Рациональное использование минеральных ресурсов горючих сланцев

Скачать 257.37 Kb.

Название	Рациональное использование минеральных ресурсов горючих сланцев
страница	2/3
Дата публикации	13.10.2013
Размер	257.37 Kb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Право > Автореферат

1 2 3

Первое защищаемое положение. Интенсивность воздействия на окружающую среду разработки месторождений горючих сланцев определяется их геологическими особенностями, обусловливающими технологию добычи полезного ископаемого. Минимальным геоэкологическим воздействием на окружающую среду обладают скважинные методы.

В
Объем, т/м³

пределах Прибалтийского сланцевого бассейна (включающего Ленинградское месторождение горючих сланцев) исследован горизонт, представленный доломитизированными и глинистыми известняками, в которых расположены слои кукерсита (рис. 2).

Рис. 2. Характеристика геологического разреза месторождения горючего сланца

Непосредственно кукрузеский горизонт делится на два подгоризонта.

Верхний (хумалаский) содержит тонкие слои горючего сланца с многочисленными включениями конкреций известняка и в границах Прибалтийского бассейна промышленного значения не представляет.

Нижний подгоризонт (кохтлаский) имеет мощность 5-6 м и включает в себя две кондиционные пачки горючего сланца.

Нижняя его пачка состоит из 4-6 разделенных известняком слоев горючего сланца мощностью от 0,1 до 0,9 м и представляет в настоящее время промышленный пласт – объект горных разработок. Однако сложное строение этого пласта значительно затрудняет его эксплуатацию. Вмещающими породами являются известняки, местами доломитизированные и битуминозные, изредка содержащие тонкие прослои горючего газа.

Ордовикские известняки (в том числе кукрузеского горизонта) пересекаются вертикальными трещинами, заполненными преимущественно глинисто-песчаным материалом. Трещины северо-восточного направления часто связаны генетически с карстовыми явлениями. Закарстованные зоны достигают по ширине 10-200 м и по длине 100-2000 м. Для них характерны большие водопритоки, что дополнительно затрудняет добычу горючего сланца.

Не все горные массивы являются устойчивыми длительный период времени. Так, общеизвестном явление оседания земной поверхности (а для морских нефте- и газоразработок – морского дна) вследствие добычи нефти и газа. Также довольно неустойчивыми являются горные породы, вмещающие, пласты горючих сланцев.

Визуальные наблюдения вмещающих массивов по стенам горных выработок выявляют следы взаимного перемещения их слагающих отдельных блоков между собой, а также следы скольжения (рис. 3), что позволяет отнести налегающую над месторождениями полезных ископаемых геологическую толщу к довольно подвижным структурам (независимо от способа их отработки).

Рис. 3. Борозды скольжения по кальциту

(фото Каткова Г.А., 2009 г.)

В общем случае разработка пластов горючего сланца приводит к изменению напряженного состояния налегающей геологической толщи и их существенному сдвижению, проявляющемуся в образовании обширных зон деформаций во вмещающем горном массиве и на земной поверхности. Данное обстоятельство предопределено тем, что при проведении горных выработок в районе пласта горючих сланцев исходная устойчивость массива близлежащих горных пород нарушается. В частности, под воздействием изменившегося давления горные породы кровли будут неизбежно деформироваться и смещаться. Поэтому оставшиеся после ликвидации сланцевых шахт в геологической толще пустоты (не заложенные горные выработки) являются потенциальными источниками сдвижений подработанной земной поверхности многие десятки и даже сотни лет. Например, в 2001 г. произошло обрушение земной поверхности над горными выработками в г. Макеевке, Украина (рис. 4).

Рис. 4. Провал на устье старого шахтного ствола

(фото Феофанова А.Н., 2007 г.)

В зависимости от сочетания влияющих факторов процесс сдвижения горных пород может локализоваться в прилегающем горном массиве или достигать земной поверхности и проявляться в форме воронок, провалов, террас, уступов, трещин, плавных сдвижений (мульд оседаний и сдвижений) и их различных сочетаний.

