Как избежать трагедии: экология против добычи. Добыча полезных ископаемых и окружающая среда

⁰

Приближается подписание соглашений о разделе рынка сырья(нефте-газового) Украины между международными нефтяными компаниями – Shell и Сhevron.

На западе и на востоке страны расположены перспективные для разработки нетрадиционного газа участки, а запасы только Юзовского участка газа оцениваются в несколько триллионов кубометров газа. В 2012 году были проведены тендеры на разработку этих участков, их выиграли известные транснациональные корпорации

В прошлом году Донецкий и Харьковский облсоветы одобрили проект добычи сланцевого газа на своих территориях. Речь идет о разработке Юзовского месторождения.
Судьбоносные заседания даже посетил новоиспеченный министр экологии Олег Проскуряков, который не уставал заявлять о блестящих перспективах добычи сланцевого газа.

«В случае успеха поисковых работ на…

Мы неоднократно уже упоминали о том, какие разрушительные последствия может нести в себе добыча сланцевого газа для окружающей среды Европы и Украины в частности. Мировая общественность и экологи 19 июля резко раскритиковали правительства США и Украины за укрывательство информации относительно планов разработки сланцевого газа в Украине.

Президент МБО «Экология-право-человек» (ЭПЧ), профессор Джон Бонайн заявил: – «Хотя уже больше года проводится оценка влияния на окружающую среду, планов относительно применения метода гидравлических разрывов, ни одно из двух правительств не обнародовало настоящий документ для общественности».

Напомним, что агентство США по вопросам международного развития, оплатило услуги консультантов, которые исследовали потенциальные экологические проблемы, касающиеся добычи сланцевого газа методом гидравлических разрывов в Днепровско-Донецком и Карпатском бассейнах. Итоговый документ был завершен в мае, но детали его окутаны тайной и находятся «за семью…

Как известно что одной из 2-х базовых технологий для добычи сланцевого газа является технология гидравлического разрыва пласта (Hydraulic fracturing). Гидравлический разрыв пласта - это процесс, который предполагает введение смеси воды, песка и химических веществ в газоносные породы под чрезвычайно высоким давлением (500-1500 атм.). Давление приводит к образованию крошечных трещин, которые позволяют газу вырваться. .Вся эта система трещин связывает скважину с удаленными от забоя продуктивными частями пласта. Для предотвращения смыкания трещин после снижения давления в них вводят крупнозернистый песок, добавляемый в жидкость, нагнетаемую в скважину. Радиус трещин может достигать нескольких десятков метров.

Процесс разрыва в большой степени зависит от физических свойств жидкости и, в частности от ее вязкости. Чтобы давление разрыва было наименьшим, нужно, чтобы она была фильтрующейся.
Повышение вязкости так же, как и уменьшение фильтруемости жидкостей, применяемых…

Введение

Сланцевый газ (shale gas) - это вид топлива, альтернативный природному газу. Добывается из месторождений с низкой насыщенностью углеводородами, расположенных в сланцевых осадочных породах земной коры.

Одни считают сланцевый газ могильщиком нефтегазового сектора российской экономики, а другие - грандиозной аферой планетарного масштаба.

По своим физическим свойствам очищенный сланцевый газ принципиально ничем не отличается от традиционного природного газа. Однако технология его добычи и очистки подразумевает гораздо большие по сравнению с традиционным газом затраты.

Сланцевые газ и нефть - это, грубо говоря, недоделанные нефть и газ. При помощи «гидроразрыва» человек может извлечь топливо из земли до того, как оно соберётся в нормальные месторождения. Такие газ и нефть содержат огромное количество примесей, которые не только повышают стоимость добычи, но и усложняют процесс обработки. То есть сжимать и сжижать сланцевый газ дороже, чем добытый традиционными методами. Сланцевые породы могут содержать от 30% до 70% метана. Кроме того, сланцевая нефть отличается повышенной взрывоопасностью.

Выгодность разработки месторождений характеризуется показателем EROEI, который показывает, сколько энергии надо затратить, чтобы получить единицу топлива. На заре нефтяной эры в начале 20 века EROEI для нефти составлял 100:1. Это означало, что для добычи ста баррелей нефти надо было сжечь один баррель. К настоящему времени показатель EROEI опустился до значения 18:1.

По всему миру происходит освоение все менее выгодных месторождений. Раньше, если нефть не била фонтаном, то такое месторождение никому было не интересно, сейчас все чаще приходится извлекать нефть на поверхность при помощи насосов.

1. История

Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Уильямом Хартом (англ. William Hart) во Фредонии, Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа». Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж Митчелл и Том Уорд

Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США в начале 2000-х, которая на месторождении Барнетт (англ.) русск. в Техасе в 2002 году впервые применила комбинацию горизонтального бурения и многостадийного гидроразрыва пласта. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией, в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40% приходилось на нетрадиционные источники (метан угольных пластов и сланцевый газ).

В первом полугодии 2010 года крупнейшие мировые топливные компании потратили $21 млрд на активы, которые связаны с добычей сланцевого газа. На тот момент некоторые комментаторы высказывали мнение, что ажиотаж вокруг сланцевого газа, именуемый сланцевой революцией, - результат рекламной кампании, вдохновлённой рядом энергетических компаний, вложивших значительные средства в проекты по добыче сланцевого газа и нуждающихся в притоке дополнительных сумм. Как бы то ни было, после появления сланцевого газа на мировом рынке цены на газ стали падать.

К началу 2012 года цены на природный газ в США упали до уровня значительно ниже себестоимости добычи сланцевого газа, в результате чего крупнейший игрок на рынке сланцевого газа - компания Chesapeake Energy - объявила о сокращении производства на 8%, а капитальных вложений в бурение - на 70%. В первом полугодии 2012 года газ в США, где наблюдалось его перепроизводство, стоил дешевле, чем в России, которая обладает крупнейшими в мире разведанными запасами газа. Низкие цены вынудили ведущие газодобывающие компании сократить добычу, после чего цены на газ пошли вверх. К середине 2012 года ряд крупных компаний, стали испытывать финансовые трудности, а Chesapeake Energy оказалась на грани банкротства.

2. Проблемы с добычей сланцевого газа 70-80-х годов и факторы роста промышленности, разработки месторождений в США 90-х годов

Нефтегазовая отрасль считается одной из самых капиталоемких. Высокая конкуренция вынуждает активных игроков на рынке вкладывать огромные суммы в исследовательскую работу, а крупные инвестиционные компании - содержать штат аналитиков, специализирующихся на прогнозах, связанных с нефтью и газом. Казалось бы, все здесь так хорошо изучено, что у нас почти нет шансов прозевать хоть что-то мало-мальски значительное. Тем не менее, никто из аналитиков не сумел предсказать резкий рост добычи сланцевого газа в Америке - настоящий экономико-технологический феномен, который в 2009-м году вывел США в лидеры по объемам добываемого газа, кардинально изменил политику газоснабжения США, превратил внутренний рынок газа из дефицитного в самодостаточный и может самым серьезным образом повлиять на расстановку сил в мировой энергетике.

Интересно, что феномен промышленной добычи сланцевого газа лишь с очень большой натяжкой можно назвать технологической революцией или научным прорывом: ученые знают о залежах газа в сланцах с начала XIX века, первая коммерческая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году, задолго до первого в мире нефтяного бурения, а применяющиеся сегодня технологии обкатываются специалистами уже несколько десятилетий. Однако до недавнего времени промышленная разработка гигантских запасов сланцевого газа считалась экономически нецелесообразной.

Главное отличие и главная сложность при добыче сланцевого газа - это низкая проницаемость газосодержащих сланцевых пластов (измельченного песка, превратившегося в окаменевшую глину): углеводород практически не просачивается сквозь плотную и очень твердую породу, поэтому дебет традиционной вертикальной скважины оказывается очень небольшим и разработка месторождения становится экономически невыгодной.

В 70-е годы прошлого века геологоразведка выявила на территории США четыре огромные сланцевые структуры, содержащие громадные запасы газа (Barnett, Haynesville, Fayetteville и Marcellus), но промышленная добыча была признана нерентабельной, а изыскания в области создания соответствующих технологий прервались после падения ценна нефть в 80-х.

Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворенном состоянии в нефти или воде

К идее извлечения газа из сланцевых пластов в США вернулись только в 90-х годах на фоне роста потребления газа и растущих цен на энергоносители. Вместо многочисленных малорентабельных вертикальных скважин исследователи применили так называемое горизонтальное бурение: на подходе к газоносному пласту бур отклоняется от вертикали на 90 градусов и проходит сотни метров вдоль пласта, увеличивая зону контакта с породой. Чаще всего искривление ствола скважины достигается применением гибкой бурильной колонны или специальных компоновок, обеспечивающих отклоняющую силу на долоте и асимметричное разрушение забоя.

Для повышения продуктивности скважины используется технология множественных гидроразрывов пласта: в горизонтальную скважину под большим (до 70 МПа, то есть примерно 700 атмосфер) давлением закачивается смесь воды, песка и специальных химических реактивов, которая разрывает пласт, разрушает плотную породу и перегородки газовых карманов и объединяет запасы газа. Давление воды вызывает появление трещин, а песчинки, которые загоняет в эти трещины поток жидкости, мешают последующему «схлопыванию» породы и делают сланцевый пласт проницаемым для газа.

Промышленная разработка сланцевого газа в США стала рентабельной благодаря нескольким дополнительным факторам. Первый - это наличие сверхсовременного оборудования, материалов с высочайшей износостойкостью и технологий, позволяющих очень точно позиционировать стволы и трещины гидроразрывов. Такие технологии стали доступны даже мелким и средним газодобывающим компаниям после инновационного бума, связанного с ростом цен на энергоносители и повышению спроса (и, следовательно, цен) на оборудование для нефтегазовой промышленности.

Второй фактор - относительная малонаселенность территорий, прилегающих к месторождениям сланцевого газа: добытчики могут бурить многочисленные скважины на громадных участках без непрерывных согласований с властями близлежащих населенных пунктов.

Третий, самый важный фактор - открытый доступ к развитой газопроводной системе США. Этот доступ регламентируется законодательством, и даже мелкие и средние компании, добывшие газ, на прозрачных условиях могут получить доступ к трубе и довести газ до конечного потребителя по разумной цене.

3. Технология добычи сланцевого газа и влияние на экологию

Добыча сланцевого газа предполагает горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Горизонтальная скважина прокладывается через слой газоносного сланца. Затем внутрь скважины под давлением закачиваются десятки тысяч кубометров воды, песка и химикатов. В результате разрыва пласта газ по трещинам поступает в скважину и далее на поверхность.

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора. Назначение некоторых химикатов:

соляная кислота помогает растворять минералы;

этиленгликоль борется с появлением отложений на стенках труб;

изопропиловый спирт используется для увеличения вязкости жидкости;

глютаральдегид борется с коррозией;

легкие фракции нефти используются для минимизации трения;

гуаровая камедь увеличивает вязкость раствора;

пероксодисульфат аммония препятствует распаду гуаровой камеди;

формамид препятствует коррозии;

борная кислота поддерживает вязкость жидкости при высоких температурах;

лимонная кислота используется для предотвращения осаждения металла

хлорид калия препятствует прохождению химических реакций между грунтом и жидкостью;

карбонат натрия или калия используется для поддержания баланса кислот.

Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва. В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни.

Отравленная питьевая вода становится непригодной для питья и может иметь цвет от обычного до черного. В США появилась новая забава поджигать питьевую воду, текущую из-под крана.

Это скорее исключение, чем правило. Большинству в такой ситуации реально страшно. Природный газ не имеет запаха. Тот запах, который мы чувствуем, издают одоранты, специально подмешиваемые для выявления утечек. Перспектива создать искру в доме, полном метана, заставляет перекрыть водопровод наглухо в такой ситуации. Бурение новых скважин для воды становится опасным. Можно нарваться на метан, который ищет выход на поверхность после гидроразрыва. Например, так произошло с этим фермером, который решил сделать себе новый колодец вместо отравленного. Фонтан метана бил три дня. По подсчетам специалистов в атмосферу ушло 84 тысячи кубометров газа.

