Охрана водного бассейна в горном производстве

В основу разработки и реализации мероприятий по охране природных вод положены 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: сбра­сывание или перекачку подземных вод разрабатываемой толщи пород в нижележащие водоносные горизонты; 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, и других условий, 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.

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:

• уменьшить или предотвратить водопритоки в зону
горных работ и соответственно сократить объемы
дренажных вод, сбрасываемых в открытые водоемы и водотоки;

• сохранить ресурсы подземных вод в прилегающем
к месторождению районе;

• сохранить естественный режим подземных вод.

Противофильтрационные завесы различного типа все более широко применяются в промышленно развитых странах при строительстве и горных работах. Особенно часто применяются барражи типа "стена в грунте" как один из прогрессивных, эффективных и экономичных способов предотвращения притока подземных и подрусловых вод. Сущность способа заключается в устройстве вертикальных стен 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 "стена в грунте" широко при­менялись в Польше при ограждении серных карьеров от | проникновения притоков инфильтрационных потоков вод Вислы, а также притоков грунтовых вод. Применение противофильтрационных барражей проводились в Германии при разработке буроугольных карьеров и также подтверди­ли их эффективность

В нашей стране впервые этот способ был применен в 1968-1970 гг. на Украине при строительстве Подорожненского серного карьера Роздольского ПО "Сера". Длина барражной траншеи составила 1 1 км.

Противофильтрационные завесы для перехвата под­земных вод в глубоко залегающих водоносных горизонтах выполняяются посредством нагнетания через скважины различных тампонажных материалов.

Этот способ был успешно применен в начале 50-х го­нг з Венгрии для предотвращения водопритоков в горные сзботки при разработке угольного месторождения Дорога, отличающегося сложными инженерно-геологическими условиями.

Противофильтрационные завесы имеют большое при­сно- и ресурсоохранное значение.

Применение предохранительных мероприятий при разработке водообильных месторождений полезных ископаемых способствует сохранению природных водных ресурсов и имеет большой народнохозяйственный 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

Очистка больших объемов шахтных вод, ежегодно откачиваемых на поверхность и сбрасываемых в различные водоемы и водотоки, требует огромных затрат. С целью сокращения этих объемов создаются схемы перехвата дренажных вод при помощи опережающих, восстающих и разгрузочных скважин, приема их 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 них газа и диоксида железа подвергаются аэрации. Система скважин предварительного дренажа позволяет обеспечить перехват около 65-70 % притока вод и только лишь 30-35 % поступает в горные выработки и тре­бует прохождения очистки перед их сбросом. Это позволяет 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 возможно близким к единице. Коэффициент определяется отношением

K=(V_3a6-V_c6)/V_3a6,

где V_3a6 и V_c6 - 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 является механическая очистка, обеспечивающая удаление 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, окисление и восстановление - реагентная очистка, электрохимические (электролиз), биологические, термические.

На горных предприятиях наибольшее распростра­нение получил один из наиболее экономичных и достаточно эффективных способов осветления сточных и дренажных водоотстаивание. 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 собой очистка прудов – отстойников от шламов, их обезвоживание, последующее складирование или утилизация. Решение этой проблемы в значительной степени зависит от характеристик минерального и механического составов шламов.

В отечественной и зарубежной горнодобывающей промышленности накоплен большой опыт успешного ис­пользования различных методов очистки шахтных вод.

Так в Кузбассе широкое распространение получили открытые горизонтальные отстойники, облицованные бетоном (рис.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.

Рис. 4. Схема очистки шахтных вод: 1-колодец шахтного во­доотлива; 2-отстойник; 3-хлоратор; 4- контактный резервуар; 5-водоем

Для нейтрализации кислых рудничных вод обычно используют известковое молоко, щелочные воды подкисляют.

Эффективная очистка шахтных вод Кизеловского бассейна от солей железа достигается при использовании сульфатредуцирующих бактерий.

В США в настоящее время очистке подвергается око­ло 50 % рудничных вод. Для нейтрализации кислых вод, как правило, используется известняк, гашеная и негашеная известь, каустическая сода 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 воды требуемого качества, 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.

Состояние грунтовых и подземных вод, параметры депрессионных 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.

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 водомерами или другими устройствами, регистрирующими расход воды за сутки. 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.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: