Геология и разведка полезных ископаемых

Геология и разведка полезных ископаемых

Введение

Современная практика очистки шахтных вод базируется в основном на химических методах, что приводит к их вторичному загрязнению и требует больших экономических затрат. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется поискам более эффективных и экономичных решений, обеспечивающих высокие результаты по очистке шахтных вод при минимальных затратах. Прогрессивным способом очистки шахтных вод является фильтрование через дамбы.

Актуальность настоящей работы обусловлена возможностью получения удовлетворительной степени очистки дренажных вод, отводящихся из зоны подтопления на территории закрытой шахты «Анжерская» в г. Анжеро-Судженске Кемеровской области.

Основная задача дипломного проекта - обоснование и расчет инженерных сооружений для очистки дренажных вод.

1. Физико-географическая и геологическая характеристики района север Кузбасса

.1 Общая характеристика района расположения шахты «Анжерская»

Анжеро-Судженский район расположен на северо-востоке Кузнецкого бассейна и по административному делению относится к Яйскому району Кемеровской области. С северо-востока угленосные отложения, слагающие этот район, ограничиваются Кузнецким Алатау, с северо-запада - Томско-Колыванской складчатой дугой по Томскому надвигу. На юге границы проводятся условно.

На территории района расположен г. Анжеро-Судженск, в пределах которого находится станция Транссибирской железной дороги.

В южной части района действуют два шахтоуправления: «Физкультурник» и «Сибирское», остальные угольные предприятия ликвидированы. Кроме угольной отрасли промышленности, в городе действуют заводы горного оборудования, вагоноремонтный, стекольный и химико-фармацевтический.

Каменные угли в Анжерском районе известны с 80-ых годов XIX столетия. Промышленное их освоение началось с постройки Сибирской железной дороги. В 1896 г. Под руководством П.К.Яворовского впервые проведены поисково-разведочные работы на уголь. В 1897 г. Построена первая шахта «Надежда» в дер. Щербиновке. В конце XIX в. открыты Судженские и Анжерские копи.

Рельеф местности. Сибирская железная дорога разрезает Анжеро-Судженский район на две части - северную и южную, отличающиеся между собой как по рельефу, так и по степени населенности. Расположенная к северу от железной дороги часть имеет слабо холмистую поверхность, общий уклон которой направлен к северо-востоку в сторону р. Мазаловский Китат. Эта река со своим правым притоком - р. Алчедатом и является единственной водной артерией северной части района. Приток р. Алчедата - р. Анжера представляет небольшую водотечь, берущую своё начало на юго-западе северной части района. Слабо развитая речная сеть обуславливает ровный характер поверхности, изредка рассеченной, особенно на севере, довольно глубокими логами.

Южная часть района орошается р. Яя и её левыми притоками, из которых отметим, двигаясь с запада на восток рр. Каменушку, Козлы, Челы и Турат. Все эти притоки являются небольшими ручьями, протекающими в широких заболоченных долинах. Сама р. Яя представляет уже значительно более мощную водную артерию и в настоящий момент снабжает водой весь промышленный цент района через Яйский водопровод. Характер местности здесь более рассеченный, чем в северной части, благодаря сильнее развитой гидрографической сети.

Сибирская железная дорога прошла по водоразделу между системами рр. Яя и Мазаловский Китат, где она падает до 152м. На юге отметки русла р. Яя колеблются от 174 м до 143 м. Средняя отметка поверхности северной части района может быть принята около 210-220 м, а южной части - 230-240 м.

Климат. Кузнецкий бассейн располагается в умеренном (суббореальном) поясе северного полушария и характеризуется континентальным климатом с частыми и резкими колебаниями температур воздуха, количества осадков, интенсивности солнечной радиации и других климатических и погодных факторов. Северная и северо-восточная части бассейна характеризуются умеренно прохладным, увлажненным климатом. Средняя годовая температура воздуха составляет от -0.50 до -0.90 С, количество атмосферных осадков - от 400 до 550 мм/год. На поверхностный и подземный сток уходит 300-320мм. Распространены горно-таёжные глубоко оподзоленные и серые лесные почвы, промерзающие в зимний период на глубину более 1 м. После весеннего снеготаяния запасы воды в метровом слое составляют 200-250 мм.

1.2 Геологическая характеристика района расположения шахты «Анжерская»

Стратиграфия

В геолого-структурном отношении район представляет собой сложно построенную синклиналь, отделённую от основной части Кузбасса Невской антиклиналью, развитой по отложениям девона и нижнего карбона. На западе угленосные отложения срезаны и перекрыты мощным тектоническим покровом девонских отложений (Томский надвиг). Северная граница распространения угленосных отложений не установлена, и граница района условно проводится по р. Соболинке. Угленосные отложения мощностью около 1500 м представлены нижней частью Балахонской серии, преимущественно Острогской и Нижнебалахонской подсериями. Они сложены типичным для угленосного карбона переслаиванием песчаников (иногда с прослоями гравелитов), алевролитов разной крупности, углистых аргиллитов и пластов углей. Наряду с унифицированной в районе применяется местная стратиграфическая схема, основанная на различиях в характере и степени угленосности. В соответствии с этой схемой продуктивные отложения Нижнее- и Верхнебалахонской подсерий разделяются на три толщи (снизу вверх): Челинскую, Центральную и Алчедатскую.

Челинская толща, охватывающая нижний малопродуктивный интервал мощностью около 480 м, сложена частым переслаиванием мелкозернистых песчаников (с редкими прослоями гравелитов, конгломератов), алевролитов, аргиллитов, углистых аргиллитов и тонких слоев угля.

Центральная толща, выделяющаяся от почвы пласта «Коксового» до кровли пласта «Наддесятого», является в промышленном отношении наиболее ценной, её угленосность составляет 11%. Поэтому все шахты Анжерского района оказались заложенными на угли Центральной толщи. В состав данной толщи входят от 5 до 8 рабочих пластов. Представлена мелкозернистыми песчаниками и аргиллитами с подчинённым участием алевролитов, углистых аргиллитов и углей. Для данной толщи характерна значительная латеральная изменчивость. С северо-запада на юго-восток увеличивается её мощность (от 120 до 180м), снижается угленосность и возрастает роль песчаников.

Алчедатская толща мощностью до 450 м имеет ограниченное распространение и представлена обычным песчано-глинистым комплексом пород с невыдержанными прослоями углистых пород и углей. Породы палеозоя повсеместно перекрываются рыхлыми меловыми и неоген-четвертичными отложениями общей мощностью от 5-10 м в долинах до 30-40 м - на водоразделах. Меловые отложения из белых и пестроцветных глин и песков уцелели от эрозии лишь в виде маломощных реликтовых покровов на водоразделах. Неогеновые, преимущественно глинистые осадки, имеют локальное распространение в погребенных депрессиях. Почти повсеместно развитые четвертичные отложения представлены в основном покровными суглинками и песчано-гравийным аллювием.

Тектоническое строение

Тектоническое строение угленосного комплекса сложно и неоднородно. Это обусловлено положением района на сопряжении каледонид Кузнецкого Алатау с позднегерцинской Колывань-Томской складчатой зоной. Юго-восточная часть района тяготеет к Приалатауской зоне моноклиналей и пологих складок, северо-западная - к сложноскладчатой Приколывань-Томской зоне бассейна.

Угленосный комплекс заполняет крупную, сложно построенную Анжеро-Суджевскую синклиналь с погружающимся в северо-западном направлении шарниром, срезанную Томским надвигом. Вследствие ундуляции шарнира Анжеро-Судженская синклиналь подразделяется на три брахискладки: Анжкрскую, Андреевскую и Козлинскую. Первые две разделяются пологим, сложно построенным антиклинальным поднятием. Козлинская синклиналь отделяется от Андреевской крупным Терентьевским надвигом. Все названные складки пологие, с широкими волнистыми придонными частями. В поперечном разрезе они ассиметричны: западные крылья крутые (50-70), восточные, как правило, более пологие (20-30). Лишь восточное крыло Анжерской синклинали на севере закручивается до отвесного, местами опрокинутого залегания. Максимальная глубина погружения Центральной толщи в Анжерской синклинали достигает 1000м, в Андреевской и Козлинской не превышает 500м.

Широко развита дополнительная складчатость и дизъюнктивные нарушения различных амплитуд. Два крупнейших надвига - Томский и Терентьевский - прослеживаются через весь район и за его пределы. Томский надвиг имеет значительную (не менее 3 км) полоса распространения стратиграфическую амплитуду и волнистый пологозалегающий смеситель. В связи с этим под тектоническим покровом пород девона погребена довольно широкая (не менее 3км) полоса распространения угленосных отложений.

С формированием Томского надвига и последующими тектоническими дислокациями связана сложная дополнительная складчатость, а так же многочисленные и разнообразные по форме и амплитуде разрывные нарушения.

Как западное, так и восточное крылья синклинали осложнены дополнительной складчатостью и дизъюнктивами. Подавляющее большинство дизъюнктивов представляет собой согласные взбросы с амплитудой до 200 м. Западное крыло Анжерской синклинали почти полностью срезано Томским надвигом, который пересекает это крыло вблизи замка складки примерно под прямым углом. Далее на северо-восток Томский надвиг, изгибаясь в замке складки, изменяет своё простирание с широтного на субмеридиональное, вследствие чего он становится на восточном крыле продольным дизъюнктивом. Здесь он постоянно срезает под острым углом до выхода под наносы вначале пласты Алчедатской, а затем Центральной и Челинской толщ продуктивных отложений района. Поэтому восточное крыло синклинали прослеживается далеко на северо-запад, примерно на 25 км от г. Анжеро-Суданска.

Дизъюнктивы в поперечно-вертикальных сечениях, так же как и в плане, пересекают отложения и пласты угля под острыми углами. Все они относятся к типу взбросов с вертикальной амплитудой смещения от нескольких десятков метров до 150-200 м. Таких дизъюнктивов на описываемом крыле складки насчитывается семнадцать - 13, 12, 11, 11а, 10, 9, 8, 8а, (-), 7, 6, V, IV. III, IIIa, II, I. Среди относительно крупных дизъюнктивов на восточном крыле Анжерской синклинали встречается только одна система параллельных друг другу продольных взбросов с падением на запад, что подчеркивает ведущее значение для тектонической структуры Анжеро-Судженского района движение масс со стороны Томско-Колыванской складчатой зоны.

Замковая часть Анжерской синклинали характеризуется исключительно сложным строением. По мере приближения к замковой части синклинали со стороны её восточного крыла появляются довольно крупные складки - Восточные антиклиналь и синклиналь.

Эти складки расположены восточнее центральной синклинали. Они имеют симметричное строение и меридиональное простирание. Развиваясь в южном направлении, одна из этих складок, в конце концов, становится основной складкой и переходит в Анжерскую синклиналь. Эти складки являются замечательными тем, что на всём своём протяжении находятся в постоянной связи с крупным продольным дизъюнктивом V, который, по-видимому, образовался до появления этих складок и в процессе их формирования приобрел складчатые очертания. Поверхность дизъюнктива V плавно перегибается в замках складок, пересекая и сдваивая пласты нижней пачки. На всём своем продвижении оси описываемых складок располагается горизонтально и только к выходам под наносы выкручиваются до 15-20 и погружаются на северо-запад.

Помимо складчатости, замковая часть Анжерской синклинали поражена дизъюнктивами, которые характеризуются следующими особенностями: продольные взбросы, описанные в пределах восточного крыла синклинали следуя повороту Томского надвига, изменяют своё простирание и становятся поперечными по отношению к наслоению.

Установлен ряд подобных дизъюнктивов с определенным закономерным пространственным расположением. Хорошо изученыо пять поперечных сдвигов - Р, Р1, Р2, Р3, Ра. Дизъюнктив Р1 пересекает в широтном направлении все складки, а так же и продольные дизъюнктивы и перемещает их с запада на восток от 5 до 20 м. Дизъюнктив Р1, расположенный в 600 м севернее дизъюнктива Р, прослежен горными работами на протяжении 1,8 км по всем пластам Центральной толщи, Дизъюнктив Р2, расположенный в 500-600 м севернее дизъюнктива Р1, встречен по пластам Десятому и Андреевскому и прослежен на протяжении 1,2 км. Дизъюнктив Ра установлен на горизонте - 13 м в 700 м к югу от дизъюнктива Р и изучен по пласту Петровскому на протяжении 300м. Характерными особенностями этих дизъюнктивовтипа поперечных сдвигов являются широтное простирание плоскостей сместителей, крутое их залегание под углом 60-85 с падением на север, горизонтальная, реже диагональная, штриховка на плоскостях сместителей и невыдерженная амплитуда смещения - от 25 до 2 м. Очевидно, эти сдвиги являются более поздними образованиями по сравнению с продольными взбросами и дополнительной складчатостью, так как они пересекают их и перемещают. Для поперечных дизъюнктивов, поражающих замковую часть Анжерской синклинали, так же как и для продольных - развитых на восточном её крыле, характерным является примерно равные расстояния между соседними дизъюнктивами. Можно, в первом приближении, говорить о шаге или же о частоте в расположении этих дизъюнктивов, которые равны в среднем 600-700 м.

Западное крыло Анжерской синклинали почти полностью срезано Томским надвигом. Пересекая это крыло почти под прямым углом, Томский надвиг естественно вызвал на участке обреза пластов сложную тектоническую обстановку. Здесь образовалась антиклинальная складка, осевая линия которой перпендикулярна господствующему простиранию крыла.

Дизъюнктивная структура западного крыла коренным образом отличается от восточного. Здесь совершенно отсутствуют крупные продольные дизъюнктивы.

Физико-механические свойства углей и вмещающих пород

Породы угленосной толщи представлены песчаниками, алевролитами и аргеллитами, обладающими значительной крепостью и относительной устойчивостью в горных выработках. Крепость и устойчивость пород резко уменьшаются в зоне выветривания, которая распространяется местами до глубины 40-45 м, иногда до 80 м, а так же в зонах интенсивной тектонической нарушенности. Непосредственная почва и кровля пластов угля обычно сложены в разной степени трещиноватыми слоями алевролитов и песчаников мощностью 2-3 м, выше и ниже которых следуют более мощные и менее трещиноватые слои песчаников или алевритоглинистых пород. На отдельных участках появляется ложная почва или кровля мощностью 0,1-0,3 м, сложенные обычно углистыми аргиллитами и алевролитами, редко песчаниками. Пласты «Коксовый», «Тонкий», «Петровский» и «Андреевский» сложены крепкими углями и дают при добыче значительный процент крупных классов. Пласты «Случайный», «Двойной» и «Десятый» содержат пачки мятых углей и при добыче выдаются преимущественно в виде мелочи.

Морфология и условия залегания угольных пластов

Общее количество пластов и прослоев углей достигает 46, их общая мощность около 40 м. Примерно 24 пласта с общей мощностью около 29,7 м на значительных площадях кондиционированы.

Пласты средней мощности в основном простого строения, на небольших участках - сложного; тонкие пласты обычно состоят из одной пачки. Породные прослои в углях, кровля и почва пластов представлена чаще всего алевролитом, реже аргиллитом, углистыми породами и песчаниками.

Главное промышленное строение имеет Центральная толща, включающая до восьми рабочих пластов. На севере района, в Анжерской синклинали в нижних горизонтах центральной толщи залегают четыре сближённых рабочих пласта («Коксовый», «Случайный», «Тонкий» и «Петровский»)., а в верхней части разреза - пласты «Андреевский» и «Десятый». В южной части района угленосность снижается, вследствие утонения пластов «Десятого», «Двойного», и «Случайного» и выклинивания на Козлинском месторождении пластов «Петровского» и «Тонкого».

В пластах угля наблюдаются локальные размывы, а так же раздувы, пережимы и выклинивания как сингенетической, так и постседиментационной, в основном тектонической природы. Пласты Алчедатской толщи характеризуются невыдержанными мощностями и строением из-за непостоянства условий накопления и интенсивной тектонической нарушенности. В связи с этим «алчедатские» пласты разрабатывались лишь локально, преимущественно в Козлинском месторождении.

Пласты Челинской толщи тонкие, отдельные из них, (преимущественно «Румянцевский» и «Надконгломератовый») на значительных участках приобретают промышленное значение.

Качество углей. В мацеральном составе углей большинства пластов преобладает витринит, содержавшийся обычно в количестве от 40 до 50%. Группы семивитринита и инертинита присутствуют обычно в количествах от 20 до 30%. В некоторых пластах Центральной и Челинской толщ («Петровском», «Неназванном», «Румянцевском») содержание инертинита достигает 50-60%.

Степень метаморфизма углей увеличивается в стратиграфическом разрезе от вышележащих пластов к нижележащим, в плане с юго-востока на северо-запад, а так же по падению пластов в современных складчатых структурах.

В соответствии с изменением степени метаморфизма и петрографическими особенностями марочный состав углей изменяется от коксовых отощенных, коксовых слабоспекающихся и отощенных спекающихся в Козлинской, Андреевской и верхних горизонтах Анжерской синклиналей до слабоспекающихся, тощих спекающихся и тощих на севере района и в глубоких горизонтах Анжерской синклинали. Угли используются в коксохимическом производстве и в качестве энергетического топлива.

1.3 Гидрогеологическая и инженерно-геологическая характеристики района расположения шахты «Анжерская»

Гидрогеологические условия

Подземные воды угленосного комплекса относятся к пластово-трещинному типу. Повышенная водообильность с удельными дебитами от сотых долей до 1,2 л/с наблюдается до глубины 100-150 м. Максимум водообильности приходится на весну и осень, когда выпадает наибольшее количество осадков. С глубиной водообильность уменьшается, и во многих шахтах гидрогеологические условия разработки сравнительно несложные. По шахтоуправлениям «Физкультурник» и «Сибирское» среднегодовые притоки колеблются от 100 до 300 м3/час. В южной части поля шахтоуправления «Сибирское» среднегодовые притоки повышенные: от 400 до 700 м3/час. Высокой, но обычно кратковременной обводнённостью отличаются зоны дробления крупных разрывных нарушений. Химический состав вод гидрокарбонатно-кальциевый с повышенным содержанием сульфатиона.

Данные гидродинамического мониторинга свидетельствуют о существенных расхождениях расчётной (прогнозируемой) и фактической скоростей подъёма уровня воды в шахтах. Более низкие значения фактической скорости затопления по сравнению с расчётной, наблюдаемые в большинстве (примерно 2/3) ликвидируемых шахт, означают что техногенная пустотность их горного массива оказалась выше расчетной. Вместе с тем на 6 шахтах («Анжерская», «Судженская», «Бирюлинская», «Северная», «Ягуновская» и «Лапичевская») фактические темпы затопления в 1,5-3 раза выше проектных.

Газоносность

Газоносность угленосной толщи довольно высокая. Верхняя граница метановой зоны проходит на глубинах от 100 до 300 м в Анжерской синклинали и до 180-200 м - в Андреевской и Козлинской синклиналях. Наиболее газообильными (сверхкатегорийными) были шахты «Судженская и «Анжерская» и действующее шахтоуправление «Сибирское». Шахтоуправление «Физкультурник» относится ко II категории газообильности.

В шахтоуправлении «Физкультурник» максимальная газообильность на горизонте - 37 м абс. Достигает 10 м3/т.с.д. В связи с умеренной метанообильностью поддержание требуемого атмосферного режима горных выработок в этих предприятиях осуществляется только вентиляцией. На шахтах «Анжерская» и «Судженская» с глубины 420 м применялась предварительная дегазация скважинами с поверхности и из горных выработок. Общие ресурсы метана, сорбированного угольными пластами в Анжерском районе, оцениваются в 34 млрд. м3.

Из газодинамических явлений в шахтах Анжеро-Судженского района известны внезапные обрушения с попутным газовыделением при проведении восстающих выработок, внезапные выбросы угля и газа и взрывы метана. Наименьшая критическая глубинапроявления внезапных выбросов по пласту «Румянцевский» на участке «Козлинском Южном» прогнозируется в 500 м, критическая глубина удароопасности в забоях очистных выработок составляет 150 м от поверхности.

Угли опасны по взрыву угольной пыли и склонны к самовозгаранию, что подтверждается случаями самовозгарания углей в горных выработках шахт «Анжерская» и «Судженская», а так же при хранении в отвалах.

1.4 Характеристика природных ресурсов района расположения шахты

Ресурсы, добыча углей и перспективы района

Общие ресурсы каменного угля Анжеро-Судженского района до горизонта -1800м абс. по состоянию на 01.01.2008 г. составили 1103 млн. т. Они складываются из 466 млн. т, учтённых государственным балансом, 319 млн. т - числящихся в отраслевом балансе, и 318 млн. т - прогнозных ресурсов. К началу 2001 г. запасы, включённые в госбаланс, уменьшились до 462 млн. т.

Действующее шахтоуправление «Физкультурник» и «Сибирское» в 2000 г. добыли 1230 тыс. т угля. Основная часть добычи и пользуется для коксования, несортовые угли идут на энергетические цели.

Перспективных площадей для наращивания «благоприятных» запасов с целью промышленного освоения и строительства крупных угольных предприятий в районе не оставалось. Действующие шахтоуправления дорабатывают имеющиеся промышленные запасы угля на вскрытых горизонтах, подготавливают к выемке запасы нижних горизонтов и приступили к освоению «прирезок», разведанных на участке «Козлинском Южном». Обеспеченность действующих предприятий балансовыми запасами при современном уровне их погашения составляет около 50 лет. Наиболее крупные неосвоенные запасы расположены на «Щербиновском» участке (около 89 млн. т), но значительная часть их залегает в сложных горно-геологических условиях.

Экологическая ситуация Анжеро-Судженского района

Как правило, после закрытия шахт на поверхности в районе выработки проседает грунт, и из-за этого район подтапливается грунтовыми водами. Чтобы избежать подтопления, вырыта сеть дренажных каналов, по которым вода циркулирует и в конечном итоге впадает в водоемы. Из-за шахтных выработок в воде превышен ПДК различных загрязняющих веществ, которые впоследствии попадают в гидросферу района.

В связи с тем, что загрязнение происходит в основном органическими соединениями, в дипломной работе рассмотрен и проанализирован способ очистки, который сможет сократить плату за сбросы и загрязнение окружающей среды, с помощью фильтрующей дамбы.

Тема диплома актуальна, так как используемая фильтрующая дамба позволяет сократить загрязнение окружающей среды и финансовые расходы.

2. Воздействие закрытых шахт на окружающую среду

Как известно, предприятия угольной промышленности оказывают существенное негативное влияние на различные компоненты окружающей среды: атмосферный воздух, земельные и водные ресурсы, флору и фауну. В процессе производства горных работ как открытым, так и подземный способом происходит изъятие из землепользования и нарушение земель, в том числе сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения, загрязнение вредными веществами почвенного покрова на прилегающей к горным отводам территории. Откачка шахтных карьерных вод приводит к изменению гидрогеологического режима подземных вод, выражающемуся в образовании депрессионных воронок, истощении запасов подземных вод водоносных горизонтов, в том числе используемых в качестве подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, понижении уровня грунтовых вод и в некоторых случаях иссушением почвенного слоя.

Сброс загрязненных и недостаточно очищенных шахтных и карьерных вод в водные объекты приводит к их загрязнению, а в отдельных случаях, например в Кизеловском угольном бассейне, к полному выводу из водопользования. Образованные на поверхности земли техногенные водоемы (пруды-отстойники, пруды-накопители, шламонакопители, илонакопители и др.) являются опасными промышленными объектами и постоянными источниками загрязнения окружающей среды.

Технологические процессы производства, связанные с добычей, транспортировкой, складированием угля, вскрышных и вмещающих пород, обогащением, переработкой и сжиганием угля, сопровождаются выбросом в атмосферу большого количества твердых и газообразных вредных веществ, загрязняющих атмосферный воздух.

Выдаваемые на поверхность при подземной добыче угля вмещающие породы и значительная часть вскрышных пород при открытой добыче угля размещаются во внешних породных отвалах, которые не только занимают обширные территории, но и служат постоянными источниками загрязнения окружающей среды, оказывающими негативное воздействие на атмосферный воздух, подземные и поверхностные воды, почвенный покров на прилегающей территории. Особую опасность для близлежащих населенных пунктов и окружающей среды представляют горящие породные отвалы, выделяющие в атмосферу в большом количестве такие вредные газообразные вещества, как оксиды углерода, диоксид серы, углеводороды, сероводород. Следует отметить, что зона техногенного воздействия угольных предприятий выходит далеко за пределы промплощадок, горных и земельных отводов.

Анализ складывающейся в угольной промышленности ситуации в связи с массовым закрытием нерентабельных предприятий свидетельствует о неоднозначности влияния этого процесса на экологическое состояние как в зоне непосредственного воздействия каждого из этих предприятий, так и угольных бассейнах и регионах в целом.

С одной стороны, с остановкой горных работ прекращается функционирование целого ряда технологических процессов, оказывающих постоянное негативное влияние на окружающую природную среду или отдельные ее элементы.

Таблица 2.1 - Показатели техногенного воздействия действующих предприятий угольной промышленности за 2008 г.

К таким процессам относятся:

непрерывный выброс в атмосферу с вентиляционным потоком загрязняющих веществ (тонкодисперсной угольно-породной пыли, метана, углекислого газа, сероводорода и других вредных газообразных веществ);

откачка на поверхность и сброс в природные водотоки шахтных и карьерных вод, имеющих повышенную минерализацию, высокое содержание железа и кислую реакцию, загрязненных взвешенными веществами, нефтепродуктами, фенолами, бактериальными примесями;

выдача на поверхность склонной к самовозгоранию породной массы и размещение ее в конических и плоских природных отвалов;

изъятие из землепользования и нарушение новых участков земель часто сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения;

выдача на поверхность угля и последующие операции по его выгрузке, погрузке, транспортировке, хранению в открытых угольных складах, обогащению, переработке и сжиганию;

целый ряд вспомогательных технологических процессов и производств, без которых без которых невозможно ведение добычных и подготовительных работ в шахтах и разрезах.

Всё это, безусловно, приводит к снижению техногенной нагрузки и оказывает благоприятное влияние на состояние окружающей природной среды.

С другой стороны, ликвидация угледобывающих предприятий сопровождается нередко весьма опасными экологическими последствиями. К основным факторам негативного воздействия на окружающую среду ликвидируемых предприятий относятся:

прекращение производственной деятельности закрываемых угольных предприятий, в результате чего, как правило, остается вся развитая и весьма сложная производственная инфраструктура, не вписывающаяся в окружающий природный ландшафт;

затопление горных выработок и выработанного пространства шахт и резервов, сопровождающееся глубоким негативным воздействием на подземные и поверхностные воды, земную поверхность, атмосферный воздух;

выведенные из эксплуатации накопители твердых и жидких отходов производства, к которым относятся конические и плоские породные отвалы, открытые угольные склады, шламонакопители, гидроотвалы, отстойники и различного рода техногенные водоемы, занимающие обширные территории, являющиеся интенсивными источниками загрязнения подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха и не служащие украшением природного ландшафта;

промплощадки, нарушенные, загрязненные и деградированные земли, которые не могут быть использованы в существующем виде и подлежат рекультивации (таблица 2.2).

Перечисленные в таблице № 2.2 в той или иной мере продолжают оказывать негативное воздействие на все элементы окружающей природной среды. Глубина и степень экологической опасности, возникающей под влиянием этих факторов, обусловлены сочетанием природно-экологических и горнотехнических условий, имеющих специфические черты, и различаются по угольным бассейнам, месторождениям и отдельным предприятиям. По этой причине необходимый комплекс мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации негативных экологических последствий должен разрабатываться до начала технических работ по закрытию предприятий на стадии предпроектных проработок и проектирования.

Таблица 2.2 - Основные факторы негативного воздействия ликвидируемых шахт и разрезов на окружающую среду и технические решения по его предотвращению

Факторы негативного воздействия на окружающую средуЭлементы окружающей средыВиды негативного воздействия на окружающую средуТехнические решения по предотвращению негативного воздействия1.Прекращение производственной деятельности угольных предприятийПриродный ландшафтВыведение из эксплуатации промплощадки, подъездные железнодорожные пути и станции, технологические автодороги, ЛЭП, трубопроводы, линии связи, здания и сооружения.Демонтаж неиспользуемых зданий и сооружений, железнодорожный путей, трубопроводов, ЛЭП, расчистка промплощадок.2.Затопление горных выработок и выработанного пространства ликвидируемых шахтПодземные воды Поверхностные воды Земная поверхность Атмосферный воздухФильтрация, перетоки и внезапные прорывы шахтных вод из затопленных шахт в горные выработки смежных действующих шахт Загрязнение подземных питьевых водозаборов и подземных вод водоносных горизонтов, которые могут быть использованы для хозяйственно- питьевого водоснабжения Изливы и выходы в виде родников загрязненных шахтных вод на поверхность, стоки породных отвалов, поступление их в поверхностные водные объекты и на рельеф местности, загрязнение воды, русел рек и берегов Деформации земной поверхности, образование прогибов, просадок, провалов, сдвижение бортов разрезов, оползни, нарушения и разрушения линий передач, производственных зданий и сооружений Подтопление территории шахтерских городов и поселков, сельскохозяйственных земель и угодий Вытеснение шахтных газов из затапливаемых горных выработок и выработанного пространства, выход на поверхность и скопление газов в колодцах, подвалах зданий и помещений, пониженных участках местностиСоздание водонепроницаемых перемычек, тампонаж скважин, оставление целиков, поддержание уровня затопления на заданной отметке за счет откачки шахтных вод, строительство водоотливов на действующих шахтах Создание противофильтрационных завес, барражных систем Сбор и очистка изливающихся на поверхность шахтных вод, стоков породных отвалов промплощадок, закачка шахтных вод в глубокие горизонты, отвод поверхностных вод от породных отвалов Исключение строительства на подработанной территории, укрепление фундаментов зданий и сооружений, засыпка провалов, подвалка породой бортов разрезов, планировка поверхности Строительство водоотливных комплексов для понижения уровня подземных вод и дренажных систем для сбора, отвода и очистки откачиваемых шахтных и дренажных вод Контролируемый выпуск шахтных газов через специально оборудованные газодренажные трубы, газоизоляция нижних частей зданий, устройство газонепроницаемых перекрытий, принудительная вентиляция подвальных помещений3.Накопители отходов (породные отвалы, открытые угольные склады, шламо- и илонакопители, отстойники, техногенные водоемы)Земельные ресурсы Атмосферный воздух Водные ресурсы Изъятие из землепользования территории, техногенные формы ландшафта Выделение пыли и газообразных вредных веществ, особенно при возгорании или самовозгорании Образование загрязненных стоковЛиквидация накопителей отходов, восстановление ландшафта Тушение горящих породных отвалов и очагов самовозгорания, осуществление профилактических мероприятий, рекультивация занимаемой территории Сбор и очистка стоков4.Нарушенные, загрязненные и деградированные земли, карьерные выемкиЗемельные ресурсыНепригодность земель для хозяйственного использованияРекультивация земель и карьерных выемок для их последующего использования

В подавляющем большинстве случаев ликвидация шахт осуществляется методом затопления. Прекращение водоотлива из ликвидируемых шахт приводит к существенному изменению гидродинамического режима подземных вод, и прежде всего, к восстановлению их первоначального уровня, имевшего место до начала горных разработок. Изменяется, как правило, в сторону ухудшения, химический состав шахтных вод, что выражается в увеличении степени минерализации воды, содержания железа, ряда микроэлементов, в том числе обладающих токсичными свойствами. Могут быть загрязнены и выведены из строя близлежащие подземные источники хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Затапливаемые шахты нередко граничат с остающимися в эксплуатации соседними шахтами, сбитыми с закрываемыми горными выработками или имеющие с ними гидравлическую связь, что приводит к перетокам воды в действующие шахты и создает угрозу внезапных прорывов воды. Это вызывает необходимость увеличения производительности водоотливов на действующих шахтах или строительства водоотливных комплексов на ликвидируемых шахтах с целью поддержания безопасного уровня подземных вод.

Для решения проблемы защиты подземных вод от загрязнений при затоплении шахт необходимо, прежде всего, выполнение широких гидрогеологических исследований, включая проведение режимных наблюдений за подземными шахтными водами, оценку гидродинамического и гидрохимического состояния подземных вод, составления гидродинамических прогнозов, разработку специальных защитных мероприятий. В обязательном порядке должны предусматриваться мероприятия по снижению притоков воды в шахты и разрезы, степени загрязнения шахтных и подземных вод, основными из которых являются:

устройство водоупорных перемычек в горных выработках для регулирования потоков шахтных вод;

тампонаж разведочных, технических, неработающих водозаборных и других скважин;

засыпка прогибов, просадок, провалов и других понижений рельефа местности, особенно на выходах угольных пластов, и планировка поверхности;

сооружение противофильтрационных завес на пути движения шахтных вод с целью защиты подземных питьевых водозаборов;

бурение скважин вертикального дренажа для перехвата загрязненных шахтных вод.

Зачастую затопление шахт сопровождается изливом шахтных вод на поверхность. Наиболее сложные проблемы возникают в случае закрытия группы шахт, имеющих тесную гидравлическую связь между собой. Наличие такой связи обуславливает, как правило, высокую степень загрязнения шахтных вод, поступающих с глубоких горизонтов, и большие расходы шахтных вод. Наиболее опасными ингредиентами являются минеральные соли, повышенная кислотность и высокое содержание железа. Эти категории шахтных вод, представляют наибольшую опасность для поверхностных водных объектов. Большой вред водным объектам наносят так же стоки породных отвалов и промплощадок, которые характеризуются, как правило, еще более высокими концентрациями загрязняющих веществ.

Мероприятия по снижению вредного воздействия изливов шахтных вод, стоков породных отвалов и промплощадок на поверхностные водоемы включают:

закачку воды в соседние закрытые шахты, не имеющие свободного излива воды на поверхность с предварительной очисткой, например, в прудах-отстойниках и других сооружениях;

очистку на имеющихся на шахтах очистных сооружениях при соответствии расхода шахтных вод производительности этих сооружений и обеспечения необходимой эффективности очистки для последующего использования или сброса в водные объекты;

передачу шахтных вод на очистные сооружения ближайших действующих шахт с их реконструкцией в необходимых случаях;

строительство новых очистных сооружений на прогнозируемый излив на основе эффективных и экономичных технологий.

Стоки породных отвалов и промплощадок могут очищаться совместно с шахтными водами или локализоваться и подвергаться очистке на стационарных или передвижных установках.

Затопление водой больших объемов выработанных пространств на ликвидированных шахтах сопровождается изменение напряженного состояния горного массива, активизацией сейсмических проявлений горного давления. Сейсмические наблюдения, проводимые в различных угольных регионах страны, отмечают активизацию сейсмических явлений, периодически регистрируют техногенные землетрясения силой до 3-4 баллов по шкале Рихтера. Продолжаются, а в некоторых случаях активизируются процессы оседания земной поверхности с образованием прогибов, провалов, воронок, трещин, следствием чего является подтопление подработанных территорий, на которых располагаются промышленные здания и сооружения, жилые поселки, ценные сельскохозяйственные земли и лесные массивы. Для предупреждения этих явлений важное значение имеет своевременный прогноз возможности подтопления территорий, разработка и осуществление профилактических мероприятий.

Опасным явлением, связанным с затоплением шахт, является образование взрывоопасных скоплений метана и других вредных газов как в горных выработках при выполнении технических работ, так и на поверхности шахт в процессе их затопления. Как показывает практика, газовую безопасность при выполнении технических работ по закрытию шахт можно обеспечить за счет достоверного прогноза выделения и миграции метана, надежной вентиляции горных выработок, постоянного контроля состояния воздушной среды в местах возможного скопления метана. Для этих целей заблаговременно должны быть разработаны схемы вентиляции горных выработок с учетом их погашения. После полной засыпки стволов отвод газа из выработанного пространства производится по дегазационным трубам, выведенным на поверхность через перекрытия стволов. При обнаружении опасного скопления метана применяются экстренные меры по его ликвидации.

Опасные выделения метана и других вредных газов на земную поверхность при затоплении шахт обусловлены повышением уровня воды в отработанном пространстве и вытеснением его на более высокие горизонты, а затем и проникновением в подвальные помещения и нижние этажи промышленных и гражданских объектов.

Для предупреждения загазирования жилых и производственных зданий и помещений важная роль принадлежит прогнозированию и систематическому контролю скоплений газов, своевременной разработке и реализации оперативных мер по разгазированию объектов. Опыт показывает, что после полного затопления шахт, как правило, спустя 3-6 месяцев поступление метана на поверхность значительно снижается, а затем полностью прекращается.

Негативные последствия ликвидации нерентабельных угольных предприятий носят интегральный характер и отражаются не только в экологической, но и в социальной сфере. Воздействие на социальную сферу выражается прежде всего в ухудшении жизненных условий населения, проживающих в зоне влияния закрываемых предприятий, и связано с загрязнением атмосферного воздуха, воды водных объектов, снижением защитных функций лесных насаждений.

С прекращением добычи угля, закрытием и затоплением угольных шахт и разрезов экологическая опасность сохраняется, ранее нанесенный природной среде экологический ущерб не исчезает бесследно, появляются и могут возникать в будущем новые источники опасности для окружающей природной среды в зоне их влияния. Поэтому в проектах закрытия шахт должен быть предусмотрен и в дальнейшем реализован системный экологический мониторинг и полный комплекс природоохранных мероприятий, учитывающий все источники загрязнения и факторы негативного влияния на окружающую среду.

Ликвидация негативных экологических последствий закрытия угольных предприятий и нейтрализация вновь возникающих источников экологической опасности требуют больших материальных затрат. Для снижения затрат необходим взвешенный, научно обоснованный подход к решению этой весьма сложной и важной проблемы, создание и эффективное функционирование системы экологического мониторинга, глубокая проработка и оперативная реализация природоохранных мероприятий с учетом реально складывающейся обстановки в угольных регионах.

