Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут економіки промисловості НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17840 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе / Г.Л. Майдуков // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 4(10). — С. 12-19. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859795460878761984 |
|---|---|
| author | Майдуков, Г.Л. |
| author_facet | Майдуков, Г.Л. |
| citation_txt | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе / Г.Л. Майдуков // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 4(10). — С. 12-19. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| first_indexed | 2025-12-02T13:00:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
12
Економічний вісник Донбасу
Глобальный экологический кризис приобрел ак-
туальное значение для будущего человечества и са-
мой цивилизации. Этот кризис имеет глубокие фило-
софские корни, поскольку касается каждого и носит
интернациональный характер.
Возникновение и обострение противоречий меж-
ду обществом и природой становится небезопасным
в результате все большего вовлечения в промышлен-
ное производство естественных ресурсов, высоких
темпов урбанизации населения, глобализации эконо-
мики и все возрастающих требований человечества к
уровню комфортности. Экологическая проблема но-
сит извечный характер и, строго говоря, неразреши-
ма. Возможно лишь снизить порог экологического
напряжения системными и эффективными действия-
ми как каждого человека, так и мирового сообще-
ства в целом. Продуктивность идей акад. В. И. Вер-
надского о ноосфере и аутотропности человечества, о
стремлении человеческого разума гармонизировать
природный и социальный мир [1] исторической прак-
тикой не подтверждается. Напротив, вместе с возрас-
тающей независимостью человечества от природы од-
новременно увеличивается его зависимость и интег-
рированность в природную среду.
Экологическая проблема порождена и получила
негативное развитие по вине самого человека. «Мы
не имеем более могучего дробителя материи, чем
живое существо, — писал В.И. Вернадский. — По-
этому в промышленной деятельности необходимо не
только и не столько создавать то, чего не было и нет в
природе, но, главное, «прислушиваться» к ней, при-
спосабливаться к ее сложной и совершенной архи-
тектонике, всемерно развивать принцип наследования
в природе» [1]. Именно эта философская парадигма
стоит у истоков развития всех ответвлений экологи-
ческой науки, которая зиждется на физике, химии,
технике, экономике, праве и т.д.
Идеальной с точки зрения природопользования
является такая форма организации хозяйства, когда нет
отходов производства и потребления. В этом случае
не только утрачивают смысл такие экологические ка-
тегории, как «выбросы», «сбросы», но и обеспечива-
ется максимально возможный баланс в системе при-
родопользования. Именно этот принцип является од-
ним из краеугольных камней философии устойчиво-
го социального и экономического развития человече-
ства, провозглашенной ООН в качестве девиза миро-
вого сообщества в «Повестке дня на XXI век».
Однако, по-видимому, не все проблемы, связан-
ные с экологией, могут быть решены исключительно
путем совершенствования системы управления при-
родопользованием, поскольку роль самого человека
(это его нравственность, экологическая культура, де-
мократизация управления, уровень технического раз-
вития общества и многое другое) в гармонизации от-
ношений с природой приоритетна. В контексте гармо-
низации связей между человеком и природой Герберт
Уайт рассматривает весь комплекс экологических
проблем и сохранения природных ресурсов и систем
глобального жизнеобеспечения.
Вместе с тем реализация всех предпосылок иде-
альной гармонизации отношений человека с природ-
ной средой не укладывается в общепринятые пред-
ставления, возможно, из-за господствующего в эко-
логии отраслевого подхода в управлении природо-
пользованием, что противоречит принципам внутрен-
ней организации природных систем и, что очень важ-
но, не соответствует объективно существующей струк-
туре групповых и общественных интересов.
В рамках всех этих обстоятельств Донецкая об-
ласть является ярким примером непримиримых про-
тиворечий человека и окружающей среды. Не вдава-
ясь в частности, следует признать, что наша область
остается одним из самых активных загрязнителей при-
родной среды в Украине. Является ли это неизбежно-
стью и данностью уровня научно-технического раз-
вития человечества в нашу эпоху?
Попытаемся ответить на этот вопрос в контексте
хорошо известного нашим читателям угольного про-
изводства.
Начнем хотя бы с того, что горное производство
вообще и угольное в частности оказывают разруши-
тельное влияние на окружающую природную среду.
С одной стороны, в сфере его негативного экологи-
ческого воздействия оказываются водный и воздуш-
ный бассейны, земная поверхность, недра, фауна и
Г.Л. Майдуков,
академик МАНЭБ, кандидат технических наук,
Донецкий научно-исследовательский угольный институт
Г.Л. Майдуков
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДОНБАССА
КАК ОСНОВА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В РЕГИОНЕ
2007’4
13
Г.Л. Майдуков
флора, т.е. все элементы окружающей природной сре-
ды. С другой стороны, в процессе добычи и перера-
ботки полезных ископаемых образуется значительное
количество различных отходов непосредственного
производства, превосходящих по массе товарную
продукцию. Поэтому их комплексное использование
является не только основой безотходного производ-
ства, но и является, пожалуй, самым радикальным
способом снижения техногенной нагрузки на природ-
ную среду и важным источником экономии овеще-
ствленного труда и природных ресурсов.
