2. дотримання вимог технічних проектів, планів та схем розвитку гірничих робіт. Не допускаються понаднормові (якісні і кількісні) втрати корисної копалини;

3. дотримання технологічної схеми переробки мінеральної сировини, ведення обліку і контролю розподілу корисних компонентів на різних стадіях їх переробки та ступеня вилучення корисних компонентів із мінеральної сировини, забезпечення найбільш повного використання відходів виробництва, їх складування, облік і збереження;

4. надавати достовірні дані про розвіддані, вилучені та частково залишені в надрах корисні копалини, а також дані про використання надр з метою не пов'язаною із видобуванням корисних копалин;

5. забезпечення безпечності робіт, які пов'язані із користуванням надрами;

6. дотримання в затвердженому встановленому порядку правил, інструкцій, нормативів і стандартів по охороні природного середовища, будов і споруд (для підземної розробки) від шкідливого впливу робіт пов'язаних із користуванням надрами;

7. зберігати геологорозвідувальні гірничі виробки, які можуть бути надалі використані із господарською метою та ліквідувати у встановленому порядку ті виробки, що не підлягають подальшому використанню;

8. виконувати умови встановлені ліцензією, своєчасно та правильно вносити платежі за користування надрами;

9. мати необхідну кваліфікацію і дозвіл, що підтверджені у встановленому порядку на проведення робіт пов'язаних з користуванням надрами.

2.5.1 Вплив відкритих гірничих робіт на надра

Вплив ВГР на надра проявляється під час:

a. проведення гірничих виробок

b. вилучення корисних копалин розкривних та вміщуючи порід

c. осушення або обводнення родовищ

d. скидання стічних вод, захоронення твердих та газоподібних відходів

В результаті впливу гірничого виробництва на надра констатуємо наступні екологічні наслідки:

І. Зміна напружено-деформаційного стану масиву гірських порід

ІІ. Зниження якості корисної копалини

ІІІ. Втрати мінеральної сировини

VІ. Самозаймання корисної копалини та вміщуючи порід

V. Забруднення надр

VІ. Розвиток карстових процесів

Зміна напружено-деформаційного стану масиву гірських порід

Відомо, що масив гірських порід характеризується певним напруженим деформаційним станом (до початку ведення гірничих робіт). Виділяють 3 тектонічні формації, які відрізняються між собою певними особливостями формування поля напруженості (поле тиску)

І. райони древніх кристалічних щитів - характеризуються високим горизонтальним напруженням (тиском), який обумовлений природним танденціальним стисненням твердої оболонки земної кори

ІІ. Райони відкладення осадових порід на кристалічних платформах - характеризуються відсутністю тектонічного напруження. В таких районах і платах напруженість гірського масиву визначається за допомогою сил гравітації і сил бокового разпора

ІІІ. Райони сучасної тектонічної активності - характеризуються особливо складною картиною напруженості масиву гірських порід. В таких районах поряд з великим горизонтальним напруженням на окремих локальних ділянках вертикальні напруження можуть бути більшими або меншими ніж величина Н V-питома вага породи (Н - глибина ведення гірничих робіт). При ведені гірничих робіт в області їх дії відбувається зміна поля напруження, при цьому характер змін має певні особливості для складових, які обумовлені різними силами.

Самозаймання корисних копалин та вміщуючи порід

Ускладнення гірничо-геологічних робіт розробки пов'язана, в першу чергу, із залученням в експлуатацію родовищ, що мають здатність до самозаймання. Негативні наслідки такого впливу проявляються в ускладнені технології ведення гірничих робіт, у виникненні оповзнів та провалів, в ускладнені транспортування і зберігання самозаймаючих матеріалів, в забруднені середовища.

Розвиток карстових процесів

В карстових пустотах, які формуються при вилужуванні легкорозчинних порід (карбонатів, сульфатів, солей) накопичується велика кількість підземних вод, які мають здатність прориватись в гірничі виробки, що несе небезпеку для розробки самого родовища. При наявності карстових пустот виникає небезпека попадання в них гірничого обладнання, транспортних засобів і людей. На родовищах, де розробляються вапняки, калійна та кам'яна сіль, карстові процеси ускладнюють технологічні процеси і змінюють форму тіла корисної копалини і, як наслідок, зменшення балансових запасів родовища.

