«Разрез Кангаласский» – одно из старейших угледобывающих предприятий Республики Саха (Якутия) разрабатывает Кангаласское буроугольное месторождение (Ленский бассейн) в сложных природно-климатических и горнотехнических условиях Крайнего Севера и расположено в 45 км. к северу от г. Якутска. Рядом с разрезом имеется поселок Кангалассы. Как и по всей Якутии на этом участке повсеместно распространена устойчивая многолетняя мерзлая порода, мощность которой составляет более 400 метров. Климат района резко-континентальный с продолжительной зимой (до 7 месяцев) и коротким, но жарким летом. Режим работы разреза делится на 2 этапа: первый на добыче (сентябрь-апрель) – второй на вскрыше (апрель-август).

При открытой разработке угольных месторождений происходит значительное загрязнение атмосферы пылегазовыми выбросами. Загрязнение атмосферы наносит существенный ущерб качеству окружающей среды и оказывает негативное влияние на здоровье работников и на население, проживающих вблизи.

Влияние горных работ на природную среду не ограничивается границами горного отвода. Пылегазовое облако, образующееся при буровзрывных работах и при транспортировании горной массы может распространиться на значительные расстояния. Например, при открытой разработке угля 40–50 % пыли образуется при взрывных работах, 20–25 % выделяется при погрузке отбитой горной массы и 25–40 % при транспортировке по внутрикарьерным дорогам. От 5–15 % (при транспортировке) до 70–75 % (массовые взрывы) пыли выносится за пределы карьера. Составляющие смеси при этом, осаждаясь и накапливаясь в почвенно-растительном покрове за длительное время, изменяют его химический состав. Продукты разрушения и дезинтеграции горных пород попадают и на поверхность водных объектов. Весенними талыми водами, накопившийся за зимний период осадок мельчайших частиц с горных предприятий, привносится в речную сеть и вносит свое отрицательное влияние на изменение геохимического состава воды и донных осадков [1].

Пылевыделение зависит от многих факторов, основными из которых являются пылеобразующая способность угольных пластов и вмещающих горных пород, микроклимат в районе ведения работ (температура и влажность воздуха, скорость движения воздушного потока), способ разработки месторождения, технология ведения горных работ, применяемая техника, ее оснащение пылеулавливающими и пылеподавляющими устройствами, принятая схема проветривания горных выработок, эффективность мероприятий по борьбе с пылью и т.д. [2, с. 25].

Угольный разрез «Кангаласский» принадлежит месторождениям, где содержание свободного SiO2 во вмещающих породах достигает 30–40 % и превышает допустимую норму по селикозоопасности. В элементном составе взвешенной угольной пыли обнаруживаются компоненты, которые могут отрицательно воздействовать на организм человека (Be, V, Cr, Ba, Pb и др.). Угольная пыль может быть причиной распространения профессиональных заболеваний (органов дыхания, кожи, подкожной клетчатки и пищеварения). Кроме того, угольная пыль имеет повышенную взрывоопасность (IV группа) [3, с. 157].

Источники загрязнения атмосферного воздуха разреза размещаются на следующих промплощадках:

1. Промплощадка разреза расположена в пос. Кангалассы по ул. Карла Маркса,8. На территории площадки размещены: гараж, склады запчастей, РСХ, АБК. Выделение загрязняющих веществ будет происходить при выполнении сварочных работ, деревообработке, металлообработке, зарядке аккумуляторов, шиномонтажных работах, мойке деталей узлов и агрегатов, при работе автомашин и др.техники;

2. Склад угля расположен в 2км от п. Кангалассы на берегу р. Лена. Выбросы загрязняющих веществ будут наблюдаться при складировании угля и сдувании с открытой поверхности;

3. Угольный разрез. На разрезе «Кангаласский» в настоящее время отрабатываются запасы первоочередного участка. Выбросы загрязняющих веществ на разрезе будут происходить при буровзрывных, погрузочных, вскрышных работах, транспортировке угля и вскрыши, отвалообразовании и сдувании с открытой поверхности отвала.

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух источниками загрязнения угольного разреза представлены в таблице.

Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферный воздух источниками загрязнения угольного разреза

Таким образом, при разработке угольных месторождений негативному воздействию подвергаются практически все составляющие экосистемы рельеф, атмосфера, поверхностные и подземные воды, почвенно-растительный покров, животный мир и, конечно же, человек. Чтобы этого не допустить необходимы мероприятия по предотвращению или сокращению процессов данного производства.

Для снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятием используется и предлагаются такие мероприятия:

1. Применение экскаваторов с электродвигателями, отпуск угля непосредственно в машины потребителей (без промежуточного склада) также ведет к значительному уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

2. При взрывных работах предусматриваются следующие мероприятия по пылеподавлению:

• взрывание угольного массива в режиме рыхления на встряхивание;

• применение короткозамедленного взрывания, при котором повышается интенсивность дробления, уменьшается нарушение сплошности массива вне зоны дробления, обеспечивается компактный развал горной массы и снижается сейсмическое действие взрыва, что в конечном итоге ведет к уменьшению расхода ВВ и уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

• применение гидрогелевой забойки уменьшает выброс пыли на 50 %, выброс газов на 85 %;

3. При эксплуатации машин и механизмов предусматривается:

• обеспечение качественного технического обслуживания машин и механизмов для поддержания эффективного сжигания топлива, контроль содержания вредных веществ в отработанных газах;

• использование сортов топлива, удовлетворяющих требованиям ГОСТ;

• регулировка топливной аппаратуры ДВС.

4. Применение экскаваторов с элетродвигателями, отпуск угля непосредственно в машины потребителей (без промежуточного склада) также ведет к значительному уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

5. На этапе эксплуатации для минимизации негативного воздействия на атмосферный воздух разрабатывается проект нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ). На основании данного проекта выдается разрешение на выброс вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух.

Тем не менее разработка Кангаласского месторождения сопровождается большими объемами пылевых выбросов и приводит к характерным изменениям химического состава снежного покрова в поле техногенного воздействия. Снеговой покров является исключительно благоприятным объектом при изучении загрязнения природной среды. Обладая высокой сорбционной способностью снег способен захватывать во время снегопада существенную часть продуктов техногенеза и откладывать их на поверхность земли. В снеговом покрове аккумулируется также пыль, оседающая в периоды между снегопадами. Наблюдаются следующие закономерности: возрастает объем твердой фазы в снежном покрове, величина минерализации и градиент изменения концентраций большинства компонентов уменьшаются с удалением от карьера. Геохимическое поле, создаваемое разработкой месторождения, охватывает всю территорию карьера и поселка и тянется к югу по направлению преобладающих ветров [4, с. 17].

Итак уровень запыленности воздуха в карьерах на всех технологических процессах зимой значительно выше летних показателей [2, с. 26], что доказывает, как указано выше пылеобразующая способность угольных пластов зависит от температуры месторождения. Так как добыча угля производится в основном в зимний период и пылеподавление в разрезе и на отвалах происходит естественным путем за счет снега. Что является недостаточно эффективным методом. Поэтому в условиях севера для пылеподавления искусственным снегом рекомендуем применять снегогенераторные установки, разработанные ИГДС СО РАН, основным достоинством которого является работоспособность при очень низких температурах (до -45 оС). Так же исследованиями установлено, что на угольных карьерах Севера может быть рекомендовано применение сухой уборки пыли с полотна автодороги, покрытие его искусственным снегом, орошение подогретым водным раствором ПАВ, обработка полотна дороги отработанными маслами [5].