По степени воздействия на биосферу угольная
промышленность лидирует среди других отраслей
промышленности, оказывая вредное влияние на по-
верхностные и подземные воды, почвенный покров,
недра и ландшафт. И только по воздействию на воз-
душный бассейн она уступает химической, нефтепе-
рерабатывающей, металлургической и топливно-энер-
гетической отраслям.
Рассмотрим отходы угольного производства как
возможный сырьевой ресурс.
Твердые отходы производства. В отвалах уг-
ледобывающих и углеперерабатывающих предприя-
тий Донбасса накопилось до 4 млрд тонн твердых от-
ходов. Они как природный ресурс не используются.
Привлекательным с точки зрения маркетинга являет-
ся то, что овеществленные затраты труда на «произ-
водство» попутных отходов, в частности, породных,
требуют меньших затрат, чем на прямую добычу.
Порода перегоревших отвалов представляет со-
бой высокоминерализованную (94,5%) сухую смесь
различных минералов (содержание влаги <2,0%).
Окислы кремния, железа и алюминия составляют в
среднем соответственно 61,6; 9,0 и 21,4% от общей
массы отобранных проб. Содержание общей серы
колеблется от 0,04 до 15,41% [2].
С угольными пластами и вмещающими порода-
ми парагенетически связаны химические элементы, в
том числе и редкоземельные. Из 70 обнаруженных 16
представлены в породе и угле устойчиво. В ряде слу-
чаев их концентрация выше чем в традиционно ис-
пользуемом минералогическом сырье. Так, например,
масса германия, содержащегося в углях, ежегодно
сжигаемых в топочных устройствах, превышает его
мировое потребление в 20 раз [2].
Не останавливаясь подробно на результатах мар-
кетинговых исследований породных отвалов, хвосто-
хранилищ, шламонакопителей, заметим, что содержа-
щееся в них сырье пригодно для широкого промыш-
ленного использования в качестве легких неорганичес-
ких заполнителей бетона, производства строительной
керамики, вяжущих материалов в безклинкерном це-
менте, химическом производстве, строительстве и т.д.
Однако породные отвалы — это не только потен-
циальный ресурс для промышленного производства,
но и источник загрязнения атмосферы продуктами эро-
зии и горения, загрязнения почвы и поверхностных
водоемов продуктами, содержащимися в отвалах и
смытыми атмосферными осадками, а также загрязне-
ния химическими элементами подземных вод в про-
цессе инфильтрации атмосферных осадков сквозь тол-
щу пород отвалов и почву. Поэтому экономическая
оценка использования породы как промышленного
сырья должна содержать в себе экологическую со-
ставляющую, т.е. снижение ущерба, наносимого ок-
ружающей природной среде, и уменьшение экологи-
ческих начислений за отвод земельных участков и
размещение на них породных отвалов.
Породные отвалы, пруды-отстойники и хвосто-
хранилища в районах угледобычи за двести с лиш-
ним лет внесли глубокие региональные изменения в
природный ландшафт Донбасса. В настоящее время
на значительной части Донецкой и Луганской облас-
тей под воздействием горного производства сформи-
ровались техногенные ландшафты. Они характерны не
только формами рельефа, которые им придают раз-
личного типа породные отвалы (прежде всего терри-
коны), но и наложением на природные зоны геохими-
ческих, а иногда и геофизических аномалий.
Воздействие горного производства на природ-
ный ландшафт Донецкого края связано также непо-
средственно с нарушением почвенного покрова, вы-
ведением из хозяйственного оборота части сельско-
хозяйственных земель. В результате косвенного воз-
действия этих инженерных сооружений изменяется
режим и состояние подземных вод в результате ин-
фильтрации атмосферных осадков сквозь толщу по-
роды и почву, а минерализованных и загрязненных
— сквозь дамбы и обваловку хвостохранилищ.
Медико-санитарные исследования свидетель-
ствуют о том, что уровень заболеваемости и продол-
жительность жизни населения, проживающего в зоне
влияния породных отвалов, выше, чем на других тер-
риториях. Комфортность жизни здесь ниже, а времен-
ная нетрудоспособность случается чаще и продолжа-
ется дольше. Следует заметить, что исследования почв
в зонах породных отвалов выявили наличие в них
большинства токсичных элементов всех трех клас-
сов опасности. Однако в подавляющем большинстве
случаев они не превышают предельно допустимых
концентраций и на исследованной территории не име-
ют сплошности.
Необходимо между тем признать, что современ-
ная экологическая наука не всегда в состоянии опи-
сать сложный механизм взаимодействия множества
эколого-биологических процессов и предсказать ре-
14
Економічний вісник Донбасу
зультаты, связанные с развитием процессов в перс-
пективе. Поэтому итоговая величина и состав нане-
сенного ущерба окружающей среде и здоровью лю-
дей непредсказуемы и не могут рассматриваться как
сумма кумулятивного эффекта. Все эти обстоятель-
ства значительно усугубляются тем, что экологичес-
кое состояние атмосферы, гидросферы и литосферы
находятся в неразрывной причинно-следственной за-
висимости.