В соответствии с проведенными исследованиями, к наиболее перспективным для освоения карьерным способом относятся месторождения горючих сланцев, с нефтенасыщенностью свыше 15%. Так, открытыми методами разрабатываются горючие сланцы на глубине до 90 м, при коэффициенте вскрыши менее 3:1 и мощности продуктивного пласта более 5 м. Однако разработка горючих сланцев открытым способом (рис. 5) при большой вскрыше (свыше 100 м и при мощности продуктивного пласта равной 1,4-1,6 м), экономически бесперспективна. Причем степень извлечения полезного компонента из недр напрямую зависит от применяющегося метода добычи (рис. 6) и составляет: при карьерном методе – 65-85 %, а при скважинном – 25-40 %. Применение шахтных методов разработки целесообразно при освоении сланецсодержащих пород, залегающих в продуктивных пластах, мощностью более 5 м, расположенных на глубине 100-400 м, с битумонасыщением свыше 15 %.

Рис. 5. Зависимость эффективности и геоэкологичности технологии открытой разработки

от глубины залегания месторождений горючего сланца:

- зона оптимума

Глубина залегания нефтесодержащих пластов, м

Рис. 6. Сравнительная эффективность различных
систем разработки месторождений горючего сланца:

а - извлечение полезного компонента из недр; б - геоэкологическая безопасность; в - себестоимость получения полезного компонента; г - внешние ограничения применимости (глубина залегания, трещиноватость массива, климатические факторы и др.); 1 – открытая разработка; 2 – скважинная разработка; 3 – шахтная разработка
Принципиальное отличие шахтной разработки месторождений горючего сланца от известных методов открытой разработки заключается в переносе технологических процессов по добыче полезного ископаемого с поверхности непосредственно в продуктивный пласт или в близлежащие к нему горизонты. Этим достигается существенное снижение геоэкологической нагрузки на окружающую среду.

В целом способы подземной добычи горючих сланцев можно подразделить на рудные и шахтно-скважинные.

При рудном способе разработки горючий сланец извлекается на дневную поверхность. Впоследствии в заводских условиях содержащийся в них полезный компонент (сланцевая нефть) экстрагируется растворителями, паром или горячей водой (зачастую - с добавкой поверхностно-активных веществ).

К недостаткам рудных способов разработки месторождений сланца относятся существенные объемы горных пород, неизбежно извлекаемые при ведении подземных г

Рис. 7. Потери горючих сланцев
в опорных целиках
орных работ и являющиеся впоследствии загрязнителями окружающей среды (почв, вод и атмосферы) при долговременном хранении в отвалах.

Кроме этого, шахтные технологии, реализуемые в настоящее время на Ленинградском месторождении горючих сланцев (Россия), характеризуются завышенными размерами охранных целиков, что приводит к заниженному извлечению полезного ископаемого из недр (рис. 7). Причем при имеющихся глубинах горных работ (50-150 м) применение различных технологий подземной выемки неизбежно приводит к деформации подрабатываемого массива горных пород, включая земную поверхность (ее обрушение в выработанное пространство шахты – рис. 8).

По окончании горных работ и последующего дробления горной массы на обогатительных фабриках до крупности 300 мм, в ней неизбежно остаются нераскрытыми сростки, которые после обогащения попадают в породные отвалы, и с ними теряется до 5-7 % извлеченного из недр сланца.


а	б
Рис. 8. Фото обрушения земной поверхности в выработанное пространство сланцевой шахты: а – провал на автодороге; б – крупный план провала; в – завершение провала в выработке	в

Хранение в условиях земной поверхности минеральных отходов обогащения, содержащих определенное количество горючего сланца, также оказывает негативное влияние на окружающую среду. Кроме того, при долговременном хранении такие отвалы зачастую самовозгораются (рис. 9) в результате происходит значительное загрязнение атмосферы образующимися токсичными газами (CO₂, CO, SO₂, H₂S и др.).

