І дотепер думки, направлені на зменшення площ порушення земної поверхні в процесі розвідки і розробки родовищ, на жаль, рідко є вирішальними при проектуванні і виконанні робіт. Проведення розвідувальних канав і траншей з використанням канавокопачів або екскаваторів забезпечує мінімальні розміри ширини виробок поверху і найбільшу компактність відвалів. Проходка магістральних канав з використанням скреперних установок доцільна при поєднанні скреперного виймання породи із однієї канави з доставкою і розміщенням її в раніше пройдену канаву. Відновлення екологічних систем порушених земель відбувається досить повільно, особливо в тундрових зонах та зонах пустель.
Переміщення бурових вишок у нерозібраному вигляді з однієї промплощадки на іншу призводить до того, що при цьому декілька тракторів, які переміщаються широким фронтом, важкі стальні канати і сама вишка переорюють ґрунт, здираючи увесь грунтово-рослинний шар на своєму шляху. При бурінні геологорозвідувальних свердловин землі порушуються через транспортування та розміщення на місці буріння верстата, спорудження зумпфа для промивної рідини та через розтікання шламу, який видобувається із вибою свердловини. Найбільший збиток середовищу наносить шлам, яким забруднюється ґрунт, вода і повітря.[1]
На ділянках ведення геологорозвідувальних та геофізичних робіт землі забруднюються також паливно-мастильними матеріалами, тампонажними розчинами та іншими технологічними матеріалами. Звичайно ж при проведенні геологорозвідувальних робіт відбувається забруднення повітряного простору відхідними газами бурових верстатів, транспортних та інших технологічних машин. Найбільше забруднення повітря відбувається при розвідці корисних копалин з будівництвом геологорозвідувальних шахт через вентиляцію шахтних виробок. Забруднення повітря відбувається також при розвідці покладів корисних копалин шляхом будівництва випробувального кар'єру, особливо при використанні на цьому кар'єрі вибухової технології. Звичайно ж відвали і терикони, кар'єрні виробки піддаються вітровій ерозії, а це теж в певній мірі забруднює повітряне середовище. Найбільше забруднення отримує водне середовище від використання та розтікання промивної рідини, при неякісному ліквідаційному тампонажі розвідувальних виробок, шахтними і кар'єрними водами, від водної ерозії. Води забруднюються також паливно-мастильними та різними технологічними матеріалами, особливо при бурінні свердловин зі спеціальних платформ на водоймищах або при розміщенні бурових верстатів на поверхні льоду взимку.
2.2 Вплив гірничих розробок на повітряний басейн
2.2.1 Склад та функції атмосфери
Атмосферне повітря є найважливішим і найнеобхіднішим компонентом навколишнього природного середовища. Воно, як невичерпний природний ресурс, необхідне для життя людей, тварин, рослин, більшості мікроорганізмів і, навіть, підводних мешканців. Наприклад, відомо, що без харчування людина може прожити до п’яти тижнів, без води - до п’яти днів, а без повітря – лише до п’яти хвилин. Водночас, кисень, що входить до складу атмосфери, є не тільки головним фактором життя, а й невід'ємним компонентом при згорянні палива у різноманітних технологічних установках і двигунах внутрішнього згоряння. Атмосфера є опорою для польоту живих організмів, простором для функціонування авіації та космічних кораблів.
Атмосфера – це газова оболонка, що оточує Землю, її наявність одна з найголовніших умов існування життя на планеті.
Чисте та сухе атмосферне повітря являє собою суміш деяких газів. Основі з них: азот – 78,084%, кисень – 20,946%, аргон – 0,934% та вуглекислий газ – 0,03%. Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан, неон, гелій, криптон, ксенон, водень, оксиди азоту, хлор та іншу. Повітря майже ніколи не буває сухим, у ньому завжди є водяна пара. Іноді її кількість у повітрі сягає 4%, а інколи лише 0,01% загального об’єму. В атмосферному повітрі, особлива у нижніх шарах атмосфери, крім газоподібних складових частин, завжди є фізичні домішки. Різноманітні за походженням та різні за формою, розміром, хімічним складом та фізичними властивостями, вони завжди знаходяться у завислому стані. Це пил, дим, сажа, різні органічні частинки (спори, пилок, мікроорганізми). Маса атмосфери становить 5,15×1015т.[8]
Атмосфера як елемент глобальної екосистеми виконує кілька основних функцій:
· зберігає тепло Землі та регулює на Землі;
· вміщує кисень необхідний для дихання живих організмів;
· захищає живі організми від згубного впливу космічного випромінювання та космічного пилу;
· регулює сезонні й добові коливання температури;
· є носієм тепла і вологи;
· транспортує газоподібні продукти обміну речовин;
· є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі;
· приймає та транспортує пило- та газоподібні викиди діяльності людини;
· слугує джерелом хімічної сировини та енергії;
· зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).
