы, экономических и административных инструментов, обеспечить экологизацию бюджетной и налоговой систем, структурной, инвестиционной и внешнеэкономической политики.

Президентом Российской Федерации 1 апреля 1996 г. подписан Указ № 440 "О Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию". В исполнение этого Указа Правительство Российской Федерации 8 мая 1996 г. приняло Постановление № 559 "О разработке проекта государственной стратегии устойчивого развития Российской Федерации". Этим Постановлением были даны поручения федеральным органам исполнительной власти совместно с органами исполнительной власти субъектов РФ, Российской академией наук и с привлечением представителей органов законодательной власти, общественных организаций, видных ученых и специалистов разработать проект государственной стратегии устойчивого развития РФ.

На современном этапе политика России в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в достаточной степени противоречива. С одной стороны, Указом Президента России № 867 от 17 мая 2000 г. изменена структура государственного управления в области охраны природы и природопользования. Этим Указом упразднены такие природоохранные ведомства, как Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды, Федеральная служба лесного хозяйства России, Государственный комитет Российской Федерации по земельной политике. Функции первых двух ведомств переданы Министерству природных ресурсов РФ. Таким образом, за охрану природы стало отвечать ведомство, основной задачей которого является эксплуатация природных ресурсов, что вряд ли скажется положительно на эффективности государственной природоохранной политики.

С другой стороны, Президент РФ наряду с другими важнейшими инициативами предложил разработать Экологическую доктрину в качестве одной из ключевых составных частей стратегии сбалансированного и устойчивого развития страны в XXI веке. Эта программа должна наметить экологические ориентиры экономического развития страны на длительную перспективу.

Для того, чтобы переломить опасную тенденцию деэкологизации страны, необходимо изменить основы федеральной экологической политики. Такая политика, по мнению экспертов, должна быть направлена:

на обеспечение экологической безопасности России при принятии решений в области внутренней и внешней политики;

на конструктивный диалог между властью и всеми секторами общества по вопросам обеспечения экологической безопасности России и защиты прав граждан на благоприятную окружающую среду;

на совершенствование структуры государственного управления на принципах отделения функций государственного контроля от функций использования и распоряжения природными ресурсами, эффективного разграничения полномочий между федеральными органами власти, органами власти субъектов Федерации и органами местного самоуправления;

на государственную поддержку экологически эффективного бизнеса, ресурсо - и энергосбережения. Экологическая доктрина станет социальным фактором, консолидирующим российское общество.

Лекция 2. Горное производство и природный ландшафт

2.1 Антропогенное воздействие на природный ландшафт

В XIX - начале XX столетия к ландшафту относили территорию, выделяемую по ее внешним особенностям, главным образом по облику или рельефу. Иногда термином "ландшафт" определяли территорию с характерными взаимосвязями природных и культурных форм. В современной географической науке ландшафт определяется как геосистема, характеризуемая конкретной территорией, однообразной по своему происхождению и истории развития, обладающей единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, единообразным сочетанием гидротермических условий, почв, биоценоза и закономерным набором морфологических частей - фаций и урочищ. В зависимости от масштабов и интенсивности антропогенного воздействия выделяют следующие виды изменения ландшафтов:

глобальные, когда происходит изменение природной среды на обширных территориях с изменением качества атмосферы и вод Мирового океана;

зональные, когда в результате длительного (в историческом понимании) антропогенного воздействия преобразовываются ландшафтные зоны:

региональные, когда интенсивному воздействию подвергаются природно-географические, хозяйственно-экономические и социально-демографические комплексы в границах административного деления территории, характеризуемые в сумме антропогенных и других влияний на окружающую среду общими для них особенностями;

локальные, когда ландшафтные изменения происходят на относительно небольших территориях. Созданные в результате жизнедеятельности человека антропогенные ландшафты - не редкие и эпизодические пятна на поверхности Земли, а преобладающие территории в пределах многих государств и географических зон. Пашнями, садами, плантациями и сеяными лугами занято до 19 млн км2, сенокосами и пастбищами - около 29 млн км2, что в общей сложности составляет около 32 % площади всей суши Земли. В результате интенсивности антропогенного воздействия в Бельгии естественные ландшафты практически не сохранились. В Великобритании сельхозугодья занимают 80 % территории, в США - 68 %, во Франции - 66 %, в ФРГ - 56 %.

В формировании и существовании ландшафта особую роль играет почва. Почва (земля) - один из основных ресурсов, без которого невозможно существование человека. Она является основой получения продуктов питания и сырья для удовлетворения его насущных потребностей. Земля - пространственный базис жизнедеятельности общества, предмет труда, на который человек воздействует в процессе своей деятельности, и, наконец, главное средство сельскохозяйственного производства. Таким образом, земля является сосредоточением экологических, экономических и социальных интересов человека.

Распределение земельного фонда нашей планеты, млн км2 (% площади всей суши Земли)

Ледники 16,3 (11)

Полярные и высокогорные пустыни 5 (3,3)

Тундра и лесотундра 7 (4,7)

Болота вне тундр 4 (2,7)

Озера, реки, водохранилища 3,2 (2,1)

Неорошаемые аридные пустыни, скальные грунты и прибрежные песк18,2 (12,2)

Леса 40,3 (27)

Травянисто-кустарниковые пастбища и естественные луга 28,5 (19)

Земледельческая площадь (пашни, сады, плантации, сеяные луга) 19 (13)

Земли промышленного и городского назначения (в том числе горные разработки и наземные коммуникации) 3 (2)

Антропогенный бедленд (земли, подверженные эрозии, засолению и заболачиванию, антропогенный карст и т.д.) 4,5 (3)

В настоящее время площадь распаханных земель, в том числе под технические культуры, составляет около 12 % суши. Из них 33 % приходится на Европу,20 % - на Азию,20 % - на Америку, 10 % - на Африку, 5 % - на Австралию и Океанию. В промышленно развитых странах площадь сельскохозяйственных угодий постоянно сокращается. Определенными резервами земель, пригодными для сельскохозяйственного использования, обладают развивающиеся страны. Однако для их освоения необходимы огромные капитальные вложения. Средняя обеспеченность пашней на 1 чел. в настоящее время составляет 0,35-0,4 га.

2.2 Правовые основы охраны природного ландшафта

Основой правового регулирования взаимодействия общества с природным ландшафтом является земельное законодательство. Необходимо отметить, что современное толкование понятия "земля" объединяет как экологическую, так и экономическую функцию этого природного объекта. Термин "земля" определяется как важнейшая часть окружающей природной среды, характеризующаяся пространством, рельефом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами и являющаяся главным средством производством в сельском хозяйстве, а также пространственным базисом для размещения всех отраслей народного хозяйства.

При сопоставлении понятий "земля" и "ландшафт" видно, что основные природным компоненты, входящие в состав этих определений, идентичны. В самом деле, компоненты ландшафта: территория, геологический фундамент, рельеф, климат, почвы, биоценоз, морфологические части. Компоненты земли: пространство, рельеф, почвенный покров, растительность, недра, воды. Включение в определение понятия "земля" экономических факторов отличает это понятие от понятия "ландшафт" как комплексной геосистемы. В силу идентичности состава природных компонентов нормативные правовые акты, регулирующие земельные отношения, могут быть распространены и, на природный ландшафт.

2.2.1 Законодательное регулирование использования и охраны земельных ресурсов

Основными законодательными актами, регулирующими использование и охрану земельных ресурсов в Российской Федерации, являются Земельный кодекс Российской Федерации и Федеральный закон "О плате за землю".

Новый Земельный кодекс Российской Федерации был принят Государственной Думой 20 сентября 2001 г., подписан Президентом РФ 25 октября 2001 г (№ 136-ФЗ) и включает 18 глав, посвященных правовому регулированию различных аспектов земельных отношений.

В первой главе формулируются 11 принципов, на которых основывается Кодекс, и изданные в соответствии с ним иные акты земельного законодательства. В соответствии с этими принципами оговаривается тройное значение земли:

как природный объект, охраняемый в качестве важнейшей составной части природы,

как природный ресурс, используемый в качестве средства производства в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве и основы осуществления хозяйственной и иной деятельности,

как недвижимое имущество, объект права собственности и иных прав на землю.

В Кодексе устанавливается приоритет охраны земли перед использованием земли в качестве недвижимого имущества и охраны жизни и здоровья человека при осуществлении деятельности по использованию и охране земель, а также приоритет сохранения особо ценных земель и земель особо охраняемых территорий. В Кодексе закрепляется платность использования земли и разграничение государственной собственности на землю, включающее собственность Российской Федерации, собственность субъектов Российской Федерации и собственность муниципальных образований.

Объектами земельных отношений являются:

земля как природный объект и природный ресурс,

земельные участки, т.е. часть поверхности земли (в том числе почвенный слой), границы которых описаны и удостоверены в установленном порядке;

части земельных участков.

Участниками земельных отношений являются граждане, юридические лица, Российская Федерация, субъекты Российской Федерации, муниципальные образования. Права иностранных граждан, лиц без гражданства и иностранных юридических лиц на приобретение в собственность земельных участков определяются в соответствии с Кодексом федеральными законами.

В соответствии со ст.7 Кодекса земли в Российской Федерации по целевому назначению подразделяются на следующие семь категорий (ниже в скобках приводятся данные о площади этих земель в РФ):

земли сельскохозяйственного назначения (25,7 %);

земли поселений (1,1 %);

земли промышленности, энергетики, транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики, земли для обеспечения космической деятельности, земли обороны, безопасности и земли иного специального назначения (1,0 %);

земли особо охраняемых территорий и объектов (1,9 %);

земли лесного фонда (62,0 %);

земли водного фонда (1,6 %);

земли запаса (6,7 %).

Главы 14, 15, 16, 17 и 18 Кодекса посвящены тому, что можно и что нельзя делать с этими землями. Отнесение земель к той или иной категории и перевод их из одной категории в другую осуществляется Правительством РФ, органами исполнительной власти субъектов РФ и органами местного самоуправления в зависимости от принадлежности земель. Порядок перевода земель из одной категории в другую устанавливается федеральными законами.

Охране земель посвящена глава 2 Кодекса. Она провидится в целях предотвращения деградации, загрязнения, захламления, нарушения земель, других негативных воздействия хозяйственной деятельности, а также обеспечения улучшения и восстановления земель, подвергшихся деградации, загрязнению, захламлению, нарушению, другим негативным воздействиям хозяйственной деятельности.

Для достижения целей охраны земель собственники земельных участков, землепользователи, землевладельцы и арендаторы земельных участков обязаны проводить мероприятия:

по сохранению почв и их плодородия,

по защите земель от водной и ветровой эрозии, селей, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения радиоактивными и химическими веществами, захламления отходами производства и потребления, загрязнения, в том числе биогенного загрязнения, и других негативных воздействий, в результате которых происходит деградация земель,

по защите сельскохозяйственных угодий и других земель от заражения бактериально-паразитическими и карантинными вредителями и болезнями растений, зарастания сорными растениями, кустарниками и мелколесьем, иных видов ухудшения состояния земель,

по ликвидации последствий загрязнения, в том числе биогенного загрязнения и захламления земель,

по сохранению достигнутого уровня мелиорации,

по рекультивации нарушенных земель, восстановлению плодородия почв, своевременному вовлечению земель в оборот,

по сохранению плодородия почв и их использованию при проведении работ, связанных с нарушением земель. В ст.13 Кодекса особо оговорено, что при проведении

строительных работ и работ по добыче полезных ископаемых, связанных с нарушением почвенного слоя, плодородный слой почвы снимается и используется для улучшения малопродуктивных земель.

Третья глава Кодекса посвящена определению видов собственности на землю. Выделяются следующие виды собственности:

собственность на землю граждан и юридических лиц. При этом иностранные граждане, лица без гражданства и иностранные юридические лица не могут обладать на праве собственности земельными участками, находящимися на пограничных территориях и на иных установленных особо территориях Российской Федерации в соответствии с федеральными законами,

государственная собственность на землю, которая распространяется на земли, не находящиеся в собственности граждан, юридических лиц или муниципальных образований, и которая разграничивается на федеральную, собственность субъектов РФ и собственность муниципальных образований.

В четвертой главе содержатся статьи, регулирующие процедуру предоставления земельных участков в пользование. Здесь различают:

постоянное (бессрочное) пользование земельным участком; в постоянное (бессрочное) пользование земельные участки предоставляются государственным и муниципальным учреждениям, федеральным казенным предприятиям, а также органам государственной власти и органам местного самоуправления;

пожизненное наследуемое владение земельным участком; это право распространяется на граждан, которые приобрели земельный участок, ранее находящийся в государственной или муниципальной собственности, до введения в действие настоящего Кодекса;

аренда земельных участков; это право распространяется на иностранных граждан и лиц без гражданства; по истечении срока аренды земельного участка арендатор имеет преимущественное право на заключение нового договора аренды или покупку земельного участка, ранее находившегося в государственной или муниципальной собственности, если он выставлен на продажу;

ограниченное пользование чужим земельным участком (сервитут). Различают частный сервитут, когда собственник земельного участка вправе требовать от собственника соседнего участка предоставления права ограничейного пользования соседним участком (для обеспечения прохода и проезда через соседний участок, прокладки линий электропередачи и других нужд собственника земельного участка, которые не могут быть обеспечены без установления сервитута), и публичный сервитут, когда он необходим для обеспечения интересов государства, местного самоуправления или местного населения без изъятия земельного участка,

безвозмездное срочное пользование, когда земельные участки предоставляются из земель, находящихся в государственной или муниципальной собственности на срок не более 1 года, из земель, находящихся в собственности граждан или юридических лиц, иным гражданам и юридическим лицам на основании договора, в виде служебного надела.

Земельный кодекс вводит ограничения оборотоспособности земельных участков, т.е. они не могут предоставляться в частную собственность, а также быть объектами сделок, предусмотренных гражданским законодательством. Эти ограничения распространяются на земельные участки, занятые находящимися в федеральной собственности такими объектами, как государственные природные заповедники; здания, строения и сооружения, в которых размещены для постоянной деятельности Вооруженные Силы РФ; объекты использования атомной энергии и пр. Оборот земель сельскохозяйственного назначения регулируется федеральным законом об обороте земель сельскохозяйственного назначения.

Гражданин или юридическое лицо, заинтересованное в предоставлении земельного участка для строительства, обращаются в исполнительный орган государственной власти или орган местного самоуправления с заявлением о выборе земельного участка и предварительном согласовании места размещения объекта. Результаты выбора земельного участка оформляются актом о выборе земельного участка для строительства, а в необходимых случаях и для установления его охранной или санитарно-защитной зоны.

Собственник земельного участка в соответствии со ст.40 Земельного кодекса имеет право:

использовать в установленном порядке для собственных нужд имеющиеся на земельном участке общераспространенные полезные ископаемые, пресные подземные воды, а также закрытые водоемы в соответствии с законодательством Российской Федерации;

возводить жилые, производственные, культурно-бытовые и иные здания, строения и сооружения в соответствии с назначением земельного участка и его разрешенным использованием с соблюдением соответствующих правил и нормативов;

проводить в соответствии с разрешенным использованием оросительные, осушительные, другие мелиоративные и иные работы в соответствии с установленными требованиями;

осуществлять другие права на использование земельного участка, предусмотренные законодательством - Право собственности на земельный участок прекращается при отчуждении собственником земельного участка другим лицам, отказе собственника от права собственности на земельный участок, в силу принудительного изъятия у собственника его земельного участка в порядке, установленном гражданским законодательством. Признание права на земельный участок осуществляется в судебном порядке.

При изъятии земельных участков для государственных или муниципальных нужд, ухудшении качества земель, временном изъятии земельных участков, ограничении прав собственников земельных участков, землепользователей, землевладельцев и арендаторов земельных участков им должны быть в полном объеме возмещены убытки, в том числе упущенная выгода.

В соответствии со ст.65 Земельного кодекса использование земли в Российской Федерации является платным. Формами платы за использование земли являются земельный налог и арендная плата. Для целей налогообложения и в иных случаях устанавливается кадастровая стоимость земельного участка. Порядок проведения государственной кадастровой оценки земель устанавливается Правительством РФ. Рыночная стоимость земельного участка определяется в соответствии с федеральным законом об оценочной деятельности. В случаях определения рыночной стоимости земельного участка кадастровая стоимость земельного участка устанавливается в процентах от его рыночной стоимости.

Земельный кодекс РФ устанавливает систему мероприятий по учету земельных ресурсов с помощью государственного земельного кадастра, наблюдениям за состоянием земель с помощью государственного мониторинга земель и землеустройства для обеспечения планирования и организации рационального использования земельных ресурсов.

В соответствии со ст.87 земли промышленности и иного специального назначения в зависимости от характера специальных задач, для решения которых они используются или предназначены, подразделяются на земли промышленности, земли энергетики, земли транспорта, земли связи, радиовещания, телевидения, информатики, земли для обеспечения космической деятельности, земли обороны и безопасности, земли иного специального назначения.

Земли, используемые для целей недропользования, относятся к категории земель промышленности, и их правовой режим регулируется ст.88. Землями промышленности признаются земли, которые используются или предназначены для обеспечения деятельности организаций и (или) эксплуатации объектов промышленности и права на которые возникли у участников земельных отношений по основаниям, предусмотренным настоящим Кодексом, федеральными законами и законами субъектов Российской Федерации. Организациям горно-добывающей и нефтегазовой промышленности земельные участки для разработки полезных ископаемых предоставляются после оформления горного отвода, утверждения проекта рекультивации земель, восстановления ранее отработанных земель. Особо ценные продуктивные сельскохозяйственные угодья предоставляются после отработки других сельскохозяйственных угодий, расположенных в границах горного отвода.

Кодексом предусмотрены административная, уголовная и дисциплинарная ответственность за совершение земельных правонарушений.

Федеральный Закон "О плате за землю" был подписан Президентом РФ еще 11 октября 1991 г. Позднее в него вносился ряд изменений и дополнений. В окончательной редакции Закон "О плате за землю" включает 7 разделов:

1. Основные положения.

2. Плата за земли сельскохозяйственного назначения.

3. Плата за земли несельскохозяйственного назначения.

4. Льготы по взиманию платы за землю.

5. Порядок установления и взимания платы за землю.

6. Использование средств, поступивших от платы за землю.

7. Нормативная цена земли.

В Законе указано, что использование земли в Российской Федерации является платным. Формами платы являются: земельный налог, арендная плата, нормативная цена земли. Собственники земли, землевладельцы и землепользователи, кроме арендаторов, облагаются ежегодным земельным налогом. За земли, переданные в аренду, взимается арендная плата. Для покупки и выкупа земельных участков в случаях, предусмотренных законодательством, а также для получения под залог земли банковского кредита устанавливается нормативная цена земли.

Целью введения платы за землю (ст.2) является стимулирование рационального использования, охраны и освоения земель, повышения плодородия почв, выравнивание социально-экономических условий хозяйствования на землях разного качества, обеспечение развития инфраструктуры в населенных пунктах, формирование специальных фондов финансирования этих мероприятий.

В ст.9 Закона определено, что налог за расположенные вне населенных пунктов земли промышленности (включая карьеры и территории, нарушенные производственной деятельностью), транспорта и других отраслей устанавливается в размере 20 % от средних ставок земельного налога, установленных для поселений численностью до 20 тыс. человек.

В ст.12 указано, что от уплаты земельного налога полностью освобождаются, в частности, предприятия, учреждения, организации, а также граждане, получившие для сельскохозяйственных нужд нарушенные земли (требующие рекультивации) на первые 10 лет пользования или в целях добычи торфа, используемого на повышение плодородия почв.

Основанием для установления налога и арендной платы в соответствии со ст.15 является документ, удостоверяющий право собственности, владения и пользования (аренды) земельным участком.

Земельный налог, уплачиваемый юридическими лицами, исчисляется непосредственно этими лицами. Юридические лица ежегодно не позднее 1 июля представляют в налоговые органы расчет причитающегося с них налога по каждому земельному участку. Государственные налоговые инспекции ведут учет плательщиков налога, осуществляют контроль за правильностью его исчисления и уплаты.

Размер, условия и сроки внесения арендной платы за землю устанавливаются договором (ст.21). При аренде земель, находящихся в государственной или муниципальной собственности, соответствующие органы исполнительной власти устанавливают базовые размеры арендной платы по видам использования земель и категориям арендаторов. Арендная плата может устанавливаться как в денежной, так и в натуральной форме.

В соответствии со ст.24 земельный налог и арендная плата учитываются в доходах и расходах соответствующих бюджетов отдельной строкой и используются исключительно на следующие цели: финансирование мероприятий по землеустройству, ведению земельного кадастра, мониторингу, охране земель и повышению их плодородия, освоению новых земель и компенсация собственных затрат землепользователя на эти цели и погашение ссуд, выданных под указанные мероприятия, и процентов за их использование.

В ст.25 дано определение нормативной цены земли, под которой понимается показатель, характеризующий стоимость участка определенного качества и местоположения, исходя из потенциального дохода за расчетный срок окупаемости. Нормативная цена земли вводится для обеспечения экономического регулирования земельных отношений при передаче земли в собственность, установлении коллективно-долевой ответственности на землю, передаче по наследству, дарении и получении банковского кредита под залог земельного участка. Порядок определения нормативной цены земли устанавливается Правительством Российской Федерации.

2.2.2 Подзаконные акты, регулирующие использование и охрану земельных ресурсов

Федеральным законом "О введении в действие Земельного кодекса РФ", подписанным Президентом РФ 25 октября 2001 г. (№ 137-ФЗ), признаны утратившими силу большое количество законодательных и подзаконных актов. Среди действующих подзаконных актов наиболее важное значение для горного предприятия имеют Основные положения о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы. Этот документ утвержден совместным приказом Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации и Комитета Российской Федерации по земельным ресурсам и землеустройству от 22 декабря 1995 г. № 525/67.

Приведение нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для использования их в народном хозяйстве, предотвращение их отрицательного воздействия на прилегающие ландшафтные комплексы, охрана этих комплексов, оптимизация техногенных и природных ландшафтов достигается рекультивацией нарушенных земель.

Рекультивация нарушенных земель осуществляется для 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 процессе:

разработки месторождений полезных ископаемых открытым или подземным способом, а также добычи торфа;

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

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

складирования и захоронения промышленных, бытовых и других отходов;

строительства, 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;

проведения войсковых учений за пределами специально отведенных для этих целей полигонов.

Условия приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для последующего использования, а также порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы, устанавливаются органами, предоставляющими земельные участки в пользование и дающими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.

Затраты на рекультивацию земель включают в себя расходы на следующие мероприятия:

осуществление проектно-изыскательских работ, в том числе почвенных и других полевых обследований, лабораторных анализов, картографирование;

проведение государственной экологической экспертизы проекта рекультивации;

работы по снятию, транспортировке и складированию (при необходимости) плодородного слоя почвы;

работы по селективной выемке и складированию потенциально плодородных пород;

планировку (выравнивание) поверхности, выполаживание, террасирование откосов отвалов (терриконов) и бортов карьеров, засыпку и планировку шахтных провалов, если эти работы технологически невыполнимы в процессе разработки месторождений полезных ископаемых и не предусмотрены проектом горных работ;

химическую мелиорацию токсичных пород;

приобретение (при необходимости) плодородного слоя почвы;

нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы;

ликвидацию послеусадочных явлений;

засыпку нагорных и водоотводных канав;

ликвидацию промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических сетей и других объектов, надобность в которых миновала;

очистку рекультивируемой территории от производственных отходов, в том числе строительного мусора с последующим захоронением или складированием в установленном месте;

устройство в соответствии с проектом рекультивации дренажной и водоотводящей сети, необходимой для последующего использования рекультивированных земель;

приобретение и посадку саженцев;

подготовку дна (ложа) и обустройство карьерных и других выемок при создании в них водоемов;

восстановление плодородия рекультивированных земель, передаваемых в сельскохозяйственное, лесохозяйственное и иное использование (стоимость семян, удобрений и мелиорантов, внесение удобрений и мелиорантов и др.);

деятельность рабочих комиссий по приемке-передаче рекультивированных земель (транспортные затраты, оплата работы экспертов, проведение полевых обследований, лабораторных анализов и др.);

другие работы, предусмотренные проектом рекультивации, в зависимости от характера нарушения земель и дальнейшего использования рекультивированных участков. Сроки проведения технического этапа рекультивации

определяются органами, предоставившими землю и давшими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе соответствующих проектных материалов и календарных планов.

Для организации приемки (передачи) рекультивированных земель, а также для рассмотрения других вопросов, связанных с восстановлением нарушенных земель, рекомендуется создание решением органа местного самоуправления специальной Постоянной комиссии по вопросам рекультивации земель, если иное не предусмотрено нормативными правовыми актами субъектов Российской Федерации и актами органов местного самоуправления. Объект считает принятым после утверждения председателем Постоянной комиссии акта приемки-сдачи рекультивированных земель.

Контроль за качеством и своевременностью выполнения работ по рекультивации нарушенных земель и восстановлению их плодородия, снятием, сохранением и использованием плодородного слоя почвы осуществляется:

органами Роскомзема, Минприроды и другими специально уполномоченными органами в соответствии с их компетенцией, определяемой Положениями об их деятельности;

соответствующими службами организаций, проводящих работы с нарушением почвенного покрова или осуществляющих авторский надзор за реализацией проектов рекультивации;

внештатными общественными инспекторами по использованию и охране земель, а также общественными инспекторами по охране природы.

В целях оценки, предупреждения и своевременного устранения негативного влияния нарушенных и рекультивированных земель на состояние окружающей среды специально уполномоченными органами и заинтересованными организациями в пределах их компетенции осуществляется наблюдение (мониторинг) за экологической обстановкой в местах разработки месторождений полезных ископаемых, складирования и захоронения отходов, проведения других работ, связанных с нарушением почвенного покрова, а также на рекультивированных территориях и прилегающих к ним участках.

Возмещение вреда, причиненного проведением работ, связанных с нарушением почвенного покрова, невыполнением или некачественным выполнением рекультивации земель, производится добровольно, либо по решению суда или арбитражного суда по искам потерпевшего, или органов Министерства природных ресурсов РФ.

2.2.3 Стандарты, регулирующие использование и охрану земельных ресурсов

Большое количество ГОСТов регулирует вопросы охраны и рационального использования земельных ресурсов. Вместе с тем анализ терминов и определений, приведенных в ГОСТах по земле, показывает, что многие из них устарели и не соответствуют современной экономической ситуации в нашей стране. Очевидно, что после принятия нового Земельного кодекса Российской Федерации эти ГОСТы должны быть откорректированы.

Важное значения для нормативного регулирования работ по восстановлению нарушенных земель имеет комплект ГОСТов, посвященных рекультивации земель.

ГОСТ 17.5.1.02-78 "Охрана природы. Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации" устанавливает классификацию нарушенных земель для рекультивации и критерии их пригодности для различных видов использования после рекультивации.

Нарушенные земли классифицируются по направлениям рекультивации в зависимости от видов их последующего использования в народном хозяйстве: на земли сельскохозяйственного направления рекультивации, земли лесохозяйственного направления рекультивации, земли водохозяйственного направления рекультивации, земли рыбохозяйственного направления рекультивации, земли рекреационного и охотничьего направления рекультивации, земли природоохранного и санитарно-гигиенического направления рекультивации, земли строительного направления рекультивации.

Как установлено ГОСТом, виды использования рекультивируемых земель должны быть определены с учетом качественных характеристик нарушенных земель по техногенному рельефу, горным породам или искусственным грунтам, слагающим корнеобитаемый слой, по характеру обводнения (увлажнения), а также с учетом географических и экономических условий зоны размещения нарушенных земель, технико-экономических и социальных факторов.

В ГОСТе приведена обширная классификация нарушенных земель по техногенному рельефу для рекультивации.

Выделены следующие категории нарушенных земель: земли, нарушенные при открытых горных работах; земли, нарушенные при подземных горных работах; земли, нарушенные при переработке полезных ископаемых; земли, нарушенные при строительстве.

Для каждой категории нарушенных земель в ГОСТе приведены:

характеристика нарушенных земель по форме рельефа;

техногенные факторы, обусловливающие формирование рельефа;

преобладающие элементы рельефа;

морфометрические характеристики рельефа, включающие глубину или высоту относительно естественной поверхности и параметры склоновых элементов рельефа;

возможное использование при прочих благоприятных условиях (с частичной планировкой или со сплошной планировкой).

В этом ГОСТе содержится также группировка используемых для биологической рекультивации вскрышных и вмещающих пород и грунтов особого состава, слагающих корнеобитаемый слой нарушенных земель. Все породы разделены на следующие группы: пригодные, малопригодные и непригодные. Для каждой группы установлено наименование пород и их генетические типы. Определены также возможности использования участков, слагаемых данными породами, для биологической рекультивации с применением зональных типовых или специальных агротехнических мероприятий.

По характеру обводнения (увлажнения) нарушенные земли разделены на сухие, умеренно влажные, кратковременно переувлажненные, заполненные водой, недостаточно увлажненные (иссушенные), нормально увлажненные или осушенные, избыточно увлажненные.

ГОСТ 17.5.1.03-78 "Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель" распространяется на вскрышные и вмещающие породы, не содержащие радиоактивные элементы и токсичные соединения в концентрациях, опасных для жизни человека и животных, и устанавливает их классификацию для биологической рекультивации земель.

Вскрышные и вмещающие породы классифицируют по пригодности их использования для биологической рекультивации в зависимости от показателей химического и гранулометрического состава и инженерно-геологической характеристики.

По пригодности выделяются следующие группы пород:

пригодные (плодородные и потенциально плодородные);

малопригодные: по физическим свойствам, по химическому составу (кислые, содержащие сульфиды, содержащие легкорастворимые соли, гипс, карбонаты; по физическим свойствам и химическому составу.

непригодные: по физическим свойствам; по химическому составу (содержащие сульфиды, легкорастворимые соли, гипс, карбонаты).

Этот стандарт применяется при исследовании свойств вскрышных и вмещающих пород, при разведке месторождений полезных ископаемых, проектировании и выполнении рекультивационных работ на землях, нарушаемых в процессе горного производства и строительства.

2.3 Влияние горного производства на природный ландшафт

Специфическая особенность размещения предприятий горной промышленности заключается в том, что они могут создаваться только там, где имеются залежи полезных ископаемых. При этом горные предприятия обычно являются основой для образования крупного производственного комплекса из предприятий различных отраслей промышленности со сложной инфраструктурой. В связи с этим нагрузки на окружающую среду увеличиваются.

В соответствии со ст.11 Закона РФ "О недрах" представление лицензий на пользование недрами осуществляется с предварительного согласия органа управления земельными ресурсами либо собственника земли на отвод соответствующего земельного участка для целей недропользования. Отвод земельного участка в окончательных границах и оформление земельных прав пользователя недр осуществляется в порядке, предусмотренном земельным законодательством, после утверждения проекта работ по недропользованию.

Общая площадь земельных участков, используемых предприятием за весь срок его существования, составляет общий земельный отвод. В ходе строительства, эксплуатации и реконструкции предприятия величина земельного отвода может изменяться как в сторону увеличения при получении в пользование новых земель, так и в сторону уменьшений при возвращении землепользователем неиспользованных и рекультивированных площадей и земельных участков, надобность в которых миновала.

В земельном отводе выделяются следующие группы участков, предназначенных:

1) для руководства собственно горных работ; такие участки предоставляются во временное пользование, кроме площадей под внешние отвалы и хвостохранилища, которые в основном передаются в долгосрочное пользование,

2) дли размещения основных технологических и вспомогательных промсооружений, в том числе очистных и водозаборных сооружений водохранилищ, базисных и расходных складов взрывчатых материалов, внутриплощадных коммуникаций и т.д., объектов инфраструктуры; такие земельные участки, как правило, предоставляются горным предприятиям в постоянное или временное долгосрочное пользование;

3) для размещения гражданских и жилых зданий, строительства поселков горных предприятий или зданий и сооружений для нужд горных предприятий на существующих территориях; такие земельные участки предоставляются в постоянное пользование;

4) для размещения различного рода коммуникаций (линейных сооружений): железных и шоссейных дорог, линий электропередачи, связи, газо-, нефте - и водопроводов, канализации и пр.; такие земельные участки в зависимости от назначения коммуникаций и сроков их эксплуатации передаются в постоянное или временное пользование.

Ареал отрицательного воздействия горного предприятия на окружающий ландшафт значительно превышает площадь земельного отвода, что ухудшает экологическую обстановку в районе горного предприятия.

Воздействие горного производства на земли (ландшафт) можно разделить на прямое и косвенное.

К первой группе относят воздействия, приводящие к нарушению почвенного покрова, изменению облика территорий, сокращению площадей сельскохозяйственных и лесных угодий, уничтожению растительного покрова или миграции животных: строительство карьеров и разрезов, возведение отвалов, сооружение хвосто - и водохранилищ, строительство промышленных и гражданских зданий, прокладка дорог и других видов коммуникаций, деформации земной поверхности в зоне горных выработок, особенно при подземном способе разработки. Прямое воздействие приводит к образованию нового техногенного ландшафта в зоне влияния горного производства.

Ко второй группе относят воздействия, приводящие к ухудшению состояния и плодородия земель, условий произрастания растений и обитания животных: изменение состояния и режима грунтовых вод в связи с осушением месторождений, осаждение пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, инфильтрация загрязненных или минеральных вод через дамбы и основания хвосто - и водохранилищ, вынос и осаждение продуктов эрозии нарушенных земель, подтопление и заболачивание участков земель с близко расположенным уровнем грунтовых вод при деформациях земной поверхности в зоне подземных горных работ, ухудшение качества вод и режима поверхностных водоемов и водотоков. Косвенное воздействие может привести к деградации природного ландшафта.

Характеристика прямого воздействия горного предприятия на земли составляется на основе материалов текущего учета состояния земель и их периодической инвентаризации.

Характеристика косвенного воздействия основывается на определении размеров территории, подверженной этому воздействию, степени изменения состояния и качества почв, снижения продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий, изменения качества их продукции.

Вследствие прямого и косвенного воздействия горных работ на земли (ландшафты) возникают следующие неблагоприятные экологические факторы; сокращение площадей природных и культурных (прямых) антропогенных ландшафтов, водная и ветровая эрозии, разрушение почвенной структуры, минерализация, засоление, интоксикация, переувлажнение (заболачивание, подтопление), иссушение, уплотнение, карстообразование, увеличение электромагнитного поля и радиоактивного фона, изменение микроклимата и т.д.

О негативном воздействии горных предприятий на ландшафт свидетельствуют следующие данные.

Наибольшие нарушения земной поверхности происходят при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых, на долю которого в СССР приходилось 75 % объема горного производства. При добыче 1 млн т железной руды нарушается от 14 до 640 га земель, марганцевой руды - от 76 до 600 га, угля - от 2,6 до 43 га, руд для производства минеральных удобрений - от 22 до 97 га, при добыче 1 м3 нерудного сырья - от 1,5 до 583 га. По мере исчерпания запасов осваиваются месторождения с более сложными горно-геологическими условиями разработки, что приводит к дальнейшему увеличению землеемкости горного производства.

Значительные площади нарушаются при подземной добыче полезных ископаемых, при строительстве инженерных коммуникаций. Так, в среднем по угольной промышленности СССР в результате деформаций земной поверхности шахтных полей и размещения породных отвалов нарушалось 4,4 га на 1 млн т добытого угля. При строительстве 1 км нитки магистрального трубопровода нарушается до 4 га земель.

Горно-техническая деятельность способствует образованию техногенного ландшафта с контрастными формами рельефа. В зависимости от масштаба воздействия изменения природных ландшафтов в основном локальны, и только в таких крупных горно-промышленных районах, как Донбасс, Кривбасс, КМА, изменения приобретают региональный характер.

По оценкам специалистов в ближайшее время только в 13 штатах США, расположенных к западу от бассейна р. Миссисипи, проседанию земель над выработанными угольными пластами будет подвержено около 133 км2 поверхности. В округе Белмонт (США) с территорией 137 тыс. га карьерами и отвалами занято 80 тыс. га, представлявшими до выполнения рекультивации экологическую пустыню.

Большие проблемы с охраной земельных ресурсов возникают при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом в ФРГ. Крупнейший на Западе Рейнский буроугольный бассейн занимает площадь 140 тыс. га. Объем складируемых в отвалы вскрышных пород составляет 500 млн т. С момента начала освоения бассейна были переселены 21 тыс. чел. из 45 населенных пунктов, намечено переселить еще 15 тыс. чел. Таким образом, угольные разрезы интенсивно наступают на земельные угодья.

Негативное влияние разработки природных ресурсов на земную поверхность, особенно заметное в последние десятилетия, проявляется в виде опускания земной поверхности, которое зафиксировано:

в Австралии - при водопонижении при добыче полезных ископаемых, питьевом и промышленном водозаборе;

в Японии - при эксплуатации подземных водозаборов и добыче природного газа;

в Великобритании (Чешир) - при добыче каменной соли.

Оседание земной поверхности в Чешире достигло 15 м, площадь осевшей территории в долине Сан-Хоакин (Калифорния, США) составляет 13,5 тыс. км2. В Японии насчитывается более 40 районов оседания земной поверхности общей площадью 7 380 км2, из них площадь, равная 1 200 км2, находится ниже уровня моря. Опускание земной поверхности происходит, как правило, в виде внезапного обрушения или плавного оседания.

В США для ведения непосредственно горных работ используют 59 % площади земель,20 % занимают карьерные отвалы, 13 % отведено под хвостохранилища обогатительных фабрик, 5 % заняты отвалами и отходами шахт и 3 % превращены в непригодные земли вследствие оседания и провалов земной поверхности.

2.4 Охрана природного ландшафта в горном производстве

В горно-добывающей промышленности охрана ландшафта представляет собой комплексную систему мероприятий для предотвращения или уменьшения прямого и косвенного воздействия горного производства на ландшафт, и в первую очередь на земли. Рациональное использование земельных ресурсов предусматривает выполнение системы мероприятий, направленных на оптимизацию размещения производственных объектов, их параметров, плотности застройки, сроков отчуждения и использования земельных участков. Рекультивация земель, нарушенных горным производством, рассматривается как основной способ воспроизводства земельных ресурсов, создания оптимальных культурных антропогенных ландшафтов в конкретных природно-климатических и социально-экономических условиях данного района.

Выделены две группы мероприятий по охране, рациональному использованию и воспроизводству земель при разработке месторождений полезных ископаемых. К первой группе отнесены мероприятия предохранительного характера, предусматривающие максимально возможное, экономически оправданное и технически осуществимое сокращение прямого и косвенного воздействия на земли. Ко второй группе отнесены мероприятия восстановительного характера, направленные на установление последствий негативного воздействия горного производства на земли.

Сокращение прямого и косвенного воздействия достигается: за счет внедрения научно обоснованной системы размещения промышленных предприятий и отдельных объектов; путем разработки и внедрения прогрессивных норм нарушения территорий при промышленном и гражданском строительстве; строгим соблюдением строительных норм и правил, регламентирующих взаимное расположение зданий и сооружений, линий электропередачи, дорог, инженерных коммуникаций; оптимизацией параметров карьерных откосов, что позволяет объективно установить как размеры карьерного поля в плане, так и объемы разрабатываемых вскрышных пород и, следовательно, объемы отвалов; оптимизацией параметров отвалов, хвосто- и шламохранилищ; предотвращением деформаций земной поверхности в зоне горных работ; путем внедрения прогрессивных методов осушения месторождений полезных ископаемых, позволяющих сохранить запасы, состояние и режим грунтовых и подземных вод и обеспечить их рациональное использование; устранением и уменьшением сбросов сточных и рудничных вод в гидрографическую сеть; устранением или уменьшением выбросов в атмосферу отходов переработки; предотвращением ветровой и водной эрозии нарушенных земель; утилизацией вскрышных пород и отходов переработки.

Одним из средств уменьшения прямого воздействия на земли является управление карьерными откосами. Анализ проектных решений и опыта открытой разработки значительного числа месторождений свидетельствует о том, что выбор нерациональных параметров карьерных откосов приводит к большим изменениям затрат на вскрышные работы, отвалообразование и снижает эффективность открытой разработки. При этом следует учитывать, что с увеличением глубины карьера соответственно увеличивается заложение борта, т.е. его проекция на земную поверхность. Чем положе откос, тем больше земли нарушается по контуру карьера. Увеличение объема вскрышных работ в связи с нерациональными параметрами карьерных откосов ведет к увеличению объемов отвалов, а следовательно, к увеличению площади земель, требуемых для их размещения.

В значительной степени задача достижения высоких экономических результатов горного производства, лучшего использования недр и земель может быть решена посредством управления карьерными откосами. По мнению Н.В. Мельникова, в связи с большим масштабом и глубиной карьеров должна по-новому решаться проблема управления откосами бортов. Под управлением откосами бортов можно понимать, во-первых, определение углов откосов с надежным, но не преувеличенным запасом прочности и, во-вторых, создание крупных по масштабу методов и средств искусственного

полного и локального укрепления их. Углы наклона бортов карьеров должны быть оптимальными с технико-экономической точки зрения. Критериями оптимальности могут служить минимизация приведенных затрат или максимизация прибыли, подсчитанная с учетом перебора всех возможных в данных условиях вариантов формирования равноустойчивых бортов карьеров с различными углами наклона, профилями борта, способами и средствами искусственного повышения устойчивости ослабленных участков и зон.

Увеличение емкости внешних отвалов и хвостохранилищ также является одним из мероприятий по охране и рациональному использованию земель на горных предприятиях, так как способствует сокращению прямого и косвенного воздействия на земли.

Целесообразность использования этого мероприятия для конкретного горного предприятия определяется спецификой условий разработки месторождения, наличием земельных участков, необходимых для размещения отвалов и хвостохранилищ, условиями оптимизации параметров техногенных ландшафтных комплексов и гармоничного состояния их с природными, направлением последующей рекультивации.

Примером применения этого мероприятия является существенное увеличение высоты хвостохранилища за счет намыва второго яруса на Кингисеппском ПО "Фосфорит", выполненное на основе совместных исследований ЛГИ и ГИГХСа.

Складирование вскрышных пород и отходов производства на непродуктивных или нарушенных землях. Реализация этого мероприятия зачастую осложняется техническими, экономическими, организационными и другими причинами. При производстве горных работ естественно стремление разместить вскрышные породы и отходы переработки в выработанном пространстве месторождений.

На открытых горных работах внутреннее отвалообразование возможно в большинстве случаев разработки горизонтальных и пологих залежей и в отдельных случаях при разработке вытянутых наклонных и крутопадающих залежей.

Для складирования отходов обогащения полезных ископаемых могут использоваться отработанные карьеры, незаполненные или заполненные внутренними отвалами. В обоих случаях требуется выполнение комплекса различных инженерных мероприятий для предотвращения прорыва уложенных хвостов из созданных емкостей, сохранения, очистки вод и организации оборотного водоснабжения обогатительных фабрик, предотвращения загрязнения окружающей среды отходами обогащения, проведения последующей рекультивации хвостохранилищ. Выполнение такого комплекса мероприятий хотя зачастую и требует больших капитальных и эксплуатационных затрат, но дает ряд положительных результатов, а именно:

снижаются размеры площади нарушенных земель;

сокращается объем капитальных вложений на складирование отходов обогащения;

рекультивация земельных участков, где размещены отходы обогащения, производится в ходе горных работ, а не после заполнения хвостохранилища; в связи с этим период отчуждения земель из лесохозяйственного пользования значительно сокращается;

уменьшаются объемы горно-планировочных работ, а следовательно,, и затраты на рекультивацию земель, нарушенных горными работами;

устраняется или в значительной степени сокращается ущерб окружающей среде от запыления атмосферы и оседания пыли на окружающие земли в связи с дефляцией хвостохранилища.

Важным средством охраны и рационального использования ландшафта и земельных ресурсов является утилизация вскрышных пород и отходов переработки полезных ископаемых. Естественно, что чем меньше объем вскрышных пород и отходов переработки, тем меньше требуется земель для их размещения, тем меньше объемы работ по их противоэрозионному закреплению.

Для сокращения площадей земель, отчуждаемых под отвалы и хранилища отходов, в ряде случаев целесообразно использовать отходы в качестве закладочного материала при подземной разработке месторождений.

В последнее время много внимания в России и за рубежом уделяется проблеме противоэрозионной защиты земель, нарушенных горными работами. При первых же попытках решения этой проблемы традиционными методами, относящихся к концу 60-х (США, Канада, Австралия, ЮАР, ПНР) - началу 70-х годов (СССР, ВНР, ЧССР, ФРГ, Ливия), возникли трудности, обусловленные спецификой инженерно-технических и природных факторов, присущих горному производству.

Особые условия эксплуатации горных отвалов (в том числе гидро- и солеотвалов), шламо- и хвостохранилищ, а также транспортных коммуникаций в пределах земельных участков, переданных для пользования горным предприятиям, выдвинули ряд задач по укреплению эродируемых поверхностей, решение которых традиционными методами оказалось недостаточно эффективным, а часто невозможным и потребовало разработки более действенных методов. В связи с этим возникла необходимость проанализировать специфику эрозионных процессов на объектах горного производства, систематизировать задачи, возникающие при осуществлении противоэрозионных мероприятий, и накопленный опыт решения этих задач.

Основные виды отрицательного воздействия продуктов эрозии на природную среду следующие:

1. Необратимые изменения структуры и состава почв - снижение водопрочности и механической прочности агрегатов с последующим ухудшением агрофизических свойств почв; разубоживание гумусового и солевого составов почв; изменение их водоудерживающей способности, приводящее в одних случаях к иссушению, в других - к заболачиванию угодий.

2. Необратимые изменения состава, структуры и свойств потенциально плодородных пород, уложенных на поверхность нарушенных земель с целью их последующей биологической рекультивации.

3. Загрязнение почв и почвогрунтов воздушными и водными выносами дисперсных минеральных частиц, что приводит в ряде случаев к порче растительного покрова, засолению и заболачиванию поверхности.

4. Засоление почв и почвогрунтов и интоксикация растений продуктами химического разрушения пород. Особенно сильно это проявляется в зонах размещения отвалов производства калийных удобрений (солеотвалов).

5. Запыление воздушного бассейна продуктами ветровой эрозии. Наиболее интенсивными источниками запыления являются инженерные сооружения, в результате эксплуатации которых на их поверхности откладываются или образуются слои тонкоизмельченных пород (хвостохранилища, гидроотвалы, автотранспортные пути в пределах территории горных предприятий и т.п.).

6. Загрязнение водного бассейна продуктами ветровой и водной эрозии (твердыми примесями и химическими растворами).

7. Ухудшение физико-технических параметров пород, используемых в различных инженерных сооружениях, например, ухудшение несущей способности и фильтрационных характеристик конструктивных элементов гидротехнических сооружений (дамб хвостохранилищ, плотин, бортов водоотводных каналов и дренажных траншей и пр.); изменение свойств грунтовых оснований; разрушение насыпей и др.

Степень проявления перечисленных негативных воздействий и величина наносимого ими ущерба целиком зависят от способности пород противостоять эрозии.

Основными объектами эрозии на горных предприятиях, наносящими наибольший ущерб окружающей природной среде, являются:

хвостохранилища и им подобные гидротехнические сооружения (гидроотвалы, шламохранилища и др.);

отвалы песчано-глинистых пород;

различные транспортные поверхности (эксплуатируемые бермы отвалов, дамб хвостохранилищ, подъездные и внутрикарьерные дороги и пр.), по которым осуществляется регулярное передвижение тяжелого оборудования и автотранспорта.

Задачи по противоэрозионному укреплению поверхностей хвостохранилищ следует рассматривать как типовые, поскольку хвостохранилища содержат все элементы поверхностей, встречающиеся на других объектах. Кроме того, хвостохранилища отличаются наиболее сложной спецификой инженерно-технических условий эксплуатации, а для возникновения интенсивных эрозионных процессов обладают наиболее благоприятными условиями.

П.Г. Беленький выделяет четыре задачи, специфика которых определена размерами, конфигурацией и эксплуатационными функциями элементов хвостохранилища:

1. Укрепление пологих поверхностей пляжей хвостохранилищ.

2. Укрепление поверхности внутреннего откоса ярусной ограждающей дамбы.

3. Укрепление наружных откосов ярусных дамб обвалования.

4. Укрепление поверхности берм дамб обвалования.

Практический опыт применения различных методов укрепления подверженных эрозии поверхностей позволяет оценить степень их пригодности для решения рассмотренного комплекса задач и определить направления дальнейшего их совершенствования.

Механический метод защиты поверхности от эрозии основан на возведении механической преграды на пути разрушающего агента (воздушного или водного потока). В отличие от биологического и химического методов противоэрозионной защиты породы, слагающие защищаемую поверхность, непосредственно не участвуют в процессе повышения устойчивости поверхности к эрозии.

Для преграждения пути водным потокам применяют специальные способы вспашки склонов с образованием продольных борозд на поверхности откоса, возводят земляные валы или водоотводные нагорные траншеи и т.п.

Однако такие способы не защищают поверхность склонов от прямого воздействия дождя и ветра. Большей надежностью характеризуются способы непосредственного покрытия эродируемой поверхности хвостохранилищ твердыми конструктивными элементами типа сплошных или решетчатых щитов (с последующей посадкой растений в ячейках решеток), сборных железобетонных элементов, соломенных, тростниковых или камышовых матов и плит (последние предварительно обрабатываются вяжущими составами), насыпных слоев щебня, шлака, древесной коры и т.п. В последнее время для укрепления поверхности откосов высоких земляных сооружений типа насыпных плотин, отвалов песчано-глинистых пород применяют покрытия из синтетических полотен. Однако в этом случае затруднена последующая биологическая рекультивация.

Способы механической защиты поверхности от эрозии отличаются значительной трудоемкостью, низкой производительностью и для решения рассмотренных выше задач используются лишь в отдельных случаях, главным образом, как вспомогательные в сочетании с биологическим закреплением поверхности.

Биологический метод защиты поверхности от эрозии предусматривает посадку (посев) культурных или дикорастущих растений на поверхностном слое укрепляемых пород или внесение в этот слой культур микроорганизмов.

Защита пород от разрушения достигается благодаря двум эффектам: глубинному (объемному) связыванию минеральных частиц впределах укрепляемого слоя и экранированию поверхности от внешних воздействий. В первом случае эффект укрепления создается в результате склеивающего действия продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, низших растений) или вследствие армирующего действия корневой системы растений. Во втором случае наземная часть биомассы, покрывающая защищаемую поверхность, предотвращает непосредственное воздействие на эту поверхность воздушных и водных потоков или предельно снижает их скорость вблизи поверхности. Кроме того, ослабляется проявление температурного контраста, связанное с суточными колебаниями температуры окружающей среды.

И, наконец, даже при неравномерном зарастании поверхности такие участки служат просто механическим препятствием для частиц грунта, перемещаемых с незаросших участков, и тем самым предотвращают вынос продуктов эрозии в окружающую среду.

В практике противоэрозионной защиты нарушенных горными работами земель наибольшее распространение получил способ залужения поверхности, в особенности поверхности откосов, которые не предназначены для лесо - или сельскохозяйственного использования. Здесь эффективно могут быть использованы торфодерновые ковры.

Выращенные вне отвалов (на верховых торфяниках) ковры транспортируют с помощью простейших средств (волоком на металлических листах) к отвалу и вручную укладывают на откосе.

В результате анализа рассмотренных выше способов биологического закрепления эродируемых поверхностей можно заключить, что с экологической точки зрения биологический метод противозрозионной защиты является наиболее прогрессивным и перспективным. Однако такое укрепление поверхности остается пока весьма трудоемким, дорогостоящим и "чувствительным" к природно-климатическим условиям. Кроме того, учитывая значительную стоимость работ, с помощью биологического метода целесообразно укреплять только отстроенные (погашаемые) поверхности. Поэтому биологическое укрепление (биологическую рекультивацию) поверхности эксплуатируемых отвалов и хвостохранилищ, можно рекомендовать лишь для наружных откосов нижних ярусов. Широкое промышленное внедрение биологического метода закрепления крутонаклонных откосов в практике горного производства сдерживается отсутствием средств механизации.

Современные прогрессивные тенденции в развитии биологического метода противоэрозионной защиты заключаются в следующем.

1. Совершенствование способов создания почвенного слоя из самого укрепляемого материала. Создание почвенных структур из этого материала с помощью химических веществ. При этом в качестве последних предпочтение отдается высокополимерным соединениям, в частности, поликомплексным композициям, внесение которых в мелиоративный слой позволяет быстро создать высокоструктурную почву с высокой гидроаккумуляционной способностью и стабильными агрохимическими характеристиками.

2. Выбор оптимального ассортимента трав для конкретных природно-климатических условий, агрохимических и агрофизических свойств закрепляемых пород. В последнее время предпочтение отдается диким почвопокровным растениям (разрастающимся по поверхности, а не в высоту), не требующим особо благоприятной среды. Намечена тенденция к использованию почвенных водорослей для повышения противоэрозионной стойкости почвогрунтов и формирования почвенного слоя в песках.

3. Разработка рациональных способов гидропосева трав для закрепления горизонтальных и пологих поверхностей.

4. Формирование вне укрепляемой поверхности гибких или жестких конструктивных элементов (плит, матов, крупных гранул) из питательных грунтотравяных смесей с последующей механизированной укладкой этих элементов на крутонаклонные поверхности.

Физико-химический метод противоэрозионного укрепления поверхности основан на управлении свойствами и структурой грунта в укрепляемом слое путем введения в него различных вяжущих веществ. По типу применяемых вяжущих (структурообразователей) различают способы: цементации, битумизации, силикатизации, укрепления грунтов синтетическими смолами, сложными высокополимерными композициями и др.

В процессе укрепления грунтов участвуют две физико-химические системы: грунт и структурообразователь (вяжущее). Процесс протекает на границе контакта этих двух систем.

Для предотвращения эрозии на горных предприятиях могут использоваться различные типы структурообразователей: неорганические вяжущие, битумы, синтетические смолы, лигнины, латексы, полиэлектролитные композиции (поликомплексы), реже цементы.

К способам закрепления грунтов неорганическими растворами можно отнести силикатизацию, укрепление грунтов фосфатными вяжущими, кремнефторводородной кислотой и ее солями, растворами солей железа и алюминия и др.

Среди этих способов наибольшее распространение получили процессы силикатизации (одно- и двухрастворной), основанные на совместном применении растворов жидкого стекла - силикатов щелочных металлов (натрия, калия) и различных гелеобразующих добавок, а также на применении суспензий портландцемента в растворах силиката натрия.

Во всех этих случаях закрепление и снижение проницаемости дисперсных грунтов достигается в результате образования твердеющих гелей, в которых твердая фаза преимущественно представлена кремнекислотой, гидросиликатами, гидроалюмосиликатами или полимерсиликатами - в зависимости от состава используемых растворов или суспензий.

Отечественная химическая промышленность выпускает достаточно большой ассортимент различных смол, полимеров и других химических веществ, позволяющих использовать их в качестве компонентов вяжущего для различных грунтов.

При выборе состава структурообразователей на основе синтетических смол необходимо учитывать следующие требования: недефицитность, выпуск промышленностью в достаточно большом объеме; безопасность и нетоксичность; быстрота отверждения; хорошая растворимость в воде в широком диапазоне температур, малая вязкость раствора; обеспечение необходимой прочности и долговечности покрытия; водопроницаемость структурированных грунтов.

Прочностные, гидрофобные и гидрофильные свойства структурированного грунта зависят от физико-химических свойств структурообразователя и частиц структурируемого материала.

Смолизация широко применяется в практике закрепления грунтов. Отечественной промышленностью выпускаются различные модификации мочевиноформальдегидной смолы (МФС): МФ, МФ-17, крепители М, М-2, М-3, М-60, карбамидная смола, модифицированная поливиниловым спиртом, крепитель К и модифицированная фуриловым спиртом мочевиноформальдегидная смола (МФС-0,1), а также хорошо растворимая модификация карбамидной смолы (КС-М 0,3-СВЛ).

Карбамидные смолы представляют собой продукты поликонденсации формальдегида и мочевины или ее производные. Карбамидные смолы хорошо растворимы в воде, вязкость растворов в зависимости от концентрации колеблется от 0,003 до 0,005 Пас, обладают хорошей проникающей способностью.

Получаемые покрытия на основе МФС обладают пределом прочности на растяжение 0,5-1,5 МПа.

Защита грунтов от ветровой и водной эрозии с помощью латексов заключается в нанесении на поверхность грунтов каучуковой пленки, склеивающей грунтовые частицы и тем самым предотвращающей выдувание их сильными ветрами. Латексы применяются для закрепления грунтов в очагах дефляции, защиты посевов от засекания переносимым мелкоземом на вновь осваиваемых площадях, от выдувания песчаных почв на виноградниках. Преимущество латексов заключается в том, что они являются однорастворным быстротвердеющим структурообразователем, требующим для получения покрытия малых расходов вяжущего; образующиеся покрытия - высокоэластичные. Однако прочность закрепленного грунта невысокая. Как отмечает А.И. Игнатенко, наибольшее распространение получили синтетические латексы СКС-ЗОПХ и СКС-65ГП с содержанием стирола соответственно 27 и 65 %, а также АРМ-15. Для укрепительных работ используются водные растворы латексов 1-5 % -ной концентрации. При этом их расход в зависимости от назначения покрытия и условий его применения может составлять от 0,2 до 1 т/га.

В настоящее время для укрепления сыпучих материалов все чаще находят применение в качестве структурообразователей сложные композиции высокополимерных соединений. Композиции состоят из полиэлектролитов - высокомолекулярных веществ, молекулы которых содержат анион - и катионактивные группы. Вещества, содержащие противоположно заряженные группировки, взаимодействуют между собой, образуя так называемые поликомплексы. Для их получения достаточно смешать водные растворы двух полиэлектролитов анионного и катионного типов. Реакция образования поликомплекса протекает практически мгновенно.

Физико-химические и механические свойства поликомплекса резко отличаются от свойств исходных полимерных компонентов. Благодаря высокой прочности они могут найти применение для защиты почв от ветровой и водной эрозий.

Анализ физико-химического метода противозрозионной защиты, а также опытных и патентных данных по разрабатываемым в этой области решениям позволяет определить следующие тенденции в совершенствовании метода:

разработка рациональных способов инъецирования в грунт укрепляющего агента в сочетании с рыхлением и уплотнением укрепляемой поверхности;

выбор или разработка укрепляющих составов, предназначенных для каждого конкретного сочетания инженерно-геологических, инженерно-технических, природно-климатических условий и конъюнктурных ситуаций;

механизация основных и вспомогательных процессов во всех звеньях технологической цепи, а именно: подача реагентов от склада растворному узлу, процесс приготовления растворов (совершенствование приемов дозирований, перемешивания и т.п.), оперативная подача растворов к укрепляющим агрегатам и внесение растворов в укрепляемую поверхность.

Таким образом, многообразие природных и технических факторов привело к созданию множества различных способов противоэрозионной защиты, которые по принципу их осуществления относятся к одному из трех вышеуказанных методов.

Механический метод имеет ограниченное применение и используется в основном как вспомогательный в сочетании с остальными.

Биологический метод в наибольшей степени соответствует современным экологическим требованиям, поскольку одновременно с противоэрозионной защитой поверхности способствует восстановлению гармонии техногенных и природных ландшафтных комплексов, улучшению состояния окружающей среды и экологических условий.

Однако этот метод наиболее трудоемкий и дорогостоящий, он не обеспечен достаточно эффективным комплексом средств механизации работ при укреплении крутонаклонных поверхностей и может применяться только для закрепления погашаемых, выводимых из эксплуатации поверхностей инженерных сооружений. Кроме того, в зонах сильно развитой эрозии этот метод используется только в сочетании с другими, преимущественно физико-химическим методом для первичного закрепления поверхности.

Физико-химический метод противоэрозионной защиты в сравнении с приведенными выше является наименее трудоемким и наиболее дешевым. Метод универсален по отношению к свойствам укрепляемой поверхности и факторам внешнего разрушающего воздействия и может быть рекомендован для преимущественного использования в специфических условиях эксплуатации горных предприятий. Для повышения его эффективности необходима разработка рациональных составов вяжущих и способов их внесения в укрепляемую породу, учитывающих специфику условий осуществления метода на объектах горного производства, а также соответствующих средств механизации, обеспечивающих его технологичность и широкое промышленное внедрение.

2.5 Рекультивация земель, нарушенных горными работами

Общие положения. Преобразование нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для использования их в народном хозяйстве, предотвращение их отрицательного воздействия на прилегающие ландшафтные комплексы, охрана этих комплексов, оптимизация сочетания техногенных и природных ландшафтов достигается рекультивацией нарушенных земель.

Термин "рекультивация" употребляется в земельном законодательстве, в ряде директивных и нормативных документов.

Рекультивация относится к мероприятиям восстановительного характера, направленным на устранение последствий воздействия промышленного производства на окружающую среду, в первую очередь на земли, и рассматривается как основное средство их воспроизводства.

Восстановлению нарушенных земель должны предшествовать работы по геолого-почвенному обследованию нарушаемой и восстанавливаемой территории и обоснованию направления рекультивации.

В соответствии с нормативными документами геологические организации обязаны обеспечить при проведении детальных разведочных работ на месторождениях полезных ископаемых, разработка которых связана с нарушением земной поверхности, исследование физико-механических и химических свойств вскрышных и вмещающих пород и передачу соответствующих данных заинтересованным проектным организациям для составления проектов разработки месторождений с учетом требований рекультивации земель. На основе этих данных оценивается пригодность пород для биологической рекультивации, что позволяет принять решение по формированию отвальных массивов, составу и объемам рекультивационных работ в соответствии с установленным направлением рекультивации или же установить направление рекультивации и последующее использование восстанавливаемых земель в народном хозяйстве в соответствии с группой пригодности пород рекультивационного слоя.

В соответствии с ГОСТом "Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель" пригодность пород для биологической рекультивации оценивается по восьми показателям, характеризующим содержание питательных веществ, реакцию среды, содержание токсичных веществ, водно-физические свойства. На основе оценки характера динамики природных процессов, эволюции техногенных ландшафтных комплексов, выявления неблагоприятных экологических факторов и причин их возникновения возможно внести соответствующие коррективы в решение по формированию техногенных ландшафтов и технологии выполнения рекультивационных работ при освоении очередного участка месторождения.

Таким образом, представляется возможность постоянно улучшать качество, продуктивность и экологическую ценность восстанавливаемых земель. Следовательно, от исходных компонентов природного ландшафта и внесенных в них изменений при формировании техногенного ландшафта зависит выбор направления последующего использования земель. В свою очередь, установленное направление рекультивации нарушенных земель определяет требования к их качеству и, следовательно, к технологии вскрышных, отвальных и рекультивационных работ, т.е. существует прямая и обратная связь между технологией горных работ, определяющей характеристику техногенного ландшафтного комплекса, и направлением рекультивации.

Постановлением Совета Министров СССР "О рекультивации земель, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почв при разработке месторождений полезных ископаемых и торфа, проведении геолого-разведочных, строительных и других работ" утверждено, что "условия приведения." или, как они чаще именуются, "технические условия рекультивации", в которых определяется направление рекультивации и излагаются требования землепользователей к качеству рекультивированных земель, указываются характеристика и параметры рельефа техногенных образований, состав и мощность рекультивационного слоя, состав и размещение коммуникаций, система мелиоративных, противоэрозионных, гидротехнических и прочих мероприятий, устанавливаются на основе соответствующих проектов органами, предоставляющими земельные участки в пользование.

Проект рекультивации земель, нарушенных горным производством, должен разрабатываться в строгом соответствии с представленными техническими условиями.

Выделяются следующие направления рекультивации:

сельскохозяйственное - с целью создания на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий;

лесохозяйственное - с целью создания лесных насаждений различного типа;

рыбохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих водоемов;

водохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;

рекреационное - с целью создания на нарушенных землях объектов отдыха;

санитарно-гигиеническое - с целью биологической или технической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически неэффективна или нецелесообразна в связи с относительной кратковременностью существования и последующей утилизацией этих объектов (техногенных образований);

строительное - с целью приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.

Выбор направления рекультивации земель осуществляется с учетом следующих факторов:

природных условий района (климат, почвы, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, растительность, рельеф, определяющие геосистемы или ландшафтные комплексы);

агрохимических и агрофизических свойств пород и их смесей в отвалах, гидроотвалах, хвостохранилищах;

хозяйственных, социально-экономических и санитарно-гигиенических условий в районе размещения нарушенных земель;

срока существования рекультивированных земель и возможности их повторных нарушений;

технологии производства комплекса горных и ре-культивационных работ;

требований по охране окружающей среды;

планов перспективного развития территории района горных разработок;

состояния ранее нарушенных земель, т.е. состояния техногенных ландшафтов карьерно-отвального типа, степени и интенсивности их самозарастания.

В связи с необходимостью восполнения сельскохозяйственных угодий, особенно в густонаселенных районах, где производство сельскохозяйственной продукции имеет большое народнохозяйственное значение, предпочтение при прочих равных условиях отдается сельскохозяйственному направлению рекультивации нарушенных земель.

Лесохозяйственная рекультивация выполняется в тех случаях, где сельскохозяйственная рекультивация в силу природных или хозяйственных факторов нецелесообразна, где требуется воспроизводство лесов как из хозяйственных потребностей, так и по необходимости улучшения состояния окружающей среды, создания рекреационных зон в промышленных районах или защиты земель от эрозии.

Карьерные выемки, глубокие прогибы и провалы, засыпка которых технически невыполнима и экономически неоправдана, могут быть использованы под водоемы различного назначения, для создания рекреационных зон, а также размещения различных промышленных и гражданских объектов.

Санитарно-гигиеническая рекультивация биологическими или техническими методами выполняется при необходимости консервации нарушенных земель (техногенных образований - отвалов пустых порода отходов обогащения и переработки, временных складов минерального сырья и пр.), оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, в следующих случаях;

если приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве, экономически неэффективно;

если направление использования этих земель в народном хозяйстве временно не установлено;

если породы, из которых сложены эти техногенные образования, подлежат переработке или использованию в качестве вторичного ресурса;

если эти техногенные объекты подлежат переформированию или перемещению.

Целесообразность использования нарушенных земель для промышленного и гражданского строительства устанавливается на основе региональных схем землеустройства и рекультивации земель, генеральных планов застройки территорий, результатов инженерно-геологических изысканий на территории нарушенных земель и соответствующих технико-экономических расчетов.

Таким образом, как отмечает В.А. Овчинников, рекультивация является многоцелевым мероприятием с природоохранной, природовосстановительной, хозяйственно-восстановительной и территориально-планировочной функциями.

Рекультивационные работы, выполняемые горным предприятием. Подход к рекультивированным землям как к одному из видов продукции горных предприятий, производство которой планируется и контролируется, в значительной степени определяет эффективность и качество горного производства в целом, существенно снижает его негативное воздействие на окружающую среду, имеет огромное социальное и экономическое значение.

Горное предприятие выполняет технический этап рекультивации, который включает:

планировку поверхности нарушенных земель (грубую и чистовую);

выполаживание или террасирование откосов отвалов и борт карьерных выемок;

ликвидацию последствий усадки отвалов;

противоэрозионные мероприятия;

снятие, транспортирование, складирование (при необходимости) и нанесение на рекультивируемые земельные участки почвенно-растительного слоя и (или) пригодных (плодородных и потенциально плодородных) пород;

комплекс мелиоративных мероприятий (при необходимости), направленных на улучшение химических и физических свойств пород и их смесей, слагающих поверхностный слой рекультивируемых земель;

строительство гидротехнических и мелиоративных сооружений, дорог, прокладку прочих инженерных коммуникаций.

При выборе схемы и структуры механизации рекультивационных работ в первую очередь учитываются направление освоения восстанавливаемых земель, технология отвальных и вскрышных работ, состояние нарушенных участков и свойства вскрышных пород.

Основное требование рекультивации к технологии вскрышных и отвальных пород сводится к созданию на отработанных землях биогеоценозов и форм рельефа, благоприятных для последующего освоения.

Технология горных работ должна обеспечить:

селективную выемку пород, пригодных для биологической рекультивации, их транспортирование, хранение или непосредственное использование для рекультивации нарушенных земель;

размещение непригодных и малопригодных пород в нижней части отвалов;

компактную укладку вскрышных пород в отвалы для снижения объема горно-планировочных работ;

выполаживание откосов отвалов и бортов остаточных карьерных выемок;

формирование оптимальных по геометрическим параметрам негорящих и устойчивых отвалов;

оптимальное изъятие и минимальные сроки использования земель в технологическом процессе;

сокращение отрицательного влияния на окружающую среду, сохранение в зоне открытых разработок благоприятных экологических условий для растений и животных.

Технологические схемы селективного отвалообразования должны удовлетворять ряду требований, в частности:

обеспечивать создание после выполнения планировочных работ рекультивационного слоя требуемой мощности и структуры из пород с благоприятными агрофизическими и агрохимическими свойствами в соответствии с направлением рекультивации и требованиями к качеству восстанавливаемых земель;

предусматривать укладку в отвалы максимально возможного объема вскрышных пород наиболее производительным валовым способом;

обеспечивать минимальные потери и разубоживание пригодных пород при их разработке, транспортировании и укладке.

Установлено, что с целью уменьшения изъятия земель рационально применение технологии отработки месторождений с внутренними отвалами; использование выработанного пространства карьеров для размещения вскрышных пород с разрабатываемых соседних участков; крупноплощадное расположение внешних отвалов в непосредственной близости от карьеров.

При большой протяженности месторождения с крутой залежью полезного ископаемого, когда внутреннее отвалообразование невозможно, рациональна блочная отработка карьерного поля с размещение пород в выработанное пространство предыдущего блока.

Для сокращения сроков задалживания земель при внешнем отвалообразовании целесообразен вариант форсированного возведения отвалов на проектную высоту с односторонним подвиганием фронта от границ земельного участка к его центру с одновременной отсыпкой всех отвальных ярусов и их последующей рекультивацией.

Форма и размер отвалов в плане, рельеф их поверхности и геометрические параметры откосов должны обеспечивать хозяйственное освоение отвалов с максимальной эффективностью. Предпочтение отдается отвалам, имеющим площадь более 10 га и правильную геометрическую форму, максимально приближающуюся к квадрату, прямоугольнику или кругу. Такая форма отвала наиболее приемлема для рекультивации и последующего хозяйственного использования восстановленных земель. Предельная высота отвалов, при которой эффективна сельскохозяйственная рекультивация, в настоящее время еще окончательно не установлена. Однако имеются достаточно представительные результаты опытно-промышленных работ, выполненных Курским сельскохозяйственным институтом, в соответствии с которыми в качестве предельной может быть рекомендована высота отвала, равная 50-60 м.

В процессе отсыпки и последующей технической рекультивации отвалов с учетом направления хозяйственного использования земель возможно создание следующих основных видов рельефа их поверхности:

плоская (платообразная) поверхность с небольшими уклонами (от 2 до 5°) для стоков избыточной воды - при сплошной грубой и чистовой планировке;

волнообразная поверхность, сглаженная или с горизонтальными площадками с перепадами отметок рельефа отвала и чередованием участков с одинаковыми отметками - при частичной планировке, когда срезаются вершины гребней и выполаживаются их откосы;

террасированная поверхность с чередованием террас одинаковой высоты и ширины - при выполаживании откосов одноярусных отвалов большой высоты и многоярусных отвалов, а также бортов карьеров.

Способ отсыпки определяет объем планировочных работ. При планировке плоских (платообразных) отвалов, в том числе гидроотвалов, хвосто - и шламохранилищ, объем работ незначителен и составляет 0,01-0,05 м3/м2. Во всех других случаях объем планировочных работ существенно выше. Выбор форм рельефа рекультивируемых земельных участков определяется прежде всего необходимостью создания оптимальных условий для их последующего эффективного использования.

Выполнение операций технического этапа основным горно-транспортным оборудованием требует изменения элементов системы разработки и технологических схем горных работ, в частности, ширины вскрышной заходки, высоты уступов и подуступов, схемы расстановки экскаваторов в забоях, последовательности операций, прокладки новых транспортных коммуникаций, а также влияет на производительность этого оборудования и организацию горных работ, включая рекультивацию.

В отдельных случаях (при бестранспортной или транспортно-отвальной системе разработки) при необходимости создания отвального массива со структурой, наиболее эффективной для целей рекультивации, может оказаться рациональной замена существующих горных машин на другие с большими рабочими параметрами или переход на комбинированную систему разработки месторождения.

Многообразие физико-географических и горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых исключает возможность разработки и применения универсальной технологии горных и рекультивационных работ. Поэтому в основу разработки прогрессивных мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности рекультивации на конкретном горном предприятии, может быть положен общий методический подход, который предусматривает проведение комплекса натурных, лабораторных и аналитических исследований, в том числе:

обследование земельных участков, подлежащих рекультивации;

определение пригодности пород вскрыши и отходов переработки для биологической рекультивации;

графоаналитические расчеты соотношений пригодных и непригодных пород во вскрышной толще;

исследования технологических схем производства горных работ (вскрышных и отвалообразования) и рекультивации;

анализ использования горной техники, организации производства рекультивационных работ и прочие.

Опыт рекультивации земель на горных предприятиях за рубежом. Необходимость рекультивации нарушенных земель с целью воспроизводства продуктивных угодий и охраны окружающей среды осознана в большинстве стран мира.

В Западной Европе и Северной Америке, где около 75 % горно-промышленных районов находится в густонаселенной земледельческой зоне, обращение к проблеме восстановления и освоения земель, нарушенных при разработке полезных ископаемых, относится к 30-40-м годам текущего столетия.

Большой опыт по рекультивации накоплен в США. По данным Р. Романи, из 180,4 тыс. га земель, нарушенных в штате Пенсильвания всеми видами горных работ в период с 1930 г., восстановлено около 55 %. Только за 1971-1976 гг. горными работами нарушено 28 тыс. га, из них 85 % (24 тыс. га) было рекультивировано. В целом по США за 1930-1976 гг. горными работами нарушено 0,2 % территории, более 40 % ее восстановлено. Около 30 % общей площади нарушенных земель приходится на открытые горные работы.

Американский специалист Б. Джаск указывает, что в 1978 г. в США приняты новые Правила разработки месторождений и рекультивации, которые обязывают предпринимателей: обеспечивать ценность восстановленных земель на уровне, бывшем до разработки, или выше его; придавать им очертания, соответствующие окружающему рельефу; почвенный слой разрабатывать селективно и укладывать его на поверхности отвалов или складировать в отдельных отвалах для последующего использования при рекультивации; уменьшать нарушение гидрогеологического баланса местности, проектировать и отсыпать невысокие и плоские отвалы вскрышных пород; взрывные работы проводить в соответствии с законами, действующими в штатах и стране, проектируя такие параметры взрывов, которые не дают побочных нарушений окружающей местности; обеспечивать восстановление сплошного покрова растительности на нарушенных территориях; предусматривать мероприятия по предотвращению смыва почв с откосов крутизной более 20°.

Правила обязательны для всей страны с некоторыми исключениями и дополнениями для отдельных штатов. Федеральным и штатным контролирующим органам вменяется в обязанность регулярно инспектировать действующие горные предприятия. Виновные в нарушении правил и законов в области охраны окружающей среды могут быть подвергнуты штрафу в размере до 10 тыс. дол. или лишению свободы сроком до 1 года, или тому и другому вместе.

Для выполнения работ по охране и восстановлению земель на горных предприятиях создан централизованный фонд путем отчислений из расчета на каждую тонну добытого угля. До 20 % этого фонда может быть израсходовано на субсидии землевладельцам, купившим нерекультивированные земли.

На всех угольных карьерах, как правило, восстановительные работы проводятся непосредственно вслед за горными. Применяемая техника и технология горно-технической рекультивации отвалов находятся в прямой зависимости от типа вскрышного и отвального оборудования и схем комплексной механизации вскрышных работ.

В настоящее время на угольных карьерах США при снятии почвенного слоя и потенциально плодородных пород наибольшее распространение получили гусеничные и колесные бульдозеры. Этот тип оборудования, по мнению американских специалистов, является экономичным при транспортировании пород на расстояние 30-35 м. Широко применяются одноковшовые погрузчики на колесном ходу с ковшом вместимостью 7,6 м3 и более, а также колесные скреперы повышенной проходимости.

Отмечая высокую производительность их машин на ре-культивационных работах, американские специалисты признают необходимость создания специального оборудования для различных видов работ, в том числе и для планировки поверхности отвалов.

Одним из перспективных конструкторских решений планировочного оборудования считается система Winch-dozer, состоящая из трех элементов: двух ковшей, навешенных последовательно на рабочую ветвь каната; концевого передвижного блока, устанавливаемого на специальной опоре; двух подвижных тяговых канатных лебедок барабанного типа, устанавливаемых на ходовой тележке трактора. Для работы системы на гребне отвала устанавливается неподвижный блок. Отмечается, что возможна установка неподвижного блока на тележке другого трактора для сокращения времени между двумя перемещениями блока и непроизводительных простоев системы. Тяговые лебедки располагаются у подножья гребневого отвала. Наклон ветвей канатов задается стрелой, угол наклона которой регулируется двумя гидроцилиндрами.

Использование системы Winch-dozer исключает переэкскавацию породы, уменьшает расстояние ее транспортирования и повышает производительность труда. Так как масса передвигаемых частей системы в 10 раз меньше, чем у бульдозеров, расход топлива и энергии на выполнение одинаковых объемов работ значительно ниже. Хотя стоимость системы на 30 % выше, чем бульдозеров типа НД-41, затраты на рекультивацию 1 га отвала меньше на 20 %. Срок службы системы гораздо больше, чем бульдозеров.

По мнению американских специалистов, основной объем работ по рекультивации должен выполняться используемым на карьере оборудованием, а технология вскрышных и отвальных работ должна разрабатываться с учетом последующей рекультивации. При необходимости селективной разработки вскрышных пород могут применяться драглайны, хотя при бестранспортной системе это приводит к снижению производительности машин из-за увеличения времени цикла. При селективной разработке пород весьма эффективно применение роторных экскаваторов, но их использование ограничивается минимальной толщиной слоя, которая при работе крупных машин составляет 3-4 м.

В США полная планировка нарушенных земель не является обязательным условием рекультивации. Результаты ряда исследований показывают, что при планировке отвалы могут уплотняться. Это приводит к снижению их способности поглощать влагу и развитию эрозионных процессов. Из двух видов планировки поверхности - сплошной и частичной (срезание верхушек гребней до ширины 2,5-5 м) - наиболее часто применяется вторая. Для лесопосадок не проводится полное выравнивание поверхности, так как проведенными исследованиями установлено, что приживаемость и скорость роста древесных культур выше при частичной планировке, в результате которой рекультивируемая поверхность приобретает волнистый рельеф. Даже с учетом ручной посадки саженцев рекультивация неспланированных отвалов оказывается во всех отношениях эффективнее.

При рекультивации земель в засушливых районах испытан новый метод, заключающийся в сохранении холмистой поверхности отвалов, что способствует сбору дождевых вод. Незначительную верхнюю часть гребней срезают, а почвенный слой размещают в понижениях между ними. Дождевые воды стекают по откосам гребней, увеличивая таким образом увлажнение почвы. Для предотвращения водной и ветровой эрозии поверхность гребней обрабатывают вяжущими материалами.

Интересное решение принято по технологии горных работ и рекультивации на песчаных и гранитных карьерах.

По традиционной технологии добычи песка и гравия большие объемы почвенного слоя и вскрышных пород снимаются и складируются на отведенных площадях, а после извлечения полезного ископаемого производится рекультивация отработанных площадей посредством отсыпки вскрышных пород в выработанное пространство и покрытия их почвенным слоем. При этом нарушаются земельные участки для складирования вскрышных пород и почвенно-растительного слоя. Прогрессивный подход к производству горных работ и рекультивации заключается в следующем.

Отработку месторождения производят блоками или лептами, вскрышные породы и почвы складируют во внешние отвалы только в начальной стадии разработки. В последующем вскрышные, добычные и рекультивационные работы выполняют одновременно, но на смежных блоках или лентах. Особое внимание уделяют планам выполнения рекультивационных работ. При планировании этих работ учитывают рельеф поверхности и размеры разрабатываемых участков месторождений, глубину и условия залегания полезного ископаемого, обводненность месторождения. Кроме того, принимают во внимание климат, почвы, растительный и животный мир и перспективы использования земель. С учетом силы и направления ветров намечают противоэрозионные мероприятия.

При определении направления рекультивации американские специалисты учитывают, как правило, следующие факторы:

физический - проводятся исследования физико-механических свойств, минерального и химического состава пород, слагающих отвалы, оценивается наличие токсичных и питательных веществ (содержание калия, фосфора, азота), проводятся биологические исследования;

экономический - оцениваются затраты на выполнение рекультивационных работ различных направлений и эффективность от их использования;

социальный - оцениваются расположение и близость населенных пунктов, рабочая сила, необходимая для выполнения рекультивационных работ, занятость населения, влияние нарушения и восстановления земель на занятость населения, влияние того или иного направления;

рекультивации на состояние окружающей среды;

эстетический - оценивается соответствие рекультивируемых земель ландшафту окружающей местности. Затраты на рекультивацию изменяются в широких пределах в зависимости от состояния нарушенности земель и направления их последующего использования. Удельные затраты на планировку поверхности отвалов колеблются от 123 до 1000 дол/га. Стоимость нанесения 15-30-сантиметрового слоя почвы, ранее снятой и заскладированной в навалах, составляет 970-1 450 дол/га, затраты на выполнение биологического этапа рекультивации, включающего высев трав, посадку кустарников или деревьев, - 80-320 дол/га. Например, общая стоимость рекультивации в штате Нью-Мексико в среднем составляет 2000 дол/га. По мнению американских специалистов, наиболее трудоемкой и дорогостоящей из всех операций является планировка отвалов. По данным горного бюро США, рекультивация земель на разрезах США приводит к удорожанию себестоимости 1 т угля на 10-30 %. По этой причине некоторые компании вынуждены сократить объем добычи полезных ископаемых.

Проблема рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, и оптимизации ландшафта особую актуальность приобрела в ФРГ. Это объясняется размещением горных предприятий в районах высокоразвитого сельского хозяйства и относительно небольшой площадью страны.

Основная площадь нарушаемых земель приходится на открытые разработки бурого угля в Рейнском буроугольном бассейне. Общая площадь разработок около 200 км2. Нарушено более 15 тыс. га плодородных земель. Глубина карьеров достигает 280-300 м. Ожидается, что к 2000 г. из сельскохозяйственного пользования будет изъято еще 20-30 тыс. га.

Общая организация и управление рекультивационными работами в ФРГ осуществляются земельными органами управления в соответствии с Федеральным законодательством. Земельные органы принимают соответствующие директивные документы с учетом местных условий. Рекультивация осуществляется самими горными предприятиями по планам и проектам в увязке с общей планировкой территории района.

Рекультивация является частью технологии горного производства, благодаря чему достигается значительная экономия средств.

До 1950 г. селективные выемка и отвалообразование вскрышных пород не проводились. Рекультивацию осуществляли только на участках, где горные породы были пригодны для лесопосадок. С 1956 г. угольными разработками нарушаются территории с плодородными лёссовыми отложениями. В связи с этим были внесены некоторые коррективы в технологию горного производства, предусматривающие селективную разработку вскрышных пород и использование лёсса для сельскохозяйственной рекультивации. Мощность рекультивационного слоя, представленного лёссами, составляет 1-2 м в зависимости от длины транспортирования этих пород к объектам рекультивации. Считается экономически эффективным транспортирование лёсса на расстояние до 30 км. Стоимость сельскохозяйственной рекультивации достигает 40-45 марок/га.

В Великобритании рекультивация земель, нарушенных горными работами (особенно открытыми), является одной из важнейших национальных проблем. При выделении горных отводов в обязательном порядке оговариваются условия разработки месторождений и, в первую очередь, уточняются мероприятия по технической и биологической рекультивации. Как правило, работы по рекультивации земель включаются непосредственно в технологию разработки месторождения. При проектировании горного предприятия учитываются мероприятия по сохранению естественной ценности ландшафта, борьбе с производственным шумом, загрязнением водных источников, выносом грязи из горных выработок и с отвалов на шоссейные дороги, помехами радио - и телеприему.

Исполнительный комитет по открытым работам Государственного управления угольной промышленности рекомендует предварительно до начала вскрышных работ на местах будущих угольных карьеров снимать скреперами верхний плодородный слой почвы на глубину до 0,9 м и сосредоточивать этот грунт по контуру карьера. Образованная таким образом насыпь будет препятствовать распространению как шума, так и пыли в окрестности, а при последующей рекультивации отпадает необходимость в специальном завозе плодородного грунта.

Министерство сельского хозяйства определило, что мелиоративный период при рекультивации земель, нарушенных горными работами, должен составлять не менее 5 лет.

Затраты на выполнение биологической рекультивации включают затраты на обработку земель, внесение удобрений, посев сельскохозяйственных культур и уборку урожая, устройство дренажных и оросительных систем, подвод воды, оборудование живых изгородей и выполнение других вспомогательных работ. Ежегодно на угольных разработках рекультивируется более 8 тыс. га.

При рекультивации отвалов на месторождениях полиметаллических руд, в частности в Уэльсе, особое внимание уделяют предотвращению загрязнения окружающих земель вредными веществами. С этой целью принимают меры для

предотвращения ветровой и водной эрозии отвалов, проводят дренажные канавы. На спланированную поверхность отвалов укладывают экранирующий слой мощностью 375 мм из крупнозернистых пород, а затем рекультивационный слой мощностью до 100 мм. Для создания растительного покрова используют белый клевер, полевицу и мятлик луговой.

Накопленный в Великобритании опыт показал, что восстановление нарушенных горными работами земель связано с большими организационными и техническими трудностями, а также значительными расходами, если разработка месторождения велась без учета последующего восстановления земель.

В последние годы принимаются новые законодательные акты и директивные документы, в которых требования к проведению горных работ значительно повышаются и конкретизируются. Так, Горным управлением штата Новый Южный Уэльс (Австралия) установлены следующие требования:

при выборе способа разработки месторождения одновременно определяется способ рекультивации нарушенных земель; работы по рекультивации включаются в технологию горного производства;

все затраты по восстановлению земель относятся на себестоимость добываемого полезного ископаемого;

восстановленные земли должны иметь экономическую и эстетическую ценность не ниже, чем они имели до начала разработки месторождения.

Административный контроль за выполнением указанных требований возлагается на муниципальные советы, которые совместно с Комиссией штата по контролю за загрязнением окружающей среды и руководством горно-добывающей фирмы определяют условия эксплуатации месторождения и рекультивации отработанных земельных участков.

Техническая рекультивация земель, нарушенных при подземной разработке месторождений полезных ископаемых и складировании отходов обогащения, является важным элементом их охраны и рационального использования. Принципиальные положения охраны, рационального использования земель и их рекультивации после нарушения при подземном способе добычи полезных ископаемых аналогичны вышеизложенным.

Одним из основных критериев выбора системы подземной разработки месторождений полезных ископаемых должно быть обеспечение максимальной сохранности земной поверхности с сельскохозяйственными и лесными угодьями, водоемами и водотоками и расположенными на ней гражданскими и промышленными объектами.

Нарушения земной поверхности происходят в виде различных локальных деформаций в результате образования горных выработок, а также при размещении отвалов пустой породы.

В результате анализа состояния земель на горных предприятиях, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых подземным способом, установлено, что переход на глубокие горизонты, а также применение систем разработки с закладкой выработанного пространства и управлением кровлей выработок фактически исключают деформации земной поверхности. При невозможности избежать провалов, прогибов и других нарушений земной поверхности с участков, попадающих в такие зоны, как правило, снимается почвенный слой.

Для засыпки зон обрушения и провалов разработано несколько технологических схем, предусматривающих укладку на дно деформированного участка изолирующего слоя из глинистых грунтов мощностью около 3 м, затем рыхлых грунтов или смеси грунтов со скальными породами и покрытие участка почвенно-растительным слоем. В качестве средств механизации в основном применяются бульдозеры.

В случаях, когда по условиям безопасности невозможен заезд машин в зону обрушения, могут быть использованы экскаваторы-драглайны, размещаемые вне зоны опасного сдвижения массива. Вначале драглайном или с помощью контурного взрывания производится заоткоска бортов воронки или провала. После этого на дне обрушившегося участка создается контрофорс из скальных пород. Засыпка провала производится селективно горизонтальными слоями в стратегической последовательности с созданием водоупорного и водонакапливающего горизонтов.

В местах плавных нарушений поверхности (прогибов мульд и др.), рекультивация которых выполняется без засыпки образующихся понижений, предусматривается устройство систем дренажных, водоотводящих, нагорных и других канав, предотвращающих затопление или заболачивание данного участка. Выполнение таких мероприятий должно опережать фронт очистных работ в районе отрабатываемого участка месторождений не менее чем на величину его годового подвигания.

При рекультивации деформированных участков земель, обводненных или заболоченных в результате оседания поверхности, снимают плодородный слой, устраивают систему открытого или закрытого дренажа с целью осушения подработанной поверхности, засыпают понижения грунтами, уплотняют и планируют их, укладывают и разравнивают плодородный слой почвы.

При необходимости складирования пустых пород рационально их размещение в природных техногенных отрицательных формах рельефа. При отвалообразовании учитываются агрохимические свойства пород. При этом непригодные по химическому составу породы укладываются в нижнюю часть отвала и перекрываются слоем инертных пород, а затем почвенно-растительным слоем или породами, пригодными для биологической рекультивации. Отметки поверхности отвала после его усадки должны соответствовать отметкам естественной поверхности.

При невозможности размещения пустых пород в отрицательных формах рельефа рационально создание крупноплощадных многоярусных отвалов, обслуживающих группу шахт, рудников или обогатительных фабрик. Наиболее рациональной при этом является отсыпка породы и формирование отвала от периферии (проектных границ) к центру, что создает возможность выполнять рекультивационные работы уже на начальной стадии отвалообразования.

Схема работ следующая: в границах площади, предназначенной для размещения отвала, снимают почвенно-растительный слой; при этом опережение снятия почвы должно составлять не менее полугодового подвигания фронта отвальных работ на этом участке; затем сооружают насыпь высотой 8-10 м, равной высоте яруса отвала; внешний откос с заложением 1: 2 или 1: 3 является окончательным откосом будущего отвала; затем с насыпи производят отвалообразование к центру участка; по мере отсыпки первого яруса начинают отсыпку второго; между верхней бровкой нижнего яруса и нижней бровкой верхнего оставляют террасу шириной до 8 м (или больше по условиям устойчивости) с уклонами 1: 10 в сторону отвала и т.д. Откосы, террасы, платообразную поверхность отвала покрывают пригодными породами и (или) почвенно-растительным слоем, а затем озеленяют. Для сбора и отвода поверхностных и фильтрационных вод у подножья отвала по всему периметру сооружают водоулавливающие и отводящие канавы.

Для предотвращения или уменьшения отрицательного воздействия шахтных отвалов на окружающую среду разработан ряд мероприятий и технологических схем. К таким мероприятиям относятся: тушение, озеленение, консервация, разработка и вывозка.

Средства механизации рекультивационных работ. Серийное горно-транспортное оборудование, его технические возможности используются на рекультивационных работах не полностью, следствием чего являются недостаточно высокие технико-экономические показатели. Одной из основных причин такого положения является несоответствие технических и технологических параметров ряда машин и механизмов специфике производства рекультивации.

Анализ использования различных машин и механизмов на рекультивационных работах показал, что на 70-80 % всего объема работ по снятию почвенно-растительного слоя, его перемещению, планировке нарушенных участков земель и по выполнению других процессов в основном используется бульдозерное оборудование. При этом производительность бульдозерного оборудования при выполнении рекультивационных работ на горно-добывающих предприятиях составляет 45-65 % расчетной. Причинами этого являются:

отсутствие различного сменного навесного оборудования при широком диапазоне горно-геологических и горно-технических условий;

большое разнообразие различных видов работ и операций, на которых используются бульдозеры с большим резервом по производительности;

плохая организация и планирование бульдозерных работ;

значительные простои из-за отсутствия запасных частей.

Специфические технологические условия работы бульдозеров при выполнении рекультивационных работ, прежде всего при планировке поверхности отвалов, включают: значительные объемы горных пород, подлежащие перемещению, малые расстояния перемещения, большая высота отвалов, гребней, конусов, подлежащих планировке, повышенная опасность производства работ.

Одним из основных направлений совершенствования механизации рекультивационных работ с использованием тракторов является создание специального навесного оборудования.

С повышением мощности и производительности бульдозеров значительно возрастает общее и удельное давление на грунт, что приводит к чрезмерному уплотнению почвенного слоя, наносимого на рекультивируемые участки, и, как следствие, к структурным изменениям почв и снижению их плодородия. Для снижения удельного давления на грунт и уменьшения его уплотнения необходимо увеличить опорную площадь колес и гусениц.

Особый интерес представляет разработка специального оборудования для производства рекультивационных работ.

Основные направления технического прогресса в области рекультивации охватывают:

включение работ по рекультивации в технологическую цепь горного производства и использование на этих работах основного горного оборудования;

сокращение объема планировочных работ (грубой и чистовой планировки) за счет компактной укладки пород в отвалы и создание более спокойного рельефа их поверхности; использование средств гидромеханизации для подачи на поверхность отвала рекультивационного слоя и почв;

селективную разработку и складирование вскрышных пород в отвалы с укладкой пород, пригодных для биологической рекультивации, на поверхность отвалов;

сокращение объема работ по снятию и восстановлению плодородного почвенного слоя на рекультивируемых площадях за счет использования вскрышных пород и отходов переработки с благоприятными агрофизическими и агрохимическими составами и свойствами;

разработку методов ускоренного восстановления плодородия нарушенных земель за счет применения биоактивных препаратов;

разработку эффективных средств закрепления рекультивируемых поверхностей и предотвращения ветровой и водной эрозии;

разработку специализированных машин и механизмов для производства рекультивационных работ.