В мульдах оседания на поверхности происходит подтопление территории в том числе селитебных зон.

Водопонижение в зонах подтопления производят с помощью систем дренажных каналов. Дренажные воды загрязнены органическими веществами, тяжелыми металлами и др. Как правило, дренажные воды без очистки сбрасываются в водоемы.

3. Анализ путей защиты гидросферы на закрытых шахтах

Шахтные воды, загрязненные взвешенными веществами, сульфатами, хлоридами, железом, натрием, нефтью, фенолами, микроэлементами, сбрасываются в гидрографическую сеть в угледобывающих регионах.

Аналогичная ситуация наблюдается и при закрытии шахт. При закрытии шахт прекращается загрязнение шахтной воды некоторыми компонентами, концентрация других компонентов остается на прежнем уровне или может даже увеличиваться. Излив воды на поверхность не прекращается, поэтому остается вопрос платы за ее сброс в гидрографическую сеть и необходимость очистки от некоторых специфических загрязнений, например, фенолов, нефтепродуктов и микроэлементов.

Наибольшее распространение для очистки шахтных вод на предприятиях угольной промышленности нашли отстойники и фильтровальные очистные сооружения. Однако в ряде случаев применение традиционных способов и схем очистки воды затруднено или не обеспечивает требуемого качества очищенной воды.

Анализ патентной литературы показал, что во всех развитых странах в настоящее время успешно применяется биологическая очистка производственных сточных вод с помощью активного ила или смеси микрофлоры в виде биопленки на фильтруемом материале.

В США, патент № 4358221, 1982, известен способ очистки от нефти в специальных скважинах, заполненных песком и гравием, в результате чего образуется дренажная сеть, которая соединена с ямой. Вода, протекая через скважины, заполненные песком и гравием, перетекает в яму для последующей очистки.

В Японии, заявка № 60-15398, 1985, существует способ удаления из сточных вод марганца с помощью бактерий Pseudomonas, окисляющих его в условиях практического отсутствия источников питания бактерий. После окисления марганец удаляют осаждением из воды.

В Великобритании, заявка № 1579623, 1980, в качестве фильтрующей среды для биологической очистки сточных вод используется инертный материал из гранулированного материала в виде активированного угля и песка.

Во Франции, заявка № 2565962, 1985, известен способ биологической очистки воды, согласно которому воду подают сверху вниз через фильтрующий гранулированный материал с одновременной подачей кислорода в середину фильтрующего материала. Способ применим для удаления углеродсодержащих загрязнений.

Известен «Способ биохимической очистки сточных вод от бенз(о)пирена», а.с. № 1137085, СССР, 1985, включающий предварительную механическую очистку, аэрацию, введение микроорганизмов рода Pseudomonas и фосфорного питания. Очистку осуществляют при постоянной скорости протока сточных вод и непрерывном режиме культивирования микроорганизмов с концентрацией 50-100 млн. клеток в 1 мл, при рН=6,8-9,2; и при температуре 25-400С в течение 35-44 часов.

Известен «Способ применения фильтрующего материала для очистки сточных вод от ионов цветных металлов, нефтепродуктов и синтетических поверхностно-активных веществ», а.с. № 8066615, СССР, 1981.Фильтрующий материал содержит осадок нейтрализованных травильных растворов в количестве 30-70%, остальное - торф. Осадок состоит из гидроокиси железа, сульфата кальция и извести.

Известен «Способ очистки сточных вод от органических веществ, преимущественно нефтесодержащих» а.с. № 823314, СССР, 1981. Очистка проводится на биофильтре с помощью биопленки. С целью повышения степени очистки в сточные воды вводят нефтеокисляющие бактерии Pseudomonas aeruginosa с регенерированной биопленкой.

Представляет интерес «Способ микробиологического окисления биорезистентных соединений», а.с. № 998391, СССР, 1983, бактериями-деструкторами рода Pseudomonas в присутствии биогенного субстрата в качестве водного раствора гуминовых кислот бурого угля. Раствор гуминовых кислот вводят до концентрации 0,000004-0,000006%.

Существует «Способ очистки сточных вод», а.с. № 887477, СССР, 1981, от минеральных и органических загрязнений, например, нефтепродуктов, солей тяжелых металлов. Сточные воды обрабатывают реагентами, отстаивают, фильтруют через песчано-гравитационный фильтр, после чего спускают в аэрируемые биологические пруды на 2-5 суток.

Известен «Способ очистки природных вод от летучих галогенорганических соединений, нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ», а.с. (12) AJ (11) 1701649 СССР, 1991, путем фильтрования в аэробных условиях через инертную загрузку с одновременной подачей воздуха противотоком воде. Очистку в процессе фильтрования проводят микроорганизмами Pseudomonas и Acinetobacter при соотношении 1:2-1:3. В качестве инертной загрузки используют керамзит, индегизит, аглопорит, горелые породы, шлаки, кокс, полукокс крупностью 2-10 мм. Фильтрование через загрузку осуществляют 2-3 недели при подаче воздуха 2-5 м3/м3.

Известен способ фиксации токсичных веществ и тяжелых металлов в осадках сточных вод, патент ФРГ, OS 3205717, 1983. При очистке сточных вод к шламу из размолотой глины, содержащей монтмориллонит, фиксируются тяжелые металлы, в частности кадмий. Глинистые минералы (монтмориллонит) фиксируют неорганические и органические соединения.

Существует способ удаления органических загрязнений из сточной воды, патент РСТ (W0) № 92/-6043, 1992. Биореактор содержит пористую опорную систему с биомассой, способной разлагать фенольные соединения до остаточного содержания менее 0,02 мг/л пр времени пребывания в водной системе 15 час. Пористая система с биомассой содержит гидрофильный полимер (например, пенополиуретан), мелкие частицы активированного угля и микроорганизмы, распределенные в полимерном материале. Уголь способен саморегенерироваться, поэтому его не нужно периодически заменять или пополнять свежими порциями.

Существует способ восстановления элементов, содержащихся в малых концентрациях, до элементарных форм с помощью микроорганизмов, США, патент 4826602, 1989. Концентрация ионов или по меньшей мере одного тяжелого металла из группы, в состав которой входят Pb++, Au+, Ag+, SiO3, Pt++, Cu++, уменьшают путем превращения в элементные металлы с помощью контакта с культурой Pseudomonas.

Существует способ очистки сточных вод, патент Японии, № 56-26479, 1976. Сточную воду обрабатывают в аэротенке с вращающимися модулями, состоящими из гофрированных пластин. На поверхности пластин, культивируют микроорганизмы рода Pseudomonas. Для их культивирования применяют гранулированный носитель с плотностью более 1, например, активированный уголь или песок.

Существует способ и устройство для очистки воды от азота, применяемой для орошения, патент Японии № 59-31400, 1984. Сточную воду обрабатывают в слое гальки с окислением содержащегося в ней азота почвенными бактериями до азотной кислоты. Над слоем гальки расположен слой грунта, соединенный с поверхностным слоем земли с растительностью.

Известно устройство траншейного типа для очистки дождевых вод, патент Японии, № 63-63040, 1988. На слое щебенки в донной части траншеи уложены И-образные каналы, разделенные на верхнюю аэробную секцию, заполненную углем, и нижнюю - анаэробную. В верхней части над слоем песка и каналом сформированы слой гравия и слой газопроницаемого грунта.

Известен патент ГДР № 225416, 1985, «Микробиологический способ удаления кадмия из сточных вод химической и металлургической промышленности». Использование микроорганизмов обеспечивает удаление до 75% содержащегося в сточных водах кадмия.

Известен способ сорбционного удаления соединений ртути с помощью микроорганизмов, патент ГДР № 225415, 1985. Ртуть и ее соединения удаляются сорбцией на биомассе из мертвых, высушенных или живых нерастущих микроорганизмов.

Известен способ очистки воды, содержащей гуминовые вещества, патент ГДР № 264908, 1989. Воду, загрязненную гуминовыми веществами, с растворенными загрязнениями пропускают через чистый песок.

Имеется заявка № 0076898 ЕПВ (Европейское патентное ведомство), 1983, на установку для биологической очистки воды или сточных вод. Сточные воды фильтруют через смешанный твердый слой (активный уголь и пемза), что снижает перепад давлений при фильтровании воды и удаляет растворенные органические вещества.

Известна также заявка ЕВП № 0072388, 1983, на способ и устройство для полного или частичного удаления нежелательных примесей из проточного водоема, имеющего уклон. Устройство функционирует в естественных условиях в течении года. Воду из проточного водоема по уклону направляют через насыпной зернистый материал с сорбционными свойствами, задерживающий примеси и работающий в любое время года. Процесс осуществляется без подвода энергии извне (например, без насоса).

Существует способ биологической очистки геотермальных и попутных нефтяных вод от фенолов, а.с. СССР, С 1794891, 1990. В сточную воду вводится культура бактерий рода Bacillus, а сцелью сокращения сроков пусконаладочного периода и повышения эффективности очистки также используют ассоциацию бактерий родов Artrobakter и Bacillus, иммобилизованных на инертном носителе; внесение бактерий в воду производится в количестве 2-5 г/л по сухой биомассе.

Известен способ очистки от взвешенных веществ сточных вод процессов обогащения руды, а.с. С 02 1758026, Россия, 1990. С целью повышения степени очистки от взвешенных веществ и получения твердого остатка, в качестве реагента используют содержащую экзополисахариды биомассу Aureobasidium puflutans в количестве 2-20 мг/л по сухому весу при pH=6-8, создаваемым углекислым газом.

Известен состав для биохимической ликвидации нефтяных загрязнений с поверхности водоемов, а.с. С02 17105157, 1998, на основе азот-фосфоросодержащего липофильного удобрения. С целью интенсификации процесса аэробного биоразложения состав содержит гидрофобный порошкообразный адсорбент с плотностью меньше 1 кг/дм3 и бактериальный препарат при следующем соотношении компонентов, масс.% : липофильное удобрение (инкапсулированная смесь соединений азота и фосфора - 18-61); адсорбент (гидрофобизованный вспученный перлит - 38-80); бактериальный препарат (штамм нефтеразлагающих микроорганизмов - Pseudomonas putida 36-0,5-2,0).

Известен способ удаления марганца из растворов, включая промышленные водные стоки, патент США US 5441641А, 1995. Для удаления марганца из водных сред, которую пропускают через пористый носитель с осажденными на нем аэробными бактериями вида Metallogenium со способностью перевода растворенных в водной среде катионов марганца в нерастворимый осадок.

Известна очистка подземных вод от соединений железа, марганца и органических загрязнений. Ж.: Водоснабжение и санитарная техника, № 12, 1997. Иногда в подземных водах, наряду с высокими концентрациями железа и марганца отмечается повышенное содержание природных органических загрязнений - гуминовых веществ. Также встречаются воды антропогенного происхождения, в которых присутствуют фенолы, амины, нефтепродукты и др. Экспериментальные установки включали блоки окисления воды воздухом или озоном и фильтровальный порошок с песчаной и угольной загрузкой. Скорость фильтрования 5-10 м/ч. Эффективное удаление Мn и органических загрязнений наблюдается после очистки воды на угольных фильтрах с предварительным озонированием - уменьшается цветность, перманганатная окисляемость, концентрация фенолов, нефтепродуктов и др. загрязняющих веществ.

Для очистки низкоконцентрированных сточных вод от нефтепродуктов перспективен сорбционный метод с использованием разнообразных искусственных и природных сорбентов и фильтров. Учитывая дороговизну и дефицитность уже зарекомендовавших себя активированных углей, в настоящее время проводят исследования по применению в качестве сорбентов других углеродсодержащих материалов: природных термоуглей, торфов, высокозольных сланцев и др. Во Всероссийском НИИ минерального сырья (ВИМС) были проведены исследования по применению шунгитовой породы Зажогинского месторождения, содержащей 20-35 % углерода и прошедшей соответствующую модификацию в качестве сорбционного материала для доочистки нефтесодержащих сточных и оборотных вод. На основании результатов, полученных при изучении различных способов регенерации отработанных образцов шунгитового сорбента, было сделано заключение о нем, как о сорбционном материале многократного использования. (5-ая Международная научно-техническая конференция, «Решение экологических проблем в автотранспортном комплексе», Москва, 1-2 февр., 2001: Сборник докладов, М: Изд-во МАДИ, 2001, с.130).

Природные сорбенты - глины, глинистые минералы и торф - активно применяются в очистке сточных вод за рубежом и в России. Кроме того, они могут послужить недорогим и доступным сырьем для производства комбинированных сорбентов. В статье «Очистка сточных вод с использованием природных материалов и отходов производства» (Актуальные проблемы современного строительства: Сборник научных трудов 32 Всероссийской научно-технической конференции. Пенза, 25-27 марта, 2003. Ч.1. Строительные материалы и изделия. Пенза: Изд-во ПГСА.2003, с. 194-198) предложен сорбент, полученный смешением природных минералов (торфа, песка, глины или диатомита), добавлением сырой нефти, воды и раствора поверхностно- активных веществ (ПАВ), с последующей обработкой оксидами кальция (негашеная известь) или магния. Гранулированием, сушкой и прокаливанием при Т=300-6000С. Адсорбент представляет из себя гранулированный неоднородный материал светло-серого, светло-бурого или бурого цвета, размеры гранул диаметром от 1 до 5 мм. Предлагаемый способ адсорбционной очистки сточных вод позволяет извлекать из сточных вод нефтепродукты, ионы металлов и другие вещества одновременно на стадии доочистки за счет применения адсорбента, обладающего хорошими сорбционными свойствами, прочностью и хорошей фильтрующей способностью, тем самым расширяет диапазон извлекаемых веществ, упрощает и удешевляет технологию очистки сточных вод.

В статье «Очистка сточных вод нетрадиционными сорбентами» (Шевченко Т.В., Мандзий М.Р., Тарасова Ю.В. Экология и пром-сть России, 2003, янв., с. 35-37, 49) приведены закономерности сорбционного извлечения из воды ионов тяжелых металлов, встречающихся в производственных сточных водах (меди, кадмия, свинца) с помощью нетрадиционных сорбентов: горелой породы, базальтового волокна и композиционного сорбента на основе отходов алюминиевого производства. Для повышения эффективности очистки сточных вод были разработаны методы модификации этих материалов.

По результатам обзора технической и патентной литературы (Удаление нефтепродуктов и взвешенных веществ фильтрованием и сорбцией. Передовые технологии водоснабжения и водоотведения в восточных районах Россиии: Межвузовский сборник научных трудов. Дальневост. Гос. Университет путей сообщ. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС.- 2000, с. 87-90, 138) приводятся методы и виды сооружений для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ с использованием фильтрации и сорбции.

В НПП «Би-ТЭК» (Применение биотехнологий для очистки стоков и утилизации жиров. Стройпрофиль.-20004, № 1, с. 67) разработаны специальные биоферментные препараты, содержащие селекционированный консорциум микроорганизмов и ферментов. Регулярное профилактическое применение биопрепаратов позволяет удалять образовавшиеся жировые пробки и органические отложения в сливных коммуникациях и канализационных колодцах, а также предотвращать их образование, что приводит к снижению показателей загрязняющих веществ в сточных водах. Применение биопрепаратов не требует специального оборудования, дополнительного персонала, больших материальных затрат и, в отличие от традиционных механических и химических методов очистки, не вызывает коррозию труб и сооружений. Водные растворы биопрепаратов используют для промывания канализационных сетей через сливные коммуникации (отверстия раковин, моек, ванн, трап и т.д.). При использовании биопрепаратов происходит первичный контакт жиросодержащих стоков с бактериями рода Pseudomonas и ферментами до попадания стоков в жироуловители. В трубах образуется защитная биоферментная пленка, которая не позволяет жиру откладываться на стенках и создавать жировые пробки.

В статье «Применение природных цеолитов месторождения Хогуруу (Якутия) для очистки нефтесодержащих сточных вод» (химия в интересах устойчив. Развития.-2003,11, 3 6, с. 849-854) рассмотрены возможности применения природного цеолита месторождения Хонгуруу (Якутия) в процессах сорбционной очистки нефтесодержащих сточных вод. Описаны физико-химические и сорбционные свойства цеолита. Показано, что хонгурин может использоваться для извлечения как молекулярно растворенных, так и эмульгированных нефтепродуктов.

В работе «Эколого-экономические проблемы очистки воды фильтрованием» (Экономика, экология и общество России в 21-столетии: Труды 4 Международной научно-практической конференции, Санкт-петербург, 21023 мая 2002, Т.3.СПб:Неостор.-2000, с. 269-271), поставлена задача рассмотреть проблему выбора природных и синтетических материалов, используемых для очистки воды и стоков, с позиций принципов устойчивого развития, основными из которых являются экономия энергии и сохранение окружающей среды. Авторами изучена возможность использования для очистки воды и стоков некоторых материалов, приготовленных на основе цеолитов, шунгита, альбитофира, горелых пород, ильменита, торфа. Их фильтрующая способность и сорбционные свойства рассмотрены в сравнении с традиционными ФЗ - кварцевым песком, керамзитом, активированным углем. Показана перспективность избранного направления с позиции как экономического, так и экологического подхода.

В работе «Очистка сточных вод с использованием иммобилизованной микрофлоры» (Rother Elmar. KA- Abwasser, Abfall. 2004. 51, № 4, с. 362-364. Нем.) сообщается о семинаре, посвященном проблемам очистки сточных вод с использованием систем с биопленкой (ноябрь 2003, ФРГ). Указывается, что во всем мире мощность систем, использующих методы биофильтрования, оценивается равной 50млн. чел.-экв. К перспективным относятся схемы с использованием гранулированной аэробной биомассы, проведены исследования, в которых установлено, что гранулы образуются с участием экстрацеллюлярных полимерных образований, они отличаются высокой устойчивостью, биомасса в них сохраняет свои свойства в течение длительного времени. Сообщается о строительстве очистных сооружений мощьностью 250 000 чел.-экв. На базе биофильтров, которые занимают поверхность менее одного га.

Разработан комбинированный субстрат для очистки поверхностных вод (Способ и субстрат для обработки сточных вод. Заявка 10200616 Германия, МПК С02F 1/28, С02F 1/42.Funke Kunststoffe Gmb, Schriefer Thomas. № 10200616.4 Заяв. 10.01.2002. Опул. 24.07.2003. Нем.), в особенности, сточных вод транспортных средств, от тяжелых металлов, нефтепродуктов и ароматических веществ. Субстрат представляет собой порошковый высокопористый материал на основе алюмосиликатов и глиноподобных материалов, обладающих свойствами ионообменника по отношению к тяжелым металлам, таких, как ртуть, а также свойствами регулятора кислотно-основных свойств воды за счет щелочности поверхности. Субстрат имеет высокую фильтрующую и абсорбционную способность по отношению к взвешенным и органическим веществам. Субстрат содержит 40% высокопористого материала, 20 % алюмосиликата, 30% фильтрующего материала и 10 % глиноподобного материала.

Всероссийским нефтяным научно-исследовательским институтом разработан биопрепарат для очистки воды от нефти и нефтепродуктов (патент RU94034274 А Россия). Препарат состоит из нефтеокисляющих бактерий рода Pseudomonas, выращенных на твердом субстратеносителе с титром 2,5*109 кл/мл. В зависимости от состава нефтепродуктов и степени загрязненности эффективность очистки воды составляет 40-95 %.

Инновационным производственным коммерческим предприятием «Инновационные биотехнологии» разработан патент на штамм бактерий Pseudomonas fluorescence, разлагающий ароматические соединения (патент RU 940 18453 А Россия), в частности фенол. Штамм используется в биофильтрах для очистки сточных вод.

В России в ПО «Кемеровуголь» (2) были проведены исследования, направленные на выявление возможности очистки воды от твердых взвесей фильтрованием в массивах крупнокусковых скальных и полускальных пород. К таким массивам относятся, в первую очередь, отвалы коренных пород вскрыши, различные технологические дамбы и насыпи, а также специально возводимые фильтрующие массивы из отходов горного производства.

Так как фильтрующим материалом являются горные породы, которые представляют собой отходы горного производства, строительство фильтров и последующая их эксплуатация требует минимальных затрат при обеспечении необходимой степени очистки воды.

В качестве фильтров можно использовать существующие на горных предприятиях массивы дискретных горных пород. К таким массивам относятся отвалы вскрышных пород, терриконики, различные технологические породы.

Водоудерживающая дамба состоит из горных пород с низкой водопроницаемостью.

Крупнокусковые фильтрующие массивы, сложенные из устойчивых к воздействию воды песчаников, характеризуются высокой водопроницаемостью, движение воды в них подчиняется квадратичному закону фильтрации. В мелкозернистых массивах с большим содержанием глинистых фракций или легко размокаемых алевролитов и аргиллитов, зависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента имеет линейный характер и коэффициент фильтрации значительно ниже. Установлено, что коэффициент фильтрации породных отвалов и дамб, отсыпанных из вскрышных пород, изменяется от долей миллиметра до нескольких сантиметров в секунду. При фильтрации загрязненной воды в породных массивах происходит оседание взвесей в порах и осветление фильтруемой воды. Выполненные позднее ФГУП МНИИЭКО ТЭК лабораторные исследования по хоз. Договору с ОАО «Дальвост НИИпроектуголь» по очистке сточной воды (искусственно приготовленной) закрывающихся шахт с использованиемфильтрующего материала из углеотходов с фракционным составом от 0,25 до 10 мм и 2-х видов микроорганизмов рода Pseudomonas показали 100 % -ную очистку от взвешенных веществ, нефти и фенолов в течении 24 часов.

Таким образом, одним из перспективных путей очистки шахтных дренажных вод является фильтрация их через дамбы из горных.

4. Обоснование места расположения и расчета фильтрующей дамбы для очистки дренажных вод на поле шахты « Анжерская»

4.1 Условия и характер сброса шахтных и дренажных вод в г. Анжеро-Судженск

Шахтный водоотлив

Несмотря на то, что шахта «Анжерская» закрыта, шахтный водоотлив продолжает работать. Годовой объем сброса составляет 950 тыс. м3. По данным Кузбасского мониторинга за III - IV квартал 2006 года преобладающая тенденция формирования качества воды - снижение или стабилизация уровня загрязнения у 72% загрязняющих веществ в III и 70% в IV квартале. В IV вода стала более загрязненной чем в прошлом квартале в связи с повышением концентраций органических веществ по показателю ХПК - с 31 до 54 мг/л, а по БПК - с 1,2 до 1,9 мг/л, а также сульфатов - с 326 до 626 мг/л.

В течение года регистрировались повышенные концентрации: взвешенных веществ (6 ПДК), железа (26 ПДК), минерализации воды (1,2 ПДК), марганца (24 ПДК), сероводорода (2,3 ПДК), ХПК (1,8 ПДК). Элементная расшифровка стока показала на наличие в стоке повышенных концентраций кальция - до 1,9 ПДК, магния - до 2,7 ПДК; марганца - до 24 ПДК. Состав сточных вод нестабильный и имеет сезонные колебания. Токсичность воды повышенная - 35% гибель тест-объектов.

Таблица 4.1

ИнгредиентыСр. многолет, мг/л3кв 2008г, мг/л4кв 2008г, мг/лМасса сброса в 4кв, г/часТенденция Взвешенные4620-38-1710-27-302945снижениеБПКп1,61,21,9250стабильнаяХПК1731-25-2620-544070повышеннаяАммиак3,931-0,8-0,81,08-0,84114снижениеФенол0,0020,0010,0020,22стабильнаяНФПР0,170,0050,045,3снижениеЖелезо4,17,8-6,5-5,96,2-5,8606повышениеНитриты0,010,0020,0060,8снижениеНитраты0,40,20,2735снижениеМинерализация10751170-1237-1080958-1179132571стабильнаяХлориды3656445842стабильнаяСульфаты65732662682549стабильнаяМарганец2,042,4повышениеЦинк0,0030,04повышениеКадмий0,00050,0001стабильнаяСвинец0,0010,0001снижениеМедь0,0020,02повышениеСероводород0,0020,004-0,008-0,0030,003-0,0060,47повышениеБиотест,%30%35%повышениеРн7,386,5-76,78-7,0стабильнаяУд.электр-ть26702400-23802440-2310стабильнаяКальций180335Магний110Никель0,010,01Стронций6,9

Вывод: Сточная вода шахты представляет экологическую опасность при сбросе в водоем в части загрязнения его взвешенными и органическими веществами, повышенными концентрациями железа, марганца.

Река Анжера в створе сброса шахты «Анжерская»

Таблица 4.2

ИнгредиентДо сброса, мг/лПосле сброса, мг/лПрирост концентраций, мг/лПримечаниеВзвешенные294617отрицательноеБПК1,21,1без влиянияНФПР0,130,13без влиянияАммиак3,61,14ПоложительноеСухой остаток320850520ОтрицательноеЖелезо1,61,27ПоложительноеКислород7,38,2ПоложительноеФенол0,0020,0070,005ОтрицательноеХПК6,91811,1ОтрицательноеСероводород00Без влиянияТоксичность15%20%ПоложительноерН7,37,3Без влияния

Фоновый створ. В течение года вода в реке была нейтральная, низко минерализованная, с хорошим кислородным режимом Фоновый створ был загрязнен бытовыми стоками, содержал повышенные концентрации азота аммиака до 2,4 ПДК. Концентрации железа превышали норму в 3 раза, фенола - в 2 раза. Качество воды, в период «летней межени» не соответствовало СанПиН 2.1.5.980-00. Микробиологическое исследование воды показало превышение нормы по содержанию термотолерантных форм бактерий в 24 раза.