Шахтные воды. Химический состав подзем-
ных вод формируется под влиянием солей, которые
вымываются из пород при инфильтрации поверхност-
ных вод. Углекислота, которая содержится в поверх-
ностных водах, и кислород увеличивают раствори-
мость карбонатов, кальция и магния. Полевые шпаты
и алюмосиликаты растворяются более медленно. Прак-
тически нерастворенными остаются каолинит, иллит,
монтмориллонит. Гипс, мирабилит предопределяют
увеличение концентрации сульфатов. Источником
ионов хлора в воде является галлит. Происхождение
хлоридных вод в глубинных горизонтах связывают
также с водами существовавших ранее морскими
бассейнами на этой территории. В результате мигра-
ции по сбойкам и пустотам, соединяющим большин-
ство шахт Донецкого бассейна, концентрация этих
веществ возрастает. Геологические условия и мине-
ралогическая среда не единственные факторы, кото-
рые влияют на состав шахтной воды. По мере про-
никновения воды в шахту и ее продвижения в направ-
лении водоотлива, она, проходя по выработанному
пространству и горным выработкам, загрязняется
взвешенными веществами, нефтепродуктами и обо-
гащается бактериологически, пополняется химичес-
кими веществами, а в ряде случаев приобретает кис-
лую реакцию.
Состав шахтных вод формируется также под
воздействием атмосферных осадков и поверхностно-
го стока, когда потоки талых и дождевых вод увлека-
ют за собой не только вещества, выпавшие на зем-
ную поверхность в виде выбросов промышленных
предприятий, загрязнений от антропогенной деятель-
ности и т.д., но и насыщаются продуктами разруше-
ния и растворения горных пород, находящихся под
поверхностным грунтом. Водные потоки при этом
подхватывают и переносят горные породы, разрушив-
шиеся в результате воздействия ветра и живых орга-
низмов, солнечных лучей и морозного выветривания.
Таким образом, шахтная вода представляет собой
сложную динамическую систему, содержащую в сво-
ем составе газы, минеральные и органические веще-
ства, находящиеся в истинно растворенном, коллоид-
ном и взвешенном состоянии.
Основными компонентами шахтной воды явля-
ются натрий, кальций, магний, бикарбонаты, хлори-
ды, сульфаты. Сочетание преобладающих в воде ионов
характеризует ее химический тип. Распределение шахт
Донбасса производится по химической принадлеж-
ности воды к соответствующему классу, определяе-
мому по преобладающему в ней типу химических
элементов(сульфаты, хлориды, гидрокарбонаты), в
сочетании с натрием, кальцием, магнием (классифи-
кация С. А. Щукарева). При такой классификации в
Донбассе треть воды относится к чисто сульфатной,
54,1% — с преобладанием сульфатов и только 16,4%
— с преобладанием хлоридов и гидрокарбонатов [3].
Жесткость шахтной воды обусловлена наличием
в ней солей кальция и магния. В зависимости от со-
става вмещающих пород в шахтной воде содержатся
также железо, алюминий, марганец, кремний, медь,
цинк, биогенные вещества, фосфор, азот в виде нит-
ритов, нитратов и аммиака, и другие микроэлементы.
Среди газов, содержащихся в шахтных водах,
наиболее распространены азот, кислород, углекисло-
та, сероводород, метан. Газовый и ионный состав воды
тесно связаны друг с другом. Так, с увеличением
концентрации растворенных в воде солей раствори-
мость газов падает. В свою очередь, наличие в воде
растворенных газов влияет на переход в раствор не-
которых солей, а дегазация воды может повлечь час-
тичное выпадение их в осадок. Особенно велика роль
углекислого газа, от содержания которого зависит
карбонатное равновесие. Воды с повышенным содер-
жанием углекислого газа становятся агрессивными
по отношению к карбонатным породам.
По солесодержанию шахтные воды Донбасса
подразделяются на пресные (12,3%), солоноватые
(60,7%), засоленные (25,4%) и соленые (1,6%).
Оценки воды по общей жесткости в соответствии
с классификацией, предложенной О.А. Алекиным,
свидетельствует, что 90,6% шахт и шахтоучастков
сбрасывают в природные водоемы жесткую и очень
жесткую воду [3].
В значительной мере уровень минерализации и
состав соли являются имманентными региону или его
горно-геологическим и промышленным зонам. Поэто-
му радикальным образом изменить состав и концент-
рацию солей в шахтной воде в процессе ее миграции с
земной поверхности в горные выработки шахты с по-
мощью современных инженерно-технических средств
не представляется возможным. И наоборот, взвешен-
ные вещества, содержащиеся в шахтных сбросах, —
это прямой результат производственной деятельности.
Их концентрация, гранулометрический состав в значи-
тельной степени зависят от уровня технологической и
производственной дисциплины, соблюдение регламента
работы во всех звеньях цепи очистных сооружений, а
Г.Л. Майдуков
2007’4
15
прежде всего — от культуры содержания шахтных во-
досборных и водосбросных систем.
Существующие системы очистки шахтных вод
не обеспечивают требуемых кондиций. В результате
тонкодисперсные взвеси заиливают русла рек, а со-
держащиеся в шахтной воде минеральные вещества
превышает допустимые нормы и делают ее непригод-
ной для орошения, коммунальных и производствен-
ных нужд. Содержащийся в воде ионы тяжелых ме-
таллов адсорбируются органическими коллоидами и
в соединении с гуминовыми кислотами образуют ме-
таллоорганические комплексы, которые накапливают-
ся в донных отложениях и создают угрозу безопас-
ности жизнедеятельности.