2.6 Оптимизация землепользования в горном производстве

Оптимизация землепользования на горно-добывающих предприятиях является одной из важнейших задач. Под оптимальным землепользованием понимается рациональное, экономически обоснованное и технологически обусловленное размещение предприятия и его объектов на определенной территории, при котором обеспечивается объективно необходимое (или неустранимое) на современном научно-техническом уровне прямое и косвенное воздействие на ландшафты и преобразование техногенных ландшафтов в целесообразные культурные продуктивные антропогенные ландшафты. Оно реализуется, как правило, в трех основных формах: прямом использовании земли как природного ресурса; охране ландшафтных комплексов; восполнении ресурса, преобразовании и даже улучшении ландшафтных комплексов. В методологическом отношении решение проблемы оптимизации землепользования на горных предприятиях происходит при последовательном решении общих и частных задач.

Первоначально на основе территориального планирования комплексного использования природных ресурсов и охраны окружающей среды определяется целесообразность размещения в определенном районе горного предприятия, т.е. проблема рассматривается на региональном уровне. При этом учитываются физико-географические и социально-экономические условия территории, состояние окружающей среды, горно-геологические условия намечаемого к разработке месторождения, общая удельная землеемкость для аналогичных горно-геологических условий горного производства, виды его воздействия на окружающую среду и в особенности на ландшафтные комплексы, возникающие при этом экологические факторы, степень их влияния на изменение экологических условий и определяются цель природоохранной деятельности, объекты, подлежащие защите, техническая возможность и экономическая эффективность выполнения природоохранных мероприятий.

Следующий этап оптимизации выполняется на локальном уровне, т.е. в границах землепользования горного предприятия.

Представляется оптимальной следующая схема землепользования.

Согласно проекту разработки месторождения полезных ископаемых определена площадь земель, обеспечивающая производственную деятельность предприятия. В соответствии с назначением и структурой предприятия на отведенной территории компактно размещены производственные сооружения; внешние отвалы и другие склады отходов производства расположены на непродуктивных, неудобных для сельскохозяйственного использования землях, коммуникации различного рода расположены целесообразно, не растянуты, не рассекают продуктивные угодья, не снижают их ценности.

Согласно календарному плану производства горных работ органы, предоставляющие земли в пользование, ежегодно оформляют земельный отвод в размере годовой потребности в земельных участках, в соответствии с утвержденными в установленном порядке "Условиями приведения земель в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве", которые установлены на основе соответствующих проектов организации территории. Проводится рекультивация нарушенных земель, наилучшим образом отвечающая экологическим и социально-экономическим требованиям для данного района.

Однако эта схема практически всегда нарушается. Причиной этому является такое многообразие физико-географических и других условий разработки месторождения, что выработать какие-либо универсальные рецепты оптимизации землепользования на горных предприятиях не представляется возможным. На основе общего методического подхода к решению этой проблемы для каждого конкретного случая должен определяться свой круг задач.

К числу таких задач при оптимизации землепользования на локальном уровне относятся: определение приемлемого сочетания естественных и искусственных объектов на конкретной территории; определение допустимой плотности технических сооружений на единицу площади земной поверхности; определение оптимальной доли сохранения естественных ландшафтов; размещение производственных объектов на конкретной территории; определение параметров (форм, высоты, площади) техногенных образований (карьеров, отвалов, хвостохранилищ и др.) с учетом последующей рекультивации; определение этапности отвода и размеров земельных участков, передаваемых в пользование для обеспечения горного производства и удовлетворения других потребностей предприятия; определение этапности рекультивации нарушенных земель и размеров восстановленных земельных участков в соответствии с их последующим использованием в народном хозяйстве; определение соотношения и распределения земельных участков с учетом сроков землепользования.

Одним из основных условий оптимизации землепользования является определение ценности как нарушаемых, так и передаваемых для последующего использования в народном хозяйстве рекультивированных земель.

Экономическая оценка природных ресурсов, в том числе земель, позволяет не только выбрать эффективные способы их использования, но и обосновать экономическую целесообразность затрат на охрану окружающей среды.

Лекция 3. Охрана и рациональное использование водных ресурсов

3.1 Сточные воды и условия их образования на карьерах

Разработка месторождений полезных ископаемых приводит к количественному и качественному истощению водных ресурсов. Основные причины качественного истощения водных ресурсов - это их загрязнение и засорение.

Под загрязнением вод понимают их насыщение вредными веществами в таких количествах или сочетаниях, в результате чего ухудшается качество вод и водный объект признается загрязненным в соответствии с принятыми нормами.

Под засорением вод имеют в виду поступление в водоем посторонних не растворимых в воде предметов, не изменяющих качество воды, но влияющих на качественное состояние русел водоемов.

Основными источниками загрязнения и засорения вод являются промышленные и бытовые сточные воды, под которыми понимаются воды, использованные на бытовые или производственные нужды и получившие при этом дополнительные примеси, изменившие их первоначальный химический состав или физические свойства, а также воды, стекающие с территорий населенных пунктов, промышленных предприятий и сельскохозяйственных полей в результате выпадения атмосферных осадков.

В зависимости от происхождения воды и качественных характеристик примесей сточные воды разделяются на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные), атмосферные.

К бытовым относятся воды душевых, бань, прачечных, столовых, туалетных комнат, а также хозяйственные воды, используемые при мытье помещений.

Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. Их подразделяют на дождевые и талые.

К производственным сточным водам относятся воды, использованные в технологических процессах и уже не отвечающие требованиям, которые предъявляются этими процессами к их качеству, а поэтому подлежащие удалению с территорий предприятий. К ним относятся также поверхностные и подземные воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых. Среди них различают в зависимости от способа добычи шахтные и карьерные, а также дренажные воды, образуемые при осушении шахтных и карьерных полей.

Под влиянием загрязняющих веществ в водных объектах происходят первичные, вторичные и третичные изменения.

Первичные изменения возникают при прямом воздействии загрязняющих веществ на водные объекты. Выражаются они в изменении физико-химических и биологических свойств воды, ее состава, температуры, годового режима и других условий обитания гидробионтов.

Первичные изменения в дальнейшем усиливаются сложной цепью вторичных изменений, возникающих при взаимодействии загрязняющих веществ друг с другом или с составными частями воды, в результате чего образуются новые вещества, отрицательно влияющие на водные организмы. Могут жить и бродить донные отложения с образованием токсичных веществ, усиливаться или ослабляться ход биологических процессов в воде и грунтах и процессы самоочищения воды и минерализации и т.д. Все это приводит к дальнейшему ухудшению гидрохимического режима и невозможности использования воды для питьевых, культурно-бытовых целей, технического водоснабжения, а также к резкому ухудшению условий обитания водных организмов.

Вследствие этих изменений нарушается сложный комплекс взаимосвязей гидробионтов с внешней средой и взаимоотношения между обитающими в водоеме организмами, может нарушаться весь жизненный цикл развития. Начинают распадаться биоценозы вследствие изменения чувствительных к загрязнению организмов и замены их малочувствительными. Все это приводит обычно к понижению биологической продуктивности водоемов, а порой и к полному уничтожению рыбных запасов. Все эти изменения относятся к третичным.

Сброс нагретых вод в водоемы вызывает термическое (тепловое) загрязнение воды.

Установлено, что температура воды, близкая к 30°С, оказывает отрицательное действие на большинство водных организмов (кроме теплолюбивых видов), прекращая их рост, питание и размножение, а дальнейшее повышение температуры вызывает их гибель. В летний период происходит массовое цветение подогретой воды, зарастание мелководий. Накопление в подогретой зоне органических веществ и их последующее размножение, помимо усиления минерализации воды, приводит к уменьшению количества растворенного кислорода. При повышении температуры воды возможно недостаточное насыщение кислородом глубинных слоев и образование анаэробных зон, что может привести к массовой гибели придонных организмов и в первую очередь рыб. Побочный фактор термического загрязнения - усиление токсичного действия большинства вредных примесей воды при повышении ее температуры.

В горных выработках обычно присутствует вода, поступающая из массива и с поверхности Земли. Эти воды обычно сильно загрязнены и, если они без соответствующей очистки попадают в естественные водоемы или водоносные горизонты, тосами становятся загрязнителями. Некоторые полезные ископаемые и твердые отходы горного производства (включая вскрышные породы) при открытом хранении под действием атмосферных осадков могут растворяться и загрязнять природные открытые водоемы и подземные воды. Существенное изменение состава природных вод может происходить в результате неорганизованного сброса карьерных или дренажных вод.

В большинстве случаев подземные воды в природных условиях обычно пригодны для питьевого и бытового водопользования. Однако в некоторых случаях даже незначительное снижение уровня пресных подземных вод, водоносный горизонт которых имеет связь с минерализованными или химически загрязненными водами, может нарушить сложившееся гидрохимическое равновесие. Степень влияния зависит от фильтрационных свойств пород, гидрогеологических структурных условий района месторождения, условий питания водоносных горизонтов, режима работы дренажных устройств и т.п.

Атмосферные осадки, выпадая на промплощадки, отвалы, откосы и площадки уступов, образуют дождевые или талые сточные воды.

Сточные воды карьеров формируются в основном из карьерных, дренажных и атмосферных сточных вод. При использовании гидравлических способов разработки и переработки полезных ископаемых значительных объемов достигают технологические сточные воды. В больших объемах используется вода для обогащения полезных ископаемых. Водопритоки в горные выработки могут достигать больших величин. Например, на карьерах Соколовско-Сарбайского ГОКа притоки подземных вод достигают 1600-3000 м3/ч, по Кривбассу - 2600-3300 м3/ч.

Притоки воды в открытое карьерное пространство зависят от развития горных работ и характера ресурсов подземных вод. С увеличением площади отработанного пространства при значительных динамических ресурсах подземных вод водопритоки растут, при ограниченных динамических ресурсах - остаются постоянными, при статических запасах - уменьшаются со временем. С увеличением водопритоков происходит изменение состава карьерных вод.

Обводненность карьеров характеризуется величиной среднегодовых водопритоков и коэффициентом водообильности, представляющим отношение водопритоков к производственной мощности горного предприятия. Эти величины изменяются в достаточно широких пределах. Например, среди угольных бассейнов наибольшей обводненностью отличается Прибалтийский бассейн горючих сланцев, а наименьшей - Экибастузский бассейн (табл.5.5).

Таблица 5.5

Характеристика обводненности основных угольных и сланцевых бассейнов и месторождений

Бассейн | Водоприток, м /ч | Коэффициент водообильности, м /т
| минимальный | максимальный | средневзвешенный |
Днепровский | 20 | 1250 | 640 | 4,8
Кузнецкий | 40 | 1400 | 400 | 2.2
Подмосковный | 110 | 2800 | 950 | 10,5
Прибалтийский | 400 | 7080 | 1590 | 4,1
Челябинский | 80 | 260 | 160 | 0,7
Экибастузский | 55 | 250 | 150 | 0,15
Месторождения: Средней Азии Приморья Сахалина | 30 140 350 | 3500 370 450 | 710 255 445 | 8 1,4 7,2

Прогноз притоков подземных вод в горные выработки в динамике развития горных работ может выполняться методами гидрогеологических аналогий, позволяющих определить общий приток воды в карьер на основе сравнений, например, глубины и площади отработки:

, (5.13)

где Q, Q1 - соответственно прогнозируемый и фактический притоки;

F, F1 - площадь карьера на уровне дневной поверхности соответственно на расчетный и фактический период времени;

Н, H1 - соответственно ожидаемая и фактическая глубина разработки.

В процессе осушения месторождения и откачки воды из карьера происходит кроме количественного истощения запасов подземных вод загрязнение и засорение водных объектов веществами, содержащимися в сточных водах, откачиваемых из карьера.

Состав и свойства карьерных вод зависят в основном от условий их образования и источников загрязнения. Одним из главных факторов, определяющих условия их образования, является геогидродинамическая зональность подземных вод, в соответствии с которой они разделяются по глубине на верхнюю, среднюю и нижнюю зоны. В верхней зоне с активным водообменом расположены грунтовые и артезианские воды при наличии активной циркуляции воды между водоносными горизонтами. В верхней части этой зоны преобладают маломинерализованные пресные гидрокарбонатные воды, а с увеличением глубины они переходят обычно в гидрокарбонатно-сульфатные. В средней зоне расположены воды с высокой минерализацией, образующиеся путем смешения инфильтрационных вод с водами засоленных слоев морских осадков. В средней зоне встречаются сульфатные, натриево-кальциевые и гидрокарбонатные натриевые воды, переходящие в хлоридно-гидрокарбонатные и натриевые. В нижней зоне с застойным водообменом обычно расположены хлоридные воды с концентрацией рассолов.

Кроме того, химический состав карьерных вод определяется активностью выщелачивания и окисления минералов горных пород, вызванных изменениями в процессе строительства и эксплуатации карьера.

Состав и свойства карьерных вод изменяются в очень широком диапазоне в пределах как одного и того же месторождения, так и в границах одного и того же карьерного поля. Одним из основных показателей состава карьерных вод является их минерализация, представленная ионами хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов кальция, магния, натрия и других элементов. По данным ВНИИ О Сугля 5% угольных шахт и разрезов имеют минерализацию до 1 г/л, 22% - 1-2 г/л, 69% - 2-7 г/л, 3% - 7-20 г/л и менее 1 % - свыше 20 г/л. Пресные воды распространены в основном в Кузнецком, Печорском и Прибалтийском бассейнах, солоноватые и сильносолоноватые - в Карагандинском и Донецком бассейнах.

Воды шахт и разрезов Подмосковного, Кузнецкого, Печорского и Прибалтийского бассейнов обладают умеренной жесткостью, а Кизеловского и Донецкого бассейнов - повышенной.

К числу основных загрязнений карьерных вод относятся взвешенные вещества, представленные частицами полезного ископаемого и вмещающих пород разной крупности. Органические загрязнения представлены фенолами и нефтепродуктами. Содержание фенолов обычно невелико - 0,001-0,01 мг/л. Источниками фенольного загрязнения на угольных разрезах являются процессы окисления и самовозгорания углей, горючесмазанные материалы при попадании их в воду, загрязненный фенолами атмосферный воздух. Содержание нефтепродуктов также колеблется в очень широких пределах - 0,01-13 мг/л. В отдельных случаях наблюдается также превышение содержания микроэлементов: по кадмию в 3-11 раз, по никелю в 2-18 раз, по меди в 10-20 раз, по цинку в 2-200 раз, по хрому в 5-123 раза, по кобальту в 2-27 раз, по марганцу в 2-200 раз и т.д. Бактериальная загрязненность карьерных вод также изменяется в очень широких пределах, и их колииндекс колеблется от 1 104 до 1 107.

Наиболее мощными (в количественном и качественном отношении) источниками загрязнения водных ресурсов являются обогатительные фабрики, хвостохранилища, шламохранилища, испарители и другие промышленные объекты. Результаты химического анализа проб технологической воды на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа показали, что в процессе обогащения руды происходит увеличение содержания железа и нитритных ионов (NO3) не только в водах фабрики, но и в воде хвостохранилища. Прогноз показывает, что в будущем концентрация NO3" в водах хвостохранилищ будет составлять 39-45 мг/л, т.е. достигнет значений, предельно допустимых нормами санитарно-бытового водопользования (44 мг/л). Фильтрационные потери вод обусловят загрязнение подземных вод верхнего комплекса. Вследствие фильтрационных потерь из хвостохранилищ в потоке подземных вод образуются три зоны. В ближайшей к хвостохра нилищу зоне концентрация NO3" и всех остальных компонентов в подземных водах равна их содержанию в водах хвостохранилища. Максимальные радиусы этой зоны составят 2330-4350 м в направлении к дренажи ым системам карьеров, а для остальных направлений не превысят 1500 м. Ширина второй зоны, где содержание нитратных ионов меньше, чем в хвостохранилище, 240-800 м. Третья зона, где содержание нитритных ионов равно нулю, располагается на расстоянии в среднем 1800-2200 м, а в направлениях к карьерам - на расстоянии 5100м.

В хвостах обогатительных фабрик руд цветных металлов находятся такие загрязнители, как мышьяк, цинк, свинец, цианиды и т.д.

В сточных водах углеобогатительных фабрик помимо твердых частиц содержатся растворенные минеральные соли, представленные хлоридами, нитратами, нитритами, сульфатами, карбонатами и др. Кроме того, в них присутствуют остатки флотореагентов, которые частично растворены в воде, частично сорбированы на взвешенных веществах. Кроме карьерных и технологических сточных вод достаточно большой ущерб природной среде наносят атмосферные (ливневые) воды, которые смывают и выносят много загрязняющих и вредных веществ. Кроме того, они загрязняются и за счет сорбирования из атмосферного воздуха вредных веществ атмосферными осадками.

Приток атмосферных вод в карьерные выемки определяется по формуле:

, м3/год (5.14)

где Нвс - средний слой весеннего стока, мм;

F - площадь водосбора, га;

Н0 - среднее годовое количество осадков, мм;

K1, k2 - коэффициенты, учитывающие объем дождевых и талых вод, направляемых на очистные сооружения.

Основными загрязняющими веществами атмосферных вод являются взвешенные вещества (от 300 до 30000 мг/л), нефтепродукты (до 5000 мг/л), фенолы (до 0,1 мг/л), а минерализация составляет 200-3500 мг/л. Содержание взвешенных веществ в дождевых водах, стекающих с породных отвалов углеобогатительных фабрик, достигает 11700 мг/л и в талых водах - 47000 мг/л, а общее солесодержание составляет 7550 мг/л. Поверхностные сточные воды ОФ содержат в основном взвешенные вещества (до 2500 мг/л), минеральные соли (до 5000 мг/л) и нефтепродукты (до 7,5 мг/л). Содержание вредных компонентов в ливневом стоке фабрик Кузбасса: взвешенные вещества - 15000 мг/л; флотореагенты - 440 мг/л; нефтепродукты - 500 мг/л. Средний объем поверхностных стоков составляет 2,6-4,0 тыс.м3/год с 1 га промплощадки фабрики.

Бытовые сточные воды отличаются относительным постоянством состава и свойств в отличие от карьерных вод. Минерализация бытовых сточных вод обычно находится в пределах 1 г/ л. Основными загрязняющими веществами являются минеральные вещества в виде частиц почвы, песка и растворенных солей, а также органические в виде остатков пищевых продуктов, бумаги, физиологических выделений людей, мыла, синтетических моющих средств и пр.

Содержание взвешенных веществ в бытовых сточных водах колеблется в широких пределах - от 100 до 600 мг/л и более. Им свойственна довольно высокая загрязненность нефтепродуктами и фенолами, содержание которых составляет 1-5 и 0,1-0,2 мг/л соответственно. Отмечается также высокая бактериальная загрязненность.

Содержание органических веществ по сравнению со сточными бытовыми водами населенных пунктов сравнительно невысокое (БПК20 = 100-150 мг/л).

3.2 Предупреждение загрязнения природных вод и снижения их притока в горные выработки

Технические мероприятия по охране природных вод основываются на следующих принципах:

сохранение водных ресурсов и предотвращение нарушения состояния и качества вод;

в случае неизбежности их нарушения - рациональное их использование;

в процессе и после использования предусматривается восстановление качества и состояния, восполнение их запасов.

В соответствии с этими принципами комплекс водоохранных мероприятий подразделяют на две группы: к первой группе относятся мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод; ко второй группе относятся мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное водопользование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты.

При осушении месторождений дренажными скважинами или подземными выработками из них вода обычно сохраняет многие свои природные свойства. Когда же эта вода попадает в горные выработки, она подвергается интенсивному загрязнению. Поэтому, если дренажная вода удовлетворяет необходимым требованиям, ее можно использовать для бытового и технического водоснабжения.

При невозможности подключения дренажного комплекса к системам хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения необходимо создание систем искусственного восполнения запасов подземных вод. Вариант схемы искусственного восполнения запасов подземных вод показан на рис.5.3 Он предусматривает обратную закачку откачиваемой поверхностными дренажными устройствами чистой воды в водоносные горизонты за пределами развития депрессионной воронки. Это способствует также созданию гидродинамического барража (гидрозавесы), как способа защиты карьеров от подземных вод. Для этого вокруг карьера на расстоянии, меньшем радиуса депрессии, проводят и соответственным образом оборудуют водопоглощающие выработки (обычно скважины). Откачиваемая водопонизительными установками вода возвращается в поглощающие выработки. В результате этого вокруг водопоглощающих скважин происходит подъем динамического уровня подземных вод.

Рис.5.3 Схема искусственного восполнения запасов подземных вод:

1 - скважины поверхностного дренажа; 2 - дренируемый водоносный горизонт; 3 - уровень подземных вод; 4 - водопоглощающая скважина; 5 - насосная установка

Восполнение запасов подземных вод возможно также за счет накопления откачиваемой воды в открытых водоемах, связанных системой трещин с водоносными горизонтами.

Другим способом сохранения природных вод является оборотное водоснабжение. Этот способ в горной промышленности нашел широкое распространение. Так, например, гидравлический способ разработки в большинстве случаев осуществляется на оборотном водоснабжении. То же самое и при эксплуатации хвостохранилищ обогатительных фабрик. Большинство горных предприятий, использующих воду для технологических целей, предъявляют к ее качеству более низкие требования, чем требования существующих правил охраны водных источников к сбрасываемым стокам. Так, например, к воде для охладительных целей требования очистки в несколько раз меньше, чем при сбросе воды в водоем. На 1 т добытой и обогащенной медной руды обычно расходуется 80 м3 чистой воды, а при замкнутом цикле ее потребуется только 4 м3.

На Лебединском ГОКе 98,8 % потребности в воде осуществляется за счет повторного ее использования. Речная вода используется только на компенсацию испарения и фильтрационных потерь в хвостохрани-лище. Следовательно, использование частично очищенных стоков в техническом оборотном водоснабжении может быть решением проблемы рационального использования водных ресурсов. Оборотное водоснабжение позволяет значительно снизить расход чистой воды и предотвратить загрязнение природных вод промышленными стоками.

Одним из способов защиты природных вод от загрязнения является подземное захоронение промышленных стоков. Вблизи выброса промстоков изыскивают геоструктуры, пригодные для создания в них подземных водохранилищ. Следует отметить, что эта работа довольно сложная, трудоемкая и капиталоемкая. Другой способ - сооружение водопоглотительных устройств, через которые промышленные стоки закачивают в недра земли. Этот способ проще и дешевле при устройстве и эксплуатации подземных водохранилищ. Однако подземное захоронение в большинстве случаев не решает проблемы охраны природных вод. Это объясняется тем, что в зоне замедленного водообмена происходит движение подземных вод и загрязнение воды. Иногда через довольно продолжительное время они попадают или в зону активного подземного водообмена, или поднимаются на поверхность. В результате этого подвергаются загрязнению подземные воды или поверхностные водоемы. Поэтому подземное захоронение, по всей видимости, может найти применение при небольших объемах промышленных стоков с большой концентрацией загрязнителей.

Истощение водных ресурсов и их загрязнение могут быть существенно уменьшены за счет создания надежной водозащиты карьера от подземных и поверхностных вод. Защита карьеров от воды предусматривает выполнение следующих мероприятий: защита от поверхностных вод путем перехвата склонового стока, экранирования или переноса русел водотоков и отвода вод из водоемов; защита от подземных вод с помощью дренажных и барражных сооружений с целью заблаговременного снижения уровня подземных вод до допустимых величин; регулирование стока и откачка карьерных вод, образующихся за счет статических запасов, "проскока" динамического потока подземных вод и атмосферных осадков; очистка и отвод воды за пределы технической границы карьера или зоны влияния его на режим подземных и поверхностных вод. Схемы мероприятий по защите карьеров от воды показаны на рис.5.4.

В качестве инженерных способов снижения притоков воды в горные выработки могут быть использованы гидрозавесы, пневмозавесы, противофильтрационные завесы (барражи) и др.

Гидрозавеса - это замкнутая по контуру область питания вокруг карьера (шахты), внутри которой находится зона дренажа. К недостаткам гидрозавес следует отнести необходимость постоянной перекачки большого количества воды, а также создания и поддержания в рабочем состоянии двух систем. Однако объем перекачиваемой воды можно снизить, внеся в грунт через циркулирующую воду кольматирующие вещества, и тем самым уменьшить водопроницаемость [29].

Метод пневмозавес основан на свойстве газа растворяться в воде. При этом растворимость газа обратно пропорциональна температуре воды. Если через специальные скважины нагнетать воздух в нижнюю область водоносного горизонта, то насыщенная газом вода будет двигаться в сторону с меньшим гидростатическим напором. А при уменьшении давления растворимый в воде газ переходит в свободное состояние. Пузырьки газа, застревая в мелких порах грунта, снижают водопроницаемость грунтов. Эффект возрастает, если подавать повышенное количество воздуха, и может наступить момент, когда пнев-мозавеса полностью исключит водоприток в горные выработки. Воздух нагнетают в водоносную зону через систему перфорированных труб, которые устанавливают в скважинах вокруг защищаемых горных выработок. Наиболее эффективно применение пневмозавес в напорных водоносных горизонтах. Это объясняется тем, что пузырьки воздуха скапливаются под верхним водоупором, создавая тем самым значительное сопротивление фильтрационному потоку.

Противофильтрационные завесы (барражи) имеют следующие преимущества: создается защита горных выработок от обводнения, сооружается практически водонепроницаемый экран, сохраняются ресурсы подземных вод как источника водоснабжения, уменьшаются затраты в 2-3,5 раза по сравнению с затратами на осушение традиционными способами.

Барражи создаются следующими способами: замораживанием грунта в виде ледоподобной стенки; нагнетанием в фунт специальных составов, уменьшающих водопроницаемость пород; проведением траншей и заполнением ее водонепроницаемым материалом и укладки в нее специальной пленки; путем проходки скважин буровыми станками с последующим нагнетанием в них кольматажного материала. Барражи в последнее время находят все более широкое распространение в отечественной и зарубежной практике. Этот способ хорошо себя зарекомендовал как с технической, так и с экономической стороны.

3.3 Защита природных вод от поверхностных источников загрязнения

Опыт эксплуатации горнодобывающих предприятий показывает, что наиболее экологически опасными объектами являются накопители промышленных стоков (хвостохранилища, шламохранилища, рассолосборники, пруды-накопители), на которые приходится до 70-80% всего объема загрязнений, выделяемых из поверхностных источников загрязнения.

Современные накопители промстоков (например, хвостохранилища обогатительных фабрик) представляют собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, включающий системы гидротранспорта и гидроукладки промышленных отходов, осветления и отвода воды, а также системы оборотного водоснабжения, противо-фильтрационных устройств и т.п.

При проектировании, строительстве, эксплуатации и консервации накопителей промстоков обязательным условием является выполнение требований, регламентирующих хозяйственную деятельность человека в плане охраны окружающей природной среды. Например, решение об устройстве промстоков должно приниматься в каждом конкретном случае отдельно с учетом всех возможностей, исключающих загрязнение воздушной среды, питьевых и производственных источников воды и окружающих участков земли.

Использование под накопители промстоков естественных водоемов, рек и озер и их загрязнение допускаются только в исключительных случаях на основе специального обоснования их непригодности для промышленного водоснабжения, питьевых целей и для разведения рыб и других организмов, имеющих народнохозяйственное значение.

Защита открытых водоемов и водотоков, а также подземных вод от загрязнения предусматривает решение основного вопроса - предупреждение фильтрации агрессивной сточной жидкости (промстоков) через ограждающие сооружения (дамбы, плотины) и его основание или перехват инфильтрующихся вод путем дренажа оснований накопителей, дамб и плотин или других конструктивных решений.

Наиболее радикальным средством, применяемым для такой защиты, является создание противофильтрационных экранов, которые могут иметь естественное и искусственное происхождение.

В первом случае на месте будущего хранилища оставляют естественные отложения глинистого состава (глины, тяжелые суглинки) мощностью не менее 3 м. Такие естественные экраны используются для резервуаров чистой воды или накопителей слабоминерализованных, нетоксичных и химически неагрессивных стоков.

Искусственные противофильтрационные экраны могут выполняться из грунтовых (торф, суглинок, глина) и негрунтовь х (полимерные пленки, асфальтобитум) материалов. Исполнение их может быть различным. Наиболее просты в исполнении однослойные противофильтрационные экраны (рис.5.5, а, б, в). Многослойные экраны предусматривают применение одного и того же материала (рис.5.5, г, д) или нескольких материалов (рис.5.5, е, ж, з). Они могут включать также дренажные устройства (рис.5.5, г, д, е) [61J.

Искусственные глинистые экраны мощностью 0,3 м и более создаются путем послойной укладки и уплотнения глинистых грунтов до оптимальной плотности - влажности. К недостаткам глинистых экранов относятся:

Рис. 5.5. Противофильтрационные экраны хвостохранилищ:

а - однослойный глинистый; б - однослойный пленочный; в - однослойный асфальтовый; г - двухслойный глинистый; д - двухслойный пленочный; е -двухслойный пленочно-глинистый; ж - комбинированный из полиэтиленовой пленки; з - комбинированный из асфальтового покрытия; / - защитный слой грунта; 2 - уплотненный слой глинистого грунта; 3 - олиэтиленовая пленка; 4 - подстилающий слой песка; 3 - слой асфальтополимербетона или грунтовополимерной смеси; 6 - дренажный слой из сильнопроницаемого грунта; 7 - дренажная труба

в условиях строительства неизбежно появление трещин усыхания, следствием чего является резкое возрастание проницаемости экрана;

подверженность размыванию поверхностными водами, что требует создания специальной защиты из каменной наброски;

химическая деградация глинистых грунтов под влиянием агрессивных промстоков, приводящая к резкому (на порядок и более) возрастанию их проницаемости в сравнении с первоначальной. Например, в накопителе отходов обогащения калийных солей даже при мощности глинистых отложений 5-10 м уже через 1 - 2 года они полностью теряют свои экранизирующие свойства.

В целях улучшения противофильтрационных свойств грунтовых экранов и их сохранение в течение достаточно длительного времени, соизмеримого со сроком службы накопителей (не менее 15-20 лет), используют добавки к глинистым грунтам, улучшающие их пластические свойства и химическую стойкость (органика, бентонит, битумы, синтетические смолы, жидкое стекло, растворы солей, аналогичных по составу промстокам, поверхностно-активные вещества - ПАВ и т.п.). Однако широкого применения грунтовые экраны с добавками не нашли как из-за высокой стоимости, так и в силу неустойчивости к агрессивным средам. При создании комбинированных экранов в мировой практике доминируют глиноцементные смеси. Использование других добавок носит экспериментальный характер. Наиболее перспективными в качестве добавок на сегодняшний день считают различные ПАВ (например, амины), глины типа аттапульгина (в меньшей степени бентонита) и синтетические смолы, прежде всего, полиуретановые смеси.

Специфическим типом фунтовых экранов являются формирующиеся в процессе складирования отходов экраны из шламов - твердой фазы пульпы, сбрасываемой в накопители. Целенаправленное формирование таких экранов, основанное на управлении процессом складирования отходов, позволяет существенно снизить и даже полностью ликвидировать утечки жидкой фазы промстоков из накопителя. Они устойчивы к влиянию стоков, так как формируются в той же среде, и не требуется больших затрат на их формирование.

Управление процессом складирования отходов в этом случае должно осуществляться с начальных периодов эксплуатации хранилища промстоков. Кроме первоочередного замыва тонкими хвостами наиболее проницаемых участков ложа накопителя и устранения размыва фунтов, слагающих его дно и борта, такое управление предполагает также создание условий в процессе формирования экрана из шламов для быстрого и эффективного уплотнения осадка и сохранения токсичности экрана.

Широкое распространение в последние годы получили искусственные противофильтрационные экраны из пленочных покрытий. В этих целях используется широкая гамма синтетических пленок. Им свойственны следующие недостатки: сильная подверженность механическим повреждениям; трудности в обеспечении герметичности при больших площадях покрытий; высокая чувствительность к растягивающим усилиям (особенно по швам между соседними полотнищами пленки). Все это усложняет и удорожает строительство, требует высокой культуры ведения работ и, тем не менее, не гарантирует полной герметичности покрытия, особенно при большой площади хранилища промстоков. Поэтому самостоятельное использование синтетических пленок в качестве противофильтрационных экранов ограничено преимущественно резервуарами чистой воды и промышленных стоков, в том числе агрессивных, небольшой площади (в пределах нескольких тысяч квадратных метров). Пленки широко применяются в сочетании с грунтовыми экранами и систематическим дренажем, т.е. в комбинированных системах, устойчиво демонстрирующих высокую эффективность в самых разнообразных условиях. Комбинированные противофильтрационные экраны можно разделить на три группы, отличающиеся различным сочетанием основных элементов:

Грунтово-пленочные экраны, в которых синтетическая пленка укладывается между двумя слоями слабопроницаемых глинистых грунтов с добавками цемента, смол, битумов, бентонита, цемента и других компонентов, усиливающих противофильтрационные свойства глинистых грунтов, одновременно выполняющих и защитную функцию по отношению к пленке. На практике наиболее распространены грунтовоцементные смеси.

Грунтово-пленочные экраны с дренажем, в которых профильтровавшиеся через слой слабопроницаемого фунта и пленку загрязненные воды перехватываются дренажными устройствами. Пример из практики многослойного комбинированного экрана приведен на рис.5.6 Экран состоит (снизу вверх) из слоя проницаемого песка и слоя глины. В песчаных слоях выше и ниже пленочного покрытия укладывается система горизонтальных перфорированных труб, обеспечивающая сбор загрязненных вод. Комбинированные экраны с дренажем весьма надежны, несложны в исполнении, но имеют высокую стоимость и поэтому могут быть рекомендованы к реализации в наиболее ответственных случаях (агрессивные, высокоминерализованные и токсичные стоки).

Рис.5.6 Конструкция комбинированного экрана:

/ - хвосты; 2 - песчаный фильтр; 3 - перфорированная труба для сбора стоков; 4 - глинистый слой мощностью 30 см; 5 - слой песка мощностью 15 см; б - полихлорвиниловая пленка; 7 - слой песка мощностью 30 см; 8 - естественное основание; 9 - дренаж для сбора загрязненных вод, проникающих через пленку

Экраны с "капиллярным эффектом". Схема такого экрана представлена на рис.5.7 Конструкция покрытия двухслойная: снизу укладывается слой грубозернистого песка, выше - слой тонкозернистого (0,1 мм) песка толщиной, не превышающей высоты капиллярного поднятия. При инфильтрации осадков в верхнем слое формируется подвешенная капиллярная кайма, препятствующая просачиванию воды в нижний слой. Во избежание скопления значительного объема воды на поверхности слоя тонкозернистых песков, что может привести к ликвидации капиллярной зоны, выпадающие на поверхности экрана осадки перехватываются и отводятся с помощью системы дренажных труб.

Рис.5.7 Принципиальная схема экрана с "капиллярным эффектом" для предотвращения выщелачивающей инфильтрации:

1 - слой тонкозернистого песка; 2 - слой грубозернистого песка; 3 - трубчатые дрены для перехвата поверхностного стока; 4 - тело отвала

Идея использовать экранизирующий эффект капиллярной каймы в качестве противофильтрационного мероприятия впервые была реализована для предотвращения выщелачивающей инфильтрации на отвалах коммунальных отходов в США. В настоящее время экспе-риментируются многослойные капиллярные барьеры, представляющие собой частое и тонкое переслаивание тонко - и грубозернистого материала. В этом случае создается многоярусный капиллярный барьер, суммарное капиллярное давление в котором может "погасить" вертикальную фильтрацию даже при значительных (в несколько метров) глубинах воды в хранилище промстоков. Такие многослойные экраны наиболее надежны. Кроме того, число слоев экрана может быть дифференцировано для участков накопителя промстоков с различными глубинами - в зависимости от капиллярного давления подобранного материала. Защитные свойства "капиллярного" экрана могут быть существенно усилены одно - двухъярусным систематическим дренажем (например, в средней и нижней частях покрытия). Использование капиллярного эффекта является наиболее перспективным при создании относительно дешевых грунтовых противофильтрационных экранов, особенно для хранилищ опасных и агрессивных стоков.

Противофильтрационные устройства могут располагаться в теле и основании, в береговых примыканиях и в нижнем бьефе ограждающих дамб хранилищ. Противофильтрационные устройства в теле и основании ограждающих дамб обычно возводятся до начала складирования промстоков на полную проектную высоту хранилища наливного типа путем отсыпки тела из однородного слабопроницаемого грунта и устройством: экрана и зуба в основании; ядра или диафрагмы.

Береговые противофильтрационные устройства овражно-балочного типа обычно составляют единое целое с противофильтрационными устройствами ограждающих сооружений. Они выполняются в виде:

одиночной береговой вертикальной завесы, расположенной перпендикулярно к береговой линии;

вертикальной завесы или экрана на береговом откосе, расположенных параллельно береговой линии в сторону верхнего бьефа;

завесы комбинированного типа.

Береговые противофильтрационные устройства выполняют обычно из глинистых материалов в виде вертикальной завесы, врезанной в береговую фильтрующую толщу, либо в виде экрана, уложенного на откосе берегового склона.

Противофильтрационные устройства в нижнем бьефе ограждающих дамб применяют при сооружении хранилищ на водопроницаемом основании ограниченной мощности, когда залегающая под водоупором фильтрующая толща пород представляет собой область разгрузки фильтрационных потоков, движущихся через тело, основание и в обход ограждающего сооружения. С их помощью создается преграда для профильтровавшейся жидкости в целях ее аккумуляции и последующей перекачки в хранилище.

В тех случаях, когда уровень жидкости в хранилище превышает уровень грунтовых вод в берегах балки или на прилегающей территории, применяют противофильтрационные устройства в ложе хранилища. Так, для хвостохранилищ овражно-балочного типа они могут выполняться в виде:

кольцевой совершенной завесы, перерезающей всю толщу сильнофильтрующих грунтов (рис.5.8, а);

кольцевого экрана, прикрывающего сильнопроницаемые грунты береговой толщи (рис.5.8, б);

кольцевой комбинированной завесы на береговых склонах балки (рис.5.8, в);

пластового экрана, покрывающего всю смоченную поверхность части хвостохранилища (рис.5.8, г).

Рис.5.8 Противофильтрационные устройства хвостохранилищ балочно-овражного типа:

а - кольцевая совершенная завеса; б ч кольцевой экран; в - кольцевая комбинированная завеса; г - Пластовым экран; / - проектная поверхность хвостохранилища; 2 - дрены; 3 - кривая подпора грунтовых вод; 4 - противофильтрационные завесы; 5 - зеркало воды бытового фунтового потока; 6 - кривая депрессии; 7 – экраны

В необходимых случаях дополнительно устанавливается сопутствующий дренаж. Дренажные устройства играют исключительно важную роль в обеспечении надежной работы хранилищ и защите гидросферы от загрязнения фильтрующими стоками. Дренаж позволяет перехватить загрязненные воды, фильтрующиеся из хранилищ промстоков, повторно их использовать и обеспечить необходимые нормативные условия на окружающей территории. Обычно он устраивается в нижнем бьефе в комплексе с насосной станцией для перекачки дренажной воды обратно, например, в отстойный прудок хвостохранилища или в систему оборотного водоснабжения обогатительной фабрики. Перехватывающий дренаж располагают на пути движения фильтрационного потока и в зависимости от конкретных гидрогеологических условий выполняют в виде фронтальной дрены или в виде двух береговых дрен.

Пример организации перехвата промстоков при наличии фильтрующей дамбы показан на рис.5.9 [25]. В хвостохранилище площадью 7,4 км2 складируются хвосты горно-обогатительного комбината медного рудника. Основная дамба (2) создается намывом из твердой фазы пульпы (суспензии), причем крупность намываемого материала уменьшается к ядру дамбы. Такая дамба пропускает большие объемы жидкой (разы пульпы в нижний бьеф, где устраивается пруд-отстойник осветленной воды (3) с хорошей изоляцией основания. Низовая дамба (4) пруда-отстойника отсыпается из просеянных хвостов, но в ее конструкцию закладывается ядро из пластичного глинистого материала и каменная наброска на откосах. Эта дамба является практически водонепроницаемой. Осветленная вода из пруда-отстойника частично перекачивается насосной станцией (5) в систему оборотного водоснабжения или обратно в хвостохранилище. Другая (меньшая) часть осветленной воды через выпуск (6) сбрасывается в пруд-очиститель, где стоки проходят окончательную обработку известью для осаждения солей тяжелых металлов и нейтрализации кислой среды. Очищенная вода через выпуск (7) в глухой низовой дамбе пруда-очистителя сбрасывается в гидросеть.

Рис.5.9 Компоновка сооружений для складирования хвостов обогащения и очистки:

1 - хвостохранилище; 2 - фильтрующая дамба из хвостов; 3 - пруд-отстойник осветленной воды; 4 - дамба с глинистым ядром; 5 - насосная станция; 6 - отводы для сброса промстоков; 7 - пруд-очиститель; 8 - низовая глухая дамба

Дренажные устройства, сооружаемые в пределах ложа хранилища, выполняют в качестве разгрузочного и защитного дренажа. Разгрузочный дренаж служит для снижения напоров в основании хранилища, когда уровни воды в них превышают уровни грунтовых вод на прилегающей территории. Он обычно выполняется в виде сети горизонтальных дрен, объединенных в единую систему.

Защитный дренаж устраивают для защиты противофильтрационных экранов, укладываемых на дно и откосы хранилища, от выпирания грунтовыми водами в начальный период эксплуатации. Он выполняется в виде трубчатых дрен, песчаной присыпки, пластового или систематического дренажа, обеспечивающего необходимое снижение уровня грунтовых вод.

Хранилища после их заполнения до проектной емкости и прекращения намыва промстоков подлежат консервации. Под консервацией понимают комплекс технических, физико-химических, биологических и других инженерных мероприятий, способствующих сохранению массива намытых промышленных отходов в безаварийном состоянии для целей последующего промышленного, либо сельскохозяйственного использования. Ввиду того, что многие хранилища в течение многих лет могут оставаться потенциальными источниками загрязнения окружающей среды, в проекте их консервации необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по защите окружающей среды от загрязнений. Например, обязательным условием при консервации хвостохранилища является полное исключение поступления в хвостохранилище поверхностного стока с вышерасположенной водосборной площади, а также сбор и отвод атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на площади хвостохранилища. Для этого используют противофильтрационные экраны (из глинистого грунта или полимерной пленки) и сети водоотводных канав на всей площади хранилища. В тех случаях, когда возможна утечка промстоков из хвостохранилища, что приведет, безусловно, к загрязнению прилегающих территорий, предусматривает осушение хвостов от содержащейся в них поровой жидкости. Для этого обычно проводят дренаж, который может выполняться в виде одной магистральной дрены или разветвленной сети дренажа различных типов.

3.4 Методы очистки сточных вод

Под очисткой сточных вод понимают их обработку с целью разрушения или удаления из них определенных веществ, препятствующих отведению этих вод в водоемы в соответствии с нормативными требованиями или использованию их в производственном водоснабжении взамен свежей воды.

Сточные воды очищаются от загрязняющих веществ на специальных инженерных сооружениях, совокупность которых называют очистными сооружениями.

Существуют три вида очистных сооружений: локальная (участковая), карьерная, районная или городская. Назначение локальных очистных сооружений заключается, прежде всего, в обезвреживании сточных вод непосредственно после технологических установок, когда нельзя их направлять в системы повторного и оборотного водоснабжения на общие карьерные, или на районные очистные сооружения. Некоторые крупные предприятия располагают общими очистными сооружениями. Районные или городские очистные сооружения предназначены для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод района или города.

На очистных сооружениях сточные воды подвергаются очистке механическими, физико-химическими и биохимическими методами.

Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных грубо - и мелкодисперсных примесей механическими и физическими методами. Для задержания крупных нерастворимых примесей сточную воду процеживают через решетки и сита. Более мелкие нерастворимые примеси могут быть выделены из сточных вод отстаиванием, фильтрованием и флотацией.

Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодис-персных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц или крупнозернистого песка.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонко-диспергированных твердых и жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки. Метод фильтрования применяют в настоящее время как один из основных методов глубокой очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонко-диспергированных твердых и жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводят при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Процесс идет под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления над перегородкой или вакуума после перегородки. Метод фильтрования применяют в настоящее время как один из основных методов глубокой очистки природных и сточных вод от взвешенных частиц. Фильтрование может быть использовано в технологических схемах очистки как самостоятельный метод, так и в сочетании с другими методами. В отечественной и зарубежной практике нашли широкое применение фильтры с зернистой загрузкой и тонкими фильтрующими перегородками.

Для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, масла и смолы, возможно применение флотации. Ее используют также для выделения активного ила после биохимической очистки. В некоторых случаях флотация может заменить отстаивание, особенно при обработке флотируемой жидкости коагулянтами. Эффект очистки получается не ниже, чем при отстаивании, в то же время всплывший осадок в 2-3 раза меньше по объему в связи со значительно меньшей влажностью, чем влажность осадков.

Растворимые неорганические соединения удаляют из сточных вод физико-химическими методами очистки, которые заключаются в нейтрализации кислот и щелочей, переводе ионов в плохо растворимые формы, соосаждении минеральных примесей с солями, окислении и восстановлении токсичных примесей до слабо токсичных, десорбции летучих примесей. Эти методы используют также для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц, растворимых газов и органических веществ.

Сточные воды очищают от растворимых органических соединений деструктивными и рекуперационными методами. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных компонентов, содержащихся в сточных водах. В деструктивных методах эти компоненты подвергаются разрушению путем их окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Использование физико-химических методов для очистки сточных вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ.

Это, во-первых, возможность удаления из сточных вод токсичных, биохимически неокисляемых органических загрязнений, достижение более глубокой и стабильной степени очистки; во-вторых - меньшие размеры очистных сооружений, меньшая чувствительность к изменениям нагрузок, возможность полной автоматизации, в-третьих - возможность рекуперации различных веществ.

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата и разлагать многие вредные органические и некоторые неорганические вещества и соединения, присутствующие в сточных водах.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление очистных сооружений горных предприятий зависят от состава и концентрации загрязняющих веществ, объема сточных вод, санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод с учетом дальнейшего их использования, климатических условий, наличия у предприятий необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, сжатый воздух, электроэнергия, реагенты, сорбенты и т.п.) и других факторов. Во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Одна из типовых схем очистки сточных вод показана на рис.5.10. Ниже приводится описание методов очистки сточных вод, наиболее широко применяемых на карьерах.

3.5 Удаление взвешенных частиц из сточных вод

В сточных водах горных предприятий присутствуют в достаточно большом количестве взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси подразделяют на твердые и жидкие. Они образуют с водой дисперсные системы, которые классифицируют на три группы:

[1] грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии);

[2] коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм;

[3] истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [50].

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Процеживание. Сточные воды перед тонкой очисткой процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей, которые могут засорить трубы и каналы.

Решетки выполняют из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-75°. Они могут быть подвижные и неподвижные. Очистку решетки ведут механическими граблями, которые конструктивно могут быть различно оформлены. Снятые с решеток загрязнения направляют на переработку. Для измельчения отходов используют дробилки. Решетки, совмещенные с дробилками, называются коммутаторами. Они позволяют измельчать отходы, не извлекая их из воды.

Для удаления более мелких взвешенных веществ применяют сита, которые могут быть двух типов: барабанные и дисковые. Первые представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0,5-1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность в зависимости от подвода воды (снаружи или внутрь). Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся в желоб.

Для разделения взвешенных веществ на фракции могут быть использованы фракционаторы, представляющие собой емкость, разделяющуюся на две части вертикальной сеткой с диаметром отверстий 60-100 мкм (рис.5.11). Сточная вода через сопло 2 поступает внутрь фракционатора и делится на сетке 3 на грубую и тонкую фракции. При разделении 50-80% взвешенных частиц остается в емкости с грубой фракцией.

Отстаивание - это метод очистки вод от взвешенных в ней частиц путем их осаждения под действием силы тяжести.

Механическое отстаивание применяют для осаждения грубодисперсных примесей. Этот метод обеспечивает лишь грубую очистку сточных вод от взвешенных частиц (до 50-150 мг/л).

Скорость осаждения мелких частиц, включая коллоидные системы, незначительна, они могут долгое время находиться в воде. Это явление объясняется малой начальной массой частиц, отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. слипаемости друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности.

Для ускорения процесса отстаивания и усиления его эффективности применяют химические методы обработки сточных вод - вносят реагенты-коагулянты и флокулянты.

С точки зрения коагулирования мелкие частицы несут одноименные электрические заряды, взаимное отталкивание которых препятствует слипанию частиц. Заряженные частицы отталкиваются друг от друга, если расстояние между ними превышает критическое. При расстоянии, меньшем критического, частицы соединяются и коагулируются. Коагулирование можно усилить вследствие уменьшения поверхностного заряда за счет добавки в сточные воды растворов солей, содержащих многовалентные ионы. Эти ионы, адсорбируясь на поверхности частиц, уменьшают их поверхностный заряд, а броуновское движение способствует сближению частиц на расстояние, при котором происходит их самопроизвольное слипание.

При другом способе коагулирования в сбрасываемую воду вводят растворы сернокислых солей алюминия или железа. В результате их гидролиза образуются коллоидные частицы гидроокиси металла, имеющие заряд, противоположный по знаку заряда взвешенных частиц, что способствует нейтрализации зарядов и интенсивному образованию хлопьев.

В качестве коагулянтов обычно используют неорганические соли: сернокислый алюминий, алюминат натрия, гидроокись алюминия, сернокислое железо, железный купорос, хлорное железо, активированный золь кремниевой кислоты.

Интенсификация осаждения взвесей, особенно при их высокой концентрации (до нескольких десятков граммов в кубическом метре) в большинстве случаев достигается введением в сточную воду флоку-лянтов, которые способствуют образованию механических связей из макромолекул между отдельными частицами, объединяемыми в крупные агрегаты, называемые флокулами.

В процессе осаждения взвесей при разделении твердой и жидкой фаз в гравитационном или центробежном поле условно выделяют три зоны: I - зона осветления, II - зона осаждения, III - зона уплотнения осадка.

В зоне осветления концентрация частиц в воде невысокая и поэтому частицы под действием гравитационных сил свободно осаждаются. В зоне осаждения концентрация частиц шлама увеличивается, осаждение происходит в условиях стесненного падения. В зоне уплотнения осадка концентрация частиц достигает максимума, а скорость осаждения их приближается к нулю. Осадок обезвоживается под действием веса частиц.

В промышленных аппаратах с непрерывной подачей питания выделить зоны разделения фаз практически невозможно. На процесс осветления влияют гранулометрический и минералогический состав твердого компонента, его плотность и концентрация, вязкость, температура и рН пульпы (воды), наличие и состав в ней реагентов. Эффективность осветления воды во многом зависит от правильного приготовления реагента и его дозировки, конструктивных особенностей выбранного аппарата и его удельной производительности. Для осветления воды на карьерах применяют:

устройства и аппараты, в которых расслоение пульпы производится под действием силы тяжести (непрерывного действия - пирамидальные отстойники, конусные и радиальные сгустители; периодического действия - наружные отстойники, шламовые бассейны, пруды); "

аппараты, в которых расслоение происходит тюд действием центробежной силы (гидроциклоны, осадительные центрифуги);

флотационные машины (вывод грубодисперсного шлама).

Осветление воды является необходимым звеном технологического процесса, предназначенного для замыкания водношламовых схем горнопромышленных предприятий и поддержания оптимального уровня содержания твердого компонента в оборотной и в сбрасываемой воде.

Для выделения из карьерных, дренажных и производственных сточных вод взвешенных примесей, осаждения их под действием силы тяжести при небольшой скорости потока, а также для очистки сточных вод с помощью реагентов применяют специальные искусственные резервуары или водоемы, которые подразделяются на песколовки, отстойники и пруды-осветители.

Песколовки (рис.5.12) применяют для предварительного выделения из карьерных и дренажных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом силикатов.

Горизонтальные песколовки представляют резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды, выполненные в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круговую форму. В них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. По эффекту осветления вертикальные песколовки уступают горизонтальным.

Рис.5.12. Схемы песколовок:

а - вертикальная; б, в - горизонтальные с кольцевым движением воды; г - аэрируемая; 1 - подача сточной воды; 3 - воздухоотвод; 4 - воздухораспределитель; 5 - сборник всплывающих веществ; 6 - отвод всплывающих веществ

Отстойники. В зависимости от назначения отстойники могут служить: для частичного осветления вод (при оборотном водоснабжении), для предварительной очистки воды (в качестве первой ступени очистки при сложном комбинированном способе очистки), для окончательной очистки сточных вод (природоохранные).

Отстойники для предварительной очистки дренажных и карьерных вод устраиваются в водопоннжающих скважинах, у насосных станций главных и участковых водосборников. Для окончательной очистки вод применяют отстойники в виде резервуаров и пруды-осветлители.

Отстойники в виде резервуаров подразделяются на нетиповые и типовые. Нетиповые представляют емкости различных размеров и формы (обычно выполняются в виде прямоугольной формы). После заполнения до предельной высоты осветленная вода откачивается, а осадок периодически удаляется. Иногда используют несколько нетиповых отстойников (обычно из железобетонных конструкций), работающих поочередно.

Типовые отстойники в зависимости от характера движения осветляемой воды подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие две или более одновременно работающие камеры (рис.5.13). В практике чаще всего применяют гидравлические камеры: водоворотные, вихревые (вертикальные), перегородчатые (коридорные). Очищаемая вода поступает через распределительный лоток и дырчатую перегородку в рабочую часть отстойника. Для удаления осадка вдоль рабочих коридоров по грязевому приямку укладываются перфорированные трубы, из которых осадок выдавливается в результате действия давления воды. Осветленная вода собирается лотком или перфорированной трубой. Если для интенсификации процесса осаждения используются различные коагулянты и флокулянты, то в этом случае в отстойнике встраивается камера хлопьеобразования.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в горизонтальном направлении со скоростью v и под действием силы тяжести вниз - v0 (рис.5.14). Поэтому скорость и направление перемещения каждой частицы представляют равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успевают осесть только те частицы, траектория движения которых пересекает дно отстойника в пределах его длины. Следовательно, время прохождения частицы вдоль отстойника tr должно быть больше либо равно времени опускания частицы на дно отстойника под действием силы тяжести (tB), т.е. tr tB. С другой стороны, время tr и tB определяются, как:

(5.15)

где L - длина отстойника, м;

Н - высота потока воды, м;

v - горизонтальная скорость перемещения частицы, м/с;

v0 - скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность), м/с. Для оседания частиц в отстойнике необходимо обеспечить ламинарный характер движения воды, т.е. V VKp. Критическая скорость при этом определяется по формуле

Vкр= м/с,

где V - кинематическая вязкость жидкости, см2/с;

RеKp - критическое число Рейнольдса;

R - гидравлический радиус, м. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике обычно не превышает V < 0,01 м/с.

Рис.5.13. Варианты оснащения горизонтального отстойника:

а - с регулирующими дырчатыми перегородками; б - с тонкослойными элементами из наклонных перегородок; в - с системой рассредоточенного поверхностного отбора осветленной воды

Важнейшим расчетным параметром, характеризующим процесс осаждения взвесей, является скорость осаждения частиц v0, которая называется гидравлической крупностью. Она определяется либо расчетным путем, либо экспериментально. По формуле Стокса устанавливают обычно гидравлическую крупность шарообразных частиц одинакового размера, а для учета влияния концентрации взвесей и реолактических свойств системы вводят поправочный коэффициент - R:

м/с (5.17)

, (5.18)

Где, где d - диаметр частицы, м;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

rТ, rВ - плотность твердой частицы и воды, кг/м3;

m0, mСТ - абсолютная вязкость чистой и сточной воды, Па "с;

- объемная доля жидкой фазы.

Сточные воды представляют собой зачастую полидисперсные системы. В них содержатся частицы от сравнительно крупных до мелких размеров, вплоть до коллоидных. Скорость осаждения последних незначительная, они могут долго находиться в воде. Это объясняется не только малой начальной массой частиц, но также отсутствием их самопроизвольной коагуляции, т.е. неслипаемостью друг с другом из-за наличия одноименных электрических зарядов на их поверхности. Поэтому скорость осаждения частиц в них непрерывно изменяется во времени. На практике ее определяют экспериментально, исследуя кинематику осаждения взвесей. Для этого через определенное время - t устанавливают количество осевшей твердой фазы - М (в процентах от общего количества твердого, содержавшегося в воде до ее отстаивания). Результаты наблюдений наносят на график и отстраивают кривую осаждения (рис.5.15), по которой можно определить количество осевшей твердой фазы взвеси (требуемую эффективность работы отстойного устройства) в любой момент времени t. После этого вычисляют гидравлическую крупность частиц в расчетный момент времени через соотношение высоты слоя жидкости - he отстойнике и времени - t, т.е. vo = h/t.

Рис.5.15. Кинетика процесса осаждения полидисперсной смеси

В конкретных условиях выбор методики определения v0 зависит, прежде всего, от назначения отстойника. Например, если он предназначен для улавливания частиц определенного размера независимо от общего эффекта осветления, то гидравлическую крупность частиц определяют по формуле Стокса. Это случай, когда проводится очистка воды в технических целях, например, для уменьшения гидроабразивного износа оборудования при использовании оборотной воды или при проектировании очистных сооружений новых карьеров, когда получить значение v0 экспериментальным путем не представляется возможным, но известен гранулометрический состав частиц.

Если отстойник предназначен для улавливания определенного количества частиц с учетом требуемого эффекта осветления воды, значение v0 находят опытным путем.

Необходимая длина отстойника устанавливается из выражения

L, м (5.19)

Поскольку частицы осаждаются в турбулентном потоке, в котором скорость осаждения частиц замедляется действием вертикальной составляющей горизонтальной скорости, в формулу (5.19) вводят поправочный коэффициент , равный 1,7 2:

м (5.20)

Обычно глубина отстойника равна Н - 1,5-4 м, длина (8-И2) Н. Ширина отстойника определяется по формуле:

м (5.21)

где Q - производительность отстойника, м3/ч.

Основным показателем осаждающей способности отстойника является объем активной зоны, под которым понимается объем фиктивного отстойника с параллельно струйным движением воды и осаждающей способностью, соответствующей естественному объему.

Объем активной зоны отстойника можно увеличить подбором рационального контура отстойника, устройством струераспредели-тельных сооружений в месте входа промстоков в отстойник и подбором рационального слива отстоявшейся воды.

Горизонтальные отстойники ввиду их простоты конструкции и небольших капитальных затрат широко используются на горных предприятиях. Вместе с тем, они характеризуются относительно низкими гидравлическими и технологическими показателями. Эффективность отстаивания не превышает 60%, продолжительность отстаивания - 1-3 часа.

Наряду с горизонтальными отстойниками на горно-обогатительных предприятиях применяют радиальный и вертикальный отстойники.

Радиальный отстойник (рис.5.16) представляет собой круглый резервуар диаметром до 100 м с коническим днищем с уклоном к центру порядка 0,03-0,08. Очищаемая вода подается в специальное приемное устройство в центре отстойника, из которого затем растекается в радиальном направлении, переливается в кольцевой сливной желоб и отводится к месту дальнейшего использования. Осадок непрерывно удаляется к центру отстойника вращающейся металлической гребковой фермой со скребками, откуда он непрерывно или периодически удаляется самотеком или с помощью насоса.

В радиальных отстойниках твердые частицы выпадают из потока так же, как в горизонтальных отстойниках. Однако в последних скорость потока постоянна, а в радиальных переменна и убывает от центра к стенкам отстойника. Это объясняется увеличение площади поперечного сечения потока от центра.

Требуемая площадь осветления радиального отстойника может быть определена по формуле:

F=2 (5.24)

где Q - производительность отстойника, м3/с;

Uo - гидравлическая крупность частиц, м/с;

β - коэффициент, учитывающий использование объема отстойника β - 1,5÷2).

Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20000 м3/сут. Эффективность осаждения 60%. Главное преимущество такого отстойника - относительно большая площадь осветления при малой ее высоте. Фактическое отношение диаметра к высоте составляет 6 - 5-30. Обычно используют отстойники диаметром 16 - 5-60 м. Глубина проточной части отстойника от 1,5 до 5 м.

Рис.5.16. Принципиальная схема вертикального отстойника:

1 - водосборный канал; 2 - гаситель; 3 - труба для удаления осадка

Вертикальный отстойник (рис.5.17) представляет собой круглый (диаметр 5-10 м или квадратный в плане резервуар (14x14 м) с коническим (пирамидальным) днищем с наклоном стенок 50-70°. Очищаемая вода движется снизу вверх и после отстоя сливается в кольцевой желоб. Осадок собирается в нижней конической части отстойника, откуда периодически удаляется самотеком при открытых задвижках на выпускной трубе. В центральной части отстойника может размещаться труба, используемая как водоворотная или вихревая камера хлопьеобразования.

Осаждение частиц происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,5-0,6 мм/м. Высота зоны осаждения 4-5 м. Для выпадения твердой фазы в осадок необходимо условие, при котором гидравлическая крупность частиц была бы больше скорости восходящего потока воды, т.е. U0 ≥V. Так как скорость восходящего потока неравномерна по сечению отстойника, но вводится коэффициент - k.

Тогда условие записывается как:

(5.25)

к (5.25) Значение коэффициента k принимается равным 1,5÷1,8. Производительность вертикального отстойника:

м3/с (5.26)

Рис.5.17. Принципиальная схема вертикального отстойника: 1 - водосборный канал; 2 - гаситель; 3 - труба для удаления осадка

Повышение эффективности отстаивания взвесей в воде достигается за счет увеличения площади отпаивания и проведения процесса осаждения частиц в тонком слое жидкости. На практике применяют наклонные модули с прямоточным, противоточным и перекрестным движением воды и осадка. Рабочими элементами таких модулей являются трубки (для трубчатых модулей) диаметром 25-50 мм и длиной 0,6-1 м или параллельные пластины (для пластинчатых модулей), расстояние между которыми 10-15 мм. Трубки или пластины устанавливают с малым (до 5°) или большим (45-60°) наклоном. Благодаря многопластинчатой структуре модуля поток воды разбивается на ряд упорядоченных струек, в результате чего при неизменной скорости движения уменьшается гидравлический радиус в каждом канале, формируется ламинарная структура потока и тем самым создаются благоприятные условия для осаждения частиц. Осадок под действием сил тяжести постоянно сползает по наклонной поверхности в илонакопи-тель.

При одинаковой гидравлической крупности осаждаемых частиц удельная нагрузка на рабочую площадь наклонных модулей при принятых параметрах почти в 50 раз больше, чем горизонтальных отстойников. Благодаря высокой производительности отстойники с наклонными модулями имеют небольшие габариты. В связи с этим они получают все большее распространение. Их используют для осветления сточных вод с небольшим содержанием взвешенных веществ при расходах от 100 до 10000 м3/сут. Гидравлическая нагрузка у отстойников 2,4-10 м3/ч на 1 м2 входного сечения трубок. Эффективность очистки 80-85%.

Прогрессивным направлением является удаление взвешенных веществ под действием центробежных сил. Силы, действующие на выделяемые частицы в центробежных устройствах, больше сил тяжести, действующих в отстойниках. Вследствие этого повышается в несколько раз их производительность, уменьшаются их размеры. Поэтому применение таких устройств наиболее целесообразно для очистки карьерных и дренажных вод, содержащих большое количество крупных тяжелых взвесей, а также в условиях стесненных производственных площадей (например, в подземных дренажных выработках).

К устройствам центробежного типа относятся гидроциклоны и центрифуги. На горных предприятиях широко распространены напорные гидроциклоны, из которых наиболее распространен конический гидроциклон (рис.5.18). Загрязненная вода подается под давлением 0,05-0,3 МПа внутрь гидроциклона, поступает в цилиндрическую часть и вращательно движется в ней вместе с примесями. Крупные примеси отжимаются возникающей центробежной силой к стенкам и вместе с жидкостью по винтовой спирали поступают к сливу. Осветленная вода движется вверх по оси гидроциклона. Из-за возникновения в потоках гидроциклона радиальных и замкнутых циркуляционных токов, вызывающих турбулентное перемешивание жидкости, эффективность гидроциклонов составляет в среднем 70-80% (в отдельных случаях достигает 100%).

в)

Рис.5.18. Гидроциклоны: а - напорный; б - с внутренним цилиндром и конической диафрагмой; 1 - корпус; 2 - внутренний цилиндр; 3 - кольцевой лоток; 4 - диафрагма; в - блок напорных гидроциклонов; г - многоярусный гидроциклон с наклонными патрубками для отвода очищенной воды; 1 - конические диафрагмы; 2 - лоток; 3 - водослив; 4 - маслосборная воронка; 5 - распределительные лотки; 6 - шламоотводящая щель.

На эффективность работы напорных гидроциклонов влияют скорость движения воды на входе, масса частицы, физические свойства воды, конструктивные параметры (диаметр гидроциклона, выпускных и сливных патрубков). Производительность напорных гидроциклонов определяется по формуле:

м3/с (5.27)

где k - безразмерный коэффициент;

D - диаметр гидроциклона, м;

DBX - диаметр впускного патрубка, м;

Н - перепад давления между сливом и впуском воды, Па;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Для удаления из воды тонкодисперсных примесей применяют также гидроциклоны малого диаметра (10, 15,20 мм), устанавливаемые параллельно в большом количестве. Установки такого типа называются мультициклонами. Повышение эффективности эффективности достигается за счет увеличения величины центробежной силы при уменьшении диаметра аппаратов.

Пруды-осветлители принимают в тех случаях, когда рельеф местности создает необходимые условия для сооружения пруда, а содержание взвешенных веществ в очищенной воде не превышает 30 мг/л. Содержание частиц с гидравлической крупностью менее 0,1 мм/с не превышает 50 мг/л. Процесс очистки сточных вод от взвешенных веществ заключается в следующем.

Рис.5.19. Пруд-отстойник трехкаскадный: 1 - первый каскад; 2 - второй каскад; 3 - третий каскад; 4 - плотина; 5 - хлораторная

Сточная вода поступает в первый каскад пруда 1 (рис.5.19), где происходит отставание основной массы взвешенных веществ. Предварительно осветленная вода через регулируемый водослив поступает во второй каскад 2, где также продолжается процесс отстаивания. При выпуске воды через регулируемый водослив второго каскада в нее вводят обеззараживающий реагент - хлорную воду. Третий каскад 3 выполняет роль контактного резервуара и осветлителя. Объем пруда-отстойника принимают таким, чтобы периодичность его очистки от осадка была не менее 10 лет. В период очистки первого каскада сточная вода подается непосредственно во второй каскад. На период очистки второго или третьего каскадов предусматриваются обводные водоводы (трубопроводы). Основным недостатком прудов-осветлителей является необходимость занятия больших площадей земли и неуправляемость процесса осветления.

Для очистки дренажных и карьерных вод, когда количество взвешенных веществ в исходной воде не лимитируется, отстаивание может осуществляться в горизонтальном отстойнике и в пруде-отстойнике (рис.5.20). Сточная вода подается в регулирующую емкость 1, откуда самотеком поступает в горизонтальный отстойник 2. Предварительно очищенная вода проходит хлорирование при выходе из горизонтального отстойника и далее поступает в пруд-отстойник.

Осадок удаляют с помощью шламовых насосов с предварительной размывкой его гидромонитором.

Для очистки вод, загрязненных мелкодисперсной взвесью, в данную схему вводят реагентную обработку. Вода из резервуара (усреднителя) поступает в смеситель, куда вводится раствор коагулянта. На выходе из смесителя вода смешивается с флокулянтом и самотеком через камеру хлопьеобразования подается в отстойник. Достоинством данных схем очистки является простота конструктивных решений и обслуживания, надежность работы. К недостаткам можно отнести необходимость выключения из работы секции остойника в период очистки от осадка. Этот недостаток может быть устранен в случае замены горизонтального отстойника на вертикальный, радиальный или наклонный отстойники.

Рис.5.20. Схема отстаивания шахтной воды в горизонтальной отстойнике и в пруде-отстойнике:

I - регулирующая емкость; 2 - горизонтальный отстойник; 3 - хлораторная; 4 - пруд-отстойник; 5 - иловая площадка

3.6 Очистка кислых и щелочных карьерных и дренажных вод

Значительный ущерб окружающей природной среде наносит сброс в открытые водоемы минерализованных, кислых и щелочных карьерных и дренажных вод. Основными методами очистки минерализованных вод являются: термический, мембранный, ионообменный и гидротехнический.

К термическому методу опреснения относятся процессы с использованием высоких температур (дистилляция) и низких температур (вымораживание). Процесс дистилляции является в настоящее время наиболее разработанным, поэтому он получил наиболее широкое распространение. Термическое опреснение связано с изменением агрегатного состояния минерализованной воды при ее нагревании. При кипении воды образуется пар, а ионы солей ввиду их малоподвижности остаются в рассоле. Промышленностью создано несколько различных типов дистилляционных аппаратов, отличающихся условиями процесса, регенерацией тепла, конструкцией и т.д.

Процесс вымораживания заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами. Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации растворенных солей.

Ионный обмен распространен при обессиливании воды в процессе водоподготовки для извлечения из сточных вод ряда металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят в ионообменных установках и аппаратах, изготовляемых промышленностью.

Разделение ионов солей в минерализованных водах возможно при помощи ионоселективных мембран под действием постоянного тока. Этот процесс осуществляется в специальных аппаратах - электродиализаторах.

Наиболее простым методом очистки минерализованных вод является гидротехнический, который предусматривает использование процессов естественного испарения или вымораживания или разбавление их чистой водой до нормативного уровня.

Естественное вымораживание осуществляют буртовым способом или наливным. В первом случае создают с помощью разбрызгивающих форсунок ледяные бурты. Во втором случае производят послойное намораживание.

Этот метод достаточно широко применен на горных предприятиях, карьерные и дренажные воды которых содержат сульфаты, хлориды кальция и магния. Это объясняется, прежде всего, отсутствием в стране и за рубежом промышленно освоенных методов очистки сточных вод от этих ингредиентов. Поэтому метод разбавления может рассматриваться как временный.

Технология очистки кислых и щелочных карьерных и дренажных вод предусматривает перевод растворенных солей в твердую фазу, отделение твердой фазы от воды, уплотнение и обезвоживание твердой фазы. Первый этап очистки осуществляется химическими методами нейтрализации, окисления и восстановления.

Нейтрализацию можно проводить различными способами: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами.

Если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими ингредиентами, то применяют нейтрализацию вод смешиванием. Кислые и щелочные воды смешивают в емкости (рис.5.21) с мешалкой и без мешалки. В последнем случае перемешивание ведут воздухом. При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривают установку усреднения. При избытке кислых или щелочных сточных вод добавляют соответствующие реагенты. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки.

Для нейтрализации кислых вод путем реагентной обработки могут быть использованы: едкий натр, едкий калий, известь, известняк, доломит, мрамор, мел, магнезит, сода, отходы щелочей, отходы ацетиленного производства, зола, цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Са (ОН) г 5-10%. Соду и гидроксид натрия используют, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту, применяют различные отходы (например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производства, содержащие достаточное количество окиси кальция и других щелочей).

Основными нейтрализующими реагентами, наиболее распространенными на горных предприятиях, является известь и известняк.

При нейтрализации кислых вод, содержащих растворенные соли железа и алюминия, с помощью извести образуются легкие желатинообразные хлопья гидроокисей железа и алюминия, выпадающие в осадок, и сульфат кальция (гипс), который в зависимости от его количества растворяется в воде или частично выпадает в осадок.

Для перемешивания кислых вод с реагентом (например, известковым молоком) на очистных сооружениях используют различного рода смесители: ершовые, вихревые, диафрагмовые, эжекторные и др. Нейтрализованная вода в простейших схемах очистки (рис.5.22) поступает в пруд-отстойник, где происходит ее осветление с одновременным накоплением осадка на дне водоема. На практике применяются также более сложные схемы очистки, включающие многоступенчатую обработку кислых вод. В качестве реагента широкое применение может найти известняк как распространенный в природе и недорогой материал или совместное использование известняка и извести.

Кроме гравитационного метода осветления воды и уплотнения осадка могут быть использованы флотационные методы.

Обезвоживание образующегося осадка после его уплотнения может осуществляться на типовых аппаратах заводского изготовления: вакуум-фильтрах. В последнем случае процесс очистки ведется с применением флокулянтов.

Для нейтрализации кислых вод в некоторых случаях проводят их фильтрование через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлак, зола).

Процесс ведут в фильтрах - нейтрализаторах, заполненных кусками известняка или доломитом размером 30-80 мм. При высоте слоя материала 0,85-1,2 м скорость течения сточных вод не должна превышать 5 м/с.

Рис.5.22. Принципиальная схема нейтрализации кислых шахтных вод:

1 - смеситель; 2 - погружной датчик; 3 - приборы автоматического регулирования; 4 - дозатор; 5 - резервуар известкового молока

Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты. В последнее время начинают использовать отходящие кислые газы, содержащие СО2, SO2, NO2, N2O3 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные щелочные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку и самих газов от вредных компонентов. При этом нейтрализация осуществляется в реакторах с мешалкой (рис.5.23), пленочных и тарельчатых колоннах.

3.7 Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.

Для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ применяют биохимические методы. Этот способ основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе их жизнедеятельности. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит - сульфат - ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Разрушение органических веществ называют биохимическим окислением.

В зависимости от вида микроорганизмов, участвующих в разрушении органического вещества, различают аэробный и анаэробный процессы очистки сточных вод. Аэробный метод основан на использовании аэробных групп организмов, для жизнедеятельности которых необходим постоянный приток кислорода и температура 20-40°С. Аэробный процесс является окислительным и может нормально протекать, если концентрация органического вещества в сточной воде (выраженная в биохимической потребности в кислороде - ВПК) не будет превосходить некоторые предельные величины. В противном случае высоко концентрированные сточные воды приходится разбавлять слабо концентрированными или в отдельных случаях даже чистой водой.

Анаэробные методы очистки протекают без доступа кислорода. Анаэробный процесс является восстановительным и может протекать практически при любых концентрациях органического вещества. До недавнего времени их использовали для обезвреживания осадков. Сейчас его начинают применять для разрушения органических веществ в сильноконцентрированных сточных водах.

Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать как в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биохимических прудах), так и в искусственных очистных сооружениях (в аэротенках, биофильтрах), в которых процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.

Поля орошения. Это специально подготовленные и спланированные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры и они предназначены только для очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.

Очистка сточных вод в этих условиях идет под воздействием почвенной микрофлоры, солнечной радиации, воздуха и под влиянием жизнедеятельности растений. В процессе биологической очистки сточные воды проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта пленку, населенную множеством микроорганизмов. Эта пленка адсорбирует коллоидные частицы и растворенные в сточных водах вещества, и они под действием аэробных микроорганизмов переходят в минеральные соединения. Непременным условием протекания аэробных процессов является наличие кислорода. Наиболее интенсивное биологическое окисление происходит в верхних слоях почвы (0,2-0,4 м). На глубине, где ощущается недостаток кислорода, преобладают анаэробные процессы. Процессы очистки протекают на глубине до 1,5 м.

Поля орошения желательно устраивать на песчаных, суглинистых и черноземных почвах. Грунтовые воды должны быть не выше 1,25 м от поверхности. В противном случае необходимо устраивать дренаж.

Устройство полей орошения не разрешается на территориях, находящихся в пределах I и II поясов зон санитарной охраны источников централизованного водоснабжения и минеральных источников; в непосредственной близости от мест выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещиноватых пород и закарстовых, не перекрытых водоупорным слоем. На земледельческих полях орошения запрещается выращивание овощных культур, употребляемых в пищу без термической обработки, а также бахчевых культур и ягод (земляника и клубника).

При организации полей орошения предусматривают устройство резервных полей фильтрации (до 25-30% площади орошаемой территории) для приема сточных вод в неблагоприятные периоды года, во время уборки урожая и в других случаях, когда сточные воды не могут быть использованы для орошения.

В зимнее время сточную воду направляют только на резервные поля фильтрации. Так как в этот период фильтрация сточной воды прекращается полностью или замедляется, то резервное поле фильтрации проектируют с учетом площади намораживания.

При выборе территории для полей фильтрации руководствуются теми же правилами, что и при выборе территории для полей орошения. Наиболее подходящими грунтами для полей фильтрации являются пески и супеси. Поля фильтрации располагают ниже водозаборных сооружений по течению грунтового потока (не менее 200 м для легких суглинков, 300 м - для супесей и 500 м - для песков).

Вследствие того, что на поля фильтрации допускается нагрузка значительно большая, чем на поля орошения, обязателен дренаж. Кроме того, в целях повышения фильтрационной способности почвы и поддержания процесса окисления органических веществ в непрерывном режиме необходимо перепахивание и боронование участков.

Сбор и отвод профильтровавшейся очищенной воды с полей орошения и фильтрации осуществляют с помощью дренажных устройств, которые могут быть открытыми (канавы) и закрытыми (дренажные трубы). Количество сточных вод, которое может быть очищено на единице площади полей орошения, зависит в основном от фильтрующей способности грунта и потребности выращиваемых культур во влаге. Для успешной эксплуатации полей сточную воду предварительно осветляют. Очистка сточных вод с одновременным их использованием для орошения и удобрения может быть проведена по разным вариантам (рис.5.24). Например, сточные воды после механической очистки поступают в пруды накопители, а затем по каналу - в пруды-испарители и на поля орошения. Ил и сточные воды после механической, физико-химической и биохимической очистки направляют на поля орошения, а в неполивной период сбрасывают в водоем. В последнее время распространение получило" подпочвенное орошение сточными водами, распределяемыми через ""рубчатые асбестоцементные или полиэтиленовые трубчатые увлажнштели. Такое орошение позволяет наиболее полно использовать удобр-ительные свойства сточных вод, автоматизировать процессы полива и обеспечить санитарно-гигиенические требования

Рис.5.24. Варианты естественной биохимической очистки сточных вод:

1 - сооружения механической очистки; 2 - сооружения физико-химической очистки; 3 - сооружения биохимической очистки; 4 - пруды-ило-уплотнители или биологические пруды; 5 - отводной канал; 6 - пруд-испаритель; 7 - поля фильтрации; 8 - земледельческие поля орошения

Биологические пруды. Пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Они представляют собой земляные сооружения (каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней), через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или биологически очищенная сточная вода. Различают пруды с естественной или искусственной аэрацией. Пруды с естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5-1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.

Под действием бактерий происходит окисление органических примесей сточных вод. При этом бактерии используют кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли в свою очередь могут усваивать продукты распада, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ.

При естественной аэрации время пребывания сточной воды в прудах - до 10 суток и более. Для повышения скорости растворения кислорода, а следовательно, и повышения скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Для подачи воздуха при пневматической аэрации используют компрессоры низкого давления. При этом кроме насыщения воды кислородом происходит и ее перемешивание. Аэрация позволяет в 3-3,5 раза повысить нагрузку по загрязнениям, увеличить глубину пруда до 3,5 м. В прудах с искусственной аэрацией достаточная степень очистки может быть достигнута за 1-3 суток.

Пруды работают круглогодично в районах со среднегодовой температурой +10°С и выше, в средней полосе - сезонно. В последнем случае весной, перед вводом биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна. После вспашки пруды заполняют сточной водой, которую выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок "созревания" прудов для средней полосы России не менее одного месяца. Осенью, после окончания работы, воду из них выпускают. В зимнее время производят намораживание воды.

В искусственных условиях процесс биологической очистки сточных вод проводят в биофильтрах или аэротенках с использованием биопленки или активного ила.

Очистка в биофильтрах. Биофильтры представляют собой достаточно большую емкость (обычно цилиндрической формы диаметром от 6 до 30 м, изготовленную из кирпича или железобетона), внутри которой размещается кусковая насадка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха.

В биофильтрах сточная вода, проходя через фильтрующую загрузку, оставляет в ней, вследствие адсорбции, взвешенные и коллоидные органические вещества, которые образуют биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источники питания и энергии. В ходе потребления и превращения клетками биопленки органических веществ и кислорода биомасса пленки увеличивается. Часть микроорганизмов остается в биопленке, а часть, отмирая, выносится потоком жидкости. Биопленки имеют толщину до 3 мм и более. Площадь поверхности 1 кг биопленки достигает 4000 м. Окислительная мощность биофильтров зависит от количества биопленки, удерживаемой загрузкой, и конструктивных особенностей биофильтра. Прирост биопленки регулируется удельной гидравлической нагрузкой на фильтр. Если нагрузка мала, то происходит самоокисление биопленки, если повышена, то происходит прирост биомассы до критических размеров и отрыв ее от материала загрузки. В качестве загрузки используют различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: щебень, гравий, шлак, керамзит и т.п.

В настоящее время предложено большое число конструкций биофильтров, которые делят на биофильтры: работающие с полной и неполной биологической очисткой; с естественной и искусственной подачей воздуха; с рециркуляцией и без рециркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые, капельные, вы-соконагружаемые (орошаемые), башенные (большой высоты) н т.д.

Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность, но обеспечивают полную очистку. Гидравлическая нагрузка их равна 0,5-3 м3/ (м2 *сут). Их используют при объеме сточных вод до 1000 м3/сут при БПК не более 200 мг/л. Высоконагружаемые биофильтры работают при гидравлической нагрузке 10-30 м3/ (м2, сут), т.е. очищают в 10-15 раз больше сточной воды, чем капельные. Однако они не обеспечивают полную очистку. Двухступенчатые биофильтры применяются в том случае, когда для достижения высокой степени очистки нельзя увеличить высоту биофильтров.

Эффективность очистки сточных вод на биофильтрах от патогенных микроорганизмов (вирусы, бактерии) достаточно высока и составляет не более 90%, поэтому жидкую фазу хлорируют, а твердую - обеззараживают на иловых площадках или в метантенках.

Очистка сточных вод активным илом. Для большинства сточных вод эффективно используется способ очистки сточных вод активным илом. Основной принцип способа очистки сточных вод активным илом заключается в следующем.

После соответствующей механической и (или) химической предварительной обработки, возможно с добавленными питательными веществами, сточные воды направляются в биологический реактор, так называемый аэротенк, где растворенные органические вещества, насколько это возможно биологически, посредством активной биомассы, так называемого активного ила, частично преобразуются в новую биомассу, частично окисляются в воду и двуокись углерода (СО2). Для этого кислород искусственно вводят в аэротенк и содержимое аэротенка хорошо перемешивают при помощи механических аэрационных устройств. Существуют и другие системы, например, газация сжатым воздухом или инжекторная аэрация.

В результате поступления сточной воды эквивалентное количество смеси активного ила - сточной воды вытесняется во вторичный отстойник, где разделяются ил и вода. В то время, как очищенная вода стекает в ступень последующей очистки (например, нитрификацион-ное сооружение, осветляющий бассейн) или к приемнику сточных вод, ил, так называемый возвратный активный ил, перекачивается обратно в аэротенк или частично выводится и удаляется в виде избыточного активного ила.

На практике возникает ряд технических и экономических проблем при использовании данного способа очистки. Например, большие объемы сточных вод с высоким наличием загрязнением предполагают использование значительного количества биомассы, требуются большие объемы аэротенков.

Многие же промышленные сточные воды вследствие либо одностороннего состава, либо наличия легких веществ склонны к образованию слабо концентрированных илов. Для утяжеления ила используются соли железа или алюминия.

Необходимость ввода кислорода в аэротенк, невысокая растворимость его в воде, особенно в теплых промышленных сточных водах, связаны с высокими затратами энергии.

Высокие затраты на ввод кислорода приводят к высокой плотности энергии в аэротенке и вызывают в сточных водах, и без того склонных к вспениванию, часто не поддающиеся управлению, проблемы вспенивания. Высокая пропускная способность воздуха приводит к высокому выделению отходящих газов с последствиями отрицательного воздействия пахучих веществ и распространения бактериосодержащих аэрозолей в окружающей среде. Кроме того, в зонах с морозными периодами создаются значительные проблемы с сильным образованием тумана и оледенением аппаратов и сооружений в результате замерзающего конденсата.

Для устранения этих недостатков в зарубежной практике вместо открытых аэротенков воздушной аэрацией используются закрытые и, как правило, разделенные на несколько камер (2-6) реакторы с аэрацией техническим кислородом. Отвечающая требованиям предварительно обработанная сточная вода вместе с возвратным активным илом направляется в 1-ю камеру реактора. В газовом пространстве 1-й камеры технический кислород подается под давлением. Он промывает реактор в том же направлении, как и поток жидкости, и расходуется при этом примерно на 90%. Из последней камеры реактора выходит поток отходящего газа, состоящий из кислорода, двуокиси углерода, азота и водяных паров.

На горных предприятиях сточные воды могут быть насыщены сульфидами, которые перед подачей их в биологическую ступень очистки должны быть в значительной мере очищены от сульфидов. Для этого существует большое количество способов. Например, для физически растворенного H2S применяются десорбционные процессы, для сульфидов, связанных со слабыми основаниями, как например, сульфид аммония - термические процессы отгонки. Для сточных вод, в которых имеются сульфиды с сильными основаниями, как правило, раствор едкого натра, необходима химическая ступень для отделения H2S. При выборе способа большее значение имеют компоненты, содержащиеся в сточных водах наряду с сульфидами.

3.8 Обезвоживание осадков и обеззараживание сточных вод

При очистке карьерных и дренажных вод от механических примесей образуются большие объемы осадков, состоящие на 80-90% и более из воды. Для обезвоживания осадков в горнодобывающих отраслях в основном используются иловые площади и метантенки, а складирование осадков осуществляется в илонакопителях, прудах, в выработанном карьерном пространстве.

Иловые площадки состоят из спланированных участков (карт), окруженных по периметру земляными оградительными валиками, высота которых выше рабочего уровня на 0,3 м. Если имеется угроза загрязнения грунтовых вод, то площадку устраивают на искусственном основании, препятствующем попаданию профильтровавшейся загрязненной воды в грунтовой поток. Если грунт плотный и водонепроницаемый (суглинок, глина), площадки делают на естественном основании со специально устроенным трубчатым дренажем, уложенным в канавы, заполненные щебнем. Осадок, выгружаемый из отстойников, метантенков и других сооружений, последовательно заполняет карты площадки, в которых он подсушивается естественным путем в среднем до влажности 75%, вследствие чего объем его уменьшается в три-восемь раз. После подсушки осуществляется его погрузка и транспортировка Метантенк представляет собой резервуар (обычно железобетонный цилиндрической или прямоугольной формы) с коническим днищем, предназначенным для сбраживания осадка. Для ускорения процесса брожения осадок подогревают обычно до температуры 33 или 55°С паром, который вводят в метантенк через эжектирующие устройства, или водой с температурой до 60°С, циркулирующей по змеевикам, уложенным внутри метантенка, а также в теплообменных аппаратах вне метантенка. Газ, образующийся в метантенках в результате брожения, собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия. Из колпака этот газ отводится для дальнейшего использования. Осадок, выгружаемый из метантенков, имеет влажность 96-97%.

На практике достаточно широко используются фильтры с зернистой загрузкой различной конструкции. В будущем для этих целей будет широко применяться центробежно-реверсивное фильтрование. Достаточно широкое распространение получили открытые и напорные гидроциклоны.

За рубежом для механического обезвоживания осадка сточных вод в последнее время начали широко применяться ленточные пресс-фильтры, отличающиеся относительной несложностью конструкции, надежностью и удобством в эксплуатации.

Если сточные воды имеют бактериальное загрязнение, то они подвергаются обеззараживанию.

Все известные методы обеззараживания сточных вод подразделяются на: химические - хлорирование, коагуляция, флотация; электрохимические - электролиз, озонирование, электрофлотация; физические - воздействие ультразвуком, обработка ультрафиолетовыми лучами, кипячение, ультрафильтрация; методы электрообработки - электрофорез, электрический разряд, электрокоагуляция.

Наибольшее распространение на горнодобывающих предприятиях получило хлорирование жидким хлором и гипохлоритом натрия. Способ обеззараживания жидким хлором надежен, прост по аппаратурному оформлению, легко поддается контролю по остаточному хлору, позволяет использовать готовое к употреблению бактерицидное вещество. В то же время применение хлора для обеззараживания сточных вод имеет свои недостатки, связанные с его токсичностью и дефицитностью во многих регионах страны.

Метод обеззараживания воды с помощью гипохлорита натрия, получаемого путем электролиза раствора поваренной соли непосредственно на месте потребления, позволяет избежать трудностей, связанных с использованием для обеззараживания токсичного вещества. Однако обеззараживание сточных вод электролитическим гипохлоритом натрия также не лишено недостатков. Из всего объема раствора поваренной соли на получение активного хлора расходуется не более 10-15%. Для размещения оборудования при получении гипохлорита натрия также необходимо отдельное хорошо проветриваемое помещение, а его обслуживание требует больших затрат.

На горных предприятиях для обеззараживания воды хлорной известью сооружают специальные сооружения, которые называют хлораторной. Они служат для приготовления и дозирования растворов, содержащих активный хлор. При этом возможно несколько типов установок по хлорированию воды.

К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или порошкообразными гипохлоритами. Принцип действия их сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подаче его в воду.

Установка второго типа работает с использованием сжиженного хлора. В этих установках, хлораторах, последовательно осуществляется испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием хлорной воды. Последняя в требуемых количествах смешивается с обрабатываемой жидкостью в специальных устройствах-смесителях.

К третьему типу относятся установки, которые позволяют получать обеззараживающие хлорпродукты из исходного сырья - поваренной соли - непосредственно на месте потребления. Такими установками являются электролизеры, предназначенные для приготовлений электролитического гипохлорита натрия.

На рис.5.25 в качестве примера приведен вариант хлораторной при подаче хлорной воды по безнапорной схеме. Принятое оборудование установки для хлорирования может быть применено и при использовании порошкообразного гипохлорита кальция.

Рис.5.25. Схема типовой хлораторной с использованием хлорной извести:

1 - хлораторная; 2 - склад для хранения хлорной извести; 3 - тамбур; 4 – растворный бак; 5 - расходный бак; 6 - дозирующий бачок; 7 - измеритель расхода хлорной воды

Кроме описанных методов весьма эффективно обеззараживание сточных вод может осуществляться озонированием. Исследования показали, что для уничтожения болезнетворных микроорганизмов требуются примерно одинаковые дозы хлора и озона. При сильном бактериальном загрязнении сточных вод большие дозы озона не вызывают неприятного запаха и вкуса, в то время как массированное применение хлора и его соединений придает воде неприятный вкус. Кроме того, озон может использоваться для обесцвечивания и дезодорации воды, очистки ее от устойчивых органических веществ (ПАВ, фенолов, пестицидов и др.). Препятствием для широкого применения метода озонирования является высокая стоимость получения бактерицидного вещества, связанная с большим расходом электроэнергии.

Для обеззараживания природных и биологически очищенных сточных вод предложен метод прямого электролиза для обеззараживания карьерных вод, содержащих хлориды. Этот метод безопасен, его применение позволит снизить капитальные и эксплуатационные затраты на обеззараживание сточных вод карьеров.

Кроме того, находят практическое применение такие способы, как ультрафиолетовое облучение сточных вод. На стадии опытно-промышленных испытаний находятся способы, основанные на применении ультразвука и виброакустических колебаний.

Бактерицидным действием обладают также ультразвуковые волны, импульсный электрический разряд и радиационное облучение. Однако перечисленные способы не вышли из стадий испытаний и не нашли практического применения.

3.9 Рациональное использование сточных вод

Карьерные и шахтные воды в соответствии с действующими нормами и санитарными правилами могут быть использованы для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Однако после соответствующей подготовки они пригодны для технического водоснабжения. Однако расход воды на технические нужды в несколько раз меньше общего объема попутно-забираемых вод. Например, на предприятиях угольной промышленности расход может достигать лишь 15% от общего объема забора воды. Поэтому остальная часть может быть использована для других целей: для водоснабжения соседних предприятий других отраслей промышленности, для орошения земельных угодий, рыборазведения и целей рекреации.

Возможные направления эффективного использования попутно забираемых вод указаны на рис.5.26. Использование попутно забираемой воды в общем объеме водопотребления на предприятиях отрасли к настоящему времени составило лишь 30%, а в перспективе будет увеличено до 50%. Основными потребителями являются: обогатительные фабрики - 50%, шахты - 36% и разрезы - 14%.

Дренажные воды не загрязняются так, как карьерные воды, и поэтому могут рассматриваться как источник водоснабжения хозяйственно-бытовых нужд без очистки или с проведением соответствующей водоподготовки. Так, например, на некоторых угольных предприятиях ПО "Кизелуголь" дренажные воды используются для питьевого водоснабжения поселков.

Карьерные воды используются для пылеподавления на технологических дорогах, в зонах экскавации горной массы, в местах пересыпа на конвейерном транспорте. При обслуживании транспортно-дорожных механизмов вода используется для их заправки и мойки. Наибольший объем воды (около 60%) на карьерах расходуется для гидромеханизированных горных работ, а также для мокрого обогащения полезных ископаемых, получения тепловой энергии и сжатого воздуха. При этом следует отметить, что в технологическом процессе обогащения углей минерализованные воды (сульфатного класса) имеют явное преимущество перед пресными речными водами бикарбонатного типа. При сухом (пневматическом) методе обогащения вода также расходуется на мокрое пылеулавливание и смыв пыли в производственных помещениях.

При брикетировании углей со связующим карьерные и дренажные воды расходуют на такие технологические операции, как пропарка угольной шихты со связующим и предварительный его разогрев. К числу прочих потребителей попутно забираемой воды непосредственно на горных предприятиях можно отнести: работы по тушению горящих породных отвалов и профилактике их самовозгорания, геолого-разведочные и строительные работы, нужды механических и ремонтных цехов и др. На эти нужды потребляется порядка 15% от общего объема водопотребления. -

Эффективным способом уменьшения количественного и качественного истощения водных ресурсов при добыче и переработке полезных ископаемых является оборотное и замкнутое водоснабжение, которое заключается в многократном использовании воды в технологическом процессе. Это позволяет значительно снизить расход свежей воды и предотвратить загрязнение природных вод промышленными стоками. Схемы оборотного водоснабжения показаны на рис.5.27. Если оборотная вода используется в теплообменной аппаратуре как теплоноситель, то в системе оборотного водоснабжения предусматривается ее охлаждение (например, в вентилируемых градирнях или брызгальных бассейнах).

Для оборотной технологической воды, используемой, например, для образования пульп при гидромеханизированной разработке горных пород, при обогащении и переработке полезных ископаемых, гидротранспорте продуктов и отходов производства и т.п. перед повторным использованием ее очищают изложенными выше методами. Если, кроме того, требуется ее охлаждение, то применяется на практике схема оборотного водоснабжения, представленная на рис.5.27, в.

