Приоритетные направления решения основных эколого-экономических проблем в угольной промышленности

Горное производство вообще и добыча угля в частности оказывают специфическое влияние на окружающую среду. Угледобывающие предприятия, например шахты, используют чистый воздух для вентиляции забоев, воду — для оросительных и противопожарных систем, лесные материалы — для изготовления крепей. В то же время любая шахта помимо угля выдает отработанный, насыщен­ный газами и минеральными частицами воздух; шахтные воды, содержащие химические, биологиче­ские и механические примеси; горные породы, низкопотенциальное тепло, загрязняющие и засоряю­щие природную среду. Понятие загрязнения природной среды является широким и охватывает все её сферы, а также все виды ухудшения качества природной среды.

Под загрязнением природной среды понимается насыщение окружающей природной среды обычно отсутствующими или содержащимися в ней в небольших количествах веществами, которые рассеиваются, растворяются, поглощаются или удерживаются в виде аэрозолей, взвесей, пленок, рас­творов, отложений и т.д. Такого рода насыщение природной среды посторонними веществами явля­ется загрязнением, если оно может причинить вред здоровью людей, повлечь изменение природных компонентов или природного равновесия в атмосфере, биосфере, гидросфере. Следовательно, загряз­нение природной среды есть процесс изменения состава и свойств одной или ряда ее сфер в результа­те деятельности человека в различных целях природопользования, приводящей к ухудшению качеств атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы [1; 34].

Загрязнение атмосферы есть процесс нарушения норм качества воздуха сернистыми газами, окисью углерода, двуокисью азота, пылью и другими специфическими веществами, свойственными промышленным выбросам.

Загрязнение вод — процесс нарушения норм качества воды в результате деятельности человека, приводящей к ухудшению качества воды для водопользования.

Загрязнение гидросферы проявляется в насыщении природных запасов воды, находящихся в ре­ках, озерах и других поверхностных водоемах и водных источниках, а также подземных вод посто­ронними, обычно отсутствующими в воде веществами, которые растворяются или удерживаются в виде взвесей.

Между прочим фактором вредного воздействия на окружающую среду является тепловое за­грязнение атмосферы и водных бассейнов в результате сброса воды, охлаждающей агрегаты атомных и тепловых электростанций (ТЭС). Попадая в реки или озера, такая вода резко повышает нормальную температуру водоема, приводя к нарушению теплового баланса, что отрицательно сказывается на развитии биоценозов в водных бассейнах. Сейчас установлен предельно допустимый уровень про­грева вод — не более чем на 5° С. Старый — прямоточный метод охлаждения вод ТЭС заменяется «оборотным», в котором применяют замкнутый цикл охлаждения. Используя систему искусственных водоемов, он не затрагивает естественные. Кроме того, горячую воду используют для обогрева жи­лых зданий, теплиц.

Говоря о вреде, наносимом природе ТЭС, справедливости ради, следует отметить, что это не са­мый страшный враг окружающей среды (табл.).

Анализируя данные, приведенные в таблице, видим, что по количеству вредных выбросов ТЭС занимают предпоследнее место после моторизованного транспорта и промышленности.

Загрязнение литосферы — процесс внесения в геологические структуры ядовитых и радиоак­тивных веществ, а также не свойственных им химических соединений и бактерий.

Загрязнение почв — процесс изменения физико-химических и биологических свойств в результате влияния бытовых и промышленных выбросов и отходов, а также веществ, целенаправлен­но применяемых в сельском и лесном хозяйстве, определяющих безопасность почвы в эпидемиоло­гическом и гигиеническом отношениях.

Загрязнение биосферы — процесс нарушения норм содержания бактерий и ядовитых химиче­ских соединений, приводящих к повышению опасности в эпидемиологическом и гигиеническом от­ношениях, к гибели или значительному изменению состава фауны и флоры.

Загрязнение природных сфер возможно твердыми, жидкими и газообразными веществами, кото­рые рассеиваются, растворяются, поглощаются или удерживаются в виде взвесей, пленок, эмульсий, комплексов отложений и т.д.

По объему выброса загрязняющих веществ и по степени влияния их на природную среду горная промышленность стоит на четвертом месте после химической и металлургической отраслей про­мышленности и сельского хозяйства.