О низкой экологической эффективности систем
очистки шахтных вод как средства защиты природ-
ных водных объектов от загрязнений свидетельствует
и то, что почти весь объем шахтных сбросов приро-
доохранные службы квалифицируют как недостаточ-
но очищенный. Строго говоря, ни горизонтальные
отстойники, ни пруды-осветители средствами деми-
нерализации не являются, а их потенциальные возмож-
ности для извлечения взвесей из-за высокой дисперс-
ности глинистых и фьюзеновых материалов весьма
ограничены. Таким образом, радикальным путем воз-
врата шахтной воды в хозяйственный оборот и защи-
ты природных водоемов от загрязнения и засоления
является ее комплексная переработка.
И такой путь разрешения возникшей проблемы
по мере усложнения техногенной обстановки в Дон-
бассе, угрозы исчерпания либо роста дефицита при-
родных ресурсов пресной воды в отдельных регио-
нах планеты становится очевидным, приобретает все
большее признание и поддержку как мирового сооб-
щества, так и государств. На протяжении последних
трех десятилетий и в Украине предпринимались по-
пытки перевести проблему использования минерали-
зованных шахтных вод в практическую плоскость.
В соответствии с имеющимся кадастром в До-
нецко-Макеевском углепромышленном районе для
технического водоснабжения крупных потребителей
воды (свыше 15 м3/ч) может быть использовано 37
млн м3/год кондиционированной шахтной воды, в
Центральном — 18 млн м3/год, в Красноармейском
— 1 млн м3/год и в Торецко-Снежнянском — 2 млн
м3/год. [4]. Кроме того, в Торезско-Снежнянском и
Центральном углепромышленных районах 40 шахт
откачивают воду, по своим химическим качествам
пригодную для хозяйственных и бытовых нужд без
деминерализации, либо с частичным опреснением, в
количестве 96,8 млн м3/год. Себестоимость очистки
такой шахтной воды в ряде случаев ниже существу-
ющих тарифов.
Таким образом, только в промышленный и хо-
зяйственно-бытовой оборот в Донбассе ежегодно мо-
жет быть дополнительно возвращено до двухсот мил-
лионов кубометров воды в год. Однако это лишь час-
тично решает проблему экологического оздоровления
всей гидрографической сети Донбасса и не учитывает-
вает потребностей агропромышленного комплекса, ори-
ентированного на украинского производителя.
При создании определенных условий (снижении
уровня естественной минерализации с помощью выс-
ших водных растений, залужения и залесения бере-
гов очистных водоемов и т.д.) возникает возможность
создания широкой сети рекреационных зон, что осо-
бенно важно при массовой ликвидации угольных шахт
и утраты очистными водоемами своего функциональ-
ного назначения.
Изучение технико-экономических предпосылок
для использования комплексной переработки шахт-
ной воды как основного инструмента для обеспече-
ния принципов Стратегии устойчивого развития, по-
зволяет строить оптимистические прогнозы. Однако
следует учитывать не только технические возможно-
сти получения продуктов кондиционирования шахт-
ной воды, но и перспектива их сбыта.
В данном случае динамика цен на воду может
служить своеобразным прогнозом. Например, по дан-
ным ГОКП «Донецкоблводоканал» за период с 1998
по 2005 год потребление предприятиями электроэнер-
гии сократилось со 105 до 83 млн кВт•ч, т.е. в 1,3
раза, в то время как ее стоимость возросла в 2,7 раза.
Показательна с этой точки зрения и динамика себес-
тоимости и тарифов для населения на услуги водо-
снабжения и водоотведения.
Только за последние 9 лет себестоимость водо-
снабжения и водопотребления возросли почти в 7 раз,
а тарифы, имеющие преференции бюджета, для насе-
ления увеличились вчетверо.
Для промышленных предприятий тарифы на пи-
тьевую воду в ряде случаев превысили 3,5 грн, а на
техническую — 1,5 грн за кубометр.
Таким образом, при сложившихся в Украине
тарифах на воду различного назначения и качества
производственные затраты на комплексную перера-
ботку шахтных производственных сбросов могут быть
не только компенсированы в случае реализации оп-
ресненной воды и минеральных солей как продуктов
потребления, но и обеспечить существенную прибыль.
Однако самой ценовой конкурентноспособности не-
достаточно. Для создания дееспособного рынка про-
дуктов комплексной переработки шахтных и карьер-
ных вод необходимо сформировать соответствующие
экономико-правовые условия, которые устранят име-
ющиеся препятствия и будут способствовать конку-
Г.Л. Майдуков
16
Економічний вісник Донбасу
рентноспособности восстановленного водного ресур-
са. Прежде всего, природоохранное законодательство
обязано обеспечить баланс эколого-экономических
интересов государства как собственника ресурсов и
производителя как потребителя этих ресурсов, исполь-
зуя для этого механизм производственных отноше-
ний (льготы, цены, кредиты, налоги, фонды, гранты,
привилегии и др.) в качестве наиболее эффективного
инструмента для защиты от деградации и рациональ-
ного использования природных ресурсов.