Американские нефтегазовые компании применяют к местному населению следующую примерную схему действий.

Первый шаг: «Независимые» экологи делают экспертизу, согласно которой с питьевой водой все в порядке. На этом все заканчивается, если пострадавшие не подают в суд.

Второй шаг: Суд может обязать нефтяную компанию пожизненно снабжать жителей привозной питьевой водой, либо поставить очистное оборудование. Как показывает практика, очистное оборудование не всегда спасает. Например, этиленгликоль проходит сквозь фильтры.

Третий шаг: Нефтяные компании выплачивают компенсации пострадавшим. Размеры компенсаций измеряются десятками тысяч долларов.

Четвёртый шаг: С получившими компенсацию пострадавшими обязательно подписывается договор о конфиденциальности, чтобы правда не выплыла наружу.

Не весь ядовитый раствор смешивается с грунтовыми водами. Примерно, половина «утилизируется» нефтяными компаниями. Химикаты сливают в котлованы, а для увеличения скорости испарения включают фонтаны.

4. Запасы сланцевого газа по миру

Важный вопрос: не угрожает ли массовая промышленная добыча сланцевого газа в США экономической безопасности России? Да, ажиотаж вокруг сланцевого газа изменил соотношение сил на газовом рынке, но, в основном, это касается спотовых, то есть биржевых, сиюминутных цен на газ. Основные игроки на этом рынке - производители и поставщики сжиженного газа, в то время как крупные российские производители тяготеют к рынку долгосрочных контрактов, который в ближайшее время не должен потерять стабильность.

По оценке информационно-консалтинговой компании IHS CERA, к 2018 году мировая добыча сланцевого газа может составить 180 млрд. кубометров в год.

Пока налаженная и надежная система так называемого «трубопроводного ценообразования», по которой работает Газпром (гигантские резервы традиционного газа - транспортная система - крупный потребитель) для Западной Европы предпочтительнее, чем рискованная и недешевая разработка собственных месторождений сланцевого газа. Но именно себестоимость добычи сланцевого газа в Европе (его запасы оцениваются в 12-15 триллионов кубометров) и будет определять европейские цены на газ в ближайшие 10-15 лет

5. Проблемы при добыче сланцевых нефти и газа

Добыча сланцевых нефти и газа сталкивается с рядом проблем, которые в самом ближайшем будущем могут начать оказывать на эту отрасль существенное влияние.

Во-первых, добыча рентабельна только при том условии, что добывается одновременно и газ, и нефть. То есть добыча только сланцевого газа - слишком дорогое удовольствие. Легче добывать его из океана по японской технологии.

Во-вторых, если учесть стоимость газа на внутренних рынках США, можно заключить, что добыча сланцевых ископаемых находится на дотациях. При этом надо помнить, что в других странах, добыча сланцевого газа будет ещё менее рентабельна, чем в США.

В-третьих, уж слишком часто мелькает на фоне всей истерии про сланцевый газ имя Дика Чейни, бывшего вице-президент США. Дик Чейни стоял у истоков всех американских войн первого десятилетия XXI века на Ближнем Востоке, которые и привели к росту цен на энергоносители. Это наводит некоторых экспертов на мысль о том, что эти два процесса были тесно взаимосвязаны.

В-четвертых, добыча сланцевого газа и нефти может вызвать очень серьезные экологические проблемы в регионе добычи. Влияние может оказываться не только на грунтовые воды, но и на сейсмическую активность. Немалое число стран и даже штатов США ввели мораторий на добычу сланцевых нефти и газа на своей территории. В апреле 2014 года американская семья из Техаса выиграла первое в истории США дело о негативных последствиях добычи сланцевого газа методом гидроразрыва пласта. Семья получит 2,92 миллиона долларов от нефтяной компании Aruba Petroleum в качестве компенсации за загрязнение их участка (включая скважину с водою, которая сделалась непригодной для питья) и нанесение вреда здоровью. В октябре 2014 года выяснилось, что подземные воды по всей Калифорнии заражены в результате попадания в них миллиардов литров опасных для человека отходов при добыче сланцевого газа (из письма, которое официальные лица штата отправили в агентство по охране окружающей среды США).