На сегодняшний день главными целями государственной политики в области охраны окружаю­щей среды и рационального природопользования являются стабилизация качества окружающей сре­ды, обеспечение благоприятной среды обитания человека, сохранение природных ресурсов для бу­дущих поколений.

Характерной особенностью современного развития Республики Казахстан является стремление государства к интеграции на глобальном, региональном и субрегиональном уровнях. Исходя из при­оритетов Стратегии «Казахстан-2030», в соответствии со Стратегическим планом развития Респуб­лики Казахстан до 2020 г. разработана Концепция экологической безопасности до 2014 г.

Казахстан неоднократно подтверждал свою приверженность идеям экологической безопасности и устойчивого развития, подписав итоговые документы Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-92), став активным участником процесса «Окружающая среда для Европы», присо­единился к важнейшим международным конвенциям по изменению климата, борьбе с опустынивани­ем и сохранению биоразнообразия и другим. Переход к экологически безопасному и устойчивому развитию в настоящее время становится одним из приоритетных направлений стратегии развития Казахстана.

В республике наибольшие проблемы, связанные с экстенсивной добычей сырьевых ресурсов, масштабным загрязнением природной среды выбросами вредных веществ различной степени опасно­сти, повышенной энергоемкостью производственных процессов и накоплением большого количества отходов и др., существуют в угольной промышленности. Взаимосвязь данной отрасли с окружающей средой отражена на рисунке.

Указанную взаимосвязь наиболее ярко можно проследить в Карагандинской области, где фор­мированию неблагоприятной экологической обстановки способствовала спонтанная индустриализа­ция региона. Она была вызвана эвакуацией в Караганду в годы Великой Отечественной войны мно­гих промышленных предприятий СССР. За ней последовала интенсивная эксплуатация природных богатств региона, прежде всего огромных запасов каменного угля и железосодержащих руд. В очень короткие сроки возможности самовосстановления окружающей природной среды и природных ре­сурсов области были исчерпаны.

Сегодня неудовлетворительная экологическая ситуация является закономерным результатом действия ряда объективных факторов, которые, как это ни парадоксально, являются конкурентными преимуществами нашей области. Главные из них — это региональное разделение труда и размещение производительных сил в соответствии с имеющимся ресурсным потенциалом. Другими словами, эко­логические проблемы Карагандинской области — это, в основном, обратная сторона медали ее эко­номических достижений и географического положения, в первую очередь развития угледобывающей и тяжелых отраслей промышленности, а также урбанизации, связанной с этими процессами.

Безусловно, ведущей отраслью промышленности Карагандинской области является угольная от­расль (подземный способ добычи в Карагандинском бассейне, открытая угледобыча в Шубарколь- ском месторождении, на разрезах «Молодежный» и «Куу-Чекинский» угольного департамента ТОО «Корпорация «Казахмыс»). При этом добыча угля сопровождается многоплановым негативным воз­действием угледобывающего и перерабатывающего комплексов на окружающую среду.

Прежде всего, ведение горных работ оказывает значительное техногенное воздействие на вод­ные объекты. Так, на большинстве угольных шахт и разрезов Карагандинской области основным за­грязнителем являются взвешенные угольно-породные частицы, которые, попадая в водные объекты вместе со сточной водой, уменьшают прозрачность воды, заиливают дно и берега, приводят к забола­чиванию, уменьшению объема водохранилищ и нарушению в них биологического равновесия. В ре­зультате постепенно вымирает рыба, все живое в водоеме. Этот вид загрязнения особенно характерен для Карагандинского угольного бассейна, где реки вследствие сброса в них больших объемов шахт­ных вод биологически подавлены, а их вода непригодна для водоснабжения. Сложившееся состояние объясняется тем, что взвешенные вещества шахтных вод очень плохо поддаются осаждению.

К сточным водам угольных предприятий относятся и воды поверхностного стока с отвалов шахт, разрезов и обогатительных фабрик, транспортных коммуникаций и других объектов, которые нахо­дятся в пределах горного отвода. Загрязнение водных объектов поверхностным стоком особенно зна­чительно в районах с большим количеством атмосферных осадков.