2.5.2 Забруднення надр їх раціональне та комплексне використання

Забруднення надр відбувається в наслідок захоронення відходів гірничого виробництва. Існує декілька способів захоронення відходів у надрах:

1. використання гірничих виробок, відпрацьованих шахт і кар'єрів;

2. нагнітання рідких відходів у гідрогеологічні структури (поглинаючі водоносні горизонти).

Для попередження забруднення надр необхідно забезпечити при проектуванні та експлуатації об'єктів у підземному просторі наступні умови:

- вибір оптимальних варіантів розміщення об'єктів у розрахунку охорони надр, раціонального режиму експлуатації самого підземного об'єкту.

- застосування прогресивних і технологічних схеми розкриття товщі вміщуючих порід;

- розробка об'ємно-планувальних і конструкторських рішень об'єкта, які дозволять нам раціонально використовувати підземний простір;

- розробка та рішення питань, які забезпечать охорону праці, техніку безпеки, інженерний захист об'єкту, промислову санітарію, утилізацію відходів виробництва.

Раціональне використання і охорона надр розглядаються як науково обґрунтоване використання земної кори, мінеральних ресурсів літосфери і гідросфери.

Під раціональним використанням надр розуміють систему вимог наукового, виробничо-технічного та організаційного характеру виконання яких забезпечить повне та комплексне використання ресурсів надр для забезпечення духовних та матеріальних потреб суспільства. Тобто, під раціональним використанням і охороною надр при розробці родовищ потрібно розуміти забезпечення раціонального використання земної кори шляхом: найповнішого вилучення корисних копалин, які містяться в ній; комплексного використання мінеральних ресурсів, яке охоплює: комплексну розробку родовищ і комплексне використання мінеральної сировини на усіх стадіях її переробки в народному господарстві (вилучення супутніх цінних компонентів і використання відходів виробництва).

Раціональне використання і охорона надр включають:

~ охорону ділянок надр при спорудженні підземних інженерних споруд для збереження будь-яких запасів та поховання шкідливих відходів виробництва;

~ охорону ділянок надр, які мають особливу наукову і культурну цінність (геологічні пам'ятки);

~ охорону родовищ корисних копалин від усілякого пошкодження, забудови, затоплення водосховищами.

Раціональне використання надр передбачає, перш за все, найбільш повне виймання корисних копалин в їх геологічних контурах, що забезпечується:

-зниженням рівня втрат корисної копалини на контакті з вміщуючими покриваючими та підстилаючими пустими породами за рахунок застосування прогресивних технологій і постійного їх удосконалення при відробці контактних зон;

застосуванням технологій і техніки, які забезпечують максимальне виймання кондиційної сировини. Зокрема, при вийманні скельних порід необхідно застосовувати таку технологію буро-підривних робіт, при якій би не допускалося переподрібнення гірської маси і зменшення виходу кондиційних фракцій щебеню; при розробці пластових родовищ виймання пластів слід проводити зверху вниз, забезпечувати мінімальні втрати корисної копалини в ціликах;

складуванням порід, які можуть знайти застосування в подальшому, в спеціальні відвали;

залученням до розробки частини некондиційних запасів, які після змішування з високоякісною сировиною дадуть товарний продукт;

впровадженням комплексної розробки родовищ, коли з надр добувається зразу декілька корисних копалин, чим забезпечується маловідхідна та безвідхідна технології; більш широким використанням пустих порід шахт, рудників, переробних підприємств як будівельних матеріалів, що дасть можливість зменшення кількості кар'єрів будівельних матеріалів, і тим самим приведе до покращення екологічної обстановки окремих регіонів.

Рівноправними і самостійними складовими проблеми комплексного використання мінеральних ресурсів є комплексна розробка родовищ і комплексне використання сировини.

Комплексна розробка родовища передбачає не тільки отримання цільової корисної копалини, але й тих корисних компонентів, які можуть знаходитись в складі вміщуючих порід, тобто в суміжних стратиграфічних горизонтах або геологічних тілах, які зачіпаються гірничими роботами. Всі корисні компоненти мають освоюватись сукупно шляхом селективного, роздільного видобування, відправлення споживачу або ж тимчасовим складуванням в спеціальні відвали.

Комплексне використання сировини передбачає вилучення всіх компонентів (рідкісних і розсіяних елементів, солей, окремих гранулометричних фракцій, залишкових полімінеральних продуктів і т. д.), так і використання самої агрегатно-мінеральної основи корисних копалин, відходів виробництва, тобто перетворення їх в корисну продукцію. Важливість завдання комплексною використання мінеральної сировини зумовлена великими обсягами її видобування і переробки (близько 60 % сировини, що знаходиться в господарському обігу, мінерального походження).