В связи с возможным ущербом для окружающей среды добыча сланцевого газа запрещена во Франции и Болгарии. Добыча сланцевого сырья запрещена или приостановлена также в Германии, Нидерландах, ряде штатов США.

Рентабельность промышленной добычи сланцевого газа имеет ярко выраженную привязку к экономике того региона, где он добывается. Месторождения сланцевого газа обнаружены не только в Северной Америке, но и в Европе (в том числе и Восточной), Австралии, Индии, Китае. Однако промышленная разработка этих месторождений может оказаться затруднена из-за густонаселенности (Индия, Китай), отсутствия транспортной инфраструктуры (Австралия) и строгих норм экологической безопасности (Европа). Есть разведанные месторождения сланцев и в России, самым крупным из которых является Ленинградское - часть масштабного Прибалтийского бассейна, но себестоимость газовых разработок заметно превышает стоимость добычи «традиционного» газа.

6. Прогнозы

Пока еще рано судить о том, насколько большое влияние может оказать разработка сланцевых газа и нефти. По самым оптимистичным оценкам, она незначительно опустит цены на нефть и газ - до уровня нулевой рентабельности добычи сланцевого газа. По другим оценкам, держащаяся на дотациях разработка сланцевого газа скоро окончится совсем.

В 2014 году разразился скандал в Калифорнии - выяснилось, что запасы сланцевой нефти месторождения Монтерей были серьёзно переоценены, и что реальные запасы примерно в 25 раз ниже, чем предсказывалось ранее. Это привело к снижению общей оценки запасов нефти в США на 39%. Данный инцидент может вызвать массовую переоценку сланцевых запасов по всему миру.

В сентябре 2014 года японская компания Sumitomo была вынуждена полностью свернуть масштабный проект по добыче сланцевой нефти в Техасе, рекордные убытки составили 1,6 млрд долл. «Задача извлечения нефти и газа оказалась очень сложной», сообщают представители компании.

Залежи сланца, из которого можно добывать сланцевый газ, весьма велики и находятся в ряде стран: Австралия, Индия, Китай, Канада.

Китай планирует в 2015 году добыть 6,5 млрд кубометров сланцевого газа. Общий объём производства природного газа в стране вырастет на 6% с текущего уровня. К 2020 году Китай планирует выйти на уровень добычи в диапазоне от 60 млрд до 100 млрд кубометров сланцевого газа ежегодно.В 2010 году Украина выдала лицензии на разведку сланцевого газа для Exxon Mobil и Shell.

В мае 2012 года стали известны победители конкурса по разработке Юзовской (Донецкая область) и Олесской (Львовская) газовых площадей. Ими стали Shell и Chevron, соответственно. Ожидается, что промышленная добыча на этих участках начнётся в 2018-2019 годах. 25 октября 2012 Shell начала бурение первой поисковой скважины газа уплотнённых песчаников в Харьковской области. Соглашение между компанией Shell и «Надра Юзовская» о разделе продукции от добычи сланцевого газа на Юзовском участке в Харьковской и Донецкой областях было подписано 24 января 2013 года, в Давосе (Швейцария) при участии президента Украины.

Практически немедленно после этого в Харьковской и Донецкой областях начались акции и пикеты экологов, коммунистов и ряда других активистов, направленные против разработки сланцевого газа и, в частности, против предоставления такой возможности зарубежным компаниям. Ректор Приазовского технического университета, профессор Вячеслав Волошин, заведующий кафедрой охраны труда и окружающей среды, не разделяет их радикальных настроений, указывая, что добыча может быть произведена и без ущерба для окружающей среды, но необходимы дополнительные исследования предлагаемой технологии добычи.

Заключение

сланцевый газ месторождение экология

В этом реферате мы рассмотрели способы добычи, историю и влияние на экологию сланцевого газа. Сланцевый газ - это альтернативный вид топлива. Этот энергоресурс совмещает в себе качество ископаемого топлива и возобновляемого источника и встречается во всем мире, таким образом, практически любая энергозависимая страна может себя обеспечить данным энергоресурсом. Однако его добыча связана с большими экологическими проблемами и катастрофами. Лично я считаю, что добыча сланцевого газа - это слишком опасный метод добычи топлива на данный день. И пока, на нашем уровне технологического прогресса, человек неспособен сохранить баланс экосистемы добывая данный вид топлива столь радикальным методом.