Загрязнение подземных водных горизонтов обычно происходит из-за несовершенства горного производства и связано с тем, что часть загрязненных шахтных или карьерных вод мигрирует в на­рушенный горный массив и приносит загрязняющие элементы в подземные воды. Нередко сюда по­падает и часть поверхностных стоков. Вынесенные с территории предприятия в открытую гидрогра­фическую сеть техногенные загрязнения в составе подпитывающих вод могут попасть в грунтовые воды и далее распространиться по всему геологическому разрезу.

Огромное воздействие на качество подземных вод оказывает процесс ликвидации горнодобы­вающих предприятий. После затопления шахт выработанное пространство превращается в источник постоянного загрязнения (в воде увеличивается содержание железа, марганца и даже сероводорода), отмечается существенное увеличение минерализации подземных вод.

Предприятия угольной промышленности занимают одно из первых мест по объему выбросов за­грязняющих веществ в атмосферу. Совокупные выбросы крупных предприятий угольной промыш­ленности загрязняют атмосферный воздух в радиусе нескольких десятков километров, угнетающе действуя на растительный и животный мир.

Ухудшение физических и химических свойств атмосферного воздуха на территории, прилегаю­щей к предприятиям угольной промышленности, отрицательно сказывается на здоровье людей, их работоспособности и продолжительности жизни. Совокупность метеорологических факторов нередко способствует созданию условий, при которых интенсивность воздухообмена в околоземных слоях атмосферы весьма незначительна, в результате чего возникает так называемая температурная инвер­сия. В этом случае концентрация вредных примесей может достигать очень высоких значений, губи­тельных для всего живого.

Загрязнение атмосферного воздуха в зоне деятельности предприятий угольной промышленности оказывает также отрицательное влияние на здания, сооружения и технологическое оборудование. Это влияние проявляется в механическом абразивном износе от воздействия твердых частиц и коррозии. Весьма ощутимо влияние загрязненной атмосферы на состояние жилого фонда. Через щели частицы пыли проникают в жилые помещения и ухудшают санитарно-гигиенические условия проживания че­ловека.

Для угольной промышленности характерным является также большой объем выбросов пыли в атмосферу. Источниками выбросов пыли являются взрывные работы, сдувание пыли с отвалов и по­грузка угля. Так, пылегазовое облако от взрывных работ распространяется на расстояние свыше 10 км, а сдуваемая с отвалов горных пород и на погрузочных пунктах пыль — на расстояние до 2,5 км. В связи с этим примыкающие к источникам загрязнения территории испытывают пылевую техногенную нагрузку — от «умеренно опасной» до «высокоопасной».

Ведение горных работ приводит к деградации биоценозов. Основные элементы биосферы — почвенный и растительный покровы — подвергаются деструктивному воздействию при открытой добыче, технология которой неизбежно приводит к полному разрушению почвы и растительности, обитающей на ней. Установлено, что негативное влияние добычи угля на лесные экосистемы прояв­ляется в радиусе до 5 км от границ ведения открытых горных работ.

Вообще влияние деятельности предприятий угольной промышленности на состояние земельных ресурсов чрезвычайно разнообразно по формам своего проявления. Помимо количественного сокра­щения продуктивных земельных площадей в результате изъятия их из народнохозяйственного оборо­та при эксплуатации шахт, разрезов и обогатительных фабрик, происходит значительное изменение структуры и состава поверхностного слоя земной коры, приводящее нередко к полной или частичной потере плодородия земельных угодий. Наибольший ущерб природо- и землепользователям наносят внешние и внутренние отвалы вскрышных пород, выработанные пространства разрезов, остаточные горные выработки, деформированные участки дневной поверхности, породные отвалы шахт, хвосто- хранилища обогатительных фабрик, промплощадки и транспортные коммуникации.

В сложившихся условиях, несмотря на предпринимаемые меры, экологическая ситуация в Кара­гандинской области остается напряженной. Пока природа «держится», но каковы последствия даль­нейшего наращивания объемов добычи — однозначного ответа сегодня нет. Безусловно, ясно одно: без достоверного экологического прогноза развивать угольную отрасль мы не имеем морального пра­ва. Поэтому пока необходимо стабилизировать добычу угля на экологически безопасном уровне. Правда, никто сегодня не может точно сказать, каков рубеж добычи угля, за который нельзя пере­шагнуть. Ведь в ведущих угледобывающих странах добывают миллиард и более тонн угля в год.