Во всех случаях свежая вода добавляется в систему лишь на восполнение потерь или для улучшения свойств оборотной воды (например, для предотвращения накипи, коррозии, биологического обрастания).

Уровень оборотного водоснабжения на угледобывающих и перерабатывающих предприятиях может быть следующий: 67% - при добыче открытым способом; 48 % - при добыче подземным механическим способом; 94% - гидравлическим способом; 92% - при обогащении от общего водопотребления. Технологические процессы мокрого обогащения на большинстве фабрик организованы по оборотной системе водоснабжения с замыканием водно-шламового цикла через наружные очистные сооружения - шламовые отстойники, илонакопители, хвостохранилища. Свежую воду расходуют на восполнение безвозвратных потерь технической воды в процессе обогащения. Условиями дальнейшего повышения уровня оборотного водоснабжения могут быть снижение безвозвратных потерь воды, ликвидация утечек и организация оборотного водоснабжения на отдельных процессах пылеподавления путем повторного использования очищенных и обеззараженных карьерных и дренажных вод.

Лекция 4. Горное производство и водный б а ссейн

4.1 Антропогенное воздействие на водный бассейн

Поверхностные и подземные воды образуют водную оболочку планеты, или гидросферу.

Поверхностные воды представлены океанами, морями, озерами, реками и прочими водоемами и водотоками. К подземным относятся воды различного типа, залегающие в верхних слоях литосферы.

Из общей поверхности Земли, равной 510 млн км2, 70,8 % составляют океаны и моря, 29,2% - суша. Около 3% поверхности суши занимают внутриматериковые воды - озера, реки и пр., около 11% поверхности покрыто ледниками.

В настоящее время масса воды составляет около 0,02 % массы земного шара, объем ее равен 1,45 109 км3. По запасам свободной воды Земля занимает первое место среди планет Солнечной системы. Распределение объемов воды, тыс. км3, в различных частях гидросферы представлено следующим образом:

Мировой океан 370 323

подземные воды 60 000

в том числе зоны активного водообмена 4 000

ледники 24 000

озера 280

почвенная влага 85

пары атмосферы 14

речные воды 1,2

Воды в океанах и морях минерализованы (среднее содержание соли; - 3,5 г в 1 л воды); значительное количество подземных вод также минерализовано, причем содержание солей в 1 л воды может достигать 200-250 г.

Запасы пресных вод по последним данным составляют 35 млн км3, т.е. всего 2 % общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, - 0,3 % объема гидросферы.

Распределение ресурсов пресных вод, км3 (%), представлено следующим образом:

ледники 24 000 000 (85)

подземные воды 4 000 000 (14)

озера и водохранилища 155 000 (0,6)

почвенная влага 83 000 (0,3)

пары атмосферы 14 000 (0,05)

речные воды 12 000 (0,04)

Для возобновления ресурсов пресных вод определяющее значение имеет круговорот воды, связывающий воедино все части гидросферы.

В круговороте воды выделяют такие основные элементы, как атмосферный, океанический и материковый.

Схема глобального водообмена показана на рис.7.1.

Продолжительность гипотетической смены всего объема данной части гидросферы в процессе круговорота характеризуется активностью водообмена. Например, при общем объеме рек 1200 км3 по ним за год стекает в океаны и моря 32000 км3 воды, а это значит, что сток воды в реках обновляется 26,6 раза в год, т.е. почти через каждые 13 сут.

По степени связи подземных вод с поверхностью земли и поверхностными водами выделяют три гидродинамические зоны.

Первая, самая верхняя, зона характеризуется активной формой взаимосвязи с поверхностью, интенсивным и устойчивым стоком подземных вод в сторону крупной речной сети. В этой зоне формируются пресные воды, отличающиеся высокой способностью к возобновлению. Вторая, средняя, зона замедленного водообмена приурочена к глубинам ниже активного дренирования подземных вод гидрографической сетью. Питание подземных вод ухудшается из-за инфильтрации атмосферных осадков. Направление стока подземных вод определяется положением регионального дренирующего базиса. Сток замедленный, возобновление ресурсов вод затруднено. В этой зоне преобладают подземные воды повышенной минерализации (до 10-20 г/л) сульфатно-гидрокарбонатного состава. Третья, нижняя, зона приурочена к большим глубинам (более 800-1000 м). Она характеризуется замедленным стоком (0,05-0,1, реже 0,2 м в год) в направлении глубоко залегающего регионального базиса разгрузки (море, океан, тектонические разломы) или застойным режимом. Воды высокоминерализованы (более 50 г/л), преимущественно хлоридно-кальциевого состава. Возобновление запасов происходит в течение длительного, возможно геологического, времени. Ценными и легко доступными для использования являются подземные воды первой верхней гидродинамической зоны, находящиеся под дренирующим влиянием речных долин и образующие подземный сток в реках. Ресурсы этих пресных вод наиболее устойчивы.

По оценкам экспертов на территории России по состоянию известно 3 200 месторождений пресных подземных вод (ППВ) с суммарными эксплуатационными запасами 62,5 млн м3/сут. В эксплуатации находится 1 235 месторождений с суммарным водооборотом 16,5 млн м3/сут. Суммарные потенциальные ресурсы ППВ составляют 365 млн м3/сут.

Вода является элементом биосферы, обеспечивающим существование и развитие всего живого на планете и прежде всего человека. Великому ученому эпохи Возрождения Леонарду да Винчи принадлежит высказывание о том, что воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле.А.Е. Ферсман назвал воду самым важным минералом на

Земле, без которого нет жизни. Гидрологические условия играют одну из важнейших ролей в формировании природной среды. Там, где воды в достаточном количестве, наблюдается многообразие живых организмов. Там, где ее мало или она отсутствует, жизнь замирает. Вода оказала на развитие общества значительно большее влияние, чем другие природные ресурсы. Только при наличии воды человек осваивал, создавал культурные ландшафты, развивал производство. Уходила вода, и плодородные земли превращались в пустыню, оставались покинутыми города и селения.

Под использованием водных ресурсов подразумеваются водопотребление и водопользование. Водопотребление связано с изъятием воды из водоемов, водотоков, подземных водоносных пластов. При этом часть воды после использования, пройдя соответствующую очистку, возвращается в гидрографическую сеть или водоносные горизонты, а часть воды безвозвратно теряется, так как входит в состав промышленной или сельскохозяйственной продукции, испаряется, инфильтруется в грунты и не попадает в места водозаборов. При водопользовании вода является операционным базисом и средством производства и не изымается из источников. К системе водопользования относятся гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, водный туризм и др.

Естественно, что эти два вида использования воды взаимно связаны. Большое внимание специалистов во всем мире привлекает проблема количественного и качественного истощения водных ресурсов, определяемая непрерывным ростом водопотребления в промышленности, сельском хозяйстве и быту (количественное истощение) и загрязнением вод (качественное истощение).

Количественное истощение водных ресурсов. В настоящее время человечество потребляет 12-13 % речного стока.

Если в промышленно развитых странах с интенсивным сельскохозяйственным производством, в которых значительные объемы воды используются на орошение, потребление пресной воды на одного жителя достигало 150-200 м3, то в развивающихся странах Африки и Ближнего Востока - 100-200 м3, а в странах, расположенных в безводных зонах, - 20-50 м3.

В промышленности наиболее водопотребляющие отрасли - энергетика, горно-добывающая, металлургическая и химическая. Например, для выплавки 1 т чугуна и переработки его в сталь и прокат расходуют около 300 м3 воды, для изготовления 1 т алюминия-1500 м3, меди - 500 м3, бумаги - 900 м3, синтетического каучука - 2100-3500 м3, искусственного волокна - 4000 м3. Еще больший объем воды потребляется в сельском хозяйстве.

Качественное истощение водных ресурсов. Основные причины качественного истощения водных ресурсов - их загрязнение и засорение.

Под загрязнением вод понимают их насыщение вредными веществами в таких количествах или сочетаниях, в результате чего ухудшается качество вод и водный объект признается загрязненным в соответствии с принятыми нормами. В отличие от загрязнения под засорением вод имеют в виду поступление в водоем посторонних нерастворимых в воде предметов, не изменяющих качество воды, но влияющих на качественное состояние русел водоемов.

Основные источники загрязнения - сточные воды нефтяной, нефтехимической, химической, угольной, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности. Интенсификация сельскохозяйственного производства, связанная с внесением больших доз минеральных удобрений, применением химических средств защиты растений, организацией животноводческих комплексов, также приводит к значительному росту загрязнения водоемов и водотоков. Количество выносимых водно-растворимых веществ зависит от механического и химического состава почв, их сельскохозяйственного использования, количества выпадающих осадков, способов и норм орошения, видов и норм вносимых минеральных удобрений и применяемых ядохимикатов. Установлено, что из легких по механическому составу почв выносится примерно в 2 раза больше водно-растворимых солей, чем из суглинистых, а вынос с угодий, занятых пропашными культурами, в 2-2,5 раза превышает вынос с угодий, занятых кормовыми травами. Строительство дренажных систем способствует улучшению промывного режима подзолистых почв и переносу различных химических веществ в нижележащие горизонты, что приводит к загрязнению грунтовых и даже более глубоко залегающих подземных вод. Удобрения, а также такие биогенные элементы, как фосфор и азот, содержащиеся в сточных водах промышленных предприятий и животноводческих комплексов, попадая в поверхностные водоемы и водотоки, нарушают их гидрохимический и биологический режимы, снижают способность природных вод к самоочистке, что приводит не только к ухудшению качества воды, но и к деградации водоемов и водотоков.

Ежегодно во всем мире в реки сбрасывается около 160 км3 промышленных сточных вод. Предполагается, что к 2000 г. сброс сточных вод достигнет 2400 км3.

Одним из основных загрязнителей вод являются нефть и нефтепродукты. Поступления нефти в Мировой океан, по данным специалистов, составляют около 25-30 млн т в год. Загрязнение вод нефтью происходит в результате естественных выходов ее на поверхность в районах залегания, при добыче, транспортировании, переработке и последующем использовании. Поступление нефти в Мировой океан из районов природного залегания нефтяных пластов составляет примерно 0,5 млн т в год. Достаточно часто отмечаются случаи загрязнения водных объектов вследствие неправильного бурения и последующей эксплуатации нефтяных скважин. При разливе нефть и нефтепродукты образуют тонкую пленку на водной поверхности.1 т нефти покрывает около 3 км3 поверхности. Так, авария на одной из нефтяных скважин в штате Калифорния (США) привела к утечке более чем 15 млн л нефти, которая покрыла акваторию океана на площади около 2000 км2.

Последствия аварий крупных танкеров ликвидируются годами. Случаи загрязнения морей на небольшую глубину по всем странам мира не поддаются учету. Однако ущерб от загрязнения нефтепродуктами прибрежных районов достигает колоссальных размеров. В Италии, например, ежегодный ущерб по этим причинам достигает 60 млн дол. В результате только одной аварии супертанкера у берегов Великобритании в море вылилось свыше 100 202 тыс. т нефти, что привело к массовой гибели живых существ, населявших акваторию. Погибло более 20 тыс. птиц. Большой ущерб нанесен пляжам Великобритании и северо-западной части Франции.

Ежегодно в реки в виде производственных отходов сбрасывается более 2,3 млн т свинца, 1,6 млн т марганца, около 0,5 млн т меди, 1 млн т цинка, 6,5 млн т фосфора, значительное количество ртути и т.д. Только во Франции реки ежегодно выносят в океан более 18 млрд м3 промышленных стоков, в ФРГ-9 млрд м3. Из металлов наибольшую опасность для водной среды представляют ртуть и ее соединения. Средняя концентрация ртути в Мировом океане равна 0,15 мг/м3, а общее ее количество достигает 210 млн т. Вещества, загрязняющие поверхностные воды, оказывают отрицательное воздействие на их экологию, резко ухудшают условия жизни водной флоры и фауны. Некоторые химические элементы накапливаются в микроорганизмах и рыбах. Обследование морей, омывающих берега Европы, показало, что во многих из них, особенно в Средиземном море, содержатся повышенные дозы различных химических элементов и веществ, в том числе инсектицидов, предназначенных для борьбы с вредными насекомыми. Специалисты подсчитали, что в воду Средиземного моря ежегодно попадает 120 тыс. т минеральных масел, 10 т соединений ртути, 2,4 тыс. т цинка и других ядовитых веществ.

Загрязнение кадмием вод в районе Тояма (Япония) явилось причиной смерти 119 чел. и вызвало неизлечимую болезнь у тысячи жителей. Антропогенные изменения состояния и режима поверхностных и подземных вод могут привести к неожиданным последствиям. Еще в начале XX столетия парижане использовали для питья воду из Сены. После загрязнения реки промышленными отходами, в том числе пестицидами и другими токсичными веществами, использовать речную воду для бытовых нужд оказалось невозможным. Для питьевого водоснабжения стали использовать артезианские воды. В процессе дноуглубительных работ в русле Сены была нарушена целостность водонепроницаемого слоя глин, и грязные воды реки проникли в нижележащий артезианский горизонт.

Воздействие промышленного производства на гидросферу, приводящее к количественному и качественному истощению водных ресурсов, наиболее ярко прослеживается на примере энергетики. Оно выражается в следующем:

водопотреблении и водоиспользовании, обусловливающих изменение естественного материального баланса водной среды;

осаждении на поверхности воды твердых выбросов продуктов сгорания органического топлива из атмосферы, изменяющих свойства воды, ее цвет, альбедо (величина, характеризующая способность поверхности воды отражать падающий на нее поток электромагнитного излучения) и т.д.;

выпадении на поверхность воды в виде твердых частиц и жидких растворов продуктов выбросов в атмосферу, в том числе кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;

осаждении на поверхности воды продуктов сжигания твердых топлив, продувок и очистки поверхностей нагрева;

выпадении на поверхность воды жидкого и твердого топлива при транспортировании, переработке, перегрузке;

сбрасывании твердых и жидких радиоактивных отходов;

изменении температурного режима вследствие сброса теплых вод;

создании водохранилищ.

Следует особо отметить два вида влияния: сброс теплых вод и создание водохранилищ. Так как температура стоков электростанций достигает 30°С, сброс их в водоем повышает температуру воды, уменьшает содержание в ней растворенного кислорода, вносит изменения в процессы внутреннего обмена, нарушает экологическое равновесие в условиях жизни водных организмов.

Строительство крупных гидротехнических сооружении и прежде всего водохранилищ, выполнение крупномасштабных мелиоративных мероприятий значительно изменяют природные условия: ландшафтные, микроклиматические, гидрологические, гидрогеологические и инженерно-геологические. Возникают новые и активизируются замедленно протекающие в естественных условиях процессы, воздействие которых проявляется на значительных территориях, прилегающих к месту выполнения водохозяйственных мероприятий и даже удаленных от него. При заполнении емкости водохранилища затопляются территории, ранее занятые продуктивными сельскохозяйственными угодьями, лесом, селениями; нарушаются коммуникации; создаются новые ландшафтные комплексы, зачастую нехарактерные для окружающей местности. Изменяются условия формирования поверхностного и подземного стоков, гидрологический режим поверхностных водоемов и водотоков. Под влиянием водохранилищ происходит подпор грунтовых вод, что вызывает заболоченность земель в радиусе, достигающем нескольких километров. В засушливых зонах это приводит к вторичному засолению почв вследствие интенсивного испарении влаги. Мелководья характеризуются застойным режимом. Это снижает способность вод к самоочистке, приводит к "цветению" воды, зарастанию прибрежной полосы осокой и другой сорной растительностью. Берега водохранилищ подвергаются интенсивному разрушению вследствие абразии, оползневых деформаций и просадочных процессов. Так, на Куйбышевском и Каховском водохранилищах, по данным И.В. Мельникова, в результате разрушения береговая линия переместилась на 100-200 м в глубь суши. На Каховском водохранилище протяженность участка, охваченного переформированием берегов, составила более 450 км. При выполнении мелиоративных мероприятий изменение водного баланса осушаемых земель и прилегающих к ним территорий может значительно снизить объем годового стока.

Н.И. Плотников отмечает, что в районе крупных водохранилищ и крупных ирригационных каналов формируется более мягкий микроклимат. В то же время данные метеорологических станций в районе днепровских водохранилищ свидетельствуют об уменьшении количества осадков на побережье искусственных водоемов в летний период.

На рис.7.2 показана схема воздействия гидроэлектростанции на локальные характеристики гидросферы.

Самоочищающая способность водоемов. Воды водоемов обладают самоочищающей способностью вследствие их непрерывного перемещения при активном участии солнечной энергии, различных видов бактерий, грибов и водорослей. Наибольшие темпы самоочищения присущи речным водам, наименьшие - водам бессточных прудов и озер. Однако даже высокая способность рек к самоочищению небеспредельна. Некоторые виды загрязнения (главным образом, органические) исчезают за период одно-, двухсуточного движения воды в реках или через десятки и сотни километров. На крупных реках со стоком, регулируемым водохранилищами, процессы самоочищения затруднены, и иногда реки полностью теряют способность к самоочищению.

4.2 Правовое и нормативное регулирование использования и охраны водных ресурсов

4.2.1 Законодательное регулирование использования и охраны водных ресурсов

В этом параграфе будут проанализированы два законодательных акта, регулирующих использование и охрану водных ресурсов в Российской Федерации: Водный кодекс Российской Федерации и Федеральный Закон "О плате за пользование водными объектами".

Водный кодекс Российской Федерации.16 ноября 1995 г. Президентом РФ был подписан Водный кодекс Российской Федерации. Кодекс состоит из трех частей: общей, особенной и заключительной. Общая часть включает 5 разделов, объединяющих 132 статьи.

Первый раздел общей части называется "Общие положения" и включает 30 статей. В первой статье дан перечень основных понятий, используемых в Водном кодексе:

водные ресурсы - запасы поверхностных и подземных вод, находящихся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы;

водный объект - сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа либо в недрах, имеющее границы, объем и черты водного режима;

водный режим - изменение во времени уровней, расходов и объемов воды в водных объектах;

водный фонд - совокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации, включенных или подлежащих включению в государственный водный кадастр;

поверхностный водоток - поверхностный водный объект с непрерывным движением вод;

поверхностный водоем - поверхностный водный объект, представляющий собой сосредоточение вод с замедленным водообменом в естественных или искусственных впадинах;

дренажные воды - вода, собираемая дренажными сооружениями и сбрасываемая в водные объекты;

сточные воды - вода, сбрасываемая в установленном порядке в водные объекты после ее использования или поступившая с загрязненной территории;

пользование водными объектами (водопользование) - юридически обусловленная деятельность граждан и юридических лиц, связанная с использованием водных объектов;

использование водных объектов - получение различными способами пользы от водных объектов для удовлетворения материальных и иных потребностей граждан и юридических лиц;

охрана водных объектов - деятельность, направленная на сохранение и восстановление водных объектов;

загрязнение водных объектов - сброс или поступление иным способом в водные объекты, а также образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество поверхностных и подземных вод, ограничивают использование либо негативно влияют на состояние дна и берегов водных объектов;

засорение водных объектов - сброс или поступление иным способом в водные объекты предметов или взвешенных частиц, ухудшающих состояние и затрудняющих использование водных объектов;

истощение вод - устойчивое сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод;

вредное воздействие вод - затопление, подтопление и другое вредное влияние поверхностных и подземных вод на определенные территории и объекты;

водопользователь - гражданин или юридическое лицо, которым предоставлены права пользования водными объектами;

лицензия на водопользование - специальное разрешение на пользование водными объектами или их частями на определенных условиях;

распорядительная лицензия - специальное разрешение на распоряжение в установленном порядке правами пользования водными объектами.

Поскольку в первой статье Кодекса упомянуты не все понятия, используемые в дальнейшем, этот перечень необходимо дополнить:

общее водопользование - использование водных объектов без применения сооружений, технических средств и устройств;

специальное водопользование - использование водных объектов с применением сооружений, технических средств и устройств;

особое водопользование - использование водных объектов, находящихся в федеральной собственности для обеспечения нужд обороны, федеральных энергетических систем, федерального транспорта, а также для иных государственных и муниципальных нужд.

Целями водного законодательства, как это сформулировано в ст.3, являются регулирование отношений в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду, поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных систем.

Цели водного законодательства Российской Федерации реализуются на основе принципа устойчивого развития (сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей природной среды).

Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения (водные отношения) в области использования и охраны водных объектов (ст.5).

Объектом водных отношений является водный объект или его часть. В зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков водные объекты подразделяются (ст.6) на поверхностные водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; подземные водные объекты.

Ст.20 и 21 устанавливается правовой режим водных объектов общего пользования и водных объектов особого пользования. К водным объектам общего пользования относятся водные объекты, находящиеся в общедоступном, открытом пользовании. Водными объектами особого пользования являются водные объекты, которыми пользуется ограниченный круг лиц.

Водопользователями могут быть граждане и юридические лица, которым водные объекты предоставлены в пользование (ст.26).

Второй раздел "Право собственности и другие права на водные объекты" состоит из 34 статей, регулирующих право собственности на водные объекты.

В Российской Федерации установлена (ст.34) государственная собственность на водные объекты. Муниципальная и частная собственность допускается только на обособленные водные объекты.

В государственной собственности находятся водные объекты, принадлежащие на праве собственности Российской Федерации (федеральная собственность) и водные объекты, принадлежащие на праве собственности субъектам Российской Федерации (собственность субъектов Российской Федерации). В собственности граждан и юридических лиц могут находиться обособленные водные объекты (замкнутые водоемы) - небольшие по площади и непроточные искусственные водоемы, не имеющие гидравлической связи с другими поверхностными объектами (ст.40).

Лица, не являющиеся собственниками водных объектов, могут иметь (ст.41.) следующие права на водные объекты:

право долгосрочного пользования;

право краткосрочного пользования;

право ограниченного пользования (водный сервитут).

Права пользования водными объектами приобретаются на основании лицензии на водопользование и заключенного в соответствии с ней договора пользования водным объектом (ст.46). Лицензия на водопользование является актом специально уполномоченного государственного органа управления использованием и охраной водного фонда.

В соответствии со ст.49 лицензия на водопользование должна содержать: сведения о водном объекте; сведения о Поскольку в первой статье Кодекса упомянуты не все понятия, используемые в дальнейшем, этот перечень необходимо дополнить:

общее водопользование - использование водных объектов без применения сооружений, технических средств и устройств;

специальное водопользование - использование водных объектов с применением сооружений, технических средств и устройств;

особое водопользование - использование водных объектов, находящихся в федеральной собственности для обеспечения нужд обороны, федеральных энергетических систем, федерального транспорта, а также для иных государственных и муниципальных нужд. -

Целями водного законодательства, как это сформулировано в ст.3, являются регулирование отношений в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду, поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных систем. Цели водного законодательства Российской Федерации реализуются на основе принципа устойчивого развития (сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей природной среды).

Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения (водные отношения) в области использования и охраны водных объектов (ст.5).

Объектом водных отношений является водный объект или его часть. В зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков водные объекты подразделяются (ст.6) на поверхностные водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; подземные водные объекты.

Ст.20 и 21 устанавливается правовой режим водных объектов общего пользования и водных объектов особого смерть водопользователя-гражданина;

прекращение деятельности водопользователя - юридического лица;

естественное или искусственное исчезновение водных объектов и др.

Возможно и принудительное прекращение прав пользования водными объектами в случаях: не использования водных объектов в течение трех лет; использования водных объектов не по целевому назначению; несоблюдения водопользователем условий и требований, установленных в лицензии на водопользование и договоре пользования водным объектом и др.

Третий раздел "Государственное управление в области использования и охраны водных объектов" состоит из 20 статей, которые посвящены определению полномочий РФ, субъектов РФ и органов местного самоуправления в области использования и охраны водных объектов и их разграничению, системе органов исполнительно власти в области использования и охраны водных объектов, вопросам учета и контроля за использованием и охраной водных объектов, нормированию и лицензированию в области использования и охраны водных объектов.

К числу важнейших полномочий Российской Федерации в области использования и охраны водных объектов относятся:

определение государственной политики в области использования и охраны водных объектов;

владение, пользование и распоряжение водными объектами, отнесенными к федеральной собственности, и управление водным фондом;

разработка и принятие федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, контроль за их соблюдением;

установление порядка использования водных объектов;

установление порядка выдачи, оформления, регистрации и выдача лицензии на водопользование и распорядительной лицензии;

определение принципов экономического регулирования использования, восстановления и охраны водных объектов, порядка установления и взимания платы, связанной с пользованием водными объектами, а также установление предельных размеров;

установление лимитов водопользования (водопотребления и водоотведения) для субъектов РФ по водным объектам, отнесенным к федеральной собственности, и др.

К числу важнейших полномочий субъектов Российской Федерации в области использования и охраны водных объектов относятся:

владение, пользование, распоряжение и управление водными объектами, находящимися в собственности субъектов РФ;

разработка и принятие законов, иных нормативных правовых актов, регулирующих водные отношения в пределах территории субъекта РФ;

участие в разработке, согласовании, государственной экспертизе и реализация схем комплексного использования и охраны водных ресурсов на территории субъекта РФ;

установление лимитов водопользования гражданам и юридическим лицам в пределах лимитов, установленных субъекту РФ по водным объектам, находящимся в федеральной собственности, и установление лимитов водопользования по водным объектам, находящимся в собственности субъекта РФ;

установление дифференцированных размеров платы, связанной с пользованием водными объектами;

ограничение, приостановление и запрещение использования водных объектов, находящихся в собственности субъекта РФ, и др.

Органам местного самоуправления в соответствии со ст.68 могут передаваться отдельные государственные полномочия в области использования и охраны водных объектов и необходимые для реализации этих полномочий материальные и финансовые средства.

Для государственного управления в области использования и охраны водных объектов образуется единая система органов исполнительной власти РФ. В субъектах РФ с этой целью также образуется система органов исполнительной власти. В соответствии со ст.73 и 74 для управления использованием и охраной водного фонда создается специально уполномоченный государственный орган. Положение об этом органе утверждается Правительством РФ.

В Водном кодексе выделены следующие сферы государственного управления в области использования и охраны водных объектов (ст.75-84):

водохозяйственные балансы, т.е. расчетные материалы, сопоставляющие потребность в воде с имеющимися на данной территории водными ресурсами;

схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов, которые разрабатываются в целях определения водохозяйственных и иных мероприятий для удовлетворения перспективных потребностей общества в водных ресурсах, обеспечения рационального использования и охраны водных объектов и предотвращения и ликвидации вредного воздействия вод;

государственные программы по использованию, восстановлению и охране водных объектов, необходимые для планирования и осуществления рационального водопользования, восстановления и охраны водных объектов;

государственный мониторинг водных объектов, т.е. система регулярных наблюдений за гидрологическими или гидрогеологическими и гидрогеохимическими показателями их состояния, обеспечивающая сбор, передачу и обработку полученной информации в целях своевременного выявления негативных процессов, прогнозирования их развития, предотвращения вредных последствий и определения степени эффективности осуществляемых водоохранных мероприятий;

государственный учет поверхностных и подземных вод, т.е. систематическое определение и фиксация в установленном порядке количества и качества водных ресурсов, имеющихся на данной территории;

государственный водный кадастр, т.е. свод данных о водных объектах, об их водных ресурсах, использовании водных объектов, о водопользователях;

государственная экспертиза предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов;

государственный контроль за использованием и охраной водных объектов, который призван обеспечить соблюдение порядка использования и охраны водных объектов, лимитов водопользования, стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов, режима использования территорий водоохранных зон и иных требований водного законодательства РФ;

нормирование в области использования и охраны водных объектов, которое заключается в установлении лимитов водопользования, а также в разработке и принятии стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов;

лицензирование в области использования и охраны водных объектов;

государственное регулирование водохозяйственной деятельности, осуществляемое специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда.

Четвертый раздел "Использование и охрана водных объектов" содержит 44 статьи, в которых регулируются цели и способы использования водных объектов, порядок осуществления общего и специального водопользования, права и обязанности водопользователей при использовании водных объектов, охрана водных объектов от загрязнения и засорения, в том числе подземных водных объектов, нормативы предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты, меры предупреждения и ликвидации последствий вредного воздействия вод, вопросы экономического регулирования использования, восстановления и охраны водных объектов.

В соответствии со ст.85 водные объекты могут использоваться для следующих целей: питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения; здравоохранения; промышленности и энергетики; сельского хозяйства; лесного хозяйства; гидроэнергетики; рекреации; транспорта; строительства; пожарной безопасности; рыбного хозяйства; охотничьего хозяйства; лесосплава; добычи полезных ископаемых, торфа и сапропеля и для иных целей.

Использование водных объектов может осуществляться с изъятием (забор воды) либо без изъятия (сброс, использование в качестве водных путей и другое) водных ресурсов.

Общее водопользование может осуществляться гражданами и юридическими лицами без получения лицензии на водопользование.

Специальное водопользование осуществляется гражданами и юридическими лицами только при наличии лицензии на водопользование, порядок предоставления водных объектов в особое пользование устанавливается Правительством Российской Федерации.

Использование отдельных водных объектов или их частей может быть ограничено, приостановлено или запрещено в соответствии со ст.89 в целях обеспечения защиты основ конституционного строя, обороны страны и безопасности государства, охраны здоровья населения, окружающей природной среды и историко-культурного наследия, прав и законных интересов других лиц в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Статья 90 устанавливает правовое понятие - лимиты водопользования (водоснабжения и водоотведения), т.е. предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод нормативного качества, которые устанавливаются водопользователю на определенный срок государственным органом управления использованием и охраной водного фонда по согласованию со специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, а по подземным водным объектам и с государственным органом управления использованием и охраной недр. Если водный объект находится в собственности субъекта Российской Федерации, лимиты водопользования устанавливаются органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации по представлению специально уполномоченного государственного органа управления использованием и охраной водного фонда, осуществляющего свои полномочия на территории соответствующего субъекта Российской Федерации.

Статья 91 определяет порядок предоставления водных объектов в пользование на основании лицензии на водопользование и заключенного в соответствии с ней договора пользования водным объектом. Водные объекты предоставляются в пользование путем выделения участков акватории, мест забора и сброса воды, а также другими способами, определенными водным законодательством Российской Федерации.

Права и обязанности водопользователей при использовании водных объектов регулируются ст.92.

При использовании водных объектов водопользователи имеют право:

осуществлять водопользование в соответствии с водным законодательством Российской Федерации;

получать в установленном порядке информацию о состоянии водных объектов, необходимую для осуществления их деятельности;

осуществлять другие права, предусмотренные водным законодательством Российской Федерации.

При использовании водных объектов водопользователи обязаны:

рационально использовать водные объекты, соблюдать условия и требования, установленные в лицензии на водопользование и договоре пользования водным объектом;

не допускать нарушения прав других водопользователей, ухудшения здоровья и качества окружающей природной среды;

содержать в исправном состоянии очистные, гидротехнические и другие водохозяйственные сооружения и технические устройства и предупреждать аварийные и чрезвычайные ситуации;

своевременно вносить платежи, связанные с пользованием водными объектами;

соблюдать установленный режим использования и охраны водных объектов.

Глава 11 посвящена различным видам охраны водных объектов, а ст.99 регулирует охрану водных объектов от загрязнения при добыче полезных ископаемых, торфа и сапропеля со дна водных объектов. Эти работы должны вестись таким образом, чтобы они не оказывали вредного воздействия на поверхностные воды, дно, берега водных объектов и водные биоресурсы. При этом не должно быть допущено загрязнение, засорение и истощение водных объектов.

Водный кодекс определяет, что при размещении, проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию хозяйственных и других объектов, а также при внедрении новых технологических процессов должно учитываться их влияние на состояние водных объектов и окружающую природную среду.

Водным кодексом предусмотрен ряд мер, направленных на предотвращение загрязнения и ухудшение качества водных объектов при их эксплуатации. Так, ст.106 запрещено при эксплуатации хозяйственных и других объектов: осуществлять сброс в водные объекты неочищенных и необезвреженных в соответствии с установленными нормативами сточных вод; производить забор воды из водных объектов, существенно влияющий на их состояние; осуществлять сброс сточных вод, содержащих вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации, или содержащих возбудителей инфекционных заболеваний.

При эксплуатации подземных водных объектов необходимо принимать меры, предотвращающие загрязнение, засорение и истощение водных объектов и вредное воздействие вод (ст.107).

Для поддержания поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, законодательством Российской Федерации установлены нормативы предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты. Нормативы предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты устанавливаются исходя из условия недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах. Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах и сточных водах устанавливаются исходя из условий целевого использования водного объекта.

В ст.112-114 содержатся правовые нормы, регулирующие охрану водных объектов при землепользовании, использовании и охране лесов и использовании недр. В соответствии с этими нормами пользователи обязаны не допускать засорение, загрязнение и истощение водных объектов.

Ст.118 определяет правовой статус особо охраняемых водных объектов, к которым относятся водные экосистемы, имеющие особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение. Эти объекты полностью или частично, постоянно или временно изымаются из хозяйственной деятельности на основании решений соответствующих органов исполнительной власти. В соответствии со ст.119 особо охраняемые водные объекты международного значения (трансграничные или пограничные водные объекты, участки внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации, водно-болотные угодья), режим их использования и охраны определяются в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации в соответствии с международными договорами Российской Федерации и законодательством Российской Федерации.

Глава 12 кодекса посвящена экономическому регулированию использования, восстановления и охраны водных объектов, которое предусматривает создание систем: платежей, связанных с пользованием водными ресурсами; финансирования восстановления и охраны водных объектов; экономического стимулирования рационального использования, восстановления и охраны водных объектов.

Система платежей, связанных с пользованием водными объектами, включает: плату за пользование водными объектами (водный налог); плату, направляемую на восстановление и охрану водных объектов.

Порядок установления и взимания платы, связанной с пользованием водными объектами, и ее предельные размеры определяются законодательством Российской Федерации.

Платежи за пользование водными объектами (водный налог) в соответствии со ст.123 и 124: осуществляют граждане и юридические лица, имеющие лицензию на водопользование; поступают в федеральный бюджет (40 %) и бюджеты субъектов Российской Федерации (60 %), на территориях которых осуществляется использование водных объектов.

Платежи, направляемые на восстановление и охрану водных объектов, вносятся за: изъятие воды из водных объектов в пределах установленного лимита; сверхлимитное изъятие воды; использование водных объектов без изъятия воды в соответствии с условиями лицензии на водопользование; сброс сточных вод нормативного качества в водные объекты в пределах установленных лимитов.

Эти платежи поступают в федеральный бюджет (40 %) и в бюджет субъекта федерации (60 %).

За сверхлимитное изъятие воды, сброс в водные объекты сточных вод, содержание вредных веществ в которых превышает установленные нормативы, и сброс сточных вод нормативного качества сверх установленных лимитов устанавливается повышенная плата. В соответствии со ст.126 за выдачу лицензий на водопользование взимается специальный сбор, размер которого определяется исходя из расходов на экспертизу заявок на пользование водными объектами, организационных и иных расходов, связанных с выдачей лицензий.

Сбор за выдачу лицензий на водопользование взимается специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда. Размер сбора утверждается по представлению этого органа органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации.

В Водном кодексе определены принципы экономического стимулирования рационального использования, восстановления и охраны водных объектов, которые включают:

установление налоговых и иных льгот, предоставляемых гражданам и юридическим лицам, выполняющим работы по восстановлению и охране водных объектов, предупреждению и ликвидации вредного воздействия вод;

установление налоговых, кредитных и иных льгот, предоставленных водопользователям.

Порядок предоставления налоговых, кредитных и иных льгот за рациональное использование, восстановление и охрану водных объектов устанавливается законодательством Российской Федерации.

Пятый раздел Водного кодекса "Разрешение споров по вопросам использования и охраны водных объектов и ответственность за нарушение водного законодательства Российской Федерации" состоит из четырех статей, в которых рассматриваются: порядок разрешения споров по вопросам использования и охраны водных объектов, ответственность граждан и юридических лиц за нарушение водного законодательства и основания признания недействительными сделки, совершенные с нарушением водного законодательства.

Шестой раздел (особенная часть кодекса)"Целевое использование водных ресурсов" включает 16 статей, в которых регулируются использование водных ресурсов для различных целей. В этих статьях обращается особое внимание на необходимость охраны водных и рыбных ресурсов при водопользовании.

Заключительная часть Водного кодекса посвящена условиям его ввода в действие.

Федеральный Закон "О плате за пользование водными объектами" был подписан Президентом Российской Федерации 6 мая 1998 г. Он включает 12 статей, в которых регламентируются плательщики платы за пользование водными объектами, сами объекты платы, платежная база, ставки платы, льготы по плате, определение суммы платы, порядка и сроков уплаты, порядок вступления в силу данного Федерального Закона.

Плательщиками платы за пользование водными объектами признаются организации и предприниматели, непосредственно осуществляющие пользование водными объектами с применением сооружений, технических средств или устройств, подлежащих лицензированию.

Объектом платы признается пользование водными объектами в целях: осуществления забора воды из водных объектов; удовлетворения потребности гидроэнергетики в воде; использования акватории водных объектов для лесосплава, осуществляемого без применения судовой тяги, а также для добычи полезных ископаемых, организованной рекреации, размещения плавательных средств, коммуникаций, зданий, сооружений, установок и оборудования, для проведения буровых, строительных и иных работ; осуществления сброса сточных вод в водные объекты.

Платежная база в соответствии со ст.3 Федерального закона определяется как объем воды, забранной из водного объекта; объем продукции (работ, услуг), произведенной (выполненных, оказанных) при пользовании водным объектом без забора воды; площадь акватории используемых водных объектов; объем сточных вод, сбрасываемых в водные объекты.

Ст.4 регулирует ставки платы за пользование водными объектами в следующих размерах (на момент принятия закона):

30,0 - 176,0 руб. за 1 тыс. м3 воды, забранной из поверхностных водных объектов в пределах установленных лимитов,' - для плательщиков, осуществляющих забор воды;

0,5 - 5,0 руб. за 1 тыс. кВт-ч вырабатываемой электроэнергии - для плательщиков, осуществляющих эксплуатацию гидротехнических сооружений;

1,3 - 7,3 тыс. руб. в год за 1 км2 площади использования акватории водных объектов - для плательщиков, осуществляющих добычу полезных ископаемых, размещение объектов организованной рекреации, плавательных средств, коммуникаций, зданий, сооружений, установок и оборудования, а также проведение буровых, строительных и иных работ;

3,2 - 27,0 руб. за 1 тыс. м3 сточных вод - для плательщиков, осуществляющих сброс сточных вод в водные объекты в пределах установленных лимитов. Минимальные и максимальные ставки платы по бассейнам, озерам, морям и экономическим районам устанавливаются Правительством Российской Федерации.

При заборе или сбросе воды сверх установленных лимитов (месячных или годовых) ставки платы для плательщиков в части такого превышения увеличиваются в пять раз по сравнению со ставками платы, установленными выше. При пользовании водными объектами без соответствующей лицензии ставки платы увеличиваются в пять раз по сравнению со ставками платы, обычно устанавливаемыми в отношении такого пользования на основании лицензии.

Ст.5 разрешает законодательным органам субъектов Российской Федерации устанавливать льготы по плате для отдельных категорий плательщиков.

В соответствии со статьями 7 и 8 сумма платы включается в себестоимость продукции (работ, услуг) и зачисляется в федеральный бюджет и бюджеты субъектов Российской Федерации в следующем соотношении: федеральный бюджет - 40 %, бюджет субъекта Российской Федерации - 60 %.

4.2.2 Подзаконные акты, регулирующие использование и охрану водных ресурсов

В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации Правительство Российской Федерации 3 апреля 1997 г. приняло Постановление № 383 "Об утверждении Правил предоставления в пользование водных объектов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распорядительной лицензии", а 16 июня 1997 г. - Постановление № 716 "Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов".

Правила предоставления в пользование водных объектов, находящихся в государственной собственности, установления и пересмотра лимитов водопользования, выдачи лицензии на водопользование и распорядительной лицензии устанавливают порядок предоставления в пользование находящихся в государственной собственности водных объектов, установления и пересмотра лимитов водопользования для субъектов РФ и водопользователей, регистрации лицензий на водопользование и распорядительных лицензий юридическим лицам и гражданам.

Водные объекты предоставляются юридическим лицам и гражданам в краткосрочное (до 3 лет) и долгосрочное (от 3 до 25 лет) пользование.

Водные объекты, находящиеся в собственности субъектов РФ, предоставляются в особое пользование по решению органов исполнительной власти субъектов РФ в устанавливаемом ими порядке.

Для получения решения о предоставлении водного объекта в особое пользование юридическое лицо (заявитель) предоставляет в территориальный орган Министерства природных ресурсов РФ, в зоне деятельности которого расположен водный объект, заявление с необходимым обоснованием, указанием местоположения объекта, цели, основных условий и срока водопользования.

Значительное место уделено в Правилах лимитам водопользования. Лимиты водопользования (водопотребления и водоотведения) - это предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод нормативного качества в водные объекты в течение определенного периода времени, устанавливаемые для субъекта РФ в целом, по бассейнам рек и для водопользователей. Лимиты водопользования устанавливаются в целях устойчивого удовлетворения потребностей в воде населения и отраслей экономики, поддержания оптимальных условий водопользования, рационального использования водных ресурсов и обеспечения благоприятного экологического и санитарно-эпидемиологического состояния водных объектов. Лимиты устанавливаются для водопользователей на основании заявленных ими потребностей в водных ресурсах и водохозяйственных балансов с учетом экологического и санитарно-эпидемиологического состояния водных объектов.

Лицензирование водопользования осуществляется Министерством природных ресурсов РФ или его территориальными органами - органами лицензирования. Лицензия на водопользование является документом, удостоверяющим право ее владельца на пользование водным объектом или его частью в течение установленного срока и на определенных условиях. Выдача лицензий на водопользование осуществляется на платной основе. При получения лицензии на водопользование, связанное с использованием поверхностных водных объектов для добычи полезных ископаемых, торфа, сапропеля, буровых и иных работ, связанных с недропользованием, предоставляется также лицензия на пользование недрами.

Орган лицензирования:

организует рассмотрение и проведение экспертизы представленных заявителем материалов на получение лицензии на водопользование с оценкой их полноты и достоверности, соответствия условий осуществления намечаемой деятельности установленным требованиям;

выполняет расчет характеристик водопользования для установления лимитов водопотребления и водоотведения;

определяет условия действия лицензии на водопользование;

обеспечивает согласование условий водопользования с заинтересованными специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды.

Решение о выдаче или отказе в выдаче лицензии на водопользование принимается органом лицензирования в течение 30 дней со дня получения заявления со всеми необходимыми документами.

Государственный контроль за соблюдением требований и условий лицензии на водопользование и договора пользования водным объектом осуществляется органами исполни тельной власти субъектов РФ, Министерством природных ресурсов РФ и его территориальными органами, другими специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды в пределах их компетенции. Решения и действия органов лицензирования могут быть обжалованы в суд в установленном порядке.

Положение об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов в соответствии с Водным кодексом Российской Федерации определяет порядок осуществления государственного контроля за использованием и охраной водных объектов.

Задачей государственного контроля за использованием и охраной водных объектов является обеспечение соблюдения юридическими и физическими лицами установленного законодательством порядка использования и охраны водных объектов; стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов; режима использования территорий водоохранных зон водных объектов и иных требований водного законодательства. Государственный контроль за использованием и охраной водных объектов осуществляют органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации, Министерство природных ресурсов Российской Федерации, специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей природной среды, другие органы исполнительной власти в пределах их компетенции.

Органы государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации осуществляют государственный контроль, в частности, за соблюдением:

требований водного законодательства Российской Федерации, стандартов, нормативов, правил и иных правовых актов, имеющих обязательную силу для всех пользователей водными объектами при проведении ими всех работ, связанных с использованием и охраной водных объектов, в том числе внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации;

субъектами Российской Федерации установленных им лимитов водопотребления и водоотведения по водным объектам;

установленного законодательством порядка предоставления лицензий на пользование водными объектами и заключения договоров пользования водными объектами, своевременной и правильной регистрацией лицензий и договоров на пользование водными объектами;

водопользователями условий и требований лицензий на пользование водными объектами и соблюдением лимитов водопользования и водоотведения по водным объектам, установленных субъектами Российской Федерации;

установленного законодательством порядка ведения государственного мониторинга водных объектов, государственного водного кадастра и осуществления государственного учета поверхностных и подземных вод в части использования и охраны водных объектов. Органы государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации осуществляют государственный контроль за использованием и охраной водных объектов во взаимодействии с федеральными органами исполнительной власти в пределах их компетенции. Должностные лица, осуществляющие государственный контроль за использованием и охраной водных объектов, в соответствии с законодательством несут ответственность за принятие (непринятие) мер в пределах своей компетенции к нарушителям водного законодательства Российской Федерации, за объективность материалов проводимых проверок. Решения органов государственного контроля за использованием и охраной водных объектов Министерства природных ресурсов Российской Федерации являются обязательными для исполнения всеми водопользователями. Указанные решения могут быть обжалованы в суде или арбитражном суде в порядке, установленном законодательством.

4.2.3 Стандарты, регулирующие использование и охрану водных ресурсов

В России существует большое количество ГОСТов, устанавливающих комплекс норм, правил и требований к использованию и охране водных ресурсов. К их числу, в частности, относятся:

ГОСТ 17.1.1.02-77 "Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов".

ГОСТ 17.1.1.03-86 "Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопользовании".

ГОСТ 17.1.1.04-80. "Охрана природы. Гидросфера. Классификация подземных вод по целям водопользования".

ГОСТ 17.1.3.05-82 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных и подземных вод от загрязнения нефтепродуктами".

ГОСТ 17.1.3.06-82 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране подземных вод".

ГОСТ 17.1.3.13-86 "Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения" и др.

Рассмотрим более подробно ГОСТ 17.1.1.01-77 "Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения". Этот стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области использования и охраны вод.

Охрана вод - система мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения, засорения и истощения вод.

Нормы охраны вод - установленные значения показателей, соблюдение которых обеспечивает экологическое благополучие водных объектов и необходимые условия для охраны здоровья населения и культурно-бытового водопользования.

Правила охраны вод - установленные требования, регламентирующие деятельность человека в целях соблюдения норм охраны вод.

Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.

Критерий качества - признак, по которому производится оценка качества воды по видам водопользования.

Нормы качества воды - установленные значения показателей качества воды по видам водопользования.

Лимитирующий признак вредности вещества в воде - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.

Индекс качества воды - обобщенная числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей и видам водопользования.

Контроль качества воды - проверка соответствия показателя качества воды установленным нормам и требованиям.

Регулирование качества воды - воздействие на факторы, влияющие на состояние водного объекта с целью соблюдения норм качества воды.

Водопользование - использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.

Государственный водный кадастр - систематизированный свод данных учета вод по количественным и качественным показателям, регистрации водопользовании, а также данных учета использования вод.

Комплексное использование водных ресурсов - использование водных ресурсов для удовлетворения нужд населения и различных отраслей народного хозяйства, при котором находят экономически оправданное применение все полезные свойства того или иного водного объекта.

