РОЗДІЛ 2
ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНА ОЦІНКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ,ПРИЗНАЧЕНИХ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ І КОМПЛЕКСНОЇ ПЕРЕРОБКИ ВИРОБНИЧИХ СКИДАНЬ
ВУГІЛЬНИХ ШАХТ
2.1 Дослідження еколого-економічної ефективності технологічних схем і засобів, що використовуються для очищення шахтних вод
В науково-технічній літературі описані різні способи механічного (відстоювання, фільтрування), фізико-хімічного (коагуляція, сорбція, екстракція, іонний обмін, магнітна обробка і т.д.) очищення, біологічні і фізико-хімічні методи обеззараження шахтної води [8,9,17,18,51]. Комплексне використовування існуючих засобів, дає можливість забезпечити потрібну ступінь, очищення води від суспендованих речовин і її де мінералізацію. Проте на підприємствах вугільної промисловості України переважна більшість з них не використовується, хоча промислова перевірка як на шахтах Донбасу, так і в інших галузях вугільного виробництва, показала їх високу еколого-економічну ефективність [8,9].
В Донбасі і, зокрема, в Донецькій області, дістало розповсюдження очищення води від суспендованих речовин в спорудах, розташованих на поверхні. Вони, як правило, включають секційний горизонтальний відстійник, а також один або декілька послідовно розташованих ставків. Рідше зустрічаються технологічні схеми, що складаються тільки з одного ступеня. До складу очисних комплексів входять також мулові майданчики, призначені для складування осадка, вилученого з горизонтальних відстійників при їх очищенні, а також станції фізико-хімічного обеззараження води.
На нашу думку, важливою складовою частиною системи очищення шахтної води від суспендованих речовин слід розглядати і водовідливні комплекси, в місцях розташування яких і зонах, що примикають до водозбірників формується її речовинний склад.
Типова для Донбасу схема очищення води зображена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Схема східчастого водовідливного комплексу з насосними камерами, розташованими на вище лежачих горизонтах і система очисних споруд на поверхні шахти
На ролі підземних водозбірників у формуванні речовинного складу суспензій слід зупинитися особливо. Дослідження показали, що ступінь забруднення води твердими частинками на шляху її руху до водозбірника змінюється, і багато в чому залежить від технологічної дисципліни на шахті [9,10]. Запобігання розсипу гірської маси з конвейєрів, підтоплення штреків, що супроводиться набуханням і розмоканням грунту, а також утримання в належному стані водостічних канавок і дотримання ряду інших вимог грають велику роль у формуванні мінералогічного і гранула метричного складу суспензій.
Суспендовані речовини (вугілля і порода) в процесі транспортування води на поверхню розрушуються турбінами відцентрових багатоступінчатих секційних насосів, стінками трубопроводів, внаслідок чого вміст в них частинок розміром менше 50 мкм досягає 99% [10].
Результати досліджень [52], свідчать про те, що процес руйнування породо-вугільних сумішей у водному середовищі на шахтах і збагачувальних фабриках Донбасу під впливом механічної дії засобів транспортування, в результаті зіткнення, розмокання і стирання частинок, підкоряється загальним закономірностям, що і обумовлює високий вміст в суміші найдрібніших частинок глинистого матеріалу і механічно неміцного сильно набухлого фюзену. Осадження і формування ущільненого осадку з найдрібніших глиновмісних частинок в горизонтальному відстійнику або ставку-відстійнику вимагає значного часу і площ. Але навіть за наявності цих умов не завжди досягається необхідна ступінь очищення , що вимагається [8,9].
Таким чином, вилучення суспіндованих речовин до їх надходження у внутрішньошахтний водозбірник - це не тільки одне з джерел зниження виробничих витрат, але і важливий резерв для підвищення ефективності робіт очисних споруд на поверхні, що, поза сумнівом, повинно бути відображено в технологічних регламентах з обслуговування шахтних водовідливів.
На вуглевидобувних підприємствах України налічуються 136 горизонтальних відстійників [53]. Як правило, вони є прямокутними залізобетонними спорудами, розділеними поздовжніми перегородками на декілька секцій, кожна з яких послідовно проходить стадії заповнення, відстоювання (постійне природне ущільнення осаду) і розвантаження.
Гістограми розподілу горизонтальних відстійників вугільних шахт України за їх технічними параметрах приведені на рис. 2.2.
З приведених даних видно, що 56,4% загального числа горизонтальних відстійників, мають по три секції, що забезпечує їх "класичну" схему роботи, тобто наповнення, відстоювання, розвантаження. Приблизно стільки ж з них мають довжину від 15 до 25 м. Відстійники довжиною понад 50 м в основному
зосереджені на шахтах, які розташовані на заході України і на підприємстві "Александріявугілля", а відстійники, що мають невеликі розміри (ширина і
Рис. 2.2. Гістограми розподілення горизонтальних відстійників, що використовуються на шахтах Україні, за їх технічними параметрами
довжина) і по 1-2 секції, переважно знаходяться на старих шахтах невеликої потужності.
Гістограма розподілу тривалості відстоювання суспендованих речовин в горизонтальних відстійниках приведена на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Гістограма розподілу часу відстоювання шахтної води в горизонтальних відстійниках
З наведених даних видно, що в третині з них час відстою і ущільнення осадка не перевищує однієї години, в той час, як при такій низькій гідравлічній крупній суспензії (до 99% частинок менше 50 мкм) цього вкрай недостатньо [10]. При цьому слід також ураховувати і те, що середня глибина горизонтальних відстійників на шахтах, розташованих в Донецькій області, складає 2,47 м (стандарт відхилення S=0,71), довжина 62,3% з них ( рис. 2.1б) не перевищує 25 м, а вилучення осадка з секцій проводиться у ряді випадків нерегулярно. Через те в решті випадків ефективність очищення залишається низькою.
Дані статистичної обробки технологічних