Следует законодательно предусмотреть систему
эколого-экономических льгот и поощрений для
субъектов хозяйственной деятельности за потребле-
ние шахтной воды как дополнительного природного
ресурса и за ее комплексную переработку.
Выбросы в атмосферу. На предприятиях отрас-
ли насчитывалось 7014 стационарных источников,
которые подразделяются на организованные (3530 ед.)
и неорганизованные (3484 ед.). К организованным
относятся источники, оснащенные аспирационной
системой, позволяющей осуществлять сбор и орга-
низованный отвод естественным или принудительным
способом выделяющейся пыли или газа. Это дымо-
вые трубы котельных и сушильных установок обога-
тительных фабрик, кузницы, места пересыпов угля,
породы и цемента с укрытием и отводом пыли, окра-
сочные и сварочные камеры, лесоразделочные участки
и др. К неорганизованным относятся источники, не
имеющие аспирационных систем (породные отвалы,
угольные и лесные склады, открытые монтажные и
сварочные участки и др.) [5].
При близких значениях количества воздуха, про-
ходящего по стволам (8000—16000 м3/мин.) и близ-
ких значениях глубины ведения работ (765—859) и ин-
тенсивность пылевыделения зависит от запыленности
воздуха на вентиляционном горизонте шахты у ствола.
Следовательно, одним из направлений снижения ин-
тенсивности выброса пыли в атмосферу через венти-
ляционный ствол шахты является снижение уровня за-
пыленности воздуха на вентиляционном горизонте шах-
ты у вентиляционного ствола. Интенсивность выброса
пыли в атмосферу при погрузке угля на поверхностном
комплексе в железнодорожные вагоны в большинстве
случаев меньше, чем интенсивность выброса пыли вен-
тиляционным стволом и зависит от влажности угля.
Анализ данных показывает, что среднесуточная
приземная концентрация пыли, выбрасываемой вен-
тиляционным стволом, на большинстве шахт превы-
шает установленные нормы. Среднесуточная при-
земная концентрация пыли, поступающей в атмосфе-
ру при погрузке угля в железнодорожные вагоны, в
подавляющем большинстве случаев не превышает
установленных норм.
Наряду с метаном и продуктами горения пород-
ных отвалов, топочных устройств в выбросах действу-
ющих шахт содержатся твердые частицы угля и поро-
ды, а также аэрозоли.
Пылевые выбросы — важный источник эмис-
сии вредных веществ в среду обитания. Формирова-
ние техногенных геохимических аномалий в атмо-
сферном воздухе, в снеговом покрове и почвах в зна-
чительной мере обусловлено поступлением промыш-
ленной пыли в атмосферу и последующим ее осаж-
дением на подстилающие поверхности. Твердые час-
тицы, взвешенные в атмосфере, находящиеся в не-
стабильном состоянии, способны мигрировать на
большие расстояния. С течением времени они отделя-
ются от воздуха, осаждаясь на подстилающие повер-
хности. В выбросах рудничного воздуха, породных
отвалов и различного рода топочных устройств при-
сутствуют аэрозоли, т.е. суспензии в газовой среде
твердых или жидких либо твердых и жидких частиц,
имеющих крайне низкую скорость осаждения, и по-
этому распространяющихся на значительные рассто-
яния от источника образования. Особенности аэрозо-
лей заключаются в их способности присоединять к
себе породные включения (в том числе и продукты
сгорания угля либо эрозийных процессов на поверх-
ности отвалов), а также то, что в процессе контакта с
другими веществами, присутствующими в атмосфе-
ре, они изменяют свои физико-химические свойства.
Гигиеническая способность промышленной пыли
и характер ее биологического влияния на живые орга-
низмы обусловлены количеством, уровнем содержа-
ния в ней различных токсикантов и др. В производ-
ственных условиях пыль может приводить к разви-
тию самых различных, в том числе и опасных забо-
леваний органов дыхания. Некоторые ее виды обла-
дают канцерогенными свойствами.
Для снижения выбросов вредных веществ в ат-
мосферу 531 котлоагрегат (38,4% от общего количе-
ства) в 176 (35,4%) промышленных котельных, рабо-
тающих главным образом на угле, оснащены пыле-
уловителями (различные типы циклонов), обеспечи-
вающими очистку от твердых фракций до 70—90%.
При этом газообразные вредные вещества (оксиды
азота, углерода, серы) практически не улавливаются.
Только 85 котлоагрегатов коммунально-бытовых ко-
тельных оснащены пылеуловителями [5].
Доля загрязнения атмосферы выбросами от про-
мышленных и коммунально-бытовых котельных со-
ставляет около 14 %, из которых 9,7 % приходится на
промышленные котельные и 4,3 % — на коммуналь-
но-бытовые, что связано с сезонностью работы ком-
мунально-бытовых котельных.
Наибольшее количество источников загрязнения
Г.Л. Майдуков
2007’4
17
атмосферы составляют аспирационные системы. Сюда
входят вентиляционные стволы шахт, стационарные
пункты пересыпа угля на обогатительных и брикет-
ных фабриках, поверхностных технологических ком-
плексах шахт, пункты погрузки, аспирационные сис-
темы участков и цехов заводов угольного машино-
строения, кузнечные, гальванические, окрасочные,
сварочные и др. Всего имеется 2474 аспирационных
системы, что составляет 70,1 % всех организован-
ных источников выбросов в атмосферу.
Из 516 конических отвалов в числе действую-
щих осталось 46, из них горящих — 18. Среди 470
недействующих конических отвалов имеется 66 го-
рящих. В отрасли насчитывалось 323 плоских пород-
ных отвала (в том числе и переформированные из
конических), из них 157 действующих, среди кото-
рых 31 отвал имеет очаги горения. Это связано, в пер-
вую очередь, с нарушением технологии формирова-
ния (недостаточное уплотнение породной массы яру-
са, отсутствие изолирующего инертного слоя по кон-
туру яруса и между ярусами). Следует отметить, что
там, где соблюдается технология формирования плос-
ких отвалов, случаи самовозгорания породы практи-
чески отсутствуют. И хотя доля выбросов в атмосфе-
ру горящими породными отвалами от всех стацио-
нарных источников составляет только 6,7 %, при го-
рении из отвалов выделяются наиболее токсичные
газообразные вещества (сероводород, сернистый ан-
гидрид, оксиды азота и углерода). Доля сероводоро-
да, поступающего в атмосферу от горения породных
отвалов, достигает 88% [5].
Вопросы утилизации оксидов серы из дымовых
газов котельных агрегатов не только имеют актуаль-
ное значение для защиты окружающей среды, но и
представляют чисто экономический интерес — источ-
ник сбережения природных ресурсов. Все промыш-
ленные технологии очистки газов от оксидов серы
основаны на использовании суспензии известняка
либо водных растворов извести, соды поташа, амми-
ака и других щелочных материалов. Для осуществ-
ления полномасштабной технологии, десульфации ды-
мовых газов, выбрасываемых в атмосферу ТЭС, про-
мышленными и коммунально-бытовыми котельными,
исчисляемых в Донбассе миллионами тонн, требует-
ся расход больших количеств адсорбентов.
Между тем существуют более эффективные тех-
нологии, основанные на использовании анолитов либо
католитов (вода, предварительно обработанная в анод-
ной или катодной камере электролизера), которые
обеспечивают улавливание до 70 и 90% диоксидов
серы соответственно. Продуктом такой технологии
является сера либо разбавленная серная кислота. Ис-
пользование подобной технологии улавливания диок-
сида серы в масштабах Украины (1,5 млн т в год),
взамен мокрой известковой очистки, обеспечивает эко-
номию более 10 млн долл. США и позволяет сохра-
нить около 2,5 млн т запасов известняка в год.
Наряду с этим возникает возможность из утили-
зированных отходов газоочистки получить низкома-
рочное экологически не опасное бесцементное вяжу-
щее либо изделия класса легких бетонов марок
75—400.
Рудничный газ. Из общего количества шахт Ук-
раины, разрабатывающих пласты каменного угля,
77 % относятся к весьма газообильным. Природная
газоносность угольных пластов на отдельных шахтах
достигает 35м3 и более в пересчете на 1 т сухой без-
зольной угольной массы.
Метан растворен в пленках воды, имеющихся в
угле и вмещающих его породах, и находится в газо-
образном, жидком и твердом состоянии. В естествен-
ном залегании для окружающей среды он опасности
не представляет. Но как только пласты вскрывают
шахтами и горными выработками, в пласте происхо-
дит резкий спад давления до уровня атмосферного
давления в горной выработке, что и обусловливает
процесс выделения метана. Сорбированная в угле и
породах вода, растворимый метан и другие газы уст-
ремляются к выработке, что нередко сопровождается
кавитационным шумовым эффектом, пучением и выб-
росами угля и породы.
Свободный метан, выделяющийся в атмосферу,
— это в основном продукт антропогенной деятельно-
сти, связанной с добычей угля. По данным инвента-
ризации выбросов метана шахтами Украины, произ-
веденной за период с 1999 по 2000 год, его объем
прямо пропорционален массе добытого угля и состав-
ляет в среднем 17,3 кг/т.
Однако, по оценкам специалистов, велика веро-
ятность того, что метан выделяется в атмосферу по
всей подработанной площади через разломы и раз-
личные каналы, образовавшиеся в толще пород и по-
чве. Об этом свидетельствуют многочисленные слу-
чаи проникновения метана в помещения и на отдель-
ные участки земной поверхности. Выявлены точки
выхода метана на поверхность и зарегистрировано 60
пожаров, в результате которых погибло 62 человека.
Таким образом, метан угольных месторождений
представляет опасность не только для земной атмо-
сферы. Массовая ликвидация шахт приводит к обра-
зованию зон, опасных с точки зрения проникновения
метана в здания.
Так, в Стахановском районе Луганской области
в результате работ по ликвидации четырех шахт в опас-
ных зонах оказалось свыше двух тысяч жилых, про-
изводственных, административных зданий. Зарегист-
Г.Л. Майдуков
18
Економічний вісник Донбасу
рировано 63 случая воспламенения метана, травми-
рованы люди. Поэтому и в этих условиях управление
метановыделением и его утилизация остаются акту-
альными. С этой точки зрения определенный интерес
представляет опыт Германии, где из старых горных
выработок откачивался вакуум-насосами газ, содер-
жащий 70% метана, который использовался для вы-
работки электроэнергии.
Количество выделяющегося метана зависит от
объема добычи угля, газоносности разрабатываемых
пластов, режима проветривания.
Объём метана, аккумулированного в угольных
месторождениях планеты, достигает 285,2 трлн м3. По
ресурсам угольного, как его называют, метана Укра-
ине принадлежит четвертое место после Китая, Рос-
сии и Канады. Эти ресурсы оцениваются в 13 трлн м3.
Из общего количества выделяющегося руднич-
ного газа почти 89,8% выбрасывается в атмосферу.
Из 10,2% каптированного дегазационными установ-
ками метана только 40% шахты используют на соб-
ственные нужды, остальной выбрасывается в атмо-
сферу. Концентрация метана в смеси, выбрасываемой
в атмосферу дегазационными системами, в большин-
стве случаев (79%) колеблется в пределах от 10 до
25%.
Большинство угольных шахт (89%) выбрасыва-
ют в атмосферу метан вентиляционными системами с
концентрацией в исходящих струях шахт до 0,3%.
Лишь по 4 шахтам концентрация метана в исходящей
струе близка к допустимой («Винницкая» — до 0,7%,
«Рассвет» — до 0,6%, «Кировская» — до 0,75%, им.
60-летия Великой Октябрьской социалистической ре-
волюции — до 0,7%). Этот факт свидетельствует о
том, что установки главного проветривания на боль-
шинстве шахт недостаточно загружены по метану.
Промышленная добыча метана обеспечивает сни-
жение опасности взрывов и пожаров в угольных шах-
тах, а также получение дополнительного энергетичес-
кого ресурса. В конечном счете это создает необходи-
мые условия для повышения безопасности жизнедея-
тельности шахтеров. Наряду с этим замещение в топ-
ливно-энергетиеском балансе угля метаном ликвиди-
рует выбросы в атмосферу оксидов серы, образую-
щихся при сжигании угля, сокращает выбросы окси-
дов углерода в 2 раза, а азотистых соединений —
в 5 раз.
Выбросы в атмосферу продуктов шахтной вен-
тиляции с низким содержанием метана, скважинная
добыча, осуществляемая с земной поверхности либо
из выработок, не предотвращает и, следовательно,
полностью не решает проблем защиты атмосферы от
образования парникового эффекта. Поэтому исполь-
зование технологий сжигания низкоконцентрирован-
ных метано-воздушных смесей по-прежнему остает-
ся актуальной.
Это усугубляется тем, что интенсивность по-
глощения длинноволнового излучения Земли метаном
в 21 раз выше, чем углекислым газом. Поэтому его
вклад в парниковый эффект при добыче 80 млн т угля
в год (допустимый уровень) эквивалентен сжиганию
9 млрд м3 природного газа.
Проблема уменьшения выбросов в атмосферу
летучих соединений чрезвычайно актуальна для со-
хранения защитного слоя атмосферы и здоровой сре-
ды обитания человечества, о чем свидетельствует
Киотский протокол. Летучие вещества токсичны и
участвуют в фотохимических реакциях окисления,
вторичные продукты которых вместе с оксидами азо-
та, СО2 и метана обусловливают эпизодические пико-
вые образования концентраций азота и фотохимичес-
кого смога. Наибольшую угрозу летучие соединения,
и в частности метан, представляют для озонового слоя
атмосферы (озоносферы), служащей защитой живым
организмам от вредного воздействия коротковолно-
вой ультрафиолетовой радиации Солнца.
Использование метана в качестве топлива суще-
ственно снижает его вредное влияние на окружаю-
щую природную среду, поскольку удельное количе-
ство загрязняющих веществ значительно ниже, чем у
других его видов. По выбросам всех загрязняющих
веществ в атмосферу после сжигания метан экологи-
чески менее опасен по сравнению с другими видами
топлива, уступая природному газу только по СО2 на
11,5 %. В этом случае метан имеет значительные эко-
логические преимущества и по сравнению с углем и
тяжелым нефтяным топливом, а также фотохимичес-
кому загрязнению, способствующему разрушению
озонового слоя.
Осознавая опасность увеличения парникового
эффекта за счет выделений метана, правительство Ук-
раины ввело налог на указанные выбросы. Однако его
размер слишком низкий (0,5 долл./т СН4), чтобы быть
действенным инструментом. Это усугубляется еще и
тем, что значительная часть шахт не платят его. Для
сравнения отметим, что правительство Норвегии, про-
явив глубокое беспокойство в связи с увеличением
тепличного эффекта, установило налог на выбросы СО2
в размере 50 долл./т с целью добиться их снижения.
При использовании для отопления, производства
электроэнергии или тепла, в качестве моторного топ-
лива или транспорта УМ является гораздо менее за-
грязняющим, чем все другие виды топлива. Сжигание
УМ дает выбросов СO2 на 50 % меньше, чем уголь, и
на 25 % меньше, чем тяжелое нефтяное топливо, а вы-
бросы пыли не образуются. С точки зрения кислотных
дождей при сжигании УМ не выделяется SО2 и выде-
Г.Л. Майдуков
2007’4
19
ляется очень мало NOX по сравнению с углем (на 80 %
меньше) и с тяжелым нефтяным топливом (на 65 %
меньше). Что касается кислотных дождей, то следует
отметить, что уголь, содержащий обычно хлор, выде-
ляет кроме того и НСl. В плане фотохимического за-
грязнения, влияющего на разрушение озонового слоя,
сжигание УМ приводит к образованию очень малого
количества NOX и HFo по сравнению с углем.
Несмотря на все эти преимущества использова-
ние шахтного метана в качестве энергетического ре-
сурса в Украине крайне ограничено, в то время как в
США, например, утилизируют ежегодно около 50 млрд
м3 метана в год.
И это не единственный довод в пользу исполь-
зования недр Донбасса как угольно-газового место-
рождения, что позволит соответствующим образом
сформулировать требования к его разработке, ради-
кально решить проблему предотвращения взрывов
рудничного газа и снизить уровень энергетической
зависимости Украины от импорта энергоносителей.
Наряду с перечисленными последствиями это в це-
лом существенно изменит социально-экономическое
положение региона, повысит рентабельность уголь-
ных шахт, и, что чрезвычайно важно для стратегии
устойчивого развития Украины, сжигание метана по-
зволит снизить угрозу озоновому слою.
Значительного прогресса разработка месторож-
дения как угольно-газового может достигнуть при
промышленном освоении теплоэнергетических коге-
нерационных модулей, которые способны использо-
вать обедненные метановоздушные смеси с колеба-
ниями дебета и концентрации метана и вырабатывать
не только тепловую, но и электрическую энергию.
Поскольку основная масса шахтных выбросов в ат-
мосферу имеет низкую и поэтому взрывоопасную для
топливных агрегатов концентрацию метана, то вопрос
его использования может быть разрешен также с ис-
пользованием каталитического окисления с последу-
ющей утилизацией тепла отходящих газов. Перспек-
тивной представляется технология извлечения метана
из низкоконцентрированных газовоздушных выбро-
сов вентиляционных систем угольных шахт с помо-
щью низкотемпературной адсорбции, при которой об-
разование хладагента происходит вследствие кристал-
лизационных процессов. При этом возникает возмож-
ность решить и такую важную для отрасли проблему,
как улучшение температурного режима в шахте.
Таким образом, комплексное использование
угольных месторождений не только обеспечивает во-
влечение в хозяйственный оборот дополнительного
природного ресурса и экономию средств на его до-
бычу, но и является главным механизмом защиты
окружающей природной среды.
Литература
1. Вернадский В.И. Химическое строение био-
сферы земли и ее окружение. — М.: Наука, 1965. —
324 с. 2. Грядущий Б.А., Майдуков Г.Л., Кислов
Б.И., Григорюк М.Е. Очистка и переработка отходов.
Эколого-экономический анализ твердых отходов уголь-
ных предприятий // Экотехнологии и ресурсосбереже-
ние. — 2006. — № 4. — С. 32—38. 3. Майдуков Г.Л.,
Григорюк М.Е. Охрана окружающей среды. Шахтная
вода как природный ресурс // Уголь Украины. — 2006.
— № 12. — С. 22—28. 4. Резников Ю.Н. Шахтные и
карьерные воды. Кондиционирование, использование
и комплексная переработка / Ю.Н.Резников, В.Г.Львов,
В.В.Кульченко. — Донецк: Каштан, 2003. — 242 с.
5. Розробити пропозиції щодо удосконалення приро-
доохоронних заходів, створення засобів захисту при-
роди від промислових забруднень вугільних
підприємств: Виконати аналіз природоохоронних заходів
у 2003 р. і розробити пропозиції щодо покращення еко-
логічного стану на підприємствах галузі (проміжний).
Донецький науково-дослідний вугільний інститут. ДР
0101U001875. — Донецьк, 2004. — 114 с.
Г.Л. Майдуков
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-17840 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-3772 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T13:00:53Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут економіки промисловості НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Майдуков, Г.Л. 2011-03-11T12:47:18Z 2011-03-11T12:47:18Z 2007 Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе / Г.Л. Майдуков // Економічний вісник Донбасу. — 2007. — № 4(10). — С. 12-19. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1817-3772 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17840 ru Інститут економіки промисловості НАН України Соціально-економічні проблеми Донбасу Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе Article published earlier |
| spellingShingle | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе Майдуков, Г.Л. Соціально-економічні проблеми Донбасу |
| title | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| title_full | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| title_fullStr | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| title_full_unstemmed | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| title_short | Комплексное использование угольных месторождений Донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| title_sort | комплексное использование угольных месторождений донбасса как основа экологической безопасности и энергосбережения в регионе |
| topic | Соціально-економічні проблеми Донбасу |
| topic_facet | Соціально-економічні проблеми Донбасу |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17840 |
| work_keys_str_mv | AT maidukovgl kompleksnoeispolʹzovanieugolʹnyhmestoroždeniidonbassakakosnovaékologičeskoibezopasnostiiénergosbereženiâvregione |