Норма водопользования - установление количества воды на одного жителя или на условную единицу, характерную для данного производства.

Сточные воды - воды, отводимые после использования в бытовой или производственной деятельности человека.

Норма состава сточных вод - перечень и концентрации веществ в сточных водах, установленные нормативно-технической документацией.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них определенных веществ.

Обеззараживание сточных вод - обработка сточных вод с целью удаления из них патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов.

Нормативно очищенные сточные воды - сточные воды, отведение которых после очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования.

Норма отведения сточных вод - установленное количество сточных вод на одного жителя или на условную единицу, характерную для данного производства.

Лимит отведения сточных вод в водный объект - расход отводимых в водный объект сточных вод, установленный для данного водопользователя, исходя из норм отведения сточных вод и состояния водного объекта.

Предельно допустимый сброс вещества в водный объект - масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Загрязняющее воду вещество - вещество в воде, вызывающее нарушение норм качества воды.

Источник загрязнения вод - источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло.

Состояние водного объекта - характеристика водного объекта по совокупности его количественных и качественных показателей применительно к видам водопользования.

Засорение вод - накопление в водных объектах посторонних предметов.

Истощение вод - уменьшение минимально допустимого стока поверхностных вод или сокращение запасов подземных вод.

Естественная защищенность подземных вод - совокупность гидрогеологических условий, обеспечивающая предотвращение проникновения загрязняющих веществ в водоносные горизонты.

Искусственное пополнение запасов подземных вод - направление части поверхностных вод в подземные водоносные горизонты.

Эти термины и определения рекомендуется использовать при разработке мероприятий по обеспечению экологической безопасности горного производства.

4.3 Влияние горного производства на водный бассейн

Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод.

Изменение водного режима. При строительстве и эксплуатации карьеров и разрезов, рудников и угольных шахт, подземных транспортных и коммунальных туннелей и других сооружений существенные осложнения возникают из-за наличия подземных и поверхностных вод: происходят деформации горных выработок, снижается производительность оборудования, усложняется производство буровзрывных работ.

Поэтому отличительной особенностью горного производства является необходимость осушения месторождений полезных ископаемых. С этой целью с территорий намечаемых к разработке месторождений или их участков переносятся поверхностные водоемы и водотоки, и выполняются мероприятия по защите горных выработок от обводнения их подземными водами. Основным способом осушения зоны горных работ является водононижение путем проведения различных горных выработок, откачки или отвода самотеком, а затем сброса значительных объемов подземных вод в гидрографическую сеть за пределы разрабатываемого участка.

Современный уровень развития техники и технологии водопонижения позволяет успешно решать эту проблему при освоении месторождений со сложными гидрогеологическими условиями.

В практике обычно используют три способа водопонижения - с поверхности, подземный и комбинированный. Первый способ предусматривает сооружение дренажных устройств (скважин, канав, иглофильтров) непосредственно на земной поверхности. При подземном способе средства водопонижения располагают в горных выработках. В последние годы при проходке подземных выработок в обводненных и неустойчивых породах плывунного типа с низким коэффициентом фильтрации используют забойное водопонижение, заключающееся в том, что в забое выработки в горную породу на различную глубину погружают иглофильтры. С помощью рукавов иглофильтры подключают к водосборному коллектору, в котором поддерживают достаточно глубокий вакуум, позволяющий всасывать через иглофильтры воду из обводненного грунта (рис.7.3).

Комбинированный способ является сочетанием способа водопонижения с поверхности и подземного и реализуется, как правило, в два этапа. Вначале с поверхности производится предварительное снижение уровня грунтовых вод, а затем вводится в эксплуатацию система подземного водопонижения.

Естественный режим подземных вод нарушается с момента вскрытия технологическими горными или дренажными выработками первого от поверхности водоносного горизонта и после откачки из него воды. При этом запасы подземных вод сокращаются, а состояние и качество поверхностных вод существенно ухудшается. На значительной площади месторождения образуется депрессионная воронка, размеры которой зависят как от геологических и гидрогеологических условий района месторождения, так и от продолжительности его разработки.

При водоотливе наиболее низкий уровень подземных вод в зоне горных работ приходится на забой проходимой выработки. С углублением выработки понижается и уровень подземных вод. В результате водопонижения уровень подземных вод снижается на площади, превышающей площадь разработки месторождения иногда в десятки и сотни раз.

На некоторых месторождениях в пределах воронки депрессии создается гидравлическая связь нескольких напорных водоносных горизонтов, что приводит к переливу вод из вышерасположенных горизонтов в нижние. Как правило, воронка депрессии при этом захватывает водоносные горизонты со свободной поверхностью (безнапорные горизонты) и грунтовые воды различного типа, которые имеют гидравлическую связь с поверхностными водами. Это способствует активизации инфильтрации, что приводит к подпитке подземных водоносных горизонтов поверхностными водами. Поэтому размеры депрессионной воронки зависят от наличия и расположения поверхностных водоемов и водотоков: чем ближе поверхностные воды к зоне разработки, тем меньше радиус депрессионной воронки.

Осушение месторождения приводит к резкому изменению естественного режима подземных и поверхностных вод. На поверхности земли нарушения состояния подземных и поверхностных вод проявляются в полном осушении заболоченных участков, уменьшении запасов вод в поверхностных водоемах и водотоках, осушении колодцев и неглубоких водозаборных скважин, иссякании источников, небольших ручьев и речек. При прекращении откачек в связи с завершением горных работ со временем депрессионные воронки исчезают и режим подземных вод восстанавливается. Восстанавливается также уровень вод в колодцах и водозаборных скважинах. В большинстве случаев возрождаются поверхностные водоемы и водотоки. Однако восстановление режима и состояния подземных и поверхностных вод зависит от масштабов нарушений. Если при подземном способе разработки восстановительные процессы протекают относительно быстро, то при открытой разработке месторождений эти процессы зависят от глубины и состояния карьеров, заполнения выработанного пространства вскрышными породами, направления рекультивации.

Мероприятия по охране природных вод особенно актуальны для открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых со сложными гидрогеологическими условиями, так как если при подземном способе разработки водопритоки с водоносных горизонтов, залегающих выше зоны добычных работ, могут быть локализованы, то при открытом способе вскрываются все водоносные горизонты, залегающие в разрабатываемой толще пород, и сами горные выработки обладают дренирующим эффектом. В связи с масштабами карьеров и интенсивностью водопонижения при открытых разработках размеры депрессионных воронок достигают больших значений, охватывая обширные прилегающие территории. Размер воронок депрессии или радиус влияния осушенных выработок зависит от коэффициента фильтрации, водоотдачи, площади и мощности осушаемого пласта, напоров, понижения уровня, площади питания, количества дренажных точек, их взаимного расположения, типа и расположения горных выработок, продолжительности и интенсивности водоотбора, динамического притока вод в горные выработки и некоторых прочих факторов. Наибольшие размеры воронок депрессии характерны для трещиноватых и закарстованных обводненных пород. В начальный период откачки или дренажа подземных вод, когда только формируется воронка депрессии в условиях неустановившегося их движения, срабатываются статические запасы подземных вод, т.е. вод, накопившихся в водоносных пластах горных пород в течение длительного периода времени (в отдельных случаях геологического). По мере понижения уровня подземных вод и срабатывания их запасов в водоносных горизонтах, из которых непосредственно производится откачка, постепенно вовлекаются и динамические ресурсы подземных вод, т.е. вод, поступающих из области питания, из боковых зон осушаемого пласта и из других водоносных горизонтов, имеющих с осушаемыми толщами гидравлическую связь. После стабилизации расхода и динамического уровня основная масса подземных вод поступает со стороны постоянных источников питания. При этом величина водопритоков полностью определяется местными природными условиями: орографическими, геологическими, гидрогеологическими, климатическими и пр. Соотношение объемов статических и динамических запасов зависит от их ресурсов в области питания.

При осушении месторождений, особенно при открытых горных работах, прежде всего истощаются запасы высококачественных пресных вод, которые должны использоваться в основном для коммунального хозяйственно-питьевого водоснабжения. Попадая в систему дренажных канав, водосборников и коллекторов, пресные воды загрязняются и приобретают свойства "рудничной воды", а затем загрязняют поверхностные воды. При срабатывании динамических ресурсов подземных вод возникает опасность загрязнения пресных вод минерализованными, что может привести к снижению их качества или сделать вообще непригодными для питьевого использования.

Сброс сдренированных подземных вод, содержащих повышенное количество химических элементов или соединений, при недостаточной очистке приводит к загрязнению поверхностных вод в еще большей степени.

Значительный ущерб народному хозяйству наносится при истощении запасов вод, обладающих бальнеологическими свойствами.

Срабатывание запасов подземных вод, приуроченных к горизонтам, представленным выщелачиваемыми или растворимыми породами, может привести к значительным изменениям инженерно-геологической обстановки. Процессы выщелачивания и последующего карстообразования активизируются как из-за изменения режима вод данного горизонта, так и в связи с уменьшением их минерализации за счет проникновения пресных вод из вышележащих горизонтов или области питания.

Существенное влияние на режим и состояние поверхностных, грунтовых и подземных вод оказывают отвалы и гидротехнические сооружения горных предприятий (гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища, водохранилища и пр.).

Крупноплощадные отвалы обладают большой площадью водосбора. Воды атмосферных осадков, стекающие с поверхности отвалов или профильтровавшиеся через толщу пород, загрязняются и засоряются и, в свою очередь, загрязняют и засоряют поверхностные водоемы и водотоки. Инфильтрация вод в основании отвалов и гидротехнических сооружений приводит, как правило, к подъему уровня грунтовых вод и заболачиванию прилегающей территории по контуру этих сооружений, а также к подпитке подземных водоносных горизонтов, особенно верхних. По данным A.M. Михайлова, на горных предприятиях КМ А инфильтрация из хвостохранилищ препятствует снижению уровня верхнего водоносного горизонта на 50 м. Радиусы подпора при заполнении хвостохранилищ составят 6-8 км.

Загрязнение вод. Для горно-добывающих предприятий в отличие от горно-перерабатывающих характерно значительное превышение объемов сточных вод над объемами водопотребления для обеспечения технологических процессов и удовлетворения других потребностей предприятий. Дренажные воды, а также воды, стекающие с поверхности отвалов, не могут без соответствующей подготовки и очистки включаться в замкнутый цикл горного производства. Основной объем их должен отводиться. Недоброкачественные рудничные воды при отсутствии очистных сооружений, попадая в поверхностные водоемы и водотоки, загрязняют их. Это отрицательно воздействует на флору и фауну поверхностных вод, а также на флору и фауну лесных и сельскохозяйственных угодий окружающих территорий, санитарно-гигиенические условия местности. Особенно загрязняются дренажные воды угольных месторождений.Д. Де-вис (Великобритания) выделяет следующие основные загрязняющие вещества в водах, откачиваемых из угольных шахт: взвешенные частицы, главным образом, угольная и породная пыль, частицы глины, хлористые соединения, свободная серная кислота и сопутствующие соли - сульфаты железа, растворенные и взвешенные фенольные соединения, масла. К числу загрязняющих факторов Д. Девис относит также повышенную температуру шахтных вод и канализационные стоки.

Из-за наличия хлористых и сернистых соединений, а также кальция, магния, натрия и калия шахтные воды без предварительной очистки и нейтрализации не могут быть использованы даже в технических целях. Рудничные воды могут содержать соли других тяжелых металлов - меди, цинка, марганца, никеля, ртути, свинца, урана и др. Попадая в поверхностные или подземные воды, загрязняющие вещества включаются в природный круговорот. При благоприятных условиях они накапливаются в почвах, донных отложениях, затем переходят в растительность, организмы животных, а через них и воду - в человека.

Геохимические процессы, протекающие в водоемах и почвах в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых, во многом сходны с природными, обусловленными ветровой и водной эрозией, выветриванием горных пород. Однако если природные процессы протекают медленно, существенно не нарушая равновесия между геосистемами и не ухудшая сложившиеся экологические условия, то в результате антропогенной деятельности в связи с резким увеличением загрязняющих веществ это равновесие нарушается и экологическая обстановка резко ухудшается. Вследствие переноса загрязняющих веществ на значительные расстояния локальное воздействие горных предприятий на окружающую среду перерастает в региональное. Особенно велико влияние сброса дренажных вод горных предприятий на сток малых и средних рек, в результате чего он может возрасти в 1,5-3 и более раз. При этом изменяются качество и тепловой режим вод в этих водотоках.

Предприятия горной промышленности США сбрасывают в природные бассейны ежегодно около 7,6 млн м3 сточных вод. При этом необходимо иметь в виду, что рудничные воды загрязнены, как правило, хлористыми соединениями, сульфатными соединениями железа, меди, марганца и перед сбросом должны быть очищены. В США почти 10 тыс. км ручьев и рек и около 12 тыс. га водной поверхности загрязнены водами кислого и щелочного состава, поступающими из угольных разрезов. В США в районе Аппалачей кислотность вод в водотоках на значительном протяжении от мест сброса шахтных вод характеризуется показателем рН = 2, что приводит эти воды в состояние, не пригодное не только для жизнедеятельности водной фауны, но и для технического использования.

Засорение вод. При открытой разработке месторождений полезных ископаемых, расположенных в непосредственной близости от берегов озер, морей и океанов, может возникнуть засорение водного бассейна и, как следствие, измениться характер прибрежной зоны. В.Н. Мосинец и М.В. Грязнов приводят пример значительного ускорения накопления осадков в заливе Сан-Франциско (США), после того как на берегах залива и впадающих в него рек приступили к разработке месторождения золота. За 60 лет было размыто около 2 млрд м3 породы. Более половины ее осело в заливе и прилегающих к нему водных артериях. Это привело к значительному изменению конфигурации береговой линии и уменьшению площади залива на 11 %.

Таким образом, горное производство оказывает на природные воды прямое и косвенное воздействие. К первой группе относятся виды воздействия непосредственно на водные объекты, приводящие к истощению запасов вод, изменению их режимов, состояния и качества: осушение месторождений, отбор вод для технологических процессов обогащения, гидровскрыши, гидродобычи, сброс дренажных и сточных вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты и пр. Ко второй группе относятся виды воздействия на другие элементы окружающей среды (землю, воздух, растительность), в результате которых ухудшаются состояние и качество природных вод.

Результаты как прямого, так и косвенного воздействия проявляются в состоянии вод и других элементов окружающей среды на значительных территориях, во много раз превосходящих по площади зону прямого воздействия на воды, что свидетельствует об обусловленности и взаимосвязи процессов, протекающих в биосфере, и их высокой чувствительности к антропогенному вмешательству.

4.4 Охрана водного бассейна в горном производстве

Под охраной водного бассейна (природных вод) понимается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого использования, сохранения и восполнения их ресурсов при восстановлении или улучшении их качества в интересах существующих и будущих поколений.

Охрана природных вод осуществляется посредством выполнения комплекса организационных, экономических и инженерно-технических, в том числе технологических, гидротехнических, лесомелиоративных, агротехнических и других мероприятий под постоянным контролем (гидрогеологическим, гидрологическим, санитарным) состояния и качества вод.

В основу разработки и реализации мероприятий по охране природных вод закладываются три методологических принципа:

1) сохранение ресурсов и предотвращение нарушения состояния и качества вод;

2) при необходимости нарушения - рациональное использование;

3) в процессе и после использования - восстановление качества и состояния, восполнение запасов.

В соответствии с этими принципами комплекс мероприятий по охране природных вод подразделяется на две группы.

К первой группе относятся мероприятия предохранительного характера, направленные на сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод.

Ко второй группе относятся мероприятия восстановительного характера, включающие рациональное использование, очистку и возврат вод в поверхностные водоемы и водотоки, подземные горизонты.

Сохранение запасов, режимов и качества поверхностных и подземных вод. В случае, если месторождение обводнено, но дренажные воды не могут быть использованы по назначению, следует предусмотреть следующие мероприятия по сохранению запасов подземных вод:

1) сбрасывание или перекачку подземных вод разрабатываемой толщи пород в нижележащие водоносные горизонты;

2) сооружение барражей типа "стена в грунте", противофильтрационных завес, гидро- и пневмозавес.

Первый метод получил достаточно широкое применение в практике горных работ и реализуется в основном посредством проходки с поверхности земли водопоглощающих или нагнетательных скважин. Этим же методом производится восполнение запасов пресных подземных вод. Для этой цели могут быть использованы запасы пресных вод, накопленные или сосредоточенные в поверхностных водоемах и водотоках. Пресные воды с поверхности подаются в соответствующие подземные водоносные горизонты или естественные подземные емкости (карстовые полости, трещиноватые толщи скальных пород и пр.).

В последний период во многих странах мира с целью охраны окружающей среды входит в практику захоронение в недрах промышленных стоков, особенно токсичных, путем их нагнетания через скважины. В отдельных случаях, с учетом геологических и гидрогеологических особенностей массива, степени токсичности и концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, создают подземные водохранилища методом выщелачивания солей.

Для воспроизводства эксплуатационных запасов подземных вод, особенно напорных, часто залегающих на большой глубине (200-300 м и более), захоронения промышленных стоков может быть использован опыт, накопленный в нефтедобывающей промышленности при применении способов законтурного и внутриконтурного заводнения нефтяных залежей на глубине 1000 м и более. Реализация метода требует выполнения обстоятельных изысканий прежде всего для определения приемной способности подземных коллекторов, их изолированности, надежности их состояния, особенно в районах тектонической активности, при которых обеспечиваются накопление запасов, сохранение их качества, предотвращение загрязнения пресных вод в результате выщелачивания вмещающих пород или проникновения минерализованных вод, предотвращение загрязнения подземных вод захороненными промышленными стоками. Хотя еще не зафиксированы серьезные случаи загрязнения недр захороненными промышленными стоками, однако этот метод потенциально опасен, и его применение требует научного и экономического обоснования, тщательности исполнения, организации постоянно действующего гидрогеологического контроля.

Создание противофильтрационных завес. В отличие от традиционных методов осушения месторождений полезных ископаемых, когда срабатываются статические и динамические ресурсы подземных вод, метод создания противофильтрационных завес различного типа позволяет не только подготовить месторождение к освоению и обеспечить нормальные и безопасные условия производства горных работ, но и решить другие важные задачи:

1) уменьшить или предотвратить водопритоки в зону горных работ и соответственно сократить объемы дренажных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки;

2) сохранить ресурсы подземных вод в прилегающем к месторождению районе;

3) сохранить естественный режим подземных вод.

Последнее положение особенно важно для месторождений, где подземные воды приурочены к закарстованным массивам. При осушении таких месторождений нарушается застойный режим подземных вод и происходит подтягивание менее минерализованных вод, что приводит к активизации карстовых процессов. В связи с существенным сокращением и даже исключением активного отбора вод из района, прилегающего к разрабатываемому участку месторождения, этот метод определяется как метод "пассивного осушения".

Противофильтрационные завесы различного типа все более широко применяются в промышленно развитых странах при строительстве и горных работах. Особенно часто применяются барражи типа "стенка в грунте" как один из прогрессивных, эффективных и экономичных способов предотвращения притока подземных и подрусловых вод. Сущность способа заключается в устройстве вертикальных стенок из водонепроницаемых материалов, пересекающих водоносные горизонты и перекрывающих притоки грунтовых и подземных вод в горные выработки или в выемки при строительстве крупных промышленных и гражданских объектов.

Барражные завесы типа "стенка в грунте" широко применялись в Польше при ограждении серных карьеров от проникновения притоков инфильтрационных потоков вод Вислы, а также притоков грунтовых вод. Аналогичные работы проводились в Германии при разработке буроугольных карьеров и также подтвердили эффективность противо-фильтрационных барражей. Впервые в нашей стране этот способ был применен в 1968-1970 гг. на Украине при строительстве Подорожненского серного карьера Роздольского ПО "Сера". Длина барражной траншеи составила 11 км.

Противофильтрационные завесы для перехвата подземных вод в глубоко залегающих водоносных горизонтах выполняются посредством нагнетания через скважины различных тампонажных материалов. Этот способ был успешно применен в начале 50-х годов для предотвращения водопри-токов в горные выработки при разработке одного из угольных месторождений в Венгрии, отличающегося сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями. Но поскольку противофильтрационные завесы имеют большое природно- и ресурсоохранное значение, их эффективность следует оценивать с учетом предотвращенного ущерба народному хозяйству при ухудшении состояния окружающей среды.

Применение предохранительных мероприятий при разработке водообильных месторождений полезных ископаемых способствует сохранению природных водных ресурсов и имеет большой народно-хозяйственный эффект.

Восстановительные мероприятия по охране водного бассейна. Комплекс восстановительных мероприятий включает очистку дренажных (карьерных, шахтных, рудничных) и сточных вод горных производств, использование их для обеспечения деятельности горных предприятий, организацию оборотного водоснабжения, предотвращение или сокращение сброса дренажных и сточных вод в поверхностные водоемы и водотоки, их загрязнения и засорения.

Е.А. Ельчанинов отмечает, что большие объемы шахтных вод, ежегодно откачиваемые на поверхность и сбрасываемые в различные водоемы и водотоки, требуют огромных затрат на их очистку. С целью сокращения объема откачиваемых шахтных вод создаются схемы перехвата дренажных вод при помощи опережающих, восстающих и разгрузочных скважин, прием в специальные коллекторы, исключающие смешение с шахтными водами и загрязнение их биологическими, химическими и механическими примесями. Эти воды используются для питьевого и технического водоснабжения без дополнительной очистки, и только при наличии в дренажных водах газа и диоксида железа они подвергаются аэрации. Система скважин предварительного дренажа позволяет обеспечить перехват около 65-70 % притока вод без поступления их в горные выработки, и только лишь 30-35 % поступает в горные выработки и требует прохождения очистки перед их сбросом. Это позволит вдвое сократить затраты на строительство очистных сооружений, которые составляют от 6 до 15 % стоимости основных фондов.

Рациональность проектируемой или действующей схемы водоснабжения и водоотведения (включая канализацию) горного предприятия может оцениваться коэффициентом использования воды в системе водного хозяйства, который должен быть наиболее близким к единице. Коэффициент определяется отношением

K = (V3a6-Vc6) /V3a6, (7-1)

V3a6, Vc6 - соответственно количество воды, забираемой из источников водоснабжения и сбрасываемой (включая канализацию), отнесенное к принятой единице продукции горного предприятия.

Очистка вод. Для предотвращения загрязнения и засорения природных вод дренажные и сточные воды подвергаются очистке. Выбор метода очистки зависит от размера частиц, физико-химических свойств и концентрации загрязняющих веществ, расхода сточных вод и необходимой степени очистки. Во всех случаях очистки вод первой стадией ее является механическая очистка, предназначенная для удаления взвесей и дисперсно-коллоидных частиц. К группе способов механической или гидромеханической очистки относятся: процеживание, отстаивание (гравитационное и центробежное), фильтрование. При последующей, более глубокой очистке сточных вод применяются самостоятельно или в различных комбинациях следующие методы: физико-химические (флотация, абсорбция, ионообмен, дистилляция, обратный осмос и ультрафильтрация, кристаллизация, десорбция и др.), химические (нейтрализация, коагулирование и флокулирование, окисление и восстановление - реагентная очистка), электрохимические (электролиз), биологические, термические.

Как отмечают Н.С. Торочинников, А.И. Родианов и др., наиболее часто употребляются следующие методы очистки вод:

для осаждения суспензированных и эмульгированных примесей, представленных грубодисперсными частицами, - отстаивание, флотация, фильтрация, осветление, центрифугирование; при содержании в сточных водах мелкодисперсных и коллоидных частиц - коагуляция, флокуляция, электрические методы;

для очистки от неорганических соединений - дистилляция, ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;

для очистки от органических соединений - регенерационные методы - экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен; реагентные методы; деструктивные методы - биологическое, жидкофазное, парофазное и электрохимическое окисление, озонирование, хлорирование;

для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;

для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.

На горных предприятиях для осветления сточных и дренажных вод наибольшее распространение получил способ отстаивания как один из наиболее экономичных и достаточно эффективных. Для этой цели организуются пруды-отстойники, вместимость и размеры в плане которых определяются в зависимости от объема сточных вод, размера и концентрации осаждаемых частиц. Сточные воды обогатительных производств в виде пульпы подаются в хвостохранилище, где происходит осаждение основной части твердых частиц, а затем, уже в значительной степени осветленные, воды через сбросные колодцы поступают в пруды-отстойники. Серьезную проблему представляет очистка прудов-отстойников от шламов, их обезвоживание, обезвреживание, последующее складирование или утилизация. Решение этой проблемы в значительной степени зависит от характеристик минерального и механического составов шламов. В отечественной и зарубежной горно-добывающей промышленности существует большое число примеров успешного использования различных методов очистки. В Кузбассе для очистки шахтных вод, сбрасываемых в водоемы, широкое распространение получили открытые горизонтальные отстойники, облицованные бетоном (рис.7.4.). Поступающую в шахту воду собирают в колодце шахтного водоотлива, из которого она подается в отстойник и после осветления хлорируется хлоратором, затем проходит через контактный резервуар и сбрасывается в водоем. Для нейтрализации кислых рудничных вод обычно используют известковое молоко, щелочные воды подкисляют. Эффективная очистка шахтных вод Кизеловского бассейна от солей железа достигается посредством сульфатредуцирующих бактерий.

Рис.7.4. Схема очистки шахтных вод:

1 - колодец шахтного водоотлива; 2 - отстойник; 3 - хлоратор; 4 - контактный резервуар; 5-водоем В США в настоящее время очистке подвергается около 50 % рудничных вод. Для нейтрализации кислых вод, как правило, используют известняк, гашеную и негашеную известь, каустическую соду и другие реагенты.

Оборотное водоснабжение на обогатительных фабриках. Переход от "прямоточного" (река - предприятие - река) водоснабжения к замкнутому циклу, в котором однажды взятая вода все время находилась бы в обороте (как, например, при охлаждении автомобильного мотора), - основное направление в охране водных ресурсов, предполагающее полное исключение попадания сточных вод в реки и водоемы.

Современными проектами обогатительных фабрик горных предприятий предусматривается достаточно высокий уровень оборотного водоснабжения (до 90-95 % и более).

Осуществление замкнутого водооборота в процессе обогащения определяется необходимостью получения при очистке требуемого качества воды, обеспечивающего стабильность технологического процесса обогащения. Свежая вода расходуется при этом только на восполнение неизбежных потерь.

На горных и металлургических предприятиях Канады основная часть воды находится в замкнутом технологическом цикле. Например, на руднике "Куппер Клифф" 75 % потребляемой воды очищают и возвращают для повторного использования.

Во многих случаях оборотные системы водоснабжения обогатительных фаёрик пополняются рудничными и шахтными водами.

Важное значение имеет контроль состояния, режима и качества грунтовых, подземных и поверхностных вод, подвергающихся воздействию при разработке месторождений полезных ископаемых. Этот контроль осуществляется службами главного инженера горного предприятия и районной санэпидемстанцией.

Состояние грунтовых и подземных вод, параметры де-прессионных воронок определяются гидрогеологической службой предприятия посредством режимных гидронаблюдательных скважин. По данным замеров уровней подземных вод в гидронаблюдательных скважинах прослеживается динамика формирования депрессионной воронки или, наоборот, повышение уровня грунтовых вод при их подпоре и прогнозируется изменение дебитов существующих водозаборов в районе месторождения. Изменение химизма (минерализации) подземных вод определяется путем отбора дренажных вод и вод из гидронаблюдательных скважин. Полученные данные обрабатываются и документируются в виде планов гидроизогипс и гидроизопьез для каждого водоносного горизонта, фиксирующих положение депрессионных воронок по отношению к горным выработкам, таблиц изменения химического состава (минерализации) подземных вод, таблиц или графиков, иллюстрирующих динамику объемов дренирования.

Контроль качества поверхностных вод и эффективности работы очистных сооружений осуществляется санитарно-промышленной лабораторией предприятия, задачи и обязанности которой регламентируются Положением о санитарных лабораториях промышленных предприятий. Санитарно-промышленные лаборатории ведут наблюдения за количеством и качеством воды, поступающей на очистные сооружения, за технической и гигиенической эффективностью работы очистных сооружений, а также за состоянием и качеством вод, водоемов и водотоков в местах сброса сточных вод и в пунктах водопользования. Количество воды, поступающей на очистные сооружения и сбрасываемой, должно замеряться посредством водомеров или других устройств, регистрирующих расход воды за сутки. Для контроля качества очистки стоков и влияния их на поверхностные воды отбираются разовые пробы воды в водоподводящих и водо-отводящих лотках. Периодичность отбора проб и перечень показателей, по которым анализируются эти пробы, согласовываются с местными санитарными органами и органами водного надзора. Регулярный и оперативный контроль качества сточных вод позволит также установить причины нарушений нормативов состава и концентраций веществ в сточных водах и выявить нарушения или недостатки в системе очистки и технологии переработки (обогащения) полезного ископаемого.

Снижение водоемкости горного производства. Перспективное направление в улучшении использования водных ресурсов - снижение водоемкости производства и расхода воды на единицу продукции с последующим переходом (там, где это возможно) на "сухое" производство. Существенное снижение расхода воды дает, например, использование обжига вместо флотационных методов обогащения.

4.5 Экологическая стратегия горного предприятия по рациональному использованию и охране водного бассейна

Анализ различных вариантов схем (моделей деятельности) показывает, что рациональная деятельность горного предприятия по осушению и использованию природной воды с учетом требований ее охраны, а также охраны окружающей среды в целом может характеризоваться одним из трех элементов системы:

1) предприятие работает на откачиваемой воде по оборотной схеме;

2) предприятие из-за высокой водоемкости технологических процессов потребляет дополнительные объемы извне при полном использовании откачиваемой воды;

3) избытки откачиваемой воды передаются другим потребителям. Во всех указанных случаях исключается загрязнение природных вод.

Выбор рациональной схемы для конкретного горного предприятия должен основываться на предпроектной проработке каждого из выделенных элементов системы, экономической оценке целесообразности схемы с учетом водного баланса района и предприятия, затрат на осушение, очистку сбрасываемых вод, прибыли от их реализации, ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Определяющими элементами системы горное предприятие - природная вода являются объем и свойства откачиваемых вод, которые, в свою очередь, определяются как гидрогеологическими условиями месторождения, так и принятой схемой осушения.

При организации осушения месторождения полезных ископаемых с целью рационального использования и охраны природных вод должны предусматриваться: селективное дренирование водоносных горизонтов, сооружение закрытых водоводов, раздельных водосборников и очистных сооружений для предотвращения смешивания вод различного качества и разной степени минерализации, их загрязнения и засорения, создания наилучших условий для их очистки. В комплексе с сооружениями по очистке дренажных или сточных вод должны быть предусмотрены системы обезвоживания, обезвреживания, удаления и складирования осажденных веществ. Осадок, а также извлеченные из растворов вещества и элементы должны максимально утилизироваться.

При выборе мероприятий по рациональному водопользованию горных предприятий целесообразно рассмотреть сокращение водопотребления, установление оптимальных норм водопотребления, возможность замены воды как рабочего агента в водоемких технологических процессах, в системах охлаждения, кондиционирования, гидротранспорта на воздух. Очень важно изучить возможность сооружения устройств для дифференцированной очистки дренажных и сточных вод на самом предприятии или, при их малых объемах производства, подключения к очистным сооружениям, обслуживающим группу однотипных предприятий, т.е. создание системы централизованной или кооперативной очистки сточных вод.

По мнению Б.И. Ласкорина, основная ошибка, которая традиционно допускается во всех отраслях промышленности, заключается в том, что вместо создания локальных схем очистки с утилизацией ценных компонентов и дифференцирования сточных вод совершается объединение их в один общий поток. Затем очистке подвергается суммарный объем отработанных вод всего предприятия по сложной многостадийной схеме. В настоящее время в ряде отраслей промышленности уже разработаны и частично реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что позволяет значительно снизить удельное водопотребление и в некоторых случаях полностью исключить сбросы вод в водоемы.

Лекция 5. Правовое и нормативное регулирование охраны воздушного бассейна

5.1 Законодательное регулирование охраны воздушного бассейна

В 1963 г. Всемирной организацией по вопросам здравоохранения при ООН рекомендовано определять чистоту воздуха на основе критериев, соответствующих следующим уровням:

I - прямое или косвенное воздействие загрязнения на человека, животных и растительность обнаружить невозможно;

II - в результате загрязнения воздуха наблюдается раздражение органов чувств человека, вредное воздействие на растительность, уменьшение прозрачности воздуха;

III - вследствие загрязнения воздуха нарушаются жизненно важные физиологические функции и возникают хронические заболевания у человека и животных;

IV - в результате загрязнения воздуха у человека и животных возникают острые заболевания, приводящие к их гибели.

В определенной мере эти рекомендации нашли отражение в Федеральном законе "Об охране атмосферного воздуха", подписанном Президентом РФ 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ.

Этот Закон состоит из 10 глав и включает 34 статьи.

Как отмечено в преамбуле Закона, "атмосферный воздух является важным компонентом окружающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания человека, растений и животных. Закон устанавливает правовые основы охраны атмосферного воздуха и направлен на реализацию конституционных прав граждан на благоприятную окружающую среду и достоверную информацию о ее состоянии".

Первая глава "Общие положения" состоит из двух статей. В статье 1 изложены основные понятия, используемые в данном законе:

атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей природной среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений;

вредное (загрязняющее) вещество - химическое или биологическое вещество либо смесь таких веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе и которые в определенных концентрациях оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду;

загрязнение атмосферного воздуха - поступление в атмосферный воздух или образование в нем вредных (загрязняющих) веществ в концентрациях, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха;

вредное физическое воздействие на атмосферный воздух - вредное воздействие шума, вибрации, ионизирующего излучения, температурного и других физических факторов, изменяющих температурные, энергетические, волновые, радиационные и другие физические свойства атмосферного воздуха, на здоровье человека и окружающую природную среду;

трансграничное загрязнение атмосферного воздуха - загрязнение атмосферного воздуха в результате переноса вредных (загрязняющих) веществ, источник которых расположен на территории иностранного государства;

неблагоприятные метеорологические условия - метеорологическипе условия, способствующие накоплению вредных (загрязняющих) веществ в приземном слое атмосферного воздуха;

предельно допустимый уровень физического воздействия на атмосферный воздух - норматив физического воздействия на атмосферный воздух, который отражает предельно допустимый максимальный уровень физического воздействия на атмосферный воздух, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду;

предельно допустимый норматив вредного физического воздействия на атмосферный воздух - норматив, который устанавливается для каждого источника шумового, вибрационного, электромагнитного и других физических воздействий на атмосферный воздух и при котором вредное физическое воздействие от данного и ото всех других источников не приведет к превышению предельно допустимых уровней физических воздействий на атмосферный воздух;

технический норматив выброса - норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов, оборудования и отражает максимально допустимую массу выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух в расчете на единицу продукции, мощности пробега транспортных или иных передвижных средств и другие показатели;

предельно допустимая (критическая) нагрузка - показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на окружающую природную среду;

предельно допустимый выброс - норматив предельно допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии непревышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов;

временно согласованный выброс - временный лимит выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условии развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса;

мониторинг атмосферного воздуха - система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения;

охрана атмосферного воздуха - система мер, осуществляемая органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду;

гигиенический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе и при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека;

экологический норматив качества атмосферного воздуха - критерий качества атмосферного воздуха, который отражает предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, и при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду;

качество атмосферного воздуха - совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим нормативам качества атмосферного воздуха и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.

В статье 2 устанавливается, что законодательство Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха основывается на Конституции Российской Федерации и состоит из данного Федерального закона и принимаемых в соответствии с ним других федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также законов и иных нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации.

Вторая глава "Управление в области охраны атмосферного воздуха" включает 6 статей, в которых формулируются:

основные принципы государственного управления в области охраны атмосферного воздуха;

полномочия органов государственной власти Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха;

полномочия органов государственной власти субъектов Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха;

полномочия органов местного самоуправления в области охраны атмосферного воздуха;

особенности деятельности специально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха. Государственное управление в области охраны атмосферного воздуха основывается на следующих принципах:

приоритет охраны жизни и здоровья человека, настоящего и будущего поколений;

обеспечение благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха человека;

недопущение необратимых последствий загрязнения атмосферного воздуха для окружающей природной среды;

обязательность государственного регулирования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него;

гласность, полнота и достоверность информации о состоянии атмосферного воздуха, его загрязнении;

научная обоснованность, системность и комплексность подхода к охране атмосферного воздуха и охране окружающей природной среды в целом;

обязательность соблюдения требований законодательства Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха, ответственность за нарушение данного законодательства.

Глава 3 "Организация деятельности в области охраны атмосферного воздуха" включает 13 статей, в которых рассматриваются:

программы охраны атмосферного воздуха и мероприятия по его охране;

финансирование программ охраны атмосферного воздуха и мероприятий по его охране;

нормирование качества атмосферного воздуха и вредных физических воздействий на атмосферный воздух;

нормативы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на атмосферный воздух;

государственная регистрация вредных (загрязняющих) веществ и потенциально опасных веществ;

разрешение на выброс вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и разрешение на вредное физическое воздействие на атмосферный воздух;

общие требования к хозяйственной и иной деятельности, оказывающей вредное воздействие на атмосферный воздух;

требования охраны атмосферного воздуха при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов хозяйственной и иной деятельности;

регулирование выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве и эксплуатации транспортных и иных передвижных средств;

регулирование выбросов вредных (загрязняющих) веществ при хранении, захоронении, обезвреживании и сжигании отходов производства и потребления;

мероприятия по защите населения при изменении состояния атмосферного воздуха, угрожающем жизни и здоровью людей;

трансграничное загрязнение атмосферного воздуха.

В целях государственного регулирования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух устанавливаются (статья 12) следующие нормативы таких выбросов:

технические нормативы выбросов,

предельно допустимые выбросы.

Технические нормативы выбросов устанавливает специально уполномоченный федеральный орган исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха или другой специально уполномоченный Правительством РФ федеральный орган исполнительной власти.

Предельно допустимые выбросы устанавливаются территориальными органами специально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха для конкретного стационарного источника выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

В случае невозможности соблюдения юридическими лицами, имеющими источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, предельно допустимых выбросов территориальные органы специально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха могут устанавливать для таких источников временно согласованные выбросы по согласованию с территориальными органами других федеральных органов исполнительной власти.

Выброс вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух стационарным источником допускается (статья 14) на основании разрешения, выданного территориальным органом специально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха в порядке, определенном Правительством Российской Федерации.

В целях предупреждения вреда, который может быть причинен окружающей природной среде, здоровью и генетическому фонду человека, стандартами на новые технику, технологии, материалы, вещества и другую продукцию, которые могут оказать вредное воздействие на атмосферный воздух, устанавливаются (статья 15) требования охраны атмосферного воздуха. В частности, производство и использование топлива на территории Российской Федерации допускаются только при наличии сертификатов, подтверждающих соответствие топлива требованиям охраны атмосферного воздуха. Органы исполнительной власти Российской Федерации и органы государственной власти субъектов Российской Федерации могут вводить ограничения использования нефтепродуктов и иных видов топлива, сжигание которых приводит к загрязнению атмосферного воздуха на соответствующей территории, а также стимулировать производство и применение экологически безопасных видов топлива и других энергоносителей.

При проектировании, размещении, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов хозяйственной и иной деятельности, при застройке городских и иных поселений должно обеспечиваться (статья 16) непревышение нормативов качества атмосферного воздуха в соответствии с экологическими, санитарно-гигиеническими, а также со строительными нормами и правилами в части нормативов площадей озелененных территорий. В проектах строительства объектов хозяйственной и иной деятельности, которые могут оказать вредное воздействие на качество атмосферного воздуха, должны предусматриваться меры по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферный воздух и их обезвреживанию в соответствии с требованиями, установленными специально уполномоченным органом исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха и другими федеральными органами исполнительной власти.

В соответствии со ст.17 Правительство Российской Федерации, органы государственной власти субъектов Российской Федерации обязаны осуществлять меры по уменьшению вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при эксплуатации транспортных и иных передвижных средств. В городских и иных поселениях органы государственной власти субъектов Российской Федерации и органы местного самоуправления организуют работы по регулированию выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух в периоды неблагоприятных метеорологических условий.

Глава 4 "Государственный учет вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников" содержит две статьи, в которых регулируются вопросы:

государственного учета вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников;

инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, вредных физических воздействий на атмосферный воздух и их источников.

В соответствии с этими статьями Закона юридические лица, имеющие источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него, подлежат государственному учету и обязаны проводить их инвентаризацию в порядке, определенном специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха.

Глава 5 "Контроль за охраной атмосферного воздуха"

включает 5 статей, в которых регулируются:

мониторинг атмосферного воздуха;

требования к государственному, производственному и общественному контролю за охраной атмосферного воздуха;

права и обязанности государственных инспекторов по охране природы, осуществляющих контроль за охраной атмосферного воздуха.

В соответствии со ст.23 Правительство Российской Федерации, органы государственной власти субъектов Российской Федерации, органы местного самоуправления организуют государственный мониторинг атмосферного воздуха, который является составной частью государственного мониторинга окружающей природной среды, обеспечивает его осуществление на соответствующих территориях Российской Федерации, субъектов Российской Федерации и муниципальных образований.

Законом выделены три вида контроля за охраной атмосферного воздуха: государственный, производственный и общественный.

Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, который осуществляют специально уполномоченный федеральный орган исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха и его территориальные органы, должен обеспечить соблюдение:

условий, установленных разрешениями на выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и на вредные физические воздействия на него;

стандартов, нормативов, правил и иных требований охраны атмосферного воздуха, в том числе проведения производственного контроля за охраной атмосферного воздуха;

режима санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарные источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;

выполнения федеральных целевых программ охраны атмосферного воздуха, программ субъектов Российской Федерации охраны атмосферного воздуха и выполнения мероприятий по его охране;

иных требований законодательства Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха. Производственный контроль за охраной атмосферного

воздуха (ст.25) осуществляют юридические лица, которые имеют источники вредных химических, биологических и физических воздействий на атмосферный воздух и которые назначают лиц, ответственных за проведение производственного контроля за охраной атмосферного воздуха, и (или) организуют экологические службы.

Общественный контроль за охраной атмосферного воздуха в соответствии со ст.26 осуществляется в порядке, определенном законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды, законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации об общественных объединениях.

В ст.27 подробно описаны права и обязанности государственных инспекторов по охране природы, осуществляющих контроль за охраной атмосферного воздуха.

Глава 6 "Экономический механизм охраны атмосферного воздуха" включает одну статью, устанавливающую плату за загрязнение окружающей природной среды выбросами вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и другие виды воздействия на него.

Глава 7 "Права граждан, юридических лиц и общественных объединений в области охраны атмосферного воздуха" включает две статьи, которые регулируют:

права граждан, юридических лиц и общественных объединений в области охраны атмосферного воздуха;

обязанности граждан и юридических лиц, имеющих стационарные и передвижные источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

Глава 8 "Ответственность за нарушение законодательства Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха" включает две статьи, регулирующие ответственность за нарушение законодательства Российской Федерации в области охраны окружающей среды и обязательность возмещения вреда, причиненного здоровью, имуществу граждан, имуществу юридических лиц и окружающей природой среде загрязнением атмосферного воздуха.

Глава 9 "Международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха" содержит одну статью, в которой определен приоритет международных договоров над теми правилами, которые установлены настоящим Федеральным законом.

Глава 10 "Заключительные положения" содержит одну статью, которая определяет условия вступления в силу настоящего закона.

5.2 Подзаконные акты, регулирующие охрану воздушного бассейна

2 марта 2000 г. подписано Постановление Правительства Российской Федерации № 183 "О нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него". Этим Постановлением утверждено Положение о нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него. Это Постановление, базирующееся на Федеральном законе "Об охране атмосферного воздуха", устанавливает следующие нормативы выбросов:

технический норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух;

предельно допустимый выброс вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух.

При определении нормативов выбросов применяются методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, в том числе методы сводных расчетов для территории городских и иных поселений и их частей с учетом транспортных и иных передвижных средств и установок всех видов.

Предельно допустимые выбросы для конкретного стационарного источника выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и юридического лица в целом или его отдельных производственных территорий с учетом всех источников выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух данного юридического лица или его отдельных производственных территорий, фонового загрязнения атмосферного воздуха и технических нормативов устанавливаются территориальными органами Государственного Комитета Российской Федерации по охране окружающей среды при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии этих предельно допустимых выбросов санитарным правилам.

В случае невозможности соблюдения юридическим лицом, имеющим источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух предельно допустимых выбросов территориальные органы Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды по согласованию с органами санитарно-эпидемиологического надзора могут устанавливать для таких источников временно согласованные выбросы.

Предельно допустимые и временно согласованные выбросы устанавливаются разрешениями на выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, выдаваемыми территориальными органами Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды.

Источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и перечни вредных (загрязняющих) веществ, подлежащих государственному учету и нормированию, для юридических лиц, территории городских и иных поселений и их частей, субъектов Российской Федерации и Российской Федерации в целом устанавливаются на основании данных о результатах инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников в порядке, определенном Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды.

21 апреля 2000 г. Постановлением Правительства Российской Федерации № 373 было утверждено Положение о государственном учете вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников. Это Положение определяет порядок государственного учета вредных воздействий на атмосферный воздух и их источников.

Основной задачей государственного учета вредных воздействий на атмосферный воздух является получение информации о количестве и составе выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, видах и размерах вредных физических воздействий на атмосферный воздух и их источников, необходимой для достижения следующих целей:

а) формирования и обеспечения реализации федеральных целевых программ по охране атмосферного воздуха;

б) разработки и выполнения мероприятий по охране атмосферного воздуха, вытекающих из международных обязательств Российской Федерации;

в) разработки и реализации региональных целевых программ охраны атмосферного воздуха;

г) регулирования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него;

д) проектирования, размещения, строительства, реконструкции и эксплуатации объектов, влияющих на состояние атмосферного воздуха;

е) размещения и развития городских и иных поселений;

ж) осуществления государственного контроля за охраной атмосферного воздуха;

з) прогнозирования изменений качества атмосферного воздуха;

и) определения и взимания платы за загрязнение атмосферного воздуха;

к) информирования населения, органов государственной власти, а также заинтересованных организаций о загрязнении атмосферного воздуха;

л) иной деятельности, связанной с осуществлением государственного управления в области охраны атмосферного воздуха.

Государственный учет вредных воздействий на атмосферный воздух осуществляется Министерством здравоохранения Российской Федерации, Государственным комитетом Российской Федерации по статистике и их территориальными органами.

Подлежащие государственному учету источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и перечни этих веществ, источники вредных физических воздействий на атмосферный воздух (кроме отрицательно влияющих на здоровье человека) и перечни этих воздействий устанавливаются для организаций, городских и иных поселений, субъектов Российской Федерации и Российской Федерации в целом на основании данных о результатах инвентаризации выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух, вредных физических воздействий на атмосферный воздух и их источников в порядке, определенном Министерством природных ресурсов РФ.