Проблему комплексного використання надр вирішують в наступних напрямках:

А. геологічний напрямках

Б. геологічний напрямок

В. гірничотехнічний

Г. економічний

Д. організаційний

А.

1. забезпечення повноти геологічного вивчення надр

2. проведення попереднього геологічного вивчення надр, яке забезпечує достовірну оцінку запасів корисних копалин (балансові, позабалансові та наявність суміжних горизонтів корисних копалин)

3. проведення державної екологічної експертизи та державний облік запасів корисних копалин.

Для виконання цих вимог необхідно:

- проводити удосконалення методів розвідки та удосконалення підрахунків запасів корисних копалин;

- проводити вивчення речовинного складу корисної копалини та вміщуючи порід;

- проводити геолого-технологічне картографування;

- розробляти науково обґрунтовуючі методи прогнозу інженерно-геологіних та гідрогеологічних умов експлуатації родовища.

Б.

1. забезпечення найбільш повного вилучення із надр запасів основних та немічно з ними залягаючи корисних копалин.

2. Достовірний облік корисних копалин, які ми вже вилучили і облік тих копалин, що залишились в надрах.

Для виконання цих вимог необхідно проведення робіт із створенням нової удосконаленої техніки та технології розробки родовища, яка забезпечує повноту та якість вилучення корисної копалини з надр.

В.

1. суворе дотримання схем переробки мінеральної сировини, що забезпечує раціональне та комплексне вилучення всіх корисних компонентів на всіх стадіях переробки і ступеня їх вилучення із мінеральної сировини.

2. подальше вивчення технологічних властивостей і складу мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини, проведення дослідів з метою удосконалення переробки мінеральної сировини.

3. найбільш повне використання продуктів та відходів переробка, складування, облік та збереження тих продуктів і відходів, що містять корисні компоненти, але на даному етапі нами тимчасово не використані.

Для виконання цих вимог необхідно:

- створення нових та удосконалення вже існуючих технологічних процесів переробки мінеральної сировини, які дозволяють найбільш повно вилучати корисні компонента;

- утилізація вміщуючи порід та відходів виробництва

Г.

1. визначення промислової цінності родовища корисних копалин.

2. ефективність та безпечність всіх способів геологічного вивчення надр при достовірній оцінці запасів родовища та постановці їх на державний облік.

3. геолого-економічна оцінка родовища на основі критеріїв та вимог, які встановлені органами управління державного фонду надр.

Для виконання цих вимог необхідно розробити економічні механізми управління, тобто систему заходів попередження і стимулювання повного і комплексного використання ресурсів надр.

Д.

1. збільшення об'ємів геологорозвідувальних робіт в освоєних районах

2. перегляд вже діючих та введення нових економічно-обґрунтованих споживчих стандартів на мінеральну сировину.

Згідно з діючими "Єдиними правилами охорони надр при розробці родовищ твердих корисних копалин" вже на стадії проектування необхідно передбачити комплексне використання родовищ твердих корисних копалин, повне виймання їх в межах відведеного кар'єрного чи шахтного поля.

При оцінці повноти використання запасів, які вміщують декілька компонентів різної цінності, об'єктивним показником є відношення отримуваної в процесі видобування і переробки сумарної цінності кінцевої продукції до всієї цінності корисних компонентів, які вміщуються в погашених запасах. Це відношення, виражене у вигляді коефіцієнта використання запасів комплексної сировини є аналогічним коефіцієнту вилучення для мономінеральної сировини. Особливість запропонованого показника - коефіцієнта використання запасів комплексної сировини - полягає в тому, що він дає змогу оцінити ступінь використання не видобутих, а погашених балансових запасів реальної сировини, тобто визначити повноту і якість освоєння родовища корисних копалин. Цінність мінеральної сировини з плином часу зростає, оскільки зростає потреба в ній і збільшується число елементі, які з неї вилучаються. 11

Досвід роботи гірничодобувної промисловості країни свідчить, що масштаби використання порід і відходів, які одночасно видобуваються, поки що незначні і по більшості їх груп знаходяться в межах 3-10%. В той же час гірничі відвали вміщуючих порід, відходи збагачувальних фабрик можуть бути сировиною для виготовлення будівельних матеріалів, використовуватись в автодорожному і залізничному будівництві, при рекультивації земель тощо. З промисловою метою можуть бути використані також і стічні шахтні води.