Контрольный створ. Сброс шахты в течение года оказывал отрицательное влияние на качество речной воды, но в рамках одного класса качества. Сброс шахты в IV квартале значительно повышал уровень загрязнения речной воды взвешенными веществами с 29 мг/л до 46 мг/л, повышал минерализацию воды в 2,6 раза, концентрацию фенола в 5 раз и ХПК - в 3 раза.

Бакзагрязнение воды, ниже сброса, на уровне фона. Вода реки загрязненная, причем степень загрязнения усиливалась постепенно: фаза «весеннего половодья» - 3 класс, фаза «летняя межень» - 4 класс, фаза «осенний паводок» - 4 класс, фаза «перед ледоставом» - 4 класс качества.

Вывод: Сброс шахты отрицательно влияет на гидрохимические показатели качества речной воды в рамках одного класса качества.

Дренажные воды г. Анжеро-Судженска.

Водопонижение производится с территории частной застройки. Для данного района характерно наличие огородов, животноводческих помещений, отмечается сброс хозбытовых стоков на рельеф местности и в выгребные ямы. В незначительном удалении (на север) от осушаемого района расположены отстойники ГОФ «Анжерская». С южной стороны водопонизительного участка находится действующая лесобаза, производящая распиловку древесины, на производственной территории которой находится толстый слой многолетних древесных отходов (щепа, опилки). На ул. Кайлинской (рядом с ул. Халтурина) был действующий пожар породного отвала, который в настоящее время потушен. Все перечисленные объекты в той или иной степени влияют на качество дренажных вод.

Дренажи с зоны 1 и 2 г. Анжеро-Судженска

Всего с подтопляемой территории города, в настоящее время действует 13 дренажей:

Зона №1

Выпуск №1.ул.Халтурина, Донская, сброс в р. Кошевка. Объем - 1,01 м3/час.

Сточная вода без запаха, прозрачная, с нейтральной реакцией, рН - 7,12, содержание аммиака повышенное - 1,1 мг/л. Вода имеет низкую минерализацию - 476-372 мг/л. В IV квартале в воде начал регистрироваться сероводород - 0,002 мг/л. Нефтепродукты и фенол регистрируются в следовых концентрациях. Сточная вода нетоксичная, гибель тест-объектов составляет 10 %. Содержание взвешенных веществ в IV квартале понизилось с 14 мг/л до 3 мг/л.

Выпуск №2. Ул. Халтурина, Донская, сброс в озеро Кошевка. Объем - 2,5 м3/час.

Сточная вода нейтральная, рН - 7,1. Вода без запаха, содержит сероводород - 0,002 мг/л. Соединения группы азота и взвешенные вещества в течение года не превышали нормы. Нефтепродукты содержатся в остаточных количествах. Фенол превышал норму максимально - в 1,3 раза, а железо - в 1,2 раза.

Минерализация зависела от сезона года и регистрировалась в интервале 879-382 мг/л. Сточная вода нетоксичная, гибель тест-объектов - 15%-25%. Содержание органических веществ регистрировалось в пределах нормы БПК - 3,6 мг/л, а ХПК - 18 мг/л.

Зона 2

Выпуск №3. Ул. Калинина, сброс в пойменное болото р. Алчедат. Объем - 0,5 м3/час.

Сточная вода без запаха, содержит сероводород - 0,003 мг/л (1ПДК). Аммиачное загрязнение воды невысокое - 1,08 мг/л (0,7 ПДК). Содержание взвешенных повышенное - 16-15 мг/л (нитриты, нефтепродукты, фенол содержатся в остаточных концентрациях. Минерализация воды низкая - 490-434 мг/л (0,5 ПДК). Сточная вода не токсичная - 15%. Органическое загрязнение в норме: БПК - 3,7 мг/л, ХПК - 4,6 мг/л.

Выпуск №4.ул. Панфилова, сброс в пойменное болото р. Алчедат. Объем - 0,81 м3/ч.

Содержание взвешенных веществ низкое - 3,8 мг/л. Концентрация сероводорода - 0,003 мг/л. Минерализация воды низкая - 523-426 мг/л (0,5 ПДК). Содержание органики повышенное - 20-12 мг/л (0,7-0,4 ПДК), рН водной среды, как и в прошлом квартале, сдвинуто в кислую сторону - 6,56-6,8. Нефтепродукты и нитриты содержатся в остаточных концентрациях. Фенол и нитраты превышают норму в 1,1-1,5 раз. Сточная вода не токсичная, гибель тест-объектов составляет 10-20%.

Выпуск №5.ул. 20-го Партсъезда, сброс в пойменное болото р.Алчедат. Объем - 1,2 м3/ч.

Сточная вода нейтральная рН-6,8, без запаха, с низким содержанием соединений аммиака - 0,86 и органических веществ (БПК - 3,7 мг/л, ХПК - 15 мг/л). Содержание взвешенных веществ низкое - 3 мг/л. Все контролируемые показатели качества воды ниже нормы. Токсичность воды- 20%.

Выпуск №6. Ул. Чкалова (частный сектор). Объем сброса - 1,2 м3/ч.

Как и в прошлом квартале, все контролируемые показатели качества воды ниже нормы. Нитриты, железо, нефтепродукты, фенол, показатель ХПК регистрируются в остаточных концентрациях. Концентрация взвешенных - 3 мг/л. Сточная вода нейтральная, рН - 6,9, без запаха, слабоминерализованная - 418 мг/л. Токсичность воды - 10 %.

Выпуск №7. Ул.Краснофлотская, сброс в пойменное болото р. Алчедат. Объем - 2,8 м3/ч.

Сточная вода с нейтральной рН - 6,7-6,9 мг/л, без запаха, слабо минерализованная - 645-439 мг/л (0,6-0,4 ПДК). Концентрация сероводорода на уровне ПДК. Нитриты, нефтепродукты, железо содержатся в остаточных концентрациях. Загрязнение органическими веществами повышенное (БПК - 3 мг/л, ХПК - 16 мг/л), но ниже чем в прошлом квартале. Сточная вода нетоксичная, гибель тест-объектов - 10%-25%.

Выпуск № 8. Ул. Гастелло, сброс в пойменное болото р. Алчедат. Объем - 2,2 м3/ч.

Сточная вода без запаха, с нейтральной реакцией - 6,8, слабо минерализованная - 657-479 мг/л (0,6-0,4 ПДК). Содержание органики повышенное (ХПК - 24,5-34 мг/л). Фенолы, нефтепродукты, нитриты регистрируются в остаточных концентрациях. Содержание взвешенных веществ, в период ледостава снизилось с 10 мг/л до 3 мг/л. Сточная вода нетоксичная, гибель тест-объектов 0 15%-30%. Сероводород регистрируется на уровне 1 ПДК.

Выпуск № 9. Ул. Красная, сброс в пойменное болото р. Алчедат. Объем - 1 м3/ч.

Сточная вода без запаха, с нейтральной реакцией - 6,8, слабо минерализованная - 649-492 мг/л (0,6-0,5 ПДК). Содержание органики повышенное - 20,5-22 мг/л. Нефтепродукты, нитриты регистрируются в остаточных концентрациях. Содержание взвешенных веществ в период ледостава снизилось с 10 мг/л до 4 мг/л. Сточная вода не токсичная, гибель тест-объектов - 10%-20%.

Выпуск № 10. Переулок №1, Заводской. Объем сброса - 1,2 м3/ч.

Вода без запаха, слабо минерализованная - 511-394 мг/л, активная реакция среды сдвинута в кислую сторону: рН - 6,5-6,8. Аммиачное загрязнение в период ледостава снизилось с 14 мг/л до 0,62 мг/л. Если в фазу «дождевой паводок» концентрация органических веществ была 29 мг/л, то перед ледоставом снизилась до 4,6. Дренажные воды содержат низкие концентрации взвешенных - 6 мг/л. Сточная вода не токсичная, гибель тест-объектов -20%.

Выпуск № 11.Переулок №2, Заводской (дорога на р.Мишиху). Объем сброса - 0,4 м3/ч.

Сточная вода имеет слабокислую реакцию - 6,78, без запаха, прозрачная, содержание соединений группы азота и взвешенных веществ низкое - 4мг/л. Сточная вода нетоксичная, гибель тест-объектов - 10%. Концентрация всех контролируемых веществ не превышают ПДК.

Выпуск № 12. Переулок №3. (ул. Заводская и 8-марта). Объм сброса - 0,6 м3/ч.

Вода нейтральная, низко минерализованная - 390, не содержит сероводорода - 0,002 мг/л. Фенол и сульфаты регистрируются на уровне ПДК. Аммиачное загрязнение низкое - 0,3 мг/л. Концентрация органических веществ повышенная, но не превышает ПДК - 19 мг/л. Сточная вода не токсичная, гибель тест-объектов -15%-20%.

Выпуск № 13. Переулок №3 (ул. 8-марта). Объем сброса - 0,45 м3/ч.

Сток нейтральный (рН-6,8) с повышенной минерализацией (800 мг/л) в период осеннего дождевого паводка, которая снижается в период ледостава - 496 мг/л. Загрязнение органическими веществами в фазу «перед ледоставом» снижается по ХПК с 26 мг/л до 4,6 мг/л. Концентрация взвешенных низкая - 4,3 мг/л. Сточная вода не токсичная, гибель тест-объектов -25%.

Шахта «Судженская». Сброс сточных вод

Концентрация взвешенных в течение года была нестабильной. В III квартале регистрировался залповый сброс взвешенных веществ до 90 мг/л, а в IV квартале концентрация взвешенных вновь вернулась к уровню II квартала.

В течение года регистрировался постепенный рост концентрации (относительно средних многолетних концентраций):сероводорода - в 3 раза, марганца - в 3 раза, цинка - в 17 раз, фенола - в 1,5 раза, железа - в 3 раза. В IV квартале превышались экологические нормы при сбросе в водоем по железу - в 6 раз, по фенолу - в 3 раза, сероводороду - в 2 раза. Токсичность воды - 30%.

Таблица 4.3

Сток содержит трудно окисляемую органику ХПК - 28-31 мг/л при БПК - 2-1 мг/л. В течение года регистрировалось повышенное загрязнение не окисленными формами аммиака (свежее аммиачное загрязнение), что предполагает поступление в горные выработки хозбытового стока. Сброс шахты имел бактериальное загрязнение, содержание термотолерантных форм бактерий в 24 раза превышало норму, что также подтверждает факт хозбытового загрязнения подземных вод.

Вывод: Сбросы шахты представляют экологическую опасность для поверхностных вод по содержанию аммиака, фенола, сероводорода, взвешенных веществ, марганца, органических веществ, железа и бакзагрязнению

Река Мишиха в створе сброса шахты «Судженская»

Место сброса сточных вод находися в черте города, потому оценка качества воды происходит относительно ПДК культурно-бытового водопользования

Фоновый створ. Содержание взвешенных веществ повышенное - 28 мг/л (4,6 ПДК). Кислородный режим в реке удовлетворительный - 8,8 мг/л. Аммиачное загрязнения фонового створа низкое - 0,44 мг/л ( 0,3 ПДК). Летом отмечалось превышение санитарных норм в 1,9 раза по бакзагрязнению термотолерантными формами бактерий. В воде реки регистрировалось фенольное загрязнение на уровне 1 ПДК. Минерализация воды низкая, в течение года была низкой минимально весной - 102 мг/л, летом - 476 мг/л.

Токсичность воды по биотесту на Дафниях невысокая. Гибель тест-объектов составила - 10 %.

Таблица 4.4

ИнгредиентДо сброса, мг/лПосле сброса, мг/лПрирост концентраций, мг/лПримечаниеВзвешенные28346ОтрицательноеБПК1,331,7ОтрицательноеНФПР0,020,440,42ОтрицательноеАммиак0,440,50,06Без влиянияСухой остаток310540230ОтрицательноеЖелезо1,161,960,8ОтрицательноеКислород8,811,4ПоложительноеФенол0,0010,0008Без влиянияХПК3313положительное

Вывод. Наиболее сильно загрязнены органикой и взвешенными веществами дренажные воды, отводящиеся с территории частичной застройки. Фильтрующую дамбу предлагается разместить на выпуске № 2 для защиты озера Кошевка.