Список использованных источников

1. Сланцевый газ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: #"justify">. Сланцевый газ - революция не состоялась [Электронный ресурс]. - Режим доступа: #"justify">. Сланцевыйгаз [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сланцевый_газ#cite_note-72

Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

В общем технологии добычи полезных ископаемых обусловливают такие виды нарушений окружающей среды:

геомеханические - растрескивание пород в результате проведения взрывов, изменение рельефа местности, вырубка лесов, деформация земной поверхности;

гидрологические - изменение запасов, режима движения, качества и уровня грунтовых вод, вынос в водоемы вредных веществ с поверхности и недр земли;

химические - изменение состава и свойств атмосферы и гидросферы (подкисление, засоление, загрязнение воды и воздуха);

физико-механические - загрязнение окружающей среды пылью, изменение свойств почвенного покрова и прочее;

Шумовое загрязнение и вибрация почвы.

Причинами гидрологических нарушений являются:

Зарегулирования, как форма нарушения проявляются в виде водоемов и водоканалов. Вызвано необходимостью осушения поверхности над месторождением,

Заболачивание наблюдается вокруг отвалов с площадью более 200 га,

Затопление характерно для случаев, когда производство имеет избыток воды и полностью ее в водооборота не использует. Воды сбрасываются на землю, в водотоки и водоемы, происходит затопление дополнительных площадей земли. В другом месте в связи с этим может возникнуть истощение,

Осушение - происходит через дренаж грунтовых подземных вод выработками и скважинами. У каждого карьеру депрессионная воронка грунтовых вод достигает диаметра 35 - 50 км,

Заводнения возникает в случае захоронения жидких отходов производства.

Влияние добычи полезных ископаемых открытым способом

В местах открытых разработок происходит вырубка лесов, нарушение растительности и вывод из пользования больших площадей сельскохозяйственных угодий в результате проведения вскрышных работ и складирования пород на поверхности земли. Так, объем вскрышных работ (снятие пород покрывающих и вмещающих тело полезного ископаемого) на карьерах угольной промышленности составляет 848 млн.м3 / год, железорудных - 380, стройматериалов - 450 Глубина рудных карьеров достигла 450 -500 м, угольных 550 - 600 м (на Криворожском железорудном месторождении - 800 м). Влияние открытых горных разработок на окружающую среду запечатлен на рис.4.4.

Рис. 4.4. Влияние открытых горных разработок на окружающую среду

Карьеры часто достигают глубины 400 - 600 м, и соответственно большое количество горных пород вывозится на поверхность. Площади, занятые отвалами, в несколько раз превышают площадь карьеру. Глубинные, в основном токсичные, слои породы выгружаются на поверхность отвалов. Это препятствует росту растений, а после дождей воды, которые стекают с отвалов, отравил реки и почвы. Ориентировочно можно считать, что для открытой добычи 1 млн. Т / год полезных ископаемых требуется около 100 га земельных угодий. Например, на земельных отводах 5 ГОК Кривбасса общей площадью более 20 тыс. Га ежегодно складируется почти 84 млн. М3 вскрышных пород и более 70 млн. Тонн хвостов обогатительных фабрик. Происходят не только нарушение почвенно-растительного покрова на обширных территориях, но и нарушается поверхность земли как горными выработками, так и отвалами. В Украине наибольшие нарушения природной среды произошли на Криворожье, здесь загублено более 18 тыс. Га земли (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Космический снимок Криворожский железорудный карьеров

Изменения, обусловленные нарушением поверхности, негативно сказываются на ее биологических, эрозионных и эстетических характеристиках. Именно на открытых разработках месторождений всего проявляется геотоксикологические влияние горного производства на человека. Снижается продуктивность сельскохозяйственных угодий. Так в районе Курской магнитной аномалии вблизи карьеров в радиусе 1,5-2 км урожайность полей снизилась на 30-50% вследствие ощелачивания почв к pH = 8, рост в них вредных примесей металлов и сокращение питания водой.

