V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение особенностей территорий, где проводилась разведка полезных ископаемых (на примере окрестностей с. Чаган-Узун Кош-Агачского района Республики Алтай)
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
25-28 августа 2017 года с преподавателями Горно-Алтайского Государственного Университета и при финансировании РЦДОД мы учащиеся МБОУ «Чергинской СОШ» совершили экологическую экскурсию по окрестностям села Чаган-Узун Кош-Агачского района. В экскурсии принимали участие школьники села Ортолык. Во время прохождения по окрестностям села Чаган-Узун мы побывали на различных объектах природного и антропогенного происхождения. В том числе посетили заброшенный карьер, в котором происходила разведка и пробная добыча бурого угля.
Актуальность нашего исследования состоит в том, что эта горная выработка не огорожена и поэтому доступна для всех. Особенно впечатляют провалы. Они образовались потому, что уголь, находясь на открытом воздухе горит, выгоревшие участки становятся более рыхлыми, вышележащие породы давят и происходит просадка и провалы. При горении исходит неприятный запах тухлых яиц и гари. Это из-за того, что окисляется сера, входящая в состав гипсоносных минералов, например, гипса. Места, где происходит возгорание очень рыхлые, там можно провалиться. На этих местах ощущается тепло через обувь. Все это представляет определённую опасность для людей и животных. Мы там побывали вечером. В сумерках видно как горит уголь.
То, что мы увидели, заставило задать вопрос: «Правильно ли это?» Все ли горные выработки остаются в таком состоянии. При современном внимании к вопросам экологического состояния окружающей среды, важно выяснить, какие мероприятия должны быть реализованы при закрытии горных выработок.
Возможно эта ситуация была бы гораздо лучше, если бы местное население знало о особенностях проведения горных работ.
Проблема. Экологическая безграмотность широкого круга населения. Мы не знаем, что такое бурый уголь и как консервируются горные выработки после прекращения работ.
3Цель. Познакомится с особенностями экологического состояния территории в районе разведки и разработки месторождений полезных ископаемых.
Задачи.
Дать характеристику по литературным источникам, что такое бурый уголь и горные выработки для его добычи.
Познакомиться с правилами их консервации.
Сделать сравнение состояния карьера в окрестностях села Чаган – Узун с требованиями к таким объектам.
Объект исследования: карьер и бурый уголь.
Предмет исследования: оценка экологического состояния карьера.
Характеристика объекта исследования
Карье́р (от фр. carrière), вариант: разрез — совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом (ru.wikipedia.org).
Карьер (разрез)— совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.В широком смысле карьер – это громадная вырытая в земной поверхности скважина. Карьеры образуются, когда из земли огромными или раздробленными кусками вынимают породу, и бывают они разными.
Принцип открытой разработки заключается в том, что расположенные сверху более мощные слои пустых пород, покрывающих полезное ископаемое, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои,которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники, и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров (http://nedra.com.ua/blog/nedra/%D1%).
Дном карьера является площадка нижнего уступа карьера (что называется также подошвой карьера). В условиях разработки крутых и наклонных тел полезных ископаемых минимальные размеры дна карьера определяются с учетом условий безопасного вынимания и нагрузки горных пород из последнего уступа: по ширине — не меньше 20 м, по длине — не меньше 50-100 м.
В условиях разработки морфологически сложных залежей значительного протягивания дно карьера может иметь ступенчатую форму.
Глубина карьера — это расстояние по вертикали между уровнем земной поверхности и дном карьера, или расстояние от верхнего контура карьера к нижнему. Различают проектную, конечную и предельную глубину карьера.
Карьер представляет собой систему уступов (как правило, верхние — породные или вскрышные, нижние — добычные), которые постоянно подвигаются, обеспечивая выемку горной массы в контурах карьерного поля.
Карьеры бывают очень разными.
Рисунок 1. Черемшанский карьер в Челябинской области (https://yandex.ru/images/search?img_url=https%3A%2F%2Fimg.kamaran.ru%)
Ша́хта (от нем. Schacht) — промышленное предприятие, осуществляющее добычу полезных ископаемых с помощью системы подземных горных выработок.
Бурый уголь чаще всего добывают из открытых карьеров (рис.1, 2).
|
Два обломка |
Масса обломков |
Рисунок 2. Бурый уголь (https://ds04.infourok.ru/uploads/ex/c16/img8.jpg)
Бурым углём называют осадочную породу (рис.2), которая образуется при разложении остатков древних растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Процесс образования и состав бурого угля сходен с каменным, но бурый является менее ценным. Однако месторождений бурого угля на планете больше, а залегают они на меньшей глубине. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы. Для образования полезного ископаемого также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходит его разложение. Бурый уголь образовывался в основном на древних торфяных болотах, где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для образования угля является торф, который также раньше активно использовался в качестве топлива. Уголь же появлялся в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял газы и воду, в результате чего образовывался уголь.
6
Бурый уголь возникал при залегании спрессованных торфяных пластов на небольшой глубине (при залегании их глубже образовывался каменный уголь). Поэтому месторождений бурого угля больше, а расположены они ближе к поверхности. Пласты угля также приподнимались во время тектонических движений, в результате чего некоторые из них оказались на глубине нескольких метров от поверхности. Благодаря этому, большинство буроугольных месторождений разрабатывается открытым способом. Бурый уголь распространён в отложениях различного возраста, начиная от девона и карбона, но наиболее богатые месторождения относятся к мезозойскому и третичному возрастам. Бурый уголь используются в качестве энергетического топлива и как химическое сырьё для получения жидкого топлива и разных синтетических веществ, газа и удобрений. При специальной обработке из бурого угля получают кокс, пригодный для металлургического производства.