При последующем сжигании горючих сланцев на ТЭЦ (для нужд энергетики) возникает большое количество токсичных отходов, поступающих в золоотвал (рис. 10), объем которых напрямую связан с качеством сжигаемого сланца определенной линейной зависимостью. Причем все разновидности серы (содержащейся в горючем сланце) при термической обработке на ТЭС претерпевают значительные изменения в химическом составе. Так, органическая сера частично переходит в сероводород и другие летучие сернистые соединения, а все остальное остается в золе (обусловливая ее повышенную токсичность).

При обеспечении технологии подземной разработки месторождений горючего сланца наблюдается более полное извлечение минерального сырья из недр и более высокое (надежное) сохранение дневной поверхности от проседания и обрушения (рис. 11). В частности, если карьеры негативно влияют на естественный рельеф местности и на геоэкологическую ситуацию в целом, то шахтно-очистная система тоже отрицательное влияние оказывает на окружающую среду, обладая при этом многими преимуществами карьерной и скважиной добычи.



Рис. 9. Зависимость случаев самовозгорания отвалов обогатительных фабрик горючих сланцев от содержания полезного компонента в горной массе		Рис. 10. Золоотвал Таллиннской ТЭС

Рис. 11. Характеристика геоэкологических проблем на сланцевых шахтах:

Кроме того, в случае ликвидации шахт (например, в ОАО «Ленинградсланец») возникнет необходимость постоянных бюджетных затрат на их поддержание в сухом состоянии из-за опасности геоэкологического загрязнения фенолами грунтовых вод и прилегающего водного бассейна в районе северо-западной Государственной границы России (Нарвское водохранилище, Финский залив). Объем водоотлива на этих шахтах достигает 50 млн м³ в год с высотой подъема более 100 м, при этом 80 % воды требует обязательной очистки.

1 2 3

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины нанотехнологии Специальность... Специальность – 280201. 65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»		Учебно-методический комплекс дисциплины «Геоинформационные системы» Специальность —280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"
	Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Основы токсикологии Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и учебного плана мгту		Учебно-методический комплекс дисциплины «русский язык и культура речи» Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Оценка воздействия на окружающую... Специальность —280201. 65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов		Задачи и актуальные направления развития нефтегазовой отрасли Туркменистана,... Тагиев Т. Министр нефтегазовой промышленности и минеральных ресурсов Туркменистана
	Основные виды природных ресурсов. Минеральные ресурсы, их размещение,...		Учебно-методический комплекс представляет собой комплект учебно-методических... Специальность 280201. 65 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"
	Рабочая программа учебной дисциплины современная экология и глобальные... «Ресурсы позвоночных животных охрана, воспроизводство, рациональное использование»		Тесты проверки остаточных знаний По дисциплине опд. Ф. 08 Промышленная... Методы и сооружения утилизации, захоронения и сжигания твердых: бытовых и промышленных отходов
	Тесты по дисциплине опд. Ф. 09 «основы токсикологии» Для специальности... Порядку оказания медицинской помощи по профилю «хирургия (трансплантация органов и (или) тканей человека)», утвержденному приказом...		Население Земли Как мы будем изучать географию в 7 классе. Что необходимо помнить при изучении географии. Взаимодействие человека с окружающей средой....
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Промышленная экология» для студентов специальности...		Урок природоведения в 5 классе Обучающие – изучить -свойства горючих полезных ископаемых, использование их в народном хозяйстве, познакомить с правилами пользования...
	Конспект урока географии по теме «Рациональное использование природных ресурсов» Образовательная цель: изучить особенности географического положения региона на карте России. Выяснить тектоническое строение территории...		280201. 65 – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Правительства Хабаровского края от 15 ноября 2008 г. N 263-пр "О ходе реализации приоритетного национального проекта "Здоровье" на...

Школьные материалы