Заходи, спрямовані на зменшення площ земельних угідь, що вилучаються під кар'єри і відвали, на вловлювання газу і пилу, на очищення стічних вод з вилученням корисних компонентів і утилізацією відходів, особливо, організацію замкнених циклів (безвідхідного виробництва) забезпечують повне використання мінеральної сировини і є самими ефективними для охорони навколишнього природного середовища. Саме в цьому і полягає важливе соціально-економічне значення раціонального використання і охорони надр.

Таким чином, під раціональним природокористуванням в цілому слід розуміти регулювання процесів інтенсивного використання природних ресурсів і їх охорону, а також систему заходів, яка охоплює питання охорони навколишнього природного середовища і контролю його стану, відновлення і збереження природних ресурсів, ефективного використання відповідних капітальних вкладень, раціонального розвитку і розміщення продуктивних сил.

Чинне законодавство про надра акцентує головну увагу на таких диіекіах:

? раціональне і комплексне використання мінеральних багатств в господарстві;

? правильне розміщення продуктивних сил країни залежно від мінерально-сировинних баз;

? безпечне ведення гірничих робіт при експлуатації надр;

? бережливе ставлення до природних багатств та їх охорона;

? недопущення шкідливого впливу робіт, пов'язаних з використанням надр;

? збереження запасів корисних копалин;

? охорона корисних копалин від зачеплень, пожеж та інших чинників, які знижують якість і цінність родовищ;

? запобігання забрудненню надр.

Першою необхідною і дуже важливою стадією раціонального використання мінеральних ресурсів і охорони надр являються: повна розвідка родовища; комплексне вивчення родовища і його речовинного складу корисних копалин; точність підрахунку запасів; достовірність геологічних висновків за попередніми і промисловими оцінками родовищ.

Точний підрахунок розвіданих запасів корисних копалин дає можливість в подальшому виявити втрати їх при видобуванні, які визначаються відносно балансових запасів в надрах. Велика різниця між запасами і обсягом видобування свідчить про непередбачені втрати. Крім показників на добувні роботи, установлюють показники вилучення корисних компонентів при первинній переробці мінеральної сировини на збагачувальних фабриках. Комплексне вилучення корисних компонентів потребує комплексного геологічного вивчення повноти досліджень речовинного складу корисних копалин, Таким чином, правильне установлення як тимчасових, так і постійних мінерально-сировинних кондицій для конкретних родовищ є основою оптимального використання промисловістю мінеральних ресурсів.

Першочерговими завданнями подальшого геологічного вивчення мінеральних ресурсів земної кори, їх раціонального використання і охорони є:

s розширення існуючих і створення нових мінерально-сировинних баз видобування і переробки корисних копалин з урахуванням оптимального розміщення продуктивних сил в країні і окремих її регіонах;

s максимальне забезпечення промислового виробництва мінерально-сировинними ресурсами, які відповідають вимогам науково-технічного прогресу;

s виявлення і збільшення запасів високоякісних родовищ корисних копалин в першу чергу в тих районах, де розробка їх забезпечує найбільш економічну ефективність;

s переоцінка виявлених мінеральних ресурсів з урахування можливостей і тенденцій науково-технічного прогресу стосовно використання бідних родовищ і комплексного вилучення із мінеральної сировини всіх цінних компонентів.

Усі виявлені в надрах запаси мінеральної сировини затверджуються в установленому порядку Державною комісією України по запасах корисних копалин. Затвердженням розвіданих запасів по тому чи іншому родовищу завершується етап безпосередньої охорони надр геологічним відомством і розпочинається діяльність рудникової, шахтної, промислової геології, яка разом з маркшейдерською службою несе відповідальність за охорону надр.

Після затвердження в установленому порядку запаси корисних копалин підлягають державному обліку, основне завдання якого полягає в отриманні повних і достовірних даних про стан на 1 січня кожного року мінерально-сировинної бази підприємства, галузі і країни в цілому. Державний облік запасів здійснюється геологічними фондами, які слідкують за своєчасним наданням підприємствами і організаціями звітних балансів корисних копалин, перевіряють відповідність отриманої інформації вимогам інструкції і складають баланси запасів мінеральної сировини території, що ними обслуговується. Геологічний фонд здійснює методичне керівництво та інструктаж щодо обліку запасів корисних копалин, а також складає зведений баланс запасів мінеральної сировини по всій території України в цілому.