Гипс — гидратированный сульфат кальция, один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала.
синонимы: алебастр, камень ленточный, леденец (устар.), мармолит, мрамор жигулёвский.
Обезвоженный аналог гипса — минерал ангидрит (греч. «безводный»).
Помимо относительно редкой прозрачной кристаллической разновидности существуют две основных формы гипса:
1) алебастр — массивная мелкозернистая разновидность, иногда используемая как облицовочный материал; Ученые-историки (в частности, египтологи) нередко называют алебастром античный строительный и поделочный материал, который фактически является тонкозернистым
кристаллическим кальцитом или «мраморным ониксом». Однако в минералогии термин «алебастр» используется только по отношению к гипсу.
2) селенит или шелковистый шпат — волокнистый гипс, который часто
7
используется в качестве поделочного камня.
Консервация (от лат. соnservatio — сохранение) горнодобывающего предприятия — временная остановка горных и других связанных с ними работ с обязательным сохранением возможности приведения основных горных выработок и сооружений в состояние, пригодное в последующем для их эксплуатации или целевого использования для нужд народного хозяйства. Основанием для консервации служат изменения в горно-геологических, гидрогеологических или технико-экономических условиях разработки месторождения: например, изменение государственных кондиций на разрабатываемое полезное ископаемое, отсутствие потребителя на него. Все мероприятия, проводимые при консервации, регламентируются "Инструкцией о порядке консервации и ликвидации горнодобывающих предприятий" и направлены на обеспечение безопасного пребывания людей и ведения работ в пределах зоны вредного влияния законсервированных или ликвидированных горных выработок, а также на наиболее полную, экономически целесообразную и безопасную выемку балансовых запасов полезных ископаемых в пределах шахтных полей, открытых выработок и дражных полигонов, намеченных к консервации или ликвидации.
Технические мероприятия, проводимые при ликвидации или консервации предприятий по добыче угля (сланца)
При ликвидации или консервации предприятий с открытым способом добычи должны быть выполнены следующие работы:
Для предотвращения падения людей и животных в разрезы должно быть выполнено ограждение или обваловка - земляные валы высотой не менее 2,5 м на расстоянии 5 м за возможной призмой обрушения верхнего уступа разреза - или осуществлены другие мероприятия, например, выполаживание бортов уступов, исключающие несчастные случаи с людьми и животными. Должна быть также произведена оценка устойчивости бортов с учетом их затопления.
Ликвидация или консервация разрезов, находящихся над действующими
8
подземными горными выработками, должны производиться с учетом исключения возможности прорыва воды в подземные горные выработки, а также обрушения пород.
При сухой консервации предприятия все основные горные выработки (стволы шахт, квершлаги, главные откаточные выработки и выработки, пройденные в предохранительных целиках) должны периодически, в сроки, предусмотренные проектом консервации, но не реже двух раз в год, тщательно осматриваться и в необходимых случаях перекрепляться. Осмотр и ремонт выработок должен производиться при обеспечении нормальных условий вентиляции и безопасного передвижения людей по выработкам.
Консервация горных выработок на предприятиях, которые разрабатывают угли, склонные к самовозгоранию, должна производиться с соблюдением дополнительных специальных противопожарных мероприятий на период производства работ и всего срока консервации.
Сухая консервация и ликвидация предприятия или его части запрещается в случае, если не полностью и ненадежно ликвидированы очаги подземных пожаров.
Изучив, материалы мы пришли к выводу, что шахта в селе Чаган-Узун по добыче бурого угля законсервирована неправильно. Так как имеет свободный доступ людей и животных, нет ограждения, уголь не засыпан и происходит бесполезное сгорание полезного ископаемого.
Выводы
Литературные источники дали представление о правилах консервирования горных выработок, в частности карьеров. После изучения литературных источников мы пришли к заключению, что в окрестностях с. Чаган-Узун никакие мероприятия для консервации горной выработки не производилось.
На этом этапе исследования мы располагаем только экспертной оценкой экологического состояния территории в районе Талды-Дюргунского
9
месторождения бурого угля. Позже у нас будут результаты химического анализа самого угля и почвенного покрова в карьере и в его окрестностях. Изучение литературных источников позволило сформировать представление о необходимых мерах при завершении горных работ.
В ходе полевого изучения мы смогли дать сравнительную оценку того как оставлен карьер и того, как нужно сделать правильно.
10
Литература
1.Files.stroyinf.ru Отраслевая инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче угля (сланца)/ И.Ф. Петров, В.С. Зимич, А.М. Навитний и др. - М.: ИПКОН РАН, 1997.
2.ru.wikipedia.org
3.https://geographyofrussia.com/buryj-ugol/
4.www.mining-enc.ru: Консервация
11
Приложение 1.
Рисунок 1. Общий вид карьера (фото авторов)
Рисунок 2. Рассказ школьникам
12
Рисунок 3. Осторожный путь по карьеру (фото авторов)
Рисунок 4. Найденные сокровища (фото авторов)
13
Рисунок 5. Поиск сокровищ
Рисунок 6. Совместные усилия в поиске сокровищ (фото авторов)
14