Кроме того, все прекрасно понимают, что объем добычи сам по себе критерием экологической безопасности не является. Добывать можно по-разному: в различных районах, действующими и но­выми предприятиями, различными технологиями, с применением современных систем природоза­щитных мероприятий, рекультивации, утилизации парниковых газов и т. д.

Поэтому главный вопрос сегодня заключается даже не в определении минимальных и макси­мальных объемов добычи, а в уменьшении воздействия работающих угольных предприятий на среду обитания с учетом перспектив развития угольной отрасли.

Анализ состояния природоохранных мероприятий по регионам добычи и переработки угля пока­зывает, что в настоящее время основная масса технических решений и мероприятий направлена на нейтрализацию и устранение последствий деятельности производства, а не на исключение первопри­чин и их источников. Снижение отрицательного влияния предприятий угольной промышленности на природную среду осуществляется посредством частичного восстановления нарушенного природного состояния, которое достигается путем рекультивации земель, осветления и очистки сточных вод, пы­ле- и газоулавливания теплоэнергетическими и другими установками. Данные меры малоэффектив­ны, так как они не решают проблем, порождающих негативные явления, а только частично ликвиди­руют последствия, что привело к резкому ухудшению экологической обстановки в регионах и боль­шим экономическим затратам.

Для решения проблемы рекомендуется в качестве основного направления работ по эффективно­му снижению отрицательного воздействия на природу развивать малоотходные производства на базе комплексного использования попутных минеральных и энергетических ресурсов шахт, разрезов и других предприятий угольной отрасли, создав эколого-технологические процессы, взаимосвязанные не только с основной технологией добычи угля, но и с получением конечного продукта — электриче­ской и тепловой энергии. Добыча и обогащение угля являются составными частями производства те­пловой и электрической энергии, поэтому угольное предприятие должно входить в состав энергети­ческого предприятия, конечным продуктом которого является энергия. Проблему охраны окружаю­щей среды следует рассматривать в рамках угольно-энергетического предприятия комплексно по всем звеньям технологической цепи: добыча и переработка топлива — производство энергии и ее потребление. Технологические процессы угольно-энергетического предприятия, дополняя друг дру­га, позволят эффективно использовать природные ресурсы, создавать и применять безотходные и энергосберегающие технологии с учетом преимуществ сквозного производственного цикла. Орга­ничная связка ТЭС — угольное предприятие даст возможность значительно снизить потери в сетях энергоснабжения источника топлива и максимально использовать утилизированную энергию отходов добычи угля (метан, низкотемпературные шахтные воды, вентиляционная струя, дымовые газы, обо­ротная вода и т.д.). Поскольку твердых отходов от сжигания угля на ТЭС гораздо больше, чем в шахтной котельной, имеет смысл использовать их для закладки выработанного пространства в шахте, что позволит не изымать для складирования отходов дополнительные земельные угодья и исключить неизбежные при этом рекультивационные работы.

Учитывая, что любые прогнозы, в том числе и экологические, осуществляются с погрешно­стями, необходимо разработать и внедрить современную систему мониторинга экологической безо­пасности региона. Только такая система не позволит, чтобы ошибки прогноза привели к экологиче­ской катастрофе.

В будущем нужно обеспечить коренное изменение отношения собственников к проблемам эко­логии. Собственник должен быть не только социально, но и экологически ответственным. Стабили­зация и даже сокращение негативного воздействия на окружающую среду должны стать обязатель­ным условием наращивания добычи на действующих предприятиях.

Необходимо также широко привлекать угольные компании к переработке углей и отходов уголь­ной промышленности, без чего невозможно решение вопросов развития углехимии и экологических проблем угольной отрасли.

Реальным путем улучшения экологического состояния предприятий является их переход на сис­тему экологического менеджмента с последующей сертификацией на соответствие ГОСТу РИСО 14000. И самое главное: в основу всех действий надо положить основной принцип экологической по­литики — сотворчество Человека и Природы.

Список литературы

1. АрхиповН.А., ЕльчаниновЕ.А., Горбачев Д.Т. Добыча угля и рациональное природопользование. — М.: Недра, 1987. — 285 с.
2. ГолицынМ.В., Голицын А.М. Все об угле. — М.: Наука, 1989. — 192 с.
3. Красавин А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности. — М.: Недра, 1991. — 221 с.