4.2 Результаты химических и микробиологических анализов в условиях Коркинского разреза

Результаты химических анализов представлены в таблице 4.6.

Таблица 4.5

Определяемые показателиЕдиницы измеренияШахтная вода до очисткиШахтная вода после очисткирНед. рН8,418,62Взвешенные веществамг/дм3240,20< 3,0Нефтепродуктымг/дм30,880,24Фенолымг/дм30,002< 0,001Сухой остатокмг/дм328501112Алюминиймг/дм30,2990,081Бариймг/дм30,03410,0288Бормг/дм30,1860,133Ванадиймг/дм30,0031< 0,001Железомг/дм30,3320,059Калиймг/дм314,1110,54Кальциймг/дм365,0146,70Кремниймг/дм34,0402,632Литиймг/дм30,08670,0635Магниймг/дм367,7550,30Марганецмг/дм30,1120,045Медьмг/дм30,00400,0015Молибденмг/дм30,00670,0030Натриймг/дм3817,3600,2Никельмг/дм30,01530,0132Свинецмг/дм30,0054< 0,005Серебромг/дм30,00180,0011Стронциймг/дм30,8980,657Титанмг/дм30,00780,00187Цинкмг/дм30,00710,0061

Из таблицы № 4.2.1 видно, что концентрация взвешенных веществ в шахтной воде снизилась с 240,2 до 3,0 мг/дм3, нефтепродуктов с 0,88 до 0,24 мг/дм3, фенолов с 0,002 до < 0,001 мг/дм3. Снижение содержания сухого остатка в воде составило почти в 2,5 раза (с 2850 до 1112 мг/дм3).

Уменьшение содержания Al и W в шахтной воде отмечалось в 3 раза. Содержание бария, бора, калия, лития, магния уменьшилось в 1,5 раза. Содержание кремния уменьшилось в 2 раза. Наибольшее снижение концентрации в шахтной воде отмечалось у железа - с 0,332 до 0,0059 мг/дм3, почти в 6 раз. Содержание натрия, никеля, стронция, цинка уменьшилось в 1,2-1,3 раза; содержание меди - в 4 раза, серебра - в 1,6 раз, молибдена в 22 раза и титана - в 25 раз. Приведенные данные свидетельствуют о том, что микрофлора, находящаяся внутри дамбы, оказывала существенное влияние на степень очистки шахтной воды от микроэлементов.

Проведенный микробиологический анализ проб фильтрующей загрузки на глубине 10-15 см показал, что культура микроорганизмов рода Pseudomonas, внесенная в структуру щебня, хорошо прижилась. Количество ее составило 1 390 000 клеток в 1 г щебня. Количество первоначально внесенной культуры составило 1 000 000 клеток в 1 г, т.е. культура рода Pseudomonas в процессе очистки шахтной воды хорошо развилась. В дамбе также хорошо прижились микроорганизмы ила, внесенные перед очисткой. Количество их составило 1 040 000 клеток в 1 г щебня, первоначальное содержание их - 282 000 клеток в 1 г ила. Количество природных микроорганизмов возросло под влиянием внесенной активной культуры рода Pseudomonas.

Обнаруженные в иле микроорганизмы состояли из окисляющих нефть и фенол, бактерий рода Pseudomonas, которые были менее активны, чем внесенная чистая культура, выделенная в лаборатории. Внесенные чистые культуры Pseudomonas активизировали весь микробоценоз, участвующий в процессе разложения нефти, фенолов и очистки от взвешенных веществ и микроэлементов.

Таким образом, проведенные в натурных условиях опыты показали, что шахтные воды, содержащие взвешенные вещества, нефть, фенол и микроэлементы (Al, Ba, B, W, Fe, K, Ca, Li, Mg, Mn), эффективно очищались в дамбе из щебня с помощью внесенных бактерий рода Pseudomonas. Указанные вещества частично сорбируются щебнем, частично разлагается микроорганизмами.

В целом опытная проверка биотехнологии очистки шахтных вод с помощью фильтрующей дамбы и внесенных в нее активных штаммов микроорганизмов, проведенная в разрезе «Коркинский» Челябинского бассейна, показала положительные результаты. Эти результаты дают основание для проведения более глубоких и масштабных опытно-промышленных испытаний биотехнологии как в Челябинском бассейне, так и других угольных бассейнах страны.

4.3 Расчет фильтрующей дамбы для условий г. Анжеро-Судженска

Дамбу лучше разместить в дренажном канале выпуска № 2 перед впадением в озеро Кошевка.

Рассчитаем основные параметры фильтрующей дамбы.

Требования к параметрам фильтрующей дамбы:

Пропускная способность - не менее 2,4 м3/сут;

Время нахождения воды - не менее, чем 1 час;

Минералы горных пород должны быть инертны и не вступать в реакцию друг с другом и с водой.

Учтем, что дренажные каналы имеют глубину не более 0,5 м и ширину

-3 м, средний уклон водоупора составляет0,004.

Выбираем дамбу с размерами: длина верхнего основания Lв - 1,30 м,

длина нижнего основания Lн - 2,40 м, ширина В - 3,70 м, и глубина h - 0,40 м.

Выполним необходимые расчеты:

уклон водоупора i (гидравлический градиент), влияющий на скорость движения воды через фильтрующую дамбу:

= (Нвх - Нвых)/Lн = (0,30-0,29)/2,4 = 0,0042,

где Нвх = 0,3 м и Нвых = 0,29 м - высотные отметки точек входа и выхода воды из фильтрующей дамбы, определяемые на месте;н = 2,4 м - длина нижнего основания фильтрующей дамбы.

Площадь поперечного сечения фильтрующей дамбы Sд рассчитывалась исходя из ее размеров: ширины В=3,70 и и глубины h=0,40 м :

д = В * h = 3,70 * 0,40 = 1,48 м2

Расход воды (Qд), через фильтрующую дамбу определяется исходя из площади поперечного сечения Sд и коэффициента фильтрации Кщ = 0,043 см/с = 1,55 м/ч :

д = Sд * Кщ = 1,48 * 1,55 = 2,3 м3/ч

Средняя продолжительность нахождения шахтных вод в фильтрующей загрузке составляет:

= (Lн + Lв)/2 Кщ = (2,4 + 1,3)/(2 * 1,55) = 1,2 ч

В условиях города Анжеро-Судженска при сооружении фильтрующей дамбы шириной 3,7 м шахтная вода будет фильтроваться не менее 1,2 часа, что обеспечит, по аналогии с шахтными водами Коркинского разреза удовлетворительная степень очистки.

5. Безопасность труда при строительстве фильтрующей дамбы

На горном отводе шахты «Анжерская» и прилегающей к нему территории специалисты Кузбасского центра мониторинга производственной и экологической безопасности проводят горно-экологический мониторинг, который включает следующие виды работ:

газодинамический мониторинг, который заключается в выполнении оперативных замеров экспресс-методом концентраций вредных газов, выделяющихся на поверхность в опасных и угрожаемых зонах, отбор проб воздуха из скважин, газодренажных труб, стволов, других выработок, выходящих на поверхность, в зданиях, сооружениях, погребах, жилых домах, расположенных на горном отводе;

гидромониторинг, включающий проведение мониторинга подземных шахтовых вод, поверхностных, грунтовых вод, замер уровней и скоростей затопления, дебит сбросов, гидрохимический мониторинг сточных и речных вод.

Полевые работы при горно-экологическом мониторинге проводятся в соответствии с «Правилами безопасности при геологоразведочных работах» и «Инструкцией по эксплуатации применяемого оборудования». Аналитический контроль осуществляется в лаборатории Кузбасского Центра мониторинга производственной и экологической безопасности в соответствии с требованиями «Методических рекомендаций по технике безопасности при работе в аналитических лабораториях».

Газодинамический мониторинг выполняется в соответствии с требованиями, изложенными в «Методических указаниях по охране труда при осуществлении контроля загрязнения атмосферного воздуха для системы Госкомэкологии России».

Гидромониторинг проводится по «правилам по охране труда при производстве наблюдений и работ на сети Росгидромета».

5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

Основными вредными производственными факторами при отборе проб атмосферного воздуха и выполнении различных операций обработки проб являются химические вещества, в том числе ядовитые, огнеопасные, взрывоопасные. Поскольку горно-экологический мониторинг осуществляется на горном отводе шахты и прилегающих территориях, то возможно присутствие в пробах воздуха высокотоксичных радиоактивных эманаций (радон, торон), а также возможно загрязнение атмосферы пылью, сдуваемой с породных отвалов, расположенный на близлежащих территориях.

К опасным факторам при газодинамическом мониторинге относится работа на высоте.

При гидромониторинге опасным производственным фактором является водная среда рек, каналов и других водотоков.

Кроме того, при выполнении данных работ используются всевозможные приборы, электрооборудование и различные другие устройства.

Для перемещения рабочих в полевых условиях используются различные транспортные средства (автотранспорт, плавсредства), которые также относятся к опасным производственным факторам.

При работе в химической лаборатории определенную опасность может представлять эксплуатация сосудов, работающих под давлением.

Общий уровень шума, вибрации на рабочих местах не должен превышать значений, регламентируемых действующими нормативными документами.

Производственная санитария

Обустройство вахтовых поселков и организация лагерей

Для проживания работников полевых подразделений предприятие, ведущее работы в полевых условиях, до их начала должно произвести обустройство вахтовых поселков или временных баз, или лагерей.

Выбор места для устройства лагеря производится по указанию начальника партии (отряда). Устройство лагерных стоянок вблизи населенных пунктов должно быть согласовано с местными органами власти.

Запрещается располагать лагерь у подножия крутых и обрывистых склонов, на дне ущелий и сухих русел, на низких затопляемых и обрывистых легко размываемых берегах, речных косах, островах, под крутыми незадернованными и осыпающимися склонами с большими деревьями, на морских побережьях в приливно-отливной зоне, на пастбищах и выгонах скота, на закарстованных и оползнеопасных площадях, а также в пределах возможного падения деревьев.

Площадки для установки палаток необходимо очищать от хвороста и камней; норы, могущие быть убежищем грызунов, ядовитых змей и насекомых, должны засыпаться.

Палатки должны прочно закрепляться и окапываться канавой для стока воды. Расстояние между палатками в лагере должно быть не менее 3 м. При установках в палатках отопительных и обогревательных приборов расстояние между палатками должно быть увеличено до 10 м. Вход в палатку следует располагать с подветренной стороны, с учетом преимущественного направления ветра в данной местности.

Запрещается очищать площадки выжиганием в лесных районах, травянистых степях, камышах и устанавливать палатки под отдельно стоящими высокими деревьями.

В палатке предусмотрена система вентиляции, состоящая из двух вентиляционных окон с ветровым клапаном, расположенным в верхней точке купола.

При работе в холодное время палатки должны быть утеплены и оборудованы обогревательными приборами (отопительные печи, электронагревательные приборы).

При расположении лагеря в районах распространения клещей, ядовитых насекомых и змей должны проводиться обязательные личный осмотр и проверка перед сном спальных мешков и палаток.

Запрещается перемещение лагеря на новое место без заблаговременного уведомления отсутствующих работников партии (отряда) и руководства вышестоящей организации о точном местоположении нового лагеря с подробными указаниями условий его нахождения.

Отсутствие работника или группы работников в лагере по неизвестным причинам должно рассматриваться как чрезвычайное происшествие, требующее принятия срочных мер для розыска отсутствующих.

Проживающие в вахтовых поселках обеспечиваются транспортным, торгово-бытовым обслуживанием, а также ежедневным трехразовым общественным питанием.

Поскольку работы по горно-экологическому мониторингу производятся на горном отводе шахты возможно загрязнение атмосферы пылью, сдуваемой с породных отвалов, расположенный на близлежащих территориях. А также при движении автотранспорта, вследствие взаимодействия колес с поверхностью дороги.

Источниками загрязнения атмосферы являются двигатели внутреннего сгорания, установленные на автотранспортных средствах. При их работе выделяются вредные газы и пары (сажа, альдегиды, оксиды азота и углерода, углеводороды). Еще одним источником являются дымы от горящих породных отвалов.

Для борьбы с пылью рабочие снабжаются спецодеждой для защиты кожи (комбинезоны и куртки). Также выдаются защитные каски и очки. Для защиты органов дыхания предусматривается пользование респираторами.

Для борьбы с пылью на дорогах применяется увлажнение поверхности дорог водой или обработка верхнего слоя полотна дорог пылевяжущими растворами и материалами.

В кабинах машин для обеспечения нормальных условий труда планируется создание искусственного микроклимата путем кондиционирования с автоматическим поддержанием требуемых значений температур, влажности, состава и скорости движения воздуха.