Структура атмосфери наведена в таблиці 2.2.
Таблиця2.2.
Структура атмосфери
| Зони атмосфери | Верхня та нижня границі від рівня моря, км | Температура, °С | |
| Нижня границя зони | Верхня границя зони | ||
| Тропосфера | 0-11 | +15 | -56 |
| Стратосфера | 11-50 | -56 | -2 |
| Мезосфера | 50-85 | -2 | -92 |
| Термосфера | 85-500 | -92 | +1200 |
| Екзосфера | >500 | +1200 | +2000 |
| Сфера розсіювання | ~10 00 | ||
Атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що повітря необхідне тільки певної якості, а під впливом антропогенної діяльності хімічний склад та фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося місця, де б повітря зберегло свої початкові чистоту та якість, а в деяких промислових зонах стан атмосфери вже просто загрозливий для навколишнього середовища.
2.2.2 Джерела забруднення атмосфери
Забруднення атмосфери – складний природно-промисловий процес, пов'язаний з надходженням та розсіювання ЗР у приземному шарі атмосфери. Значну роль у цьому процесі відіграють метеорологічні умови в місці розташування джерела забруднення. При однакових параметрах викиду у приземному шарі атмосфери можуть виникати різні за величиною концентрації забруднювальних речовин. Їх величини будуть належати від швидкості та напрямку вітру, температурної стратифікації атмосфери, температури повітря в момент викиду, опадів та інших чинників.
Рядом досліджень встановлено, що забруднення повітря в районі геологічних умов розробки родовищ корисних копалин, параметрів гірничих виробок, відвалів та інших техногенних утворень.
Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є антропогенні викиди. Їх кількість суттєво стала зростати з другої половини XX ст., що було обумовлено інтенсивним розвитком виробництва, сільського господарства, транспорту, великою концентрацією населення у містах та іншими соціально-економічними процесами. До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери належать:
- теплове та енергетичне устаткування;
- промислові підприємства;
- сільське господарство;
всі види транспорту
Негативні наслідки антропогенного впливу на атмосферу характеризуються:
- підвищенням концентрації СО і С02;
- надходженням до атмосфери сполук сірки;
- надходженням малих газових сполук (фреонів, сполук азоту), сполук хлору і фтору;
-надходженням додаткового тепла і енергії в атмосферу.
Перш за все, при веденні гірничих робіт в повітряне середовище потрапляє значна кількість мінерального пилу. Цей процес відбувається вже при геологорозвідувальних роботах, коли пробурюється перша свердловина і продовжується по всій технологічній лінії гірничорудного виробництва. Наприклад, встановлено, що при бурінні свердловини шарошечним верстатом без пиловловлювання у повітря потрапляє до 2200 мг/с пилу. Підраховано, що в середньому в світі щорічно при здійсненні вибухів виділяється біля 8 млн. т газів, що значно менше природного газовиділення, тому що лише на вугільних родовищах в атмосферу потрапляє більше 90 млн. т метану. Враховуючи, що бурові верстати в кар’єрах, особливо рудних, постійно готують вибухові свердловини, їх роботу слід віднести до неперервних і інтенсивних джерел пиловиділення.
Особливо потужні викиди пилу до атмосфери потрапляють під час масових вибухів. Підраховано, що при середніх за розмірами вибухах на рудних кар’єрах у повітря одноразово викидається, причому на значну висоту, до 100-200 т пилу. При перфораторному бурінні шурфів без промивки, що проводиться в основному для вторинного дроблення негабаритів, інтенсивність пиловиділення становить до 190 мг/с. Фізико-хімічний склад промислового пилу залежить в основному від матеріалу з якого він утворився та механізму його утворення. Механізм утворення пилу визначає його дисперсний склад: крупно дисперсний (більше 10мкм) та мілко дисперсний (менше 10мкм), але існують та використовуються і більш детальні класифікації пилу за розміром та структурою. За структурою пил може бути аморфний, кристалічний, волокнистий та пластинчастий.