Подлежащие государственному учету источники вредных физических воздействий на атмосферный воздух, отрицательно влияющих на здоровье человека, и перечни этих воздействий устанавливаются в порядке, определенном Министерством здравоохранения Российской Федерации.

В соответствии с данным Положением организации:

а) ведут первичный учет состава и количества выбросов в атмосферный воздух вредных (загрязняющих) веществ, а также видов и размеров вредных физических воздействий на него по установленным формам;

б) осуществляют определение состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух, в соответствии с разработанными Государственным комитетом Российской Федерации по охране окружающей среды расчетными инструкциями;

в) осуществляют определение видов и размеров вредных физических воздействий на атмосферный воздух;

г) представляют в установленном порядке формы государственного статистического наблюдения за вредными воздействиями на атмосферный воздух;

д) передают территориальным органам Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды и Министерства здравоохранения Российской Федерации экстренную информацию о превышении в результате аварийных ситуаций установленных нормативов вредных воздействий на атмосферный воздух.

5.3 Стандарты, регулирующие охрану воздушного бассейна

ГОСТ 17.2.1.04-77 "Атмосфера. Источники и методы контроля загрязнения. Промышленные выбросы. Термины и определения" устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области охраны атмосферы. В число терминов и понятий, которые используются при обеспечении экологической безопасности горного производства, включены:

Примесь в атмосфере - рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в ее постоянном составе.

Предельно допустимая концентрация примеси в атмосфере - максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Загрязнение атмосферы - изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей.

Потенциал загрязнения атмосферы - сочетание метеорологических факторов, обусловливающих уровень возможного загрязнения атмосферы от источников в данном географическом районе.

Предельно допустимый выброс - научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности не превышало нормативов качества воздуха для населения, животного или растительного мира.

Инвентаризация выбросов - систематизация сведений о распределении источников на территории, количестве и составе выбросов.

Загрязняющее атмосферу вещество - примеси в атмосфере, которые могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей или окружающую среду.

Охрана атмосферы - система государственных мероприятий по защите атмосферы от загрязняющих веществ.

Источник загрязнения атмосферы - объект, распространяющий загрязняющие атмосферу вещества.

Точечный источник загрязнения атмосферы - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия.

Линейный источник загрязнения атмосферы - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии.

Плоский источник загрязнения атмосферы - выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности.

Промышленный источник загрязнения атмосферы - источник загрязнения атмосферы, обусловленный действием производетаенных процессов или взаимосвязанных с ними вспомогательных процессов, осуществляемых в территориально ограниченных производственных комплексах.

Организованный промышленный выброс - промышленный выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы.

Неорганизованный промышленный выброс - промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде направленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.

Очистка газа - отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющих атмосферу веществ.

Промышленная пыль - пыль, входящая в состав промышленного выброса.

Запыленность газа - массовая концентрация пыли в газе.

Степень очистки газа - отношение массы извлеченного из газа или прореагировавшего загрязняющего вещества к массе загрязняющего вещества, присутствующего в газе до очистки.

Термины и определения в области охраны атмосферного воздуха закреплены также в ГОСТ 17.2.1.03-84 "Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения".

Поле концентрации примеси в атмосфере - графическое изображение пространственной изменчивости концентраций примеси в атмосфере, отнесенной к установленному времени осреднения.

Кислотный дождь - дождь, водородный показатель которого рН меньше 5,6.

Контроль загрязнения атмосферы - проверка соответствия содержания загрязняющих атмосферу веществ установленным требованиям.

Качество атмосферы - совокупность свойств атмосферы, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Сеть контроля загрязнения атмосферы - структура размещения постов наблюдения за загрязнением атмосферы.

Стационарный пост наблюдений за загрязнением атмосферы - место расположения специально оборудованного павильона для размещения аппаратуры, необходимой для непрерывной длительной регистрации концентраций загрязняющих атмосферу веществ, приборов для отбора проб и измерения метеорологических параметров по установленной программе.

Опорный пункт наблюдений за загрязнением атмосферы

стационарный пост наблюдений за загрязнением атмосферы, данные наблюдений которого используются для оценки годовых и многолетних уровней загрязнения атмосферы.

Маршрутный пост наблюдений за загрязнением атмосферы - место на определенном маршруте, предназначен для отбора проб воздуха по графику последовательно во времени с помощью переносной аппаратуры и (или) передвижной лаборатории.

Показатель загрязнения атмосферы - количественная и (или) качественная характеристика загрязнения атмосферы.

Концентрация примеси в атмосфере - количество вещества, содержащееся в единице массы или объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Приземная концентрация примеси в атмосфере - концентрация примеси в атмосфере, измеренная на высоте 1,5 - 2,5 м от поверхности земли.

Разовая концентрация примеси в атмосфере - концентрация примеси в атмосфере, определяемая по пробе, отобранной за 20-30-минутный интервал времени.

Фоновая концентрация загрязняющего атмосферу вещества - концентрация загрязняющего атмосферу вещества, создаваемая всеми источниками, исключая рассматриваемые.

В соответствии с ГОСТ 17.2.1.01-76 "Атмосфера. Классификация выбросов по составу" выбросы в зависимости от состава вредных веществ классифицируются по следующим признакам:

агрегатному состоянию веществ в выбросах;

массовому выбросу (массе веществ, выбрасываемых в единицу времени).

В зависимости от агрегатного состояния вредных веществ выбросы подразделяют на классы:

1 - газообразные и парообразные выбросы;

2 - жидкие выбросы;

3 - твердые выбросы;

4 - смешанные выбросы.

Выбросы по химическому составу делятся на группы, а в зависимости от размера частиц - на подгруппы.

Выбросы, входящие в класс 1, по химическому составу делятся на 19 групп: сернистый ангидрид, оксид углерода, оксиды азота, фтористые соединения, сероуглерод, сероводород, хлор, синильная кислота и цианиды, ртуть металлическая, аммиак, мышьяк и его соединения, углеводороды (общее количество, в том числе предельные, непредельные, ароматические), фенол, кислородосодержащие органические соединения, азотосодержащие органические соединения, прочие.

Жидкие выбросы (класс 2) по химическому составу делятся на кислоты (1-я группа), щелочи (2-я группа), растворы солей (3-я группа), растворы жидких металлов и солей (4-я группа), органические соединения (5-я группа). Кроме того, в соответствии со стандартом в этих группах выделяются подгруппы, характеризующиеся различным размером частиц.

Твердые выбросы (класс 3) по химическому составу разделены на 7 групп: канцерогенные вещества, свинец и соединения свинца, органическая пыль, неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества, прочие. Кроме того, в соответствии со стандартом в этих группах выделяются подгруппы, характеризующиеся различным размером частиц.

Четвертый класс включает смешанные выбросы, состоящие из комбинаций различных классов.

Массовые выбросы в зависимости от количества выброса (т/сут) разделяются на 6 групп. Шестая группа присваивается выбросу, превышающему 100 т/сут.

Кроме этого ГОСТа существует еще также ряд других ГОСТов, регулирующих правила охраны атмосферы. Так, например, ГОСТ 17.2.3.01-86 определяет правила контроля качества воздуха населенных пунктов. ГОСТ 17.2.3.01-78 определяет правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. Всего по охране атмосферы утверждено 15 ГОСТов.

5.4 Влияние горного производства на воздушный бассейн

Горное производство вызывает два вида загрязнений атмосферного воздуха: запыленность и загазованность. Количество выбросов, их объем и вещественный состав определяются источниками загрязнения.

В табл.6.2 приведены данные о видах и источниках загрязнения при открытом и подземном способах разработки.

Существенная роль в загрязнении воздушного бассейна принадлежит обогатительным фабрикам и цехам переработки добытых полезных ископаемых, хвостохранилищам и шламонакопителям.

Таблица 6.2

Источники и виды загрязнения воздушного бассейна при открытом и подземном способах разработки

Способ разработки | Загрязнение | Источник загрязнения
Подземный | Пылегазовое Пылевое Газовое | Рудничный воздух из подземных выработок Эрозия поверхности отвалов и терриконов; погрузочно-транспортные работы Самовозгорание угля и пород в отвалах и терриконах
Открытый | Пылевое Газопылевое Газовое | Эрозия поверхности отвалов и уступов Массовые взрывы Автотранспорт с двигателями внутреннего сгорания

Установлено, что загрязнение воздуха в районе горных предприятий зависит от климатических и горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых, параметров горных выработок, отвалов и других техногенных образований, их расположения относительно господствующего направления ветров. При сухом континентальном климате, особенно при сильных ветрах создаются условия для интенсификации поступления в приземные слои атмосферы и перемещения в них пылегазовых загрязнителей. В этих условиях интенсификации пылегазовыделений благоприятствуют: иссушение нарушенных и подверженных эрозии поверхностей, разрабатываемых пород и полезных ископаемых, активизация самовозгорания пород и полезных ископаемых как в массиве, так и в разрушенном состоянии. Следует учитывать, что в процессе горения горные породы разрушаются, при этом образуются тонкодисперсные фракции, легко подвергаемые ветровой эрозии. Это способствует еще большему запылению воздуха и загрязнению его токсичными веществами, накапливающимися в виде продуктов горения и окисления.

В зимний период увеличению запыленности способствует низкое естественное содержание влаги в воздухе. В условиях влажного климата при большом количестве осадков, как в летний, так и в зимний период содержание пыли в воздухе значительно уменьшается за счет связывания тонкодисперсных частиц на поверхности техногенных образований и вымывания пыли из воздуха.

Выделяются неорганизованные (рассредоточенные) и организованные (сосредоточенные) выделения или выбросы в атмосферу. К группе неорганизованных относятся: выделения, определяемые ветровой эрозией (дефляцией) нарушенных участков земной поверхности, в том числе открытых горных выработок, отвалов, складов, хвосто- и шламохранилищ; химические газовыделения по всей технологической цепи горного производства при буровзрывных работах, экскавации, транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах на складах добытого полезного ископаемого и пр. Источники неорганизованных выбросов рассредоточены на относительно больших территориях. Их расположение, параметры (площадь, объемы) могут определяться во времени и пространстве. Ряд источников неорганизованных пылегазовыделений обладает периодичностью действия. Эта периодичность, а также интенсивность пылегазовыделений зависят от природно-климатических условий (скорости ветра, количества и периодичности выпадения атмосферных осадков, температуры воздуха, мощности снежного покрова и пр.), расположения источников пылегазовыделений по отношению к розе ветров. Уже при скорости ветра 2 м/с сухая пыль сдувается с поверхности техногенных образований и переносится на значительные расстояния. При этом концентрация пыли значительно превышает допустимые значения. Зависимости количества сдуваемой пыли от скорости ветра для некоторых пород приведены на рис.6.1.

По результатам исследований, выполненных на хвостохранилище обогатительной фабрики АНОФ-2 ПО "Апатит", установлено, что ежегодно в течение июля-сентября в атмосферу выносится 140-170 тыс. т пыли нефелиновых пород. При скорости ветра 3-5 м/с с 1 м2 пылящей поверхности за сутки переносится в виде "поземки" до 70 кг пород пылеватой фракции. В период активной ветровой деятельности запыление атмосферы в рабочих зонах достигает 23 мг/м3 при содержании SiO2 в пыли до 32 %, а в прилегающих жилых районах городов Апатиты и Кировск - 3-5 мг/м3. В отдельных случаях возникают пылевые бури. Осаждаясь, пыль загрязняет почвы, водотоки и водоемы, в том числе оз. Имандра, угнетает растительность.

Таблица 6.3

Показатели пылевыделения, мг/м1, с поверхности хвостохранилищ углеобогатительных фабрик (по данным И.К. Алексеева)

Скорость воздушного | Влажность пород, %
потока, м/с | До 1 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | 6-8 | 8-10
2,7 | 2,3 | 2 | - | 1,1 | 1,1 | 1 | 0,7
3,4 | 6,3 | 3,1 | 2,7 | 2 | 1,6 | 1,4 | 1,3
5,1 | 108,6 | 46,5 | 31 | 14,8 | 8,4 | 6,1 | 4,4
6,5 | 3 771 | 1281 | 179 | 79,6 | 37 | 13,6 | 7,7
7,7 | 24 645 | - | 1382 | 465,8 | 138,7 | 35,1 | 12,7
8,8 | 70 412 | - | 3567 | - | 247 | 59,2 | 20,9

Примечание. При скорости ветра менее 2,5 м/с пыль не сдувалась.

В табл.6.3 приведены значения пылевыделения в зависимости от скорости ветра и влажности пород при дефляции хвостохранилищ углеобогатительных фабрик. Как видно из таблицы, с увеличением влажности пород их дефляция резко уменьшается.

Одним из интенсивных источников загрязнения атмосферы периодического действия, определяемого технологическими причинами, является массовый взрыв на карьере. Количество выбрасываемых в атмосферу пыли и газов зависит от объема взрываемых пород и количества взрывчатых веществ. При массовых взрывах образуется пылегазовое облако объемом 15-20 млн м3. Высота подъема выбросов определяется сотнями метров, достигая 1500-1600 м. Пылегазовое облако распространяется на значительные расстояния от места взрыва. При массовых взрывах в карьерах Криворожского железорудного бассейна концентрация пыли в воздухе на расстоянии 1-1,5 км в течение часа составляет 6-10 мг/м3, что в 15-20 раз превышает предельно допустимые концентрации для населенных пунктов.

Исследованиями состояния воздуха в районах карьеров на различных месторождениях полезных ископаемых установлено, что из пылегазового облака, образованного при массовых взрывах, в течение 1-4 ч в радиусе 2-4 км рассеивается от 200 до 500 т мелкодисперсной пыли, содержащей 93,6-99,6 % частиц размером менее 5 мкм. Значительное количество мелкодисперсной пыли образуется также при бурении взрывных скважин (до 93,3 %) и при погрузке горной массы (до 98,4 %).

В табл.6.4 приведены показатели, характеризующие за-пыление атмосферы при выполнении горных работ.

Формирование высоких (100 м) и сверхвысоких (250 - 300 м) породных отвалов на открытой местности приводит к возникновению интенсивных местных воздушных потоков.

Как отмечает В.Д. Горлов, скорость ветра существенно (в 1,6-3,3 раза) увеличивается в связи с ростом высоты породных отвалов. Так, приземная скорость ветра 5 м/с на высоте отвала в 300 м увеличивается до 15,6 м/с, а приземная скорость ветра в 10 м/с на высоте отвала в 300 м превращается в ураган со скоростью ветра свыше 30 м/с. Такие скорости крайне отрицательно действуют на работу людей и оборудования, занятых на отвальных работах.

Формирование высоких отвалов создает условия для проявления более интенсивной ветровой эрозии и приводит к значительному запылению прилегающих территорий. По данным И.В. Трещевского с каждого гектара поверхности отвалов, сложенных породами легкого механического состава, ежегодно выносится за пределы этих земель от 200 до 500 т пыли. Площадь запыления составляет 500 га на 1 га отвальной поверхности. При этом в расчетах рекомендуется принимать, что 50 % откладывается на землях, прилегающих к отвалам, а 50 % пыли длительное время перемещается с воздушными потоками.

Одним из основных источников запыления атмосферы при производстве горных работ являются внутрикарьерные дороги. Подсчитано, что их "вклад" в пылеобразование в отдельных случаях достигает 80-90 % общего пылевого баланса карьеров. Запыленность воздуха в районе карьерных дорог в среднем составляет 100 мг/м3.

Таблица 6.4

Средние удельные значения выбросов пыли на угольных карьерах при работе технологического оборудования (без учета мероприятий по пылевыделению) (по данным И.К. Алексеева)

Технологические операции, источники пылевыделения | Интенсивность пылевыделения, мг/с
Вскрышные работы |
Роторный экскаватор | 6900
Экскаватор с ковшом вместимостью, м3: |
до 5 | 500
более 5 | 800
Отвалообразователь ОШР-5250/190 | 4000
Перегружатели: |
ПГ-2500/60 | 1500
ПГ-5250/60 | 3500
Бункер-дробилка конструкции ИГД | 4000
Бульдозер Д-572 | 2000
Добычные работы |
Роторный экскаватор | 11 000
Конвейер забойный (на 1 м длины конвейера) | 10
Конвейер магистральный (на 1 м длины конвейера) | 40
Экскаватор типа мехлопаты (погрузка угля) | 730
Бульдозер ДЭТ-250 (зачистка добычных уступов, | 2000
устройство съездов и др.) |
Перегружатель | 2000-2200
Отвалообразование |
Отвалообразователь ОШР-5250/190 | 4000
Драглайн ЭШ-20/90 | 6000
Бульдозер Д-572 | 2000
Разгрузка автосамосвала | 320
Разгрузка думпкара | 230

Замеры выбросов пыли на Рейнских буроугольных карьерах (ФРГ) показали, что в зоне карьера Фриммерсдорф максимальное осаждение пыли составило 0,6 г/сут на 1 м2 поверхности, на карьере "Фортуна" - 0,53 г/сут, на карьере Хамбах - 1,2 г/сут и на карьере Инден - 0,66 г/сут.

К группе организованных относятся выбросы из труб обогатительных фабрик, предприятий по переработке минерального сырья, из шахтных отвалов и других фиксированных источников.

В районе угольной брикетной фабрики Берренрат (ФРГ) максимальное осаждение пыли составило 0,2 г/сут на 1 м2 поверхности, а на фабрике "Фортуна-Север" (ФРГ) - 0,3 г/м2 в сутки.

Суммарное потребление воздуха современной асбесто-обогатительной фабрикой достигает 10-12 млн м3/ч, а концентрация асбестосодержащей пыли в воздухе, выходящем из технологических и аспирационных систем, в среднем составляет 6-8 г/м3.

Подсчитано, что в атмосферу Земли из подземных горных выработок шахт и рудников ежегодно поступает около 0,2 млн т пыли. Подхваченная воздушными потоками от неорганизованных и организованных источников пыль затем выпадает на почвы и воды, загрязняет их.

Особую опасность представляет пыль, содержащая токсичные металлы: в первую очередь ртуть, свинец, мышьяк, селен, затем кадмий, никель, молибден, цинк, марганец, ванадий, бериллий, теллур и др.

В штате Миссури (США) концентрация металлов в верхнем слое почвы в районе горных предприятий достигла: свинца - 2762 мг/м3, цинка - 95,1 мг/м3, меди - 17,1 мг/м3, кадмия - 2,3 мг/м3.

В Великобритании, в Уэльсе, концентрация вредных металлов в почвах прилегающих к горным предприятиям территорий превысила фоновые значения: свинца в 90, цинка в 31, кадмия в 15 раз.

Значительное количество загрязняющих атмосферу газов поступает при производстве подземных горных работ. Через различные вентиляционные выработки и сооружения в атмосферу выбрасываются ядовитые газы: углекислый газ, метан, ароматические углеводороды, сернистые газы, сероуглерод и прочие загрязняющие вещества, проникающие в горные выработки из разработанных массивов пород и образующиеся при взрывных работах. По данным специалистов, добыча угля в количестве 2 млрд т в год примерно из 4 тыс. шахт в различных странах мира сопровождается выделением около 27 млрд м3 метана (СН4) и 16,8 млрд м3 углекислого газа (СОг). Известны случаи катастрофических выбросов газа при подземной разработке месторождений полезных ископаемых за рубежом (1879 г., Монс, Бельгия - 750 тыс. м3 CHU; 1941 г., Германия, Нижняя Силезия - 800 тыс. м3 СОг). В Донбассе на глубине 710 м произошел выброс метана в объеме 250 тыс. м3.

К источникам интенсивного загрязнения воздуха вредными газами относятся запожаренные участки карьеров, терриконов и отвалов. При этом выделяемые газы характеризуются высокой концентрацией вредных ядовитых веществ - оксидов углерода, серы, азота и др. Горящие породные отвалы выделяют от 5,3 до 22,6 кг/год оксида углерода на 1 т породы. Самовозгорание породных отвалов и терриконов наиболее характерно для угольных месторождений, где полезное ископаемое характеризуется выходом летучих веществ свыше 20 % и содержанием серы более 3 %. Установлено, что выделение газов с удельной поверхности такого породного отвала достигает 180 м3/ч.

При открытых разработках существенным источником загрязнения атмосферы является автотранспорт. Основные загрязняющие вещества в выхлопных газах включают оксиды углерода и азота, углеводороды, сернистые газы, альдегиды. Отработанные газы двигателей, работающих на бензине, содержат свинец, хлор, бром, иногда фосфор. От дизельных двигателей в атмосферу поступает значительное количество сажи и копоти в виде аэрозолей. Для некоторых типов автосамосвалов характерна следующая интенсивность выделения средних компонентов в отработанных газах: для БелАЗ-540 - 263,9 мг/с оксида углерода, 39,1 мг/с оксидов азота, 17,9 мг/с акролеина (альдегида); для БелАЗ-548 - соответственно 1156, 1305 и 6 мг/с. Загрязняют воздух отработанными газами также технологические машины и механизмы: бульдозеры, скреперы, погрузчики, тракторы, передвижные компрессоры, буровые станки с дизельными энергетическими установками.

Таким образом, загрязнение атмосферного воздуха горным производством как по масштабу, так и интенсивности воздействия имеет локальный характер, и только в крупных, освоенных горно-добывающих районах, таких, как Донбасс, Кузбасс, и некоторых других, - региональный. Контроль и управление состоянием атмосферного воздуха в рабочих зонах горных предприятий и на прилегающих территориях являются насущной задачей горного производства, решаемой при выполнении комплекса природоохранных мероприятий.

5.5 Охрана воздушного бассейна в горном производстве

Наиболее эффективен с экологических и социально-экономических позиций комплекс профилактических мероприятий, направленных на предупреждение загрязнения атмосферного воздуха пылегазовыми выбросами горного производства. Мероприятия по устранению последствий загрязнения воздушного бассейна менее эффективны, более трудоемки и дорогостоящи, а зачастую вообще невыполнимы в силу масштабов воздействия, многочисленности и многообразия объектов, претерпевающих это воздействие, различной степени устойчивости их к поражению. Так, очевидно, что более целесообразно и эффективно предотвращать выбросы в атмосферу отходов производства, например, на предприятиях цветной металлургии, влияющих на снижение урожайности и качества сельскохозяйственных культур, произрастающих на прилегающих к предприятиям землях, чем проводить мелиорацию земель, нейтрализацию вредных веществ, накапливающихся в почвах, подбирать и выращивать другие, более устойчивые к воздействию, но менее необходимые для народного хозяйства культуры.

Мероприятия по охране воздушного бассейна могут быть разделены на две группы:

общего характера, способствующие улучшению состояния воздушного бассейна в районе горного предприятия;

специальные, непосредственно направленные на предотвращение загрязнения атмосферного воздуха.

В первую группу включены:

1) территориально-планировочные мероприятия, предусматривающие размещение объектов горного производства - источников пылегазовыделений с учетом природно-климатических условий местности, прежде всего розы ветров, а также планомерность нарушения и восстановления земель;

2) мероприятия по уменьшению площадей эродируемых техногенных поверхностей посредством оптимизации параметров техногенных образований: открытых горных выработок, отвалов различного рода, в том числе терриконов, хвостохранилищ, складов минерального сырья и пр.;

3) рекультивация нарушенных земель для использования их в народном хозяйстве, обеспечивающая предотвращение ветровой эрозии;

4) утилизация отходов горного производства, комплексное использование минеральных ресурсов, способствующие уменьшению как площадей эродируемых поверхностей, так и объемов пылегазовыделений.

Ко второй группе отнесены:

1) мероприятия по улучшению качества воздуха непосредственно в зоне горных работ путем предотвращения или снижения пылегазовыделений различными объектами в технологической цепи производства;

2) мероприятия по улавливанию, отводу и очистке пылегазовых выделений и выбросов;

3) мероприятий межотраслевого характера, например, по улучшению газового баланса отработанных горюче-взрывчатых веществ и т.д.

Причем для тех или иных объектов или источников загрязнения атмосферы могут применяться как отдельные средства и способы, так и их комбинации.

Для снижения запыленности рудничного воздуха, выходящего из подземных горных выработок, применяют две группы мероприятий. Первая группа заключается в установке специальных очистных устройств в местах, где рудничный воздух выбрасывается в атмосферу. Мероприятия второй группы предусматривают улучшение качества рудничного воздуха в шахте (руднике) посредством подавления, связывания и удаления пыли при выполнении технологических процессов. Среди мероприятий второй группы чаще всего применяют орошение, пылеподавление пеной, пылеулавливание, осаждение пыли на поверхности выработок, предварительное увлажнение массива горных пород.

При работе очистных комбайнов на выемке угля широко используются орошение с подачей большей части воды через исполнительные органы. Это позволяет обеспечить подавление пыли на 80-90 %. Опыт ФРГ показывает, что для орошения в комбайновые лавы Рурского и Саарского угольных бассейнов необходимо соответственно подавать 125 и 250 л воды в минуту (при давлении 1,5 МПа). Пылеподавление пеной в последнее время широко используется при очистных работах на крутых пластах. Специалистами установлено, что в комбайновых забоях достигается эффективность пылеподавления 80-85 % при расходе пенообразующей жидкости 20-30 л/т. При этом используется специальное оборудование типа СПП (пеногенератор, пенообразователь, чаще всего "Углепен", соединительная арматура). При использовании водовоздушных эжекторов, как отмечают Г.С. Гродель и др., возможно не только подавление пыли диспергированной водой, но и очистка воздуха от взвешенной пыли, если обеспечивается его протяжка через эжектор.

На подземных горных работах накоплен определенный опыт использования устройств для отсоса пыли при бурении шпуров и скважин. Известны технические решения, позволяющие интенсифицировать осаждение пыли на поверхности горных выработок. На шахтах ФРГ для этой цели применяют специальные пласты, которые наносят на крепь горных выработок. В состав пласта входят водный раствор хлористого магния (натрия) и гидроксид магния.

Для борьбы с эрозией поверхностей уступов отвалов и хвостохранилищ эффективно применяют механические, биологические и физико-химические методы.

Анализ известных способов и путей снижения вредного воздействия массовых взрывов на окружающую среду показывает, что все известные технические решения можно условно отнести к пассивным способам защиты окружающей среды при взрывах в карьерах и разделить на следующие три группы:

способы предупреждения образования пылегазового облака (ПГО),

способы подавления ПГО,

способы утилизации ПГО.

К первой группе относятся: применение малогазовых типов ВВ и управление действием взрыва, повышение прочности забойки скважин, снижение массы заряда ВВ в скважине, снижение числа взрывных скважин в блоке, снижение величины перебура в скважине, уменьшение диаметра скважины и пр.

Во вторую группу входят: гидрозабойка и гидрогелевая забойка скважин, гидроорошение и покрытие взрываемого блока пеной, гидроминное взрывание, подавление ПГО водо-воздушными струями карьерных вентиляторов и др.

К способам утилизации (третья группа) следует отнести гидрообеспыливание, пылеулавливание и дегазацию взорванных блоков в карьере

На Рыбальском карьере по добыче нерудных полезных ископаемых (Украина) специалистами Государственной горной академии Украины апробирован новый способ защиты атмосферного воздуха от загрязнения пылегазовыми выбросами при проведении массовых взрывов, относящийся к третьей группе. Сущность способа заключается в использовании одновременно нескольких технических устройств для залпового выброса высоконапорного жидкого агента (воды, гидрогеля, ПАВ и пр.) в эпицентр пылегазового облака в момент его зарождения и формирования над взорванным блоком в карьере. Выброс агента из специальных устройств направляют навстречу друг другу, соударяют и диспергируют в эпицентре зарождающегося пылегазового облака, что обеспечивает эффективное охлаждение эпицентра облака и активную нейтрализацию пылегазового выброса. Залповый выброс жидких агентов над взрываемым блоком производят дистанционно с некоторым упреждением относительно начала массового взрыва, что обеспечивает соударение и диспергирование струй в центре и по периферии пылегазового облака в момент массового взрыва Устройства располагают вокруг взрываемого блока напротив друг друга на одинаковом расстоянии от центра взрываемого блока. Количество устройств выбирают в зависимости от размеров взрываемого блока. Устройство для выброса жидких агентов состоит из шасси, выполненного в виде сварной конструкции на полозьях, и специальных гидростволов, изготовленных из труб большого диаметра, с зарядной камерой.

На многих карьерах и разрезах снижения запыленности атмосферного воздуха достигают посредством отказа от взрывной отбойки полезных ископаемых и вскрышных пород и перехода на механическое рыхление.

В районах с низкими температурами одним из возможных способов снижения пылеобразования в технологических процессах является применение воды в твердом агрегатном состоянии в виде мелких ледяных кристаллов и снежинок. Механизм пылеулавливания основан на проявлении адгезионных свойств пыли и снежинок, а также на действии квазижидкого слоя ледяных кристаллов. Для этой цели может быть использовантакже естественный и искусственный снег. Последний получают при помощи стационарных или передвижных генераторов. Оптимальный расход снега, обеспечивающий снижение запыленности до санитарных норм в течение смены, составляет 2 кг/м3.

Применение воздушно-механической пены для покрытия поверхности транспортируемого материала позволило снизить запыленность воздуха по всей длине подземной конвейерной галереи Ингулецкого ГОКа на 2,8-3,2 мг/м3 и исключить срыв частиц пыли с поверхности транспортируемого материала. В Южно-Уральском территориально-производственном комплексе (ТПК) удалось уменьшить запыленность воздуха в карьерах на 80-90% благодаря внедрению методов гидропылеподавления и систематической обработке дорог, например, сульфидно-спиртовой бардой в смеси с битумом. На угольном разрезе Навайо (США) для предотвращения пылевого загрязнения воздушного пространства, связанного с движением по грунтовым дорогам 120-тонных автосамосвалов, на дорожное полотно ежедневно наносят укрепляющее вещество - кохерекс, представляющее собой эмульсию на основе нефтяных масел и смол. На карьерах США используют также эмульсию смол - параколь.

Для охраны воздушного бассейна от вредных газовых примесей в зависимости от источника загрязнения применяют следующие мероприятия.

Для очистки от вредных газообразных примесей воздуха, выбрасываемого в атмосферу из подземных горных выработок, устанавливают специальные очистные устройства. Для снижения газовых выделений при проведении технологических операций осуществляют изоляцию выработанного пространства, дизельную технику заменяют машинами и оборудованием с электроприводом.

Перспективной является утилизация метана, выносимого из шахт вентиляционными потоками. В настоящее время складываются два направления, одно из которых предусматривает отделение газа от общего воздушного потока с доведением газа до необходимой концентрации и последующим сжиганием в топках котельных, а второе - максимальный отбор газа (метана) из угольных пластов и пород с помощью их предварительной дегазации и использование дегазационной смеси в топках котельных при максимальном обеспыливании в местах ее образования.

Проводятся мероприятия по предупреждению пожаров на карьерах и разрезах, возгорания пород в отвалах и терриконах, приводящих к выделению в атмосферу значительных объемов газообразных продуктов.

К средствам противопожарной профилактики можно отнести:

предварительное увлажнение пластов посредством принудительного нагнетания в них воды или специальных антипирогенных растворов;

полное извлечение из недр полезных ископаемых и горных пород, склонных к самовозгоранию;

отработку вскрытых полезных ископаемых со скоростью, предупреждающей опасность аккумуляции тепла в нарушенном массиве;

взрывание скважин, пробуренных в породах, склонных к быстрому самовозгоранию, до момента развития в них интенсивного пирогенного процесса;

применение пожаробезопасных систем разработки. На некоторых предприятиях для охраны атмосферы от вредного влияния горящих породных отвалов проводят профилактические работы по предупреждению самовозгорания вновь формируемых отвалов и осуществляют активное тушение горящих отвалов. Отсыпаемым отвалам придают плоскую форму. Каждый слой проиливают и чередуют со слоем глины толщиной 0,3 м, затем отвальную массу планируют бульдозерами, уплотняют катками и переслаивают по контуру полосами из негорючих материалов шириной 3 м и толщиной 0,25-0,3 м. При формировании такого отвала среднюю зольность отвальной массы доводят до 70-80 %, а породу, поступающую в отвал, дробят до крупности не более 50 мм.

Тушение горячих отвалов и терриконов осуществляют посредством их заиливания глинистой пульпой консистенции Т: Ж = 1: 10, нагнетаемой через специально установленные инъекторы.

Одна из важных проблем - снижение загрязнения воздуха выхлопными тазами карьерных автосамосвалов. К числу эффективных способов решения этой проблемы относятся улучшение карбюрации, применение электронной схемы зажигания, нейтрализация выхлопных газов. Большое значение имеет также и замена автомобильного транспорта железнодорожным, конвейерным и трубопроводным.

Для дегазации угольных пластов на разрезах бурят скважины, при помощи которых улавливают метан.

Для снижения загрязнения атмосферного воздуха большое значение имеют мероприятия, проводимые на обогатительных и брикетных фабриках, в дробильно-сортировочных цехах, котельных и других производствах, связанных с добычей полезных ископаемых.

В работе [3] отмечено, что очистка газов от взвешенных твердых частиц (пылеулавливание) имеет различное назначение: технологическое - улавливание готовой порошкообразной продукции или подготовка газа к переработке; экономическое - сокращение безвозвратных потерь ценных продуктов; природоохранное - предупреждение загрязнения атмосферы пылевыми выбросами.

В зависимости от цели пылеулавливания выбирают соответствующую технологию и аппаратуру. При этом руководствуются критерием оценки эффективности пылеулавливания (коэффициентом очистки), который определяется из выражения:

= 1000Gул/Gвх, (6.1)

где Gул и Gвх - соответственно количество улавливаемой пыли и пыли, поступающей с газами на очистку.

Важной характеристикой эффективности работы данного вида оборудования является показатель валового выброса пыли, кг/ч, определяемый по формуле:

М = Gвх - Gул (6.2)

Для уменьшения загрязнения атмосферы на крупных горных предприятиях применяют многоступенчатые системы пылеулавливания. Коэффициент очистки в них, достигающий 99,99 %, рассчитывают по формуле:

η = 1- (1-η1) (1-η2). (1-ηn) (6-3)

где η1,-η2.ηn - коэффициенты очистки газа в каждой ступени.

Наиболее простой, надежный и экономически эффективный способ пылеулавливания - циклонный, основным достоинством которого является устойчивость работы циклона при высокой концентрации пыли.

Сущность циклонного способа пылеулавливания заключается в том, что запыленный газ вводят в направляющее (закручивающее) устройство, в котором он приобретает вращательное или вихревое движение и перемещается по нисходящей спирали. Твердые частицы, взвешенные в потоке, под действием центробежной силы движутся к стенке корпуса циклона, спускаются по ней вниз и выводятся из аппарата через разгрузочное устройство (шлюз), не пропускающее газ. Движение очищенного потока преобразуется внутри циклона во внутренний восходящий вихрь, который выводится через выхлопной патрубок.

В настоящее время известно большое число конструкций циклонов, которые используют в горно-добывающей промышленности.

Во многих отраслях применяют очистку газов с использованием электрических и газовых фильтров, а также промывку газов орошающими жидкостями.

Основные направления совершенствования пылегазоочистки на перерабатывающих предприятиях заключаются:

в применении замкнутых технологических циклов (без выброса пыли и газов в атмосферу);

в совершенствовании технологии пылеобразующих процессов;

в совершенствовании методов и аппаратуры для очистки газов от пыли и вредных газообразных компонентов (циклонов, электро- и тканевых фильтров, скрубберов и т.д.);

в замене котлов устаревших конструкций на более совершенные в производственных и коммунально-бытовых котельных.

Лекция 6. горное производство и недра

6.1 Общая характеристика недр

Хотя понятие "недра" достаточно часто встречается в научно-технической и юридической литературе, существуют различные представления о том, какое содержание следует вкладывать в это понятие. Наиболее часто термин "недра" употребляется как синоним полезных ископаемых. Это отождествление отмечено советской правовой наукой как ошибочное, противоречащее действующему законодательству. Иногда под недрами подразумевается пространство земли, находящееся под земной поверхностью, в пределах которого осуществима хозяйственная деятельность при современном уровне развития производительных сил. Это определение имеет ряд недостатков как по существу, так и по форме. Наиболее серьезное возражение вызывает увязывание понятия "недра" с технической возможностью их освоения (по площади и глубине), поскольку действующее законодательство о недрах распространяется на всю территорий нашей страны без учета доступности ее частей для освоения на данном уровне развития, народного хозяйства страны. Замечание формального плана следует отнести к выражению "пространство земли, находящееся под земной поверхностью", так как пространство земли и есть земная поверхность, которая к тому же является объектом не горного, а земельного права. Ряд специалистов предлагает понимать под недрами ту часть природной среды, которая находится под земным покровом, включая подземные воды, а также выходы месторождений полезных ископаемых на поверхность в пределах территории страны. Это определение, на наш взгляд, недостаточно отражает современные тенденции развития минерально-сырьевой базы и горно-добывающей промышленности.

В последнее время резко возрос интерес к минеральным ресурсам континентального шельфа и более глубоких зон Мирового океана. По данным экспертов, в шельфовой зоне находится более 60 % мировых запасов нефти и газа. Размеры залежей ильменита, рутила, циркония, касситерита, магнетита, золота, платины, алмазов, тантала и ниобия на дне Мирового океана вполне сопоставимы с их ресурсами на суше. Масштабы морской добычи полезных ископаемых постоянно возрастают. Поэтому включать в понятие "недра" только ту часть природной среды, которая залегает под земным покровом, вряд ли правильно.

В Законе РФ "О недрах" указано, что недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии - ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.

Недра обладают большим количеством весьма ценных ресурсов.М.И. Агошков разделяет ресурсы недр (по их видам) на 6 основных групп:

1 - я группа - месторождения полезных ископаемых.

Эта группа включает две подгруппы:

месторождения твердых, жидких или газообразных полезных ископаемых однородного состава;

комплексные месторождения твердых, жидких или газообразных полезных ископаемых, представленные близко расположенными залежами с существенно различным вещественным составом. Разработку таких месторождений можно вести совместно из единой сети горных выработок, а переработка добытых полезных ископаемых различного вещественного состава должна осуществляться раздельно или по различным технологическим схемам;

2-я группа - отвалы вскрышных и вмещающих пород, терриконы угольных шахт, отвалы и склады забалансовых полезных ископаемых;

3-я группа - отходы горно-обогатительного и металлургического производств;

4-я группа - глубинные источники пресных, минеральных и термальных вод;

5-я группа - внутреннее глубинное тепло недр Земли (или геотермальные ресурсы, то есть та часть твердой, жидкой и газообразной фаз земной коры, которая может быть эффективно извлечена из недр и использована на данном уровне развития геотермальной технологии и геотермальной энергетики);

6-я группа - природные и техногенные (созданные в результате деятельности человека) полости в массиве горных пород.

Среди ресурсов недр наиболее важное значение имеет первая группа - месторождения полезных ископаемых. По оценкам В.П. Орлова, стоимость сырья, извлекаемого в последние годы из недр России, в пересчете на мировые цены составляет в зависимости от конъюнктуры от 97 до 105 млрд дол. ежегодно. Для сравнения в США этот показатель выше в 1,4-1,5 раза, в Китае он примерно сопоставим с нашим, в остальных странах ниже. В Федеральном бюджете доля прямых поступлений от добычи полезных ископаемых обычно составляет порядка 16 % доходной части, с учетом же других налогов и таможенных пошлин удельный вес продукции минерально-сырьевого комплекса превышает 50 %.

В последние несколько десятилетий широкое использование получила шестая группа ресурсов недр - природные и техногенные полости в. массиве горных пород. Многие эксперты считают, что в соответствии с накопленным опытом, существующими традициями и технико-экономическими предпосылками недра могут быть заполнены разнообразными складами, хранилищами, архивами, ломбардами и другими объектами - хранителями овеществленного труда человека. В подземном пространстве можно хранить продовольственную и промышленную продукцию: газ, нефтепродукты, воду, минеральные удобрения, зерно, сахар, овощи, фрукты, охлажденное и мороженное мясо и рыбу, запасные части, радиоактивные отходы атомных электростанций.

В.А. Умнов выделяет следующие направлении использования подземных сооружений:

а) в городском строительстве: гаражи и автостоянки, пешеходные и транспортные тоннели, предприятия торговли и общественного питания, культурные, спортивные, административные и промышленные здания и сооружения, предприятия коммунально-бытового обслуживания и связи, объекты инженерного назначения (коммуникации, канализация и пр.), хранилища документации, культурных и финансовых ценностей, объекты складского хозяйства, хранилища продуктов и предметов различного назначения, сооружения гражданской обороны, жилые здания, другие здания и сооружения;

б) в энергетике: подземные гидроэлектростанции, подземные атомные электростанции, подземные накопители энергии;

в) в аграрном секторе: холодильники для хранения портящихся продуктов, фруктоовощехранилища, зернохранилища, теплицы, оранжереи, грибницы, винные заводы и винохранилища, рыбные хозяйства;

г) в нефтегазовых отраслях: хранилища для сжиженных газов и нефтепродуктов;

д) на транспорте: тоннели метрополитена, железнодорожные тоннели;

с) в оборонной промышленности и военном деле: заводы и фабрики, военные объекты;

ж) в науке: научно-исследовательские лаборатории;

з) в медицине: лечебницы;

и) в других отраслях: хранилища радиоактивных, токсичных и других отходов, хранилища водных ресурсов, очистные сооружения, экологически вредные и опасные производства, различные промышленные объекты.

За последние 20 лет почти все новые хранилища нефти и продуктов ее очистки в Швеции, Норвегии, Финляндии размещены в незакрепленных горных выработках. При объеме свыше 10-15 тыс. м3 они оказывались выгоднее, чем наземные хранилища. Капиталовложения в подземные сооружения в Швеции составляют около 10 % затрат на строительство в стране. В Финляндии подземные хранилища нефти вмещают 10 млн м3 нефти, а во всех скандинавских странах - 20 млн м3. Подземное хранилище сжиженного газа сооружено в Киллингхольме (Великобритания). Оно расположено на глубине 190 м и состоит из двух систем незакрепленных туннелей подковообразной формы с площадью поперечного сечения 85 м2 и максимальными размерами по высоте и ширине 10 м. Объем хранилища 115 тыс. м3, оно соединено с земной поверхностью четырьмя вертикальными стволами. В устойчивых известняковых породах в районе г. Канзас-Сити (США) по существу размещен целый город с комплексом различных учреждений, спадов, транспортных и инженерных коммуникаций. Известняк в этом регионе обладает высокой прочностью, что позволяет осуществлять строительство камер больших пролетов (10,5 м), высотой 4-5 м на глубине 50 м с размерами опорных целиков 6x6м. Благоприятные инженерно-геологические условия и геоморфология, устойчивость вмещающей толщи горных пород позволили развернуть широкое строительство подземных сооружений. Более чем 30-летний опыт этого строительства и эксплуатации подземных объектов свидетельствует о его безопасности и технико-экономической эффективности. В Швеции в прочных скальных породах размещен авиационный завод, цехи которого расположены в подземных камерах длиной 30 - 100 м, шириной 14,2 м и высотой 6,7 м. Постоянные температура и влажность, отсутствие сквозняков, рациональное освещение и гармоничная окраска помещений, а также имитация окон и дневного освещения обеспечивают здоровые условия труда на этом предприятии.

Имеется интересный опыт использования подземного пространства в России и республиках бывшего СССР. Перечислить все виды пользования недрами сейчас достаточно сложно, однако специалисты утверждают, что освоение недр еще только начинается. Таким образом, можно сделать вывод о том, что недра играют огромную роль в жизни человеческого общества.

6.2 Правовое регулирование пользования недрами

При пользовании недрами необходимо учитывать их специфику, которая состоит в следующем:

получение физическим или юридическим лицом права пользования недрами еще не означает, что оно (лицо) достигнет поставленной цели. Эта особенность недропользования объективно обусловлена свойствами недр и определяет вероятностный (неопределенный) характер результатов работ по обнаружению ресурсов недр, процесс присвоения полезных свойств участков недр, например, добыча полезных ископаемых, сопровождается повышенным риском,

ресурсы недр и, в первую очередь, полезные ископаемые относятся к числу исчерпаемых и невозобновляемых, поскольку их использование сопровождается истощением запасов ресурсов.

Основным нормативным правовым документом, регулирующим пользование недрами в России, является Закон РФ "О недрах", он был принят в 1992 г., а в 1995 и в 2000 гг. в Закон был внесен ряд дополнений и изменений.

Закон состоит из 7 разделов и 52 статей.

Первый раздел "Общие положения" включает 5 статей, в которых рассматриваются общие аспекты законодательства РФ о недрах, вопросы собственности на недра и компетенция органов власти различного уровня в сфере регулирования отношений недропользования.

Второй раздел "Пользование недрами" включает 17 статей, в которых рассматриваются виды и условия пользования недрами, в том числе порядок лицензирования пользования недрами и основные права и обязанности пользователя недр.

Третий раздел "Рациональное использование и охрана недр" включает 12 статей, посвященных определению требований по рациональному использованию и охране недр, безопасному ведению работ, связанных с использованием геологической информации о недрах.

Четвертый раздел "Государственное регулирование отношений недропользования" включает 4 статьи, в которых рассматриваются задачи государственного регулирования, определяется роль федеральных органов в организации геологического изучения недр, контроля за рациональным использованием и охраной недр и надзора за безопасным ведением работ, связанных с пользованием недрами.

Пятый раздел "Плата при пользовании недрами" включает 10 статей, в которых рассматривается система платежей за пользование недрами.

В шестом разделе "Ответственность за нарушение настоящего закона", включающем 3 статьи, рассматриваются возможные случаи нарушения закона, и определяется порядок разрешения споров по вопросам пользования недрами и возмещения причиненного вреда пользователю недр и государству.

Седьмой раздел "Международные договоры" включает одну статью, в которой отмечается приоритет международных договоров, заключенных Российской Федерацией, над настоящим законом.

Этот закон заложил ряд новых принципов пользования недрами: единый государственный фонд недр, механизм реализации полномочий субъектов федерации, региональных и местных органов власти, платность недропользования, лицензионный порядок предоставления недр в пользование, конкурсный отбор, недропользователей, их равные возможности в получении лицензий независимо от форм собственности и др.

В статье 1.2 Закона РФ "О недрах" указано, что недра в границах территории РФ, включая подземное пространство и содержащиеся в недрах полезные ископаемые, энергетические и иные ресурсы, являются государственной собственностью. Вопросы владения, пользования и распоряжения недрами находятся в совместном ведении Российской Федерации и субъектов РФ. Таким образом, на территории Российской Федерации применительно к вопросам владения, пользования и распоряжения недрами применяется правовой режим, основанный на принципе двух ключей. Из закрепленного за государством по Закону права собственности на недра следует, что участки недр не могут быть предметом купли, продажи, дарения, наследования, вклада, залога или отчуждаться в иной форме, т.е. недра не могут быть товаром. Недра России составляют государственный фонд (статья 2), включающий используемые и неиспользуемые участки в пределах территории страны и ее континентального шельфа. Отдельные участки недр могут иметь статус объектов федерального значения. Такой статус присваивается им на основании совместных решений федеральных органов государственной власти и органов государственной власти субъектов Российской Федерации (статья 2.1). Цель присвоения такого статуса - гарантированное обеспечение государственных потребностей страны в стратегических и дефицитных видах ресурсов недр или необходимость выполнения обязательств по международным договорам.