Геологорозвідка забезпечує гірничодобувну промисловість вихідними даними для ефективної експлуатації родовищ мінеральних ресурсів, а також для інженерного здійснення власне гірничих робіт. Поряд з цим ці дані дають змогу ще на стадії проектування гірничодобувного підприємства передбачити заходи з охорони навколишнього природного середовища при експлуатації родовища.

Прибуток, як кінцевий показник, може змінюватись в ту або іншу сторону, витрати періодично можуть різко знижуватись при корінному удосконаленні техніки і технології. Одним із шляхів підвищення повноти виймання розвіданих запасів є промислове освоєння забалансових запасів, використання яких у відповідності з затвердженими кондиціями в даний час вважається економічно недоцільним або технічно і технологічно неможливим, але які можуть в подальшому бути переведеними в балансові. Забалансовані руди можна розглядати як важливий резерв розширення сировинної бази, продовження терміну служби підприємства, отримання додаткової кількості металів, скорочення втрат цінних компонентів.

Відомі методики доцільності залучення у видобування забалансованих запасів на діючих гірничих підприємствах розроблені з урахуванням:

* забезпечення раціонального використання розвіданих запасів на розроблюваних родовищах;

* залучення в розробку забалансових запасів при умові збереження плану виробництва кінцевої продукції підприємства, сумарного річного прибутку рентабельності на рівні не нижче нормативної;

* обґрунтування економічної доцільності з врахуванням отримання кінцевої продукції (металу, металу в концентраті), а не продукції проміжної стадії (видобута корисна копалина).

Витрати на видобування забалансових запасів залежать, в основному, від просторового їх розміщення відносно розроблюваних балансових запасів, ступеня підготовленості забалансових запасів, їх якості.

При комплексному використанні гірничої маси не тільки підвищуються темпи зростання промислового виробництва, але й зменшується гострота негативних факторів взаємодії гірничих робіт з оточуючим середовищем, зменшуються обсяги вилучення земель під нові виробництва, хвостосховища, відвали, зменшується споживання води і запиленість повітря. 11

Проблеми охорони надр найтіснішим чином переплітаються із завданнями раціонального використання мінеральних ресурсів в процесі розробки родовищ корисних копалин. Особливістю гірничих робіт є тимчасовий їх характер - при виснаженні родовищ виробництво припиняється. В зв'язку з цим гірничі роботи повинні вестись за умови, щоб нові ландшафти, які формуються при цьому, а також виїмки, відвали, інженерні комплекси на поверхні та підземні комплекси в подальшому могли використовуватися для певних господарських цілей з максимальним ефектом. Це забезпечить зниження шкідливої дії гірничих робіт на навколишнє середовище та зменшить витрати на його відновлення.

Вперше поняття «Охорона надр» було дано в гірничому положенні СРСР в 1921.

Основні аспекти поняття «охорона надр»:

1) технічні методи і способи ведення гірничих робіт проводиться у відповідності до геологічної будови родовища із врахуванням характеру залягання пластів породи (геологічний контроль здійснюється державним фондом надр України);

2) використання і дотримання правил, які стосуються технічної правильності та технічної доцільності повного відпрацювання родовища;

3) застосування правил, які стосуються зйомки підземних та наземних гірничих виробок, тобто складання маркшейдерських планів перевірки шляхом контрольної зйомки виробки.

Основні вимоги до охорони надр

1. охорона родовищ корисних копалин від затоплення, обводнення, пожежі які погіршують якість корисної копалини, промислову цінність родовища і ускладнюють ведення гірничих робіт;

2. запобігання забрудненню надр при ведені робіт, які пов'язані із використанням підземного простору надр (сховища нафти і газу, захоронення шкідливих речовин і відходів виробництва, скидання стічних вод);

3. дотримання встановленого порядку консервації та ліквідації підприємств по видобуванню корисних копалин і підземних споруд, які не пов'язані із процесом видобування;

4. запобігання накопиченню промислових і побутових відходів на площах водозбору та в місцях залягання підземних вод (якщо існує природне тріщинуватість водоупору) для потреб питного і промислового водопостачання;

5. запобігання самовільній забудові земельних ділянок, що виділені в земельний відвід гірничому підприємству.

Комплексне використання надр - це вирішальний напрямок збільшення виробництва корисної мінеральної сировини при скороченні екологічно шкідливих наслідків і