В процессе разработки месторождений открытым способом к основным источникам загрязнения относится проведение массовых взрывов, эксплуатация горнодобывающей техники и автомобилей. Массовые взрывы на карьере относятся к периодическим источников загрязнений, так как проводятся обычно раз в 2 недели. Заряд взрыва достигает 800 - 1200т, а количество взорванной им горной массы - 6 млн.т. В атмосферу выбрасывается около 200 - 400 т пыли. Считается 1 т. Взорванной взрывчатого вещества дает 40м3 СО2, кроме этого выделяются оксиды азота.

Практически все горные работы сопровождаются пылеобразованием. Так, в процессе перемещения породы экскаватором интенсивность пылевыделения составляет 6,9 г / с, в процессе погрузки угля роторным экскаватором - 8,5 г / с. Постоянно действующими источниками пылеобразования являются автомобильные дороги. В некоторых карьерах на их долю приходится 70 - 90% всей пыли. Значительные количества пыли поступают в атмосферу в процессе погрузочно-разгрузочных работ. Интенсивность пылевыделения в процессе выемки угля экскаватором составляет 11,65 г / с, в процессе погрузки в железнодорожные вагоны - 1,15 г / с. Из-за использования большого количества транспортных средств, больших территорий под разрезами, а также мощных массовых взрывов загрязнения атмосферы при условии открытой добычи значительно больше, чем при подземного способа.

Гидромеханизированные разработки полезных ископаемых вызывают значительные масштабы загрязнения гидросферы, поскольку все гидромеханизированные технологии связаны с использованием воды, ее загрязнением и возвращением воды в загрязненном состоянии в общую гидрологическую сеть. В результате наблюдается загрязнение рек и водоемов мутными водами, которые образуются в процессе гидромеханизированных разработок полезных ископаемых, рыба оставляет водохранилища и значительные площади водоемов исключаются из нерестилищ, а пойма теряется. Потерянные площади восстанавливаются для нереста примерно через 10 - 15 лет после окончания разработок. Но учитывая то, что подавляющее большинство месторождений отрабатывается в течение 25 - 50 лет, площади загрязненного водосбора исключаются из воспроизводства рыбных запасов на 45 - 70 лет. Для ведения горных работ и промывки песков и других пород используют разное количество воды и загрязняется она в неодинаковой степени, что в разной степени влияет на величину разбавления и потери полезных ископаемых, особенно в случае разбавления их породами, содержащими тонкодисперсную глину, которую трудно выделить и осадить с мутной воды, сбрасываемой из промывных установок.

В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.

Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.

Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:

литосферу;
атмосферу:
воду;
животный мир.

Влияние на литосферу

Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.

В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:

карьеры;
отвалы;
терриконы;
овраги.

Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.

В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.

Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.

Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.

Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.

Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.

В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.

Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.

Добыча соли шахтным способом

Влияние на атмосферу

Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:

метана,
оксидов
тяжелых металлов,
серы,
углерода.

Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.

Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.

Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.

Влияние на водную среду

В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м 3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м 3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:

Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек

образование депрессионных воронок;
исчезновение родников;
высыхание малых рек;
исчезновение ручьев.

Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.

В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.

Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.

Влияние на животный и растительный мир

Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.

Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.

При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.