Органы государственной власти и государственного управления, регулирующие отношения недропользования, могут иметь общую и специальную компетенцию. В систему органов государственной власти и государственного управления общей компетенции входят: Президент РФ, Федеральное Собрание, Правительство РФ, органы государственной власти республик, краев, областей, городов федерального значения (Москва и Санкт-Петербург), органы государственной власти автономных областей и автономных округов, органы местного самоуправления в городских и сельских поселениях и на других территориях (с учетом исторических и иных местных традиций).

Систему органов специальной компетенции образуют: Министерство природных ресурсов, Федеральный горный и промышленный надзор России (Госгортехнадзор) и др.

Компетенция по регулированию отношений недропользования разграничивается следующим образом:

Компетенция федеральных органов государственной власти и государственного управления общей и специальной компетенции в сфере регулирования отношений недропользования на территории РФ.

2. Совместная компетенция органов государственной власти и государственного управления РФ и ее субъектов (общей и специальной компетенции) в сфере регулирования отношений недропользования по территории РФ и территории субъектов РФ.

3. Компетенция органов государственной власти и государственного управления субъектов РФ в сфере регулирования отношений недропользования в пределах территории соответствующего субъекта РФ.

4. Компетенция органов местного самоуправления районов и городов в сфере регулирования отношений недропользования.

В компетенцию федеральных органов государственной власти и государственного управления РФ (общей и специальной компетенции) в сфере регулирования отношений недропользования, в частности, входят: разработка и совершенствование законодательства РФ о недрах; определение и реализация федеральной политики недропользования; распоряжение недрами континентального шельфа РФ; установление общего порядка пользования недрами, государственная экспертиза информации о разведанных запасах полезных ископаемых и иных свойствах недр, определяющих их ценность или опасность; составление государственного баланса запасов полезных ископаемых; государственный учет участков недр, используемых для добычи полезных ископаемых и строительства подземных сооружений в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых; ведение государственного кадастра месторождений и проявлений полезных ископаемых; введение ограничений на пользование недрами на отдельных участках для обеспечения национальной безопасности и охраны окружающей среды; координация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, связанных с пользованием недрами; защита прав пользователей недр и интересов граждан РФ; разрешение споров между субъектами РФ по вопросам пользования недрами; заключение международных договоров РФ по геологическому изучению, использованию и охране недр; государственный контроль за геологическим изучением, рациональным использованием и охраной недр, а также установление порядка его проведения и др.

В соответствии с Конституцией РФ (статья 76.1) по предметам ведения Российской Федерации принимаются федеральные конституционные законы и федеральные законы, имеющие прямое действие на всей территории РФ.

Совместная компетенция органов государственной власти и государственного управления РФ и ее субъектов (общая и специальная) в сфере регулирования отношений недропользования на территории РФ и территориях субъектов РФ: распоряжение государственным фондом недр, кроме участков, находящихся в исключительном ведении РФ; определение условий и порядка взимания платы за пользование недрами, установление форм и размеров платы за пользование участками недр федерального значения, а также утверждение договоров об условиях раздела продукции.

В соответствии с Конституцией РФ (статья 76.2) по предметам совместного ведения Российской Федерации и субъектов РФ издаются федеральные законы и принимаемые в соответствии с ними законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ.

В компетенцию органов государственной власти и государственного управления субъектов РФ в сфере регулирования отношений недропользования в пределах территории соответствующих субъектов РФ, в частности, входят; принятие и совершенствование законов и иных нормативно - правовых актов субъектов РФ о недрах; участие в разработке и реализации государственных программ геологического изучения недр, развития и освоения минерально-сырьевой базы РФ; разработка и реализация территориальных программ развития и использования минерально-сырьевой базы; распоряжение совместно с органами государственной власти РФ единым государственным фондом недр на своих территориях и выделение совместно с органами государственной власти участков недр федерального, регионального и местного значения; определение форм и размеров платы за пользование участками недр регионального и местного значения в установленных пределах; установление порядка пользова ния недрами в целях разработки месторождений общераспространенных полезных ископаемых, участками недр местного значения, а также строительства подземных сооружений местного значения; лицензирование видов деятельности, связанной с пользованием участками недр регионального и местного значения; защита интересов малочисленных народов, прав пользователей недр и интересов граждан, разрешение споров по вопросам пользования недрами: заключение договоров об условиях раздела продукции с субъектами хозяйственной деятельности при пользовании участками недр регионального и местного значения; определение условий и порядка пользования месторождениями полезных ископаемых; государственный контроль за геологическим изучением, рациональным использованием недр и их охраной в соответствии с установленным порядком; регулирование других вопросов в области недропользования, за исключением отнесенных к ведению органов государственной власти РФ.

В соответствии с Конституцией РФ (статья 76) вне пределов ведения РФ, совместного ведения РФ и субъектов РФ республики, края, области, города федерального значения, автономная область и автономные округа осуществляют собственное правовое регулирование, включая принятие законов и иных нормативных правовых актов.

Законы и иные нормативные правовые акты субъектов РФ не могут противоречить федеральным законам, принятым в соответствии со ст.76, части 1 и 2 Конституции РФ. В случае противоречия между федеральным законом и иным актом, изданным в РФ, действует федеральный закон.

В случае противоречия между федеральным законом и нормативным правовым актом субъекта РФ, изданным в соответствии с частью 4 статьи 76 Конституции РФ, действует нормативный правовой акт субъекта РФ.

В компетенцию органов местного самоуправления районов и городов в сфере регулирования отношений недропользования, в частности, входят: участие в решении вопросов, связанных с соблюдением социально-экономических и экологических интересов населения территории при предоставлении недр в пользование и отводе земельных участков; все виды разрешительной, запретительной и контрольной деятельности, связанной с разработкой месторождений общераспространенных полезных ископаемых и строительством подземных сооружений местного значения; введение ограничений на пользование участками недр на территориях населенных пунктов, пригородных зон, объектов промышленности, транспорта и связи в случаях, если это пользование может создать угрозу жизни и здоровью населения, нанести ущерб хозяйственным объектам или окружающей природной среде.

Реализация общей федеральной политики недропользования возложена на федеральный орган управления государственным фондом недр и его территориальные подразделения по согласованию с субъектами РФ. В настоящее время функции управления государственным фондом недр возложены на министерство природных ресурсов.

Законом РФ "О недрах" (статья 6) определены три основных вида пользования недрами:

геологическое изучение недр,

добыча полезных ископаемых,

строительство и эксплуатация подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Геологическое изучение недр включает:

работы, проводимые без существенного нарушения целостности недр (т.е. с минимальным количеством буровых скважин, шурфов, канав и других выработок) с целью общего геологического изучения недр, прогнозирования землетрясений и вулканической деятельности, контроля за режимом подземных вод, мониторинга окружающей природной среды и др.;

разведку месторождений полезных ископаемых;

образование особо охраняемых геологических объектов и сбор геологических коллекционных материалов.

Работы по добыче полезных ископаемых включают:

вскрытие месторождения полезных ископаемых;

эксплуатацию месторождения полезных ископаемых открытым, подземным и геотехнологическим способами;

размещение отходов добычи и переработки полезных ископаемых в выработанном пространстве;

использование отходов добычи и переработки полезных ископаемых;

консервацию или ликвидацию горного предприятия.

Строительство и эксплуатация подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых, включают:

транспортные и гидротехнические сооружения;

объекты метрополитена;

электростанции (главным образом, ГЭС и АЭС);

базисные склады и холодильники;

объекты городского хозяйства (гаражи, пешеходные переходы, коллекторы и др.);

резервуары для питьевой воды, нефте- и газохранилища, емкости для захоронения вредных и производственных отходов;

военные объекты;

лечебные и спортивные сооружения;

сооружения культурного назначения (кинотеатры, концертные залы и др.).

Недра могут также предоставляться в пользование одновременно для разведки месторождений полезных ископаемых и их добычи.

Участок недр предоставляется пользователю в виде:

горного отвода (геометризованного блока недр.) для добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых, и образования особо охраняемых геологических объектов;

геологического отвода для геологического изучения недр без существенного нарушения целостности недр. Предоставление недр в пользование оформляется специальным государственным разрешением в виде лицензии. Лицензия - это документ на бланке установленной формы с Государственным гербом РФ, а также текстовые, графические и иные приложения, являющиеся неотъемлемой составной частью лицензии. Лицензия удостоверяет право ее вла-

дельца пользоваться участком недр (с определенными границами и в течение установленного срока) с целью:

геологического изучения недр;

разработки месторождений полезных ископаемых;

использования отходов горно-добывающего и связанного с ним перерабатывающих производств;

использования недр в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых;

образования особо охраняемых геологических объектов и др.

Пользователь недр в соответствии со ст.22 имеет следующие основные права:

использовать предоставленный ему участок недр для любой формы предпринимательской или иной деятельности, соответствующей цели, обозначенной в лицензии, и не противоречащей действующему законодательству;

использовать результаты своей деятельности, в том числе добытое минеральное сырье и отходы своего производства, в соответствии с лицензией и действующим законодательством;

проводить без дополнительного разрешения за счет собственных средств геологическое изучение недр в границах горного отвода, предоставленного ему лицензией;

обращаться в органы, предоставившие лицензию, по поводу пересмотра условий лицензии при возникновении обстоятельств, существенно отличающихся от тех, при которых лицензия была предоставлена.

В соответствии со статьями 17 и 23 пользователь недр обязан:

соблюдать требования законодательства, а также других утвержденных в установленном порядке правил, инструкций, нормативов и стандартов при ведении работ, связанных с пользованием недрами, и при первичной переработке минерального сырья;

соблюдать требования технических проектов, планов и схем развития горных работ, не допускать сверхнормативных количественных и качественных потерь полезных ископаемых и их выборочной отработки;

соблюдать технологические схемы переработки минерального сырья, вести учет и контроль распределения полезных компонентов на различных стадиях переработки и степени их извлечения из минерального сырья; проводить дальнейшее изучение технологических свойств и состава минерального сырья; совершенствовать технологию переработки минерального сырья; обеспечивать наиболее полное использование отходов производства, их складирование, учет и сохранение;

предоставлять достоверные данные о разведанных, извлекаемых и оставляемых в недрах запасах полезных ископаемых, об использовании недр в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых, в федеральный и соответствующий территориальный фонды геологической информации, в органы государственной статистики;

обеспечить безопасность работ, связанных с пользованием недрами;

соблюдать утвержденные в установленном порядке правила, инструкции, нормативы и стандарты по охране окружающей среды, зданий и сооружений от вредного влияния работ, связанных с пользованием недрами;

сохранять разведочные горные выработки, которые могут быть в дальнейшем использованы в хозяйственных целях, и ликвидировать в установленном порядке выработки, не подлежащие использованию;

выполнять условия, установленные лицензией; своевременно и правильно вносить платежи за пользование недрами;

иметь необходимую квалификацию и опыт, подтвержденные в установленном порядке, на проведение работ, связанных с пользованием недрами.

Споры по вопросам пользования недрами в соответствии со ст.50 Закона РФ "О недрах" разрешаются органами государственной власти, судом или арбитражным судом в соответствии с их полномочиями и в порядке, установленном гражданско-процессуальным и арбитражным Кодексами.

Кроме Закона РФ "О недрах" в России принят еще ряд важных нормативных правовых актов, регулирующих отношения недропользования, таких, как Закон РФ "О континентальном шельфе", Закон РФ "О соглашениях о разделе продукции", Положение о порядке лицензирования пользования недрами и др.

Анализ современного российского законодательства о недрах показывает, что оно не экологично, т.е. не дает необходимых правовых гарантий охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов при пользовании недрами.

В Законе РФ "О недрах" очень слабо реализован принцип минимизации ущерба, нанесенного окружающей среде при пользовании недрами. Для выполнения этого принципа должна быть переработана статья 35 Закона, в которой рассматриваются задачи государственного регулирования отношений недропользования, поскольку в этой статье не прописаны правовые нормы, регулирующие обеспечение минимизации воздействия на окружающую среду при пользовании недрами.

Необходимо законодательно закрепить требование к обязательному проведению оценки природных условий, существовавших до начала периода пользования недрами, возможных изменений этих условий в процессе освоения ресурсов недр и к необходимости проведения соответствующих защитных мероприятий.

6.3 Влияние горного производства на недрах

Воздействие горного производства на недра проявляется в проведении горных выработок, извлечении полезных ископаемых, вскрышных и вмещающих пород, осушении или обводнении месторождений (или их участков), сбросе сточных вод, захоронении отходов производства. В результате этого воздействия изменяется напряженно-деформированное состояние массива горных пород, снижается качество полезных ископаемых, образуются потери минерального сырья, происходит возгорание полезных ископаемых и вмещающих пород, загрязнение недр, в них развиваются карстовые процессы.

Изменение напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Известно, что массив горных пород характеризуется определенным напряженно-деформированным состоянием.

Выделяют три тектонические формации, отличающиеся определенными особенностями формирования поля напряженности: районы древних кристаллических щитов; районы отложения осадочных пород на кристаллических платформах; районы современной тектонической активности. Районы древних кристаллических щитов (например, Кольский полуостров и др.) характеризуются высокими горизонтальными напряжениями, обусловливаемыми естественным тангенциальным сжатием твердой оболочки земной коры. Районы отложений осадочных пород на кристаллических платформах характеризуются отсутствием тектонических напряжений. В таких районах напряженность массива горных пород определяется гравитационными силами и силами бокового распора. Районы современной тектонической активности характеризуются особенно сложной картиной напряженности массива горных пород. В этих условиях наряду с большими горизонтальными напряжениями на отдельных локальных участках вертикальные напряжения могут быть больше или меньше' величины уН (где у - плотность пород, Н - глубина горных работ).

При проведении горных выработок в области их влияния происходит изменение поля напряжений, при этом характер изменения имеет определенные особенности для составляющих, обусловленных различными силами. Например, изменение напряжений, обусловливаемых силами бокового распора, носит иной характер, чем изменение напряжений, обусловливаемых гравитационными или гидростатическими силами.

В неподработанном массиве (при горизонтальной земной поверхности) направление одного из главных напряжений Gявляется вертикальным. Под углом (45° - /2) к нему можно провести два семейства поверхностей скольжения (где - угол внутреннего трения). Под углом 90° к напряжению ел действует напряжение з. При подработке горизонтальной (или пологой) залежи направления действия главных напряжений 1 и з существенно меняются. Направление напряжения аз в отдельных точках массива совпадает с направлением смещения в этих точках, а направление 1 становится перпендикулярным к направлению з.

Потери минерального сырья. Одно из наиболее значительных воздействий горного производства на недра - неполное использование содержащихся в них минеральных ресурсов.

Большой объем потерь полезных ископаемых возникает при их добыче и переработке. Наиболее характерные виды потерь угля при открытой и подземной разработке: в почве и кровле пластов, при селективной разработке пластов, в целиках между заходками, при зачистке площадок и откосов угольных уступов, взрывных работах, обогащении в забое и на транспортерных лентах, транспортировании. На рудниках черной и цветной металлургии основная масса потерь возникает в приконтурной зоне и на контактах руды с породными прослоями, не включенными в балансовые запасы. При разработке месторождений фосфатного сырья основная масса потерь возникает при отработке и зачистке кровли и почвы пласта, а при разработке калийных руд - в междукамерных целиках.

Велики потери при извлечении полезных компонентов при обогащении сырья и в металлургическом переделе.

Л.А. Барский выделяет два вида потерь при переработке полезных ископаемых: технологические и организационные.

К технологическим относятся потери: зависящие от природного качества руды, поступающей на переработку; связанные с системой разработки месторождения, организацией горных работ и способом добычи; связанные с принятой технологией переработки.

В организационные включены потери: связанные с нарушением принятой технологии; зависящие от организации и управления предприятием, не связанным с процессом переработки; в процессе переработки.

По продуктам переработки и технологическим процессам потери ценного компонента распределяются следующим образом: потери при рудоподготовке - хвосты сепарации, пыли; потери при обогащении - отвальные хвосты, отвальные шламы, разноименные концентраты, пыли, промстоки; потери при гидрометаллургии - кеки, осадки, промстоки; потери при пирометаллургии - шлаки, пыли, газы.

В прошлом, при незначительных масштабах добычи и переработки полезных ископаемых и отработке месторождений с простыми горно-геологическими условиями, объемы потерь, минерального сырья не вызывали особой тревоги. В настоящее время, учитывая резко возросшие размеры добычи, неполное использование минеральных ресурсов недр является недопустимым.

Потери полезных ископаемых не только преждевременно истощают балансовые запасы, они отрицательно влияют и на экономику горно-добывающей промышленности. При этом теряется не только минеральное сырье, но и часть средств, затраченных на разведку, строительство горного предприятия, подготовку месторождения к эксплуатации. Несмотря на принимаемые меры, уровень потерь минерального сырья остается достаточно высоким. Так, при подземной добыче угля потери составляют 30-40 %, при открытой добыче они меньше - около 10 %. Общие потери полезных компонентов при добыче и переработке руд достигают 25 - 30 %, т.е. почти трети запасов месторождений.

Снижение качества полезных ископаемых. При эксплуатации месторождений полезных ископаемых происходит снижение качества сырья (по сравнению с природным). При этом уменьшается содержание полезного компонента в добытой горной массе, увеличивается его влажность, привносятся вредные компоненты из вмещающих пород и др. Причины снижения качества добытого полезного ископаемого различны. Так, при добыче угля открытым способом его влажность очень часто оказывается выше геологической. Это связано с тем, что в результате выемки вышележащих пород полезное ископаемое набухает (если оно представлено склонными к набуханию породами), или же с тем, что полезное ископаемое под влиянием экскавации и буровзрывных работ частично разрыхляется и впитывает дополнительную влагу. Снижение содержания полезного и увеличение содержания вредного компонентов в добытой горной массе может быть связано с попаданием пустых пород в очистные забои, несоответствием применяемой техники и технологии ведения горных работ горно-геологическим условиям месторождения.

Карстовые процессы в массиве горных пород. Осушение месторождений, намеченных к разработке, может значительно интенсифицировать карстовые процессы. В карстовых пустотах, образующихся при выщелачивании легкорастворимых пород (карбонатов, сульфатов, солей и др.), накапливается большое количество подземных вод, способных прорываться в горные выработки и представляющих опасность при разработке месторождений. При наличии карстовых полостей возникает угроза попадания в них людей, горного оборудования и транспортных средств. На месторождениях, где разрабатываются известняки, каменная и калийная соли, гипсы и другие минеральные образования, подверженные выщелачиванию, карстовые процессы могут значительно усложнять форму тел полезных ископаемых и приводить к уменьшению запасов полезных ископаемых. Выщелачивание известняков, подстилающих угольные пласты в Подмосковном бассейне, обусловило мульдообразное погружение и более сложные формы проседания угольных залежей, что значительно затрудняет, а в ряде случаев делает невозможным эффективное использование механизированных средств угледобычи. Карстовые процессы снижают также несущую способность кровли подземных выработок.

Карстовые процессы в условиях открытой разработки месторождений вызывают дополнительные количественные и качественные потери полезного ископаемого, затрудняют ведение буровзрывных работ и работу карьерного транспорта. На устойчивость уступов и бортов карьеров также влияют карстовые процессы, вызывая деформации откосов.

Загрязнение недр происходит в основном за счет захоронения в них отходов промышленного производства. Существует ряд способов захоронения отходов в недрах земли: использование горных выработок отработанных шахт и рудников; создание специальных искусственных полостей; нагнетание отходов (чаще жидких) в гидрогеологические структуры (поглощающие водоносные горизонты) и др. В поглощающие горизонты удаляются сточные воды нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, жидкие отходы повышенной токсичности. Ежегодно в недра закачивается около 120 тыс. м3 рассолов и 1,8 млн м3 засоленных сточных вод, образовавшихся при добыче соли.

В США имеется 246 полигонов подземного захоронения. При этом используются скважины глубиной от 300 до 3000 м и более. Приемистость скважин достигает 1800 м3/сут. Ежегодно в США на душу населения производится свыше 27 т различных отходов, из которых на долю опасных приходится около 5 %. Не желая идти даже на незначительные расходы по строительству очистных сооружений, монополии размещают около 90 % всех ядовитых отходов своего производства в недрах (иначе говоря, закапывают) в нарушение всех существующих норм безопасности.

С развитием ядерной энергетики существенно возрастает опасность загрязнения недр при размещении в них радиоактивных отходов (РО). По оценкам МАГАТЭ производство реакторами 1000 МВт электроэнергии приводит к необходимости ежегодного захоронения 200-500 м3 твердых РО среднего уровня активности. Специалисты отмечают, что уровень развития науки и техники не позволяет пока создать хранилища на поверхности, обеспечивающие надежную изоляцию в течение сотен лет, необходимых для распада долгоживущих радионуклидов. Поэтому основное внимание уделяется выбору подходящих условий для размещения РО в недрах. Для захоронения РО низкого и среднего уровня активности используются поверхностные слои, в которых проходят земляные траншеи или сооружают железобетонные емкости.

Известен опыт Канады, где в болотистой местности на глубине 150-160 см были размещены блоки боросиликатного стекломатериала с активностью 4-1013 Бк/л. Скорость выщелачивания отходов в грунте составила 5-10" г/ (см2сут).

Но этот случай является единичным, поскольку основные объемы РО размещаются в глубоких геологических формациях. В качестве таких формаций пригодны пласты соли, глины, кристаллические структуры и др. Специалисты отмечают повышенный интерес к соляным формациям, обусловленный наличием в ряде стран крупных монолитных образований, их низкой проницаемостью и пористостью и простотой сооружения хранилищ. Для этой цели часто используются отработанные солевые шахты. Считается, что соляная формация должна иметь в диаметре несколько сотен метров, а высота пласта над и под хранилищем должна составлять не менее 100 м.

С 1965 г. в ФРГ на расстоянии 70 км от г. Ганновера в соляной шахте АССЭ на глубине 490-700 м от поверхности размещено хранилище РО низкой и средней активности. В шахте имеется 130 камер, каждая высотой 50 м и площадью 90 х 45 м, расположенных на 13 различных горизонтах. В штате Нью-Мексико (США) предполагается разместить хранилище в солевой формации на глубинах 580-825 м.

Вместе с тем размещение хранилищ в солевых формациях имеет ряд недостатков, связанных со сравнительно высокой растворимостью соли, возможностью ее разложения при повышенных температурах, подверженностью радиолизу, коррозионным воздействием на многие материалы. Изучение радиационной стойкости каменной соли показало, что при ее облучении может выделяться О, образование которого оказывает неблагоприятное воздействие при эксплуатации хранилищ. Кроме каменной соли для захоронения РО используются и другие геологические формации. В Бельгии, например, такое хранилище запроектировано в третичных глинах на глубине 160-270 м для хранения контейнеров диаметром 0,3 м и длиной 1,5 м. Однако в последние годы специалисты отдают предпочтение массивам кристаллических пород, имеющим значительные размеры в плане и по глубине и сложенным гранитами, порфиритами, диабазами и другими породами с достаточно высокой теплопроводностью. При этом учитывается возможность неравномерного нагрева породного массива с образованием сдвиговых напряжений и появлением трещин.

В связи с расширением масштабов ядерной энергетики опасность загрязнения недр радиоактивными отходами будет существенно возрастать. При несоблюдении установленных условий захоронения РО могут иметь место: выход подземных вод, загрязненных отходами, в открытые водоемы; загрязнение удаляемыми отходами разрабатываемых или намеченных к разработке месторождений полезных ископаемых и другие нежелательные последствия.

Для предотвращения загрязнения недр при проектировании и строительстве объектов в подземном пространстве, по мнению А.П. Старицына, необходимо обеспечить:

выбор оптимальных вариантов размещения объекта с учетом охраны недр, рационального режима и технологии объекта;

подготовку к строительству, применение прогрессивных технологических схем вскрытия вмещающей толщи горных пород и строительно-монтажных работ;

разработку объемно-планировочных и конструктивных решений объекта, позволяющих наиболее полно, комплексно использовать подземное пространство;

разработку и решение вопросов обеспечения охраны труда и техники безопасности, инженерной защиты объектов, промышленной санитарии и утилизации отходов производства, использования горных пород при вскрытии вмещающей толщи и проходке горных выработок. Возгорание полезных ископаемых и вмещающих пород. Усложнение горно-геологичеких условий разработки связано, в частности, с вовлечением в эксплуатацию месторождений полезных ископаемых и вмещающих пород, склонных к самовозгоранию. Так, при разработке, складировании и транспортировании сульфидных руд Норильского и Талнахского месторождений происходят самонагрев и возгорание рудной массы. При подземной разработке северо-уральских бокситовых месторождений имеет место самовозгорание обрушающихся сланцевых пород кровли. Большинство угольных месторождений страны состоит из самовозгорающихся углей или содержит самовозгорающиеся сланцевые породы в составе вмещающей толщи. Негативные последствия этого явления проявляются в усложнении технологии горных работ, возникновении оползней и провалов, загрязнении окружающей среды, а также в усложнении хранения и транспортирования самовозгорающихся полезных ископаемых. При этом наиболее типичным и опасным видом воздействия на окружающую среду является химическое загрязнение воздушного и водного бассейнов продуктами разложения, выщелачивание химических элементов подземными и поверхностными водами. В атмосферу выделяется значительное количество оксида углерода, диоксида серы, сероводорода, углекислого газа и углеводородных соединений.

6.4 Ациональное использование и охрана недр

Под рациональным использованием недр понимают систему мероприятий научного, производственно-технического и организационного характера, обеспечивающих полное и комплексное использование ресурсов недр для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества.

Рациональное использование недр - комплексная проблема, и ее решают в следующих направлениях: геологическом, горно-техническом, технологическом, экономическом и организационном.

Законом РФ "О недрах" предъявляются следующие требования в геологическом направлении (статья 23):

обеспечение полноты геологического изучения недр;

проведение опережающего геологического изучения недр, обеспечивающего достоверную оценку запасов полезных ископаемых или свойств участка недр, предоставленного в пользование в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых;

проведение государственной экспертизы и государственного учета запасов полезных ископаемых, а также участков недр, используемых в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Для выполнения этих требований необходимо проводить совершенствование методов разведки и подсчета запасов полезных ископаемых (в первую очередь, в действующих горно-промышленных регионах), изучение вещественного состава полезных ископаемых и вмещающих пород, геолого-технологическое картирование, разработку научно обоснованных методов прогноза инженерно-геологических и гидрогеологических условий эксплуатации месторождений.

Требования Закона РФ "О недрах" в рамках горно-технического направления включают (статья 23):

обеспечение наиболее полного извлечения из недр запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов;

достоверный учет извлекаемых и оставляемых в недрах запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов при разработке месторождений полезных ископаемых.

Для выполнения этих требований необходимо проведение работ с созданием новой и совершенствованием существующей техники и технологии разработки месторождений, обеспечивающих повышение полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр.

Законом РФ "О недрах" предъявляются следующие требования в технологическом направлении (статья 23):

строгое соблюдение технологических схем переработки минеральногр сырья, обеспечивающих рациональное, комплексное извлечение содержащихся в нем полезных компонентов: учет и контроль распределения полезных компонентов на различных стадиях переработки и степени их извлечения из минерального сырья;

дальнейшее изучение технологических свойств и состава минерального сырья, проведение опытных технологических испытаний с целью совершенствования технологий переработки минерального сырья;

наиболее полное использование продуктов и отходов переработки; складирование, учет и сохранение временно не используемых продуктов и отходов производства, содержащих полезные компоненты.

Для выполнения этих требований необходимо, в первую очередь, создавать новые и совершенствовать существующие технологические процессы переработки минерального сырья, позволяющие наиболее эффективно извлекать все содержащиеся в нем полезные компоненты, вовлекать в переработку бедные и забалансовые руды, утилизировать вмещающие породы и отходы производства.

Законом РФ "О недрах" установлены следующие требования в экономическом направлении (статья 23):

для определения промышленной ценности месторождения полезных ископаемых, наиболее эффективных и безопасных способов их отработки при геологическом изучении недр и при постановке запасов на государственный баланс осуществляется геолого-экономическая и стоимостная оценки запасов месторождения. В этой же статье указаны, что методики оценки по видам полезных ископаемых утверждаются федеральным органом управления государственным фондом недр. В настоящее время таких методик еще не существует, и оценка минеральных ресурсов производится на основе стандарта СТО РОО 23.01.96. "Оценка минерального сырья, разработанного Российским обществом оценщиков". Этот стандарт хотя и был использован компанией "Юником" при оценке стоимости и определения начальной цены продажи акций "Красноярская угольная компания", но имеет очень много недостатков, и поэтому его применение для оценки стоимости месторождений полезных ископаемых представляется нецелесообразным.

В дополнение к этим требованиями необходимо разработать экономический механизм управления (т.е. систему мероприятий по планированию и стимулированию) полным и комплексным использованием ресурсов недр в условиях рыночной экономики.

Хотя в Законе РФ "О недрах" не содержится непосредственных требований в рамках организационного направления работ по рациональному использованию недр, эти работы тем не менее необходимо выполнять в первую очередь для того, чтобы обеспечить успешную реализацию требований Закона в рамках других вышеперечисленных направлений.

К числу таких работ следует отнести создание законодательной и налоговой базы, стимулирующей:

увеличение объемов геолого-разведочных работ в освоенных промышленных регионах, т.к. продление срока деятельности предприятий имеет большое социальное и экономическое значение. Поэтому темпы прироста запасов по горно-промышленным регионам должны быть существенно выше темпов освоения новых минерально-сырьевых баз;

пересмотр действующих и экономическое обоснование новых потребительских стандартов на минеральное сырье.

Необходимо указать, что для инвестора, а в особенности для зарубежного инвестора, неприемлемы, в первую очередь, те правовые нормы российского законодательства, которые закрепляют право государства на вмешательство в хозяйственную деятельность горного предприятия (исключение составляют лишь вопросы экологии, техники безопасности и охраны труда). Собственник горного предприятия, получивший лицензию на право пользования недрами и вложивший значительные средства в это предприятие, обоснованно считает, что только он должен определять: где, когда и сколько добывать полезного ископаемого на принадлежащем ему предприятии. При этом он будет в первую очередь руководствоваться рыночной конъюнктурой при готовности соблюдать разумные (с его точки зрения) условия лицензии.

Таким образом, - возникает вопрос о том, должно ли государство в современных условиях реализовывать требование рационального использования минеральных ресурсов и каким образом оно должно это делать.

Анализ законодательных актов, регулирующих недропользование в развитых индустриальных странах, показывает, что ни в одном из них не упоминаются такие понятия, как "рациональное использование минеральных ресурсов", "нормативные и сверхнормативные потери полезного ископаемого при добыче и переработке", "полное и комплексное использование запасов минерального сырья" и др. Однако механический перенос зарубежного опыта правового регулирования недропользования в российское законодательство вряд ли оправдан и прежде всего потому, что в разных странах недропользование регулируется по-разному.

Правовые нормы современного российского законодательства о недрах содержат многочисленные и в основном декларативные требования по рациональному использованию минеральных ресурсов (ст.23 Закона РФ "О недрах"), выполнение которых трудно проконтролировать (например "обеспечение наиболее полного (?) извлечения из недр запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов"). Санкции за невыполнение этих требований изложены в законе таким образом: "право пользования недрами может быть ограничено, приостановлено или прекращено специально на то уполномоченными государственными органами в соответствии с законодательством". Возникает закономерный вопрос: кто должен решать, когда это право следует ограничить, когда приостановить, а когда прекратить, и где содержатся правовые основания для этих решений. К тому же, учитывая особенности российского судопроизводства, разбирательство с недобросовестным недропользователем может длиться еще многие годы после прекращения эксплуатации месторождения.

Поэтому в современных условиях вместо требования рационального использования минеральных ресурсов при пользовании недрами должно, по нашему мнению, осуществляться требование получения от недропользователя компенсации за упущенную государством выгоду в случае нарушения недропользователем условий лицензии. При этом государство должно обладать эффективно действующим правовым механизмом, обеспечивающим реализацию данного требования, и иметь правовые возможности поощрить недропользователей, осваивающих месторождения с бедным содержанием полезных компонентов или расположенных в сложных горно-геологических и территориальных условиях и способствующих тем самым более полному использованию минерально-сырьевой базы страны.

Впервые понятие охраны недр было дано в Горном положении Союза ССР, утвержденном в 1921 г.

Горное положение Союза ССР (ст.128) определяло охрану недр как наблюдение за надлежащим применением горнопромышленниками:

а) технических методов и способов горных работ в соответствии с геологическим строением месторождений, их особенностями и характером залегания пород и ископаемых (геологический контроль);

б) правил, касающихся технической правильности и технической целесообразности горных работ, в целях достижения наиболее полного использования месторождений полезных ископаемых (технический контроль);

в) правил, касающихся съемки подземных и наземных горных выработок, составления маркшейдерских планов, проверки этих планов путем контрольной съемки выработок, а также производства триангуляционных работ (маркшейдерское дело и маркшейдерский контроль).

Изданное в период, когда в разведке и промышленной разработке месторождений полезных ископаемых участвовали частные лица, Горное положение Союза ССР охраняло недра в первую очередь от возможных злоупотреблений этим правом со стороны частных лиц. На современном этапе пользования недрами под охраной недр понимают систему производственно-технических, экономических и административно-правовых мероприятий, обеспечивающих соблюдение установленного порядка пользования недрами при их геологическом изучении, добыче полезных ископаемых, строительстве и эксплуатации подземных сооружений, захоронении промышленных стоков и отходов производства и удовлетворении иных государственных и общественных потребностей. Такая трактовка этого понятия непосредственно вытекает из Закона РФ "О недрах".

Основные требования по охране недр, сформулированные в статье 27 Закона РФ "О недрах", включают:

охрану месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других факторов, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку;

предотвращение загрязнения недр при проведении работ, связанных с пользованием недрами, особенно при подземном хранении нефти, газа или иных веществ и материалов, захоронении вредных веществ и отходов производства, сброса сточных вод;

соблюдение установленного порядка консервации и ликвидации предприятий по добыче полезных ископаемых и подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых;

предупреждение самовольной застройки земельных участков, залегающих на месторождении полезных ископаемых, и соблюдение установленного порядка использования этих площадей в иных целях;

предотвращение накопления промышленных и бытовых отходов на площадях водосбора и в местах залегания подземных вод, используемых для питьевого или промышленного водоснабжения.

Законом предусмотрено ограничение, приостановление или прекращение права пользования недрами в случае нарушения требований по охране недр, приведенных в ст.23.

В ст.25 и 25.1 Закона РФ "О недрах" установлены правовые нормы, регулирующие условия застройки площадей залегания полезных ископаемых и условия землепользования площадей залегания полезных ископаемых:

1. Проектирование и строительство населенных пунктов, промышленных комплексов и других хозяйственных объектов разрешается только после получения заключения федерального органа управления государственным фондом недр или его территориального подразделения о том, что в недрах под участком предстоящей застройки отсутствуют полезные ископаемые.

2. Застройка площадей залегания полезных ископаемых, а также размещение в местах их залегания подземных сооружений (в том числе не связанных с добычей полезных ископаемых) допускаются с разрешения федерального органа управления государственным фондом недр или его территориальных подразделений и органов государствен ного горного надзора только при условии обеспечения возможности извлечения полезных ископаемых или доказанности экономической целесообразности застройки. Самовольная застройка площадей залегания полезных ископаемых прекращается без возмещения застройщику производственных затрат по рекультивации земель и демонтажу возведенных объектов.

3. Отчуждение (постоянное или временное) земельных участков, необходимых для проведения геологического изучения и использования в интересах государства, может производиться при выполнении следующих условий:

наличии решения федеральных органов исполнительной власти или органов исполнительной власти субъектов РФ (в соответствии с разделением их полномочий) об отчуждении данных участков;

возмещении собственникам указанных участков их стоимости в соответствии с земельным законодательством.

6.5 Безотходное горное производство

Горное производство образует твердые, жидкие и газообразные отходы (табл.9.1)

Большое количество отходов является наиболее объективным показателем несовершенства проектируемой или применяемой технологической схемы, поэтому необходимо обеспечить созданиеи широкое применение технических средств и технологии для комплексного и более полного извлечения полезных компонентов из руд, а также использование малооперационных, малоотходных и безотходных технологических процессов.

А.И. Топоровский, А.С. Петров и Б.Л. Толкунов приводят следующие данные, относящиеся к производству чугуна и меди (табл.9.2.)

Таблица 9.1

Виды отходов горного производства

Фазовая | Способ добычи |
характеристика | Открытый | Подземный | Геотехнологи- | Обогащение
отходов |  |  | ческий |
Твердые | Вскрышные по- | Вмещающие | Часть балансо- | Хвосты обо-
| роды, часть ба- | породы, часть | вых запасов по- | гащения
| лансовых запа- | балансовых за- | лезных ископае- |
| сов полезных | пасов полезных | мых, бедные и |
| ископаемых, | ископаемых, | забалансовые |
| бедные и заба- | бедные и заба- | РУДЫ |
| лансовые руды | лансовые руды |  |
Жидкие | Карьерные во- | Шахтные (руд- | Рабочие аген- | Технологичес-
| ды | ничные) воды | ты (теплоноситель, растворитель и др.) | кие стоки
Газообраз- | Продукты мас- | Рудничный воз- | Продукты физи- | Продукты сго-
ные | совых взрывов | дух | ческих и химических реакций | рания топлива, отходящие газы, продукты измельчения, сушки, обжигания и других технологических процессов

Как следует из данных, приведенных в табл.9.2, добываемая из недр горная масса для производства чугуна только на 3-5 % используется полезно, остальные 95-97 % образуют специально создаваемые отвалы, которые при производстве 1 т чугуна занимают 2-5 м2 полезной площади земной поверхности. При производстве цветных металлов эти цифры на порядок ниже: так, при производстве меди только до 0,5 % добываемой горной массы используется полезно, остальной объем образует отвалы и хвостохранилища, занимающие до 10 м2 земной поверхности при производстве 1 т меди.

Горная промышленность США ежегодно перемещает около 2,1 млрд т пустой породы. К 2002 г. этот показатель достигнет 5,8 млрд т. В мире при добыче подземным способом каждых 1 000 т угля на поверхность выбрасывается 1 - 12 кг угольной и породной пыли, 50-570 тыс. м3 метана, 7,5-15 тыс. м3 углекислого газа, около 5,5 тыс. м3 оксидов, образующихся при взрывных работах, 55-135 тыс. кДж теплоты, 1,5-9 тыс. м3 шахтных вод и 210-300 т породы. Таким образом, создание технологических процессов, в которых не образуются отходы, и на этой основе полностью экологизированных предприятий и территориально-производственных комплексов - одна из важнейших проблем современного общества.

Понятие "безотходная технология" было впервые предложено академиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 70-х годах. До настоящего времени содержание этого понятия окончательно не определено. В решении Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК) ООН и Декларации о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов, принятом в 1979 г. в Женеве, указывается, что безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду. Это определение, по нашему мнению, является общим и не раскрывает существо безотходной технологии. В 1984 г. на семинаре по малоотходной технологии ЕЭК ООН в Ташкенте содержание понятия "безотходная технология" было уточнено следующим образом: "Безотходная технология - это такой способ осуществления производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы, таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования". Такая трактовка понятия "безотходная технология" представляется более совершенной, хотя также не свободной от недостатков. Основное возражение в предложенной формулировке вызывает отождествление понятий "технология" и "региональное планирование и организация производства".

Использование полезных ископаемых при производстве 1 т чугуна и меди

Показатели | Значения показателен при производстве
| чугуна | меди
Добыча горной массы из | 20-30 | 200-300
недр, т |  |
Размещение добытой горной | 15-25 | 180-200
массы в отвалах на земной |  |
поверхности, т |  |
Размещение добытой и из- | 2-4 | 60-90
мельченной горной массы в |  |
хвостохранилищах на зем- |  |
ной поверхности, т |  |
Специально занятая пло- |  |
щадь на земной поверхно- |  |
сти, м: |  |
под горно-добычные ра- | 0,03-0,05 | 0,2-0,4
боты |  |
под породные отвалы | 0,1-0,2 | 1,2-1,8
под хвостохранилища | 2-5 | 6-9
Условный коэффициент использования недр, % | 3-5 | 0,3-0,5

Рассматривая содержание понятия "безотходное производство", необходимо учитывать один из законов природопользования, рассмотренный в разд.1.2 В соответствии с одним из следствий этого закона, абсолютно безотходное производство невозможно, т.к. оно равнозначно созданию "вечного" двигателя. Поэтому предлагается ввести понятие "безотходное производство", понимая под ним совокупность технологических процессов по извлечению полезных компонентов из природных ресурсов для удовлетворения материальных и духовных потребностей человеческого общества, в которых обеспечивается полное использование вещества (твердого, жидкого и газообразного) и энергии либо в рамках производственной деятельности человека, либо путем их включения в природный геобиохимический процесс.

Это позволяет определить содержание понятия "безотходное горное производство" как комплекс мероприятий научно-технического и организационно-экономического характера, проводимых на всех стадиях добычи и переработки полезных ископаемых и обеспечивающих полное использование минеральных ресурсов и энергии либо непосредственно в самом горном производстве, либо путем их включения в природные геобиохимические процессы.

Успешное решение этой проблемы позволит: получить дополнительные (и весьма значительные) объемы сырья; снизить и перенести на более отдаленные периоды расходы на освоение новых сырьевых районов; стабилизировать цены на минеральное сырье; существенно уменьшить масштабы воздействия горного производства на окружающую среду и тем самым создать условия для эффективного преодоления негативных тенденций развития минерально-сырьевой базы и горно-добывающей промышленности.

Принципиальное различие между обычной и безотходной технологиями показано на рис.9.1.

Загрязнение окружающей среды отходами происходит из-за их неполного обезвреживания вследствие несовершенства технологического процесса или присутствия значительного количества примесей в исходном сырье. Загрязнитель после выброса в любую часть биосферы будет растворяться в ней и одновременно проникать в другие части биосферы, взаимодействовать с ними.

Идея создания безотходного (экологизированного) горного производства заключается в разработке и реализации методов и средств и их организационно-экономического обеспечения, позволяющих вписать современное горное производство - геохимически открытую систему с крайне низким коэффициентом выхода готовой продукции на единицу используемых природных ресурсов в природный геохимический круговорот, превратив его тем самым в геохимически замкнутую производственную систему.

Замкнутое экологизированное горное производство основывается на следующих принципах:

минимум потерь вещества и энергии на стадиях их изъятия из природной (экологической) системы и последующего использования в горном производстве;

максимум применения отходов горного производства (вещества и энергии) в других хозяйственных системах и для восстановления нарушенного экологического равновесия природной системы.

Будучи выведенными из промышленного производства в окружающую среду, отходы со временем теряют свои полезные свойства. Поэтому, как отмечает Б.Н. Ласкорин, очень важно перерабатывать отходы в месте их образования и в момент возникновения. Чем дальше удаляются отходы от места их образования, тем больше усложняется эта задача, пока на каком-то этапе становится практически неосуществимой.

Проблема безотходного горного производства во многом решается при комплексном использовании минерального сырья и отходов его переработки.

Комплексное использование минерального сырья и отходов его переработки. Это направление является самым важным в решении проблемы безотходного горного производства, так как почти все месторождения полезных ископаемых являются комплексными, т.е. содержат не один, а несколько полезных компонентов.

Например, для горно-химической отрасли комплексное использование минеральных ресурсов сопровождается, с одной стороны, максимальным извлечением полезных компонентов, содержащихся в горно-химических рудах, утилизацией вмещающих пород и отходов производства для удовлетворения потребностей других отраслей народного хозяйства и улучшением технико-экономических показателей отрасли, а с другой - пополнением минерально-сырьевой базы отрасли за счет попутного извлечения фосфатов, серы и других полезных компонентов при комплексной переработке руд черных и цветных металлов, природного газа и т.д.

В отечественной горно-добывающей промышленности накоплен большой опыт комплексного использования минеральных ресурсов.

Большая часть добываемых твердых горючих ископаемых - каменный и бурый уголь, антрацит, торф или горючий сланец - идет на первичную и комплексную переработку. Первичная переработка (рассортировка угля и сланца по классам, обогащение, брикетирование и другие операции) способствует получению более качественного топлива и сокращению отходов.

Комплексное использование твердых горючих ископаемых направлено на получение кокса, полукокса, химической продукции и энергетического топлива. Коксование - почти единственный промышленный метод химико-технологической переработки углей. Кроме кокса этим методом получают значительное количество газа, сырого бензола и смолы. В настоящее время наша страна занимает первое место по производству кокса (20 % объема мирового производства). В перспективе из коксового газа и смолы предполагается получать в промышленных масштабах большое количество продукции, в том числе серную кислоту, сульфат аммония и т.д.

Для комплексного использования угля в качестве энергетического топлива широко применяют гидрогенизационный процесс, который включает в себя следующие стадии:

превращение угля в жидкую фазу;

устранение минеральных примесей (фильтрация);

удаление вредных газовых примесей (сернистых, азотных, кислорода);

уменьшение размера молекул продуктов посредством крекинга;

повышение октанового числа продукта.

Отходы переработки угля, в частности зола и шлаки, находят применение в народном хозяйстве.

Предприятия цветной металлургии также обладают значительным опытом комплексного использования сырья. Из 70 химических элементов, получаемых на предприятиях цветной металлургии, почти половину извлекают попутно: серебро, висмут, платину, золото, серу, цинк, свинец, медь и т.п. Эта "добавка" составляет почти треть общей стоимости получаемой продукции.

Для некоторых крупных металлургических предприятий разработаны способы утилизации железосодержащих шламов и пыли, использование которых позволит получить дополнительно около 7,4 млн т железосодержащего сырья со средним содержанием железа около 50 %.

В горно-химической промышленности разработаны технологические решения, позволяющие комплексно использовать апатитонефелиновые руды, залегающие на Кольском полуострове.

Полнота и комплексность использования минеральных ресурсов может быть оценена с помощью ряда показателей:

а) показателя рациональности

(9.1)

где Qи - количество ресурсов, используемых в производстве;

Qn - количество ресурсов, изъятых из природной среды;

б) показателя комплексности

КК = (ЦП/ЦС) 100%; (9.2)

Цп - ценность продукции, фактически произведенной из минерального сырья; Цс - суммарная ценность компонентов в сырье;

в) коэффициента безотходности

KБ = (Му/Мв) 100%; (9.3)

My - масса утилизируемых отходов;

Мв - масса отходов, выделявшихся в процессе производства.

Образующиеся в технологических процессах горного производства сточные воды могут использоваться преимущественно в двух направлениях:

а) использование самих сточных вод;

б) использование веществ, растворенных в сточных водах. Основные пути использования водной составляющей

стоков - это повторное и обратное водоснабжение.

Повторное использование сточной воды представляет собой использование одной и той же воды (без промежуточной очистки или с очисткой) в нескольких стадиях производственного процесса.

После очистки сточных вод остается мелкодисперсионная минеральная масса, которая также может быть утилизирована.

Комплексное использование ресурсов недр дает:

эффект от производства и потребления дополнительной продукции;

экономию затрат на нейтрализацию вредного воздействия отходов на окружающую среду;

экономию затрат при замене природного сырья вторичным;

экономию затрат на воспроизводство природных ресурсов.