Условия труда при осуществлении контроля загрязнения атмосферного воздуха

Работы по осуществлению контроля загрязнения атмосферного воздуха необходимо проводить в благоприятных метеорологических условиях, не представляющих опасность для жизни и здоровья (во время грозы или при ее приближении, при сильном морозе, буране, сильном ветре, дожде, снегопаде, гололеде работы не проводятся).

Запрещается осуществлять контроль загрязнения атмосферного воздуха:

при температуре воздуха ниже - 250С при скорости ветра 0 - 2 м/сек;

ниже - 200С при скорости ветра 3 - 8 м/сек;

ниже - 150С при скорости ветра 9 - 15 м/сек;

при любой температуре при скорости ветра на низком уровне 10 м/сек и более.

Запрещается производить осмотр источников при метеоусловиях, вызывающих обледенение крыши, лестниц, площадок. Работы можно производить только после подсыхания поверхностей, убедившись, что они не скользкие.

Запрещается производить измерения в условиях плохой видимости (темное время суток, туман).

Условия труда при проведении гидромониторинга

Запрещается плавание и производство работ на лодках и понтонах при скорости ветра свыше 5 м/с или волнении более 3 баллов и на речных катерах при ветре свыше 7,5 м/с или волнении больше 4 баллов, а также в соответствии с техническими характеристиками применяемых судов.

При возникновении значительного ветра и волнения в процессе выполнения наблюдений работу с понтонов, гребных и моторных лодок следует прекратить и идти к берегу.

При необходимости выполнения работ в темное время суток должно быть обеспечено достаточное освещение пунктов наблюдений с помощью электрофары, переносных электрических лампочек с защитой и т.д. Наблюдатель должен быть снабжен электрическим фонарем либо надежным фонарем другого типа, не гаснущим на ветру.

Средства индивидуальной защиты

При проведении работ по осуществлению контроля загрязнения атмосферного воздуха работник должен быть в аккуратно подогнанной спецодежде (отсутствие развевающихся концов одежды, концов пояса, обувь на низком каблуке) в соответствии с климатическими условиями.

При работе с химическими реактивами необходимо надевать халат из хлопчатобумажной ткани, а с веществами, выделяющими ядовитую пыль или газы и пары, а также при работе с едкими жидкостями применяются резиновые фартуки, резиновые перчатки, респираторы, защитные очки, противогазы.

На работах, при которых возможно загрязнение кожи, работники должны обеспечиваться смывающими и обезвреживающими веществами. Не допускается использовать для этой цели стиральные порошки.

При производстве наблюдений и работ, связанных с использованием плавучих средств, всех видов гидрометрических переправ, наблюдений и работ со льда и на наледях, работ вблизи обрывистых берегов работники должны иметь на себе спасательные пояса или куртки промышленного изготовления. На катерах и понтонах в качестве индивидуальных спасательных средств должен иметься также спасательные круги.

При наблюдениях и работах на сплавных реках, где выше по течению имеются опасные места (пороги, водопады и т.п.), на которых плоты древесины могут быть разбиты, и бревна дальше будут плыть беспорядочно, работники должны иметь защитные шлемы во избежание получения травм головы при падении в воду.

Для производства гидрологических наблюдений и работ на горных реках личный состав должен быть обеспечен специальной обувью: туристскими ботинками, сапогами, в условиях высокогорья зимой - ботинками, подбитыми триконями.

Санитарно-гигиенические требования к помещениям химической лаборатории

Химическая лаборатория должна соответствовать санитарным нормам СНиП 535-81 и иметь следующие изолированные помещения:

Аналитический зал - помещение для выполнения работ по подготовке проб к анализу и его проведения. Помещение должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией, водопроводом, раковиной и канализацией. Окраска стен масляная или клеевая, полы - линолеум.

Весовая - комната для размещения аналитических и технических весов. В комнате должны поддерживаться постоянные температура и влажность. Стены - капитальные, исключающие вибрации пола, стен и подставок.

Гидробиологическая - специально оборудованное помещение для гидробиологического и токсикологического анализа.

Дистилляторная - изолированное помещение для установки оборудования для получения дистиллированной, бидистиллированной и деионизированной воды. Помещение должно быть оборудовано водопроводом и канализацией, стены облицованы кафельной плиткой, полы - линолеум.

Приборная - помещение для лабораторных приборов и выполнения измерений. Оборудование помещения должно соответствовать требованиям эксплуатации установленных в нем приборов.

Ртутная - комната, предназначенная для работ с ртутью, ее соединениями и приборами с ртутным заполнением. Оборудуется в соответствии с правилами эксплуатации помещений, предназначенных для проведения работ с ртутью. Термическая - помещение для проведения работ, связанных с озолением, сжиганием, прокаливанием, сплавлением, оборудованное муфельными печами, вытяжными и сушильными шкафами. Стены должны быть облицованы керамической плиткой, полы - линолеум. Моечная - помещение для мойки лабораторной посуды с наличием горячей и холодной воды и канализации из кислотоустойчивого материала. Моечная должна быть оборудована специальными моечными столами, один из которых с вытяжным шкафом для удаления вредных, сильно пахнущих веществ и промывания посуды кислотами и хромовой смесью. Инженерная - комната для обработки результатов анализов и хранения документации. Складские помещения - не менее двух изолированных сухих помещений для хранения запаса химических реактивов, материалов и инвентаря, оборудованные в соответствии с правилами их хранения и складирования. Содержание вредных веществ в воздухе рабочих помещений не должно превышать значений, приведенных в ГОСТ 12.1.005-88»ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

При работе с химическими реактивами необходимо включать и выключать вытяжную вентиляцию не менее чем за 30 минут до начала и после окончания работ.

5.2 Производственная безопасность

Правила техники безопасности при эксплуатации автотранспортных сред.

При производстве горно-экологического мониторинга должны выполняться общие требования безопасности при эксплуатации транспортных средств.

Перевозка участников полевых и экспедиционных гидрологических наблюдений и работ к месту расположения объекта наблюдений и исследований должна производиться, как правило, на транспортных средствах, специально предназначенных для этой цели.

При использовании автотранспорта из числа наиболее опытных работников должен назначаться ответственный (старший) за перевозку пассажиров. Перед началом движения водитель и ответственный должны проверить обеспечение условий безопасной перевозки пассажиров.

Автотранспорт, перевозящий людей и грузы к месту работ в малонаселенных и удаленных районах, должен обеспечиваться средствами связи.

5.3 Правила техники безопасности при отборе проб атмосферного воздуха

К проведению работ по осуществлению контроля загрязнения атмосферного воздуха допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр (в том числе и медицинское освидетельствование на возможность работы на высоте), обучение и инструктаж по безопасности труда.

Перед началом работ необходимо проверить режим работы источника выброса загрязняющих веществ в атмосферу, и только в случае соответствия режима проекту нормативов предельно допустимых выбросов подниматься к месту отбора проб.

Если состав выбросов неизвестен или возможно радиоактивное загрязнение, то работу по отбору проб следует начать с проверки их на радиоактивное загрязнение. При обнаружении радиоактивных загрязняющих веществ следует немедленно сообщить об этом в Госкомэкологию России и получить необходимые указания.

При наличии измерительных приборов у работника разрешается проводить отборы проб воздуха до установки очистки газа и после нее в соответствии с требованиями методики выполнения измерений концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах, соблюдая требования техники безопасности проведения отбора проб, изложенные в каждой конкретной методике.

При проведении работ по отбору проб не следует находиться против штуцера (газозаборного отверстия) при открывании штуцера на газоходе при газовых измерениях на случай выбивания из него горячих и/или токсичных газов.

Запрещается проводить замеры и отбирать пробы из трубопроводов и газоходов через временные отверстия или люки. Все пробоотборные и замерные отверстия должны быть оборудованы штуцерами с плотно завинчивающимися крышками.

Замеры газов в подвалах, расположенных в опасной зоне, производятся только дистанционно с поверхности с помощью телескопических или резиновых трубок соответствующей длины, а в наземных помещениях телескопические трубки применяются в плохо проветриваемых их частях.

При обследовании подвалов, погребов и т.д. спускаться в них пробоотборщикам запрещается до установления безопасных концентраций метана, кислорода и углекислого газа дистанционным методом. Ситуация, при которой содержание метана повысится до одного и более процентов, считается чрезвычайной. Люди из помещения должны быть выведены, электроэнергия отключена до принятия мер по прекращению притока газов.

Правила техники безопасности при работе на высоте

Работы по отбору промышленных выбросов от источников, находящихся на высоте более чем 1,8 м, следует проводить на оборудованных площадках с ограждениями и стационарными лестницами. При этом ширина лестниц должна быть не менее 0,7 м, уклон ее должен быть не более 450, а шаг между ступенями - не более 0,25 м. Для источников, находящихся на высоте более 3 м, допускается использование лестниц с уклоном 600. Трапы и мостики должны быть жесткими с креплениями, исключающими возможность их смещения, ширина их должна быть не менее 0,6 м, они должны быть ограждены перилами высотой 1 м со сплошной обшивкой по низу на высоту 0,15 м с перекладиной 0,5 м. Для ограждения может быть использована металлическая сетка высотой 1 м. Подвесные площадки с трех внешних сторон должны быть ограждены на высоту 1,2 м.

Запрещается проводить работы на высоте, если площадка не имеет ограждений или они повреждены. Запрещается подниматься к месту работы, если лестница без поручней или с поврежденными поручнями, если она поржавела, находится в ветхом состоянии, ненадежно закреплена. Перед началом работ следует проверить вместе с сопровождающим лицом предприятия исправность защитных оградительных устройств.

Запрещается проводить работы с использованием временных настилов на случайных опорах (бочках, кирпичах), на лесах и подмостках, укрепленных на конструктивные элементы, не рассчитанные на дополнительную нагрузку и при креплении их к малоустойчивым частям зданий.

Правила техники безопасности при отборе проб воды

Отбор проб должны производить не менее двух человек.

Перед отбором проб персонал должен иметь сведения о степени радиоактивного загрязнения местности, на которой находятся точки отбора.

В случае, если пробы содержат токсичные или воспламеняющие вещества и могут представлять опасность микробиологического или вирусного характера, при отборе необходимо соблюдать особую осторожность, используя резиновые перчатки, респиратор, резиновые сапоги.

При проведении постоянных наблюдений места отбора проб должны обеспечивать безопасный их отбор в любое время года.

При отборе проб на водных объектах необходимо руководствоваться правилами поведения на воде и пользования плавсредствами.

Перевозка проб в общественном транспорте категорически запрещена.

По окончании работ следует тщательно вымыть руки с мылом и обработать их дезинфицирующей жидкостью (0,1% раствор хлорной извести или хлорамина). В случаях, когда такая обработка рук невозможна, необходимо протереть руки этиловым спиртом (из расчета 20 мл на одну пробу).

Правила техники безопасности при эксплуатации плавсредств

При эксплуатации плавсредств, используемых для производства гидрологических работ, к маломерным судам должны относиться самоходные суда с главным двигателем мощностью менее 55 кВт (75 л.с.) и несамоходные суда валовой вместимостью менее 80 регистровых тонн.

Допускается использование для проведения гидрологических работ лодок из прорезиненных, пластмассовых и композитных материалов, удовлетворяющих требованиям безопасности, и при технической возможности дооборудования их специальными приспособлениями для установки в лодках лебедок и другого оборудования.

Каждое судно должно эксплуатироваться в исправном техническом состоянии с соблюдением условий, норм и требований, обеспечивающих его правильное использование и безопасность плавания, удалению от берега, высоте волны, осадке, надводному борту, предельной мощности и количеству двигателей, допустимой площади парусов, грузоподъемности, пассажировместимости, оснащению судна спасательными и противопожарными средствами, сигнальными огнями, навигационным и другим оборудованием.

Каждый выход судна в плавание должен быть оформлен рейсовым заданием, в котором указывается его цель, район работ и маршрут, количество работников в рейсе, предполагаемое время возвращения на базу, фамилия лица, разрешившего выход. Рейсовое задание, время выхода и время фактического возвращения на базу должны быть зарегистрированы в специальном журнале по месту базирования.

При проведении гидрометрических работ на реках и каналах рекомендуется выставлять на судне специальный знак, указывающий на род занятий, согласованный с местными органами управления речным транспортом.

Запрещается стоять в моторной лодке при трогании ее с места. Водитель обязан каждый раз предупреждать находящихся в лодке о включении скорости. Он имеет право начать движение только после того, как все, находящиеся в лодке, заняли места на сидениях.

Стоять в лодке, сидеть на бортах и на палубе бака при ее движении запрещается. Первый выходящий из лодки, приставшей к берегу, обязан надежно пришвартовать ее, только после этого можно выходить из лодки остальным работникам.

При работе с небольших лодок запрещается пересаживать людей из одной лодки в другую, передвигаться по лодке и делать резкие движения.