Видео: Загрязнение окружающей среды

Характер рельефа, уровень залегания фунтовых вод учитываются при проектировании системы отработки полезного ископаемого. Они сказываются и на экологических последствиях добычи: размещении отвалов, разносе пыли и газов, образовании депрессионных воронок, карста, поведении подотвальных вод и многого другого. Способы и масштабы извлечения руд меняются со временем.
Промышленная добыча полезных ископаемых, начиная с XVIII века, велась с помощью вертикальных горных выработок: глубоких шурфов (до 10 м), шахт. Из вертикальной выработки при необходимости проходилось несколько горизонтальных выработок, глубина которых определялась уровнем залегания подземных вод. Если они начинали заполнять шахту, шурф, добыча прекращалась из-за нехватки водоотливной техники. Следы старых горных выработок можно наблюдать и сегодня в окрестностях Пласта, Кусы, Миасса и многих других городов и поселков горнозаводской зоны области. Часть из них остается незакрытой, не загороженной до сих пор, что представляет определенную опасность. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды, связанных с добычей минерального сырья, до XX столетия едва превышала 100 м.
С появлением мощных насосов, осуществляющих водоотлив из выработок, экскаваторов, большегрузных автомобилей, разработка минеральных ресурсов все чаще ведется открытым способом — карьерным.
На Южном Урале, где большинство месторождений залегает на глубинах до 300 м, преобладает карьерная добыча. В карьерах добывается до 80 % (по объему) всех полезных ископаемых. Самой глубокой горной выработкой на территории области является Коркинский угольный разрез. Его глубина на конец 2002 года была равна 600 м. Крупные карьеры имеются в Бакале (бурые железняки), Сатке (магнезиты), Межозерном (медная руда), Верхнем Уфалее (никель), Магнитогорске и Малом Куйбасе (железо).
Очень часто карьеры располагаются в городской черте, на окраинах поселков, что серьезным образом сказывается на их экологии. Много мелких карьеров (несколько сотен) находится в сельской местности. Практически каждое крупное сельское предприятие имеет свой карьер площадью 1—10 га, где добываются щебень, песок, глина, известняк для местных нужд. Обычно добыча ведется без соблюдения каких-то экологических норм.
Подземные горные выработки—шахты (шахтные поля) также широко распространены в области. В большинстве из них добыча полезных ископаемых сегодня уже не ведется, они выработаны. Часть шахт затоплена водой, часть заложена спущенной в них пустой породой. Площадь отработанных шахтных полей только в Челябинском буроугольном бассейне составляет сотни квадратных километров.
Глубина современных шахт (Копейск, Пласт, Межевой Лог) достигает 700—800 м. Отдельные шахты Карабаша имеют глубину 1,4 км. Таким образом, вертикальная амплитуда изменений природной среды в наше время, с учетом высоты отвалов, терриконов на территории Южного Урала достигает 1100—1600 м.
Россыпные месторождения золота в речных песках разрабатываются в последние десятилетия с помощью драг — крупных промывальных машин, способных брать рыхлую породу с глубин до 50 м. На мелких россыпях добыча ведется гидравлическим способом. Породы, содержащие золото, размываются мощными струями воды. Результатом такой добычи становится "рукотворная пустыня" со смытым почвенным слоем и полным отсутствием растительности. Такие пейзажи вы встретите в Миасской долине, к югу от Пласта. Масштабы добычи минерального сырья увеличиваются ежегодно.
Это связано не только с ростом потребления тех или иных минералов, пород, но и с уменьшением содержания в них полезных компонентов. Если раньше на Урале, в Челябинской области отрабатывались полиметаллические руды с содержанием полезных элементов 4—12%, то теперь разрабатываются бедные руды, где содержание ценных элементов едва достигает 1%. Для того, чтобы получить из руды тонну меди, цинка, железа, необходимо добыть из недр гораздо больше породы, чем в прошлом. В середине XVIII столетия суммарная добыча минерального сырья в год составляла в крае 5—10 тыс. тонн. В конце XX столетия горные предприятия области перерабатывают ежегодно 75—80 млн тонн горной массы.
Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы. При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Первичный рельеф заменяется техногенным. В горной местности это приводит к перераспределению приземных потоков воздуха. Нарушается цельность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты. Большая масса пород перемещается в отвалы, высота которых достигает 100 м и более. Нередко отвалы располагаются на плодородных землях. Создание отвалов обусловлено тем, что объемы рудных полезных ископаемых по отношению к вмещающим их породам невелики. Для железа и алюминия это 15—30%, для полиметаллов — около 1—3%, для редких металлов — менее 1%.
Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10—15 км, площади — 200—300 кв. км.
Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее разобщенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.
Истощение фунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.
Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:
— возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;
— происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах — десятков сантиметров и даже метров;
— на соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;
— в выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;
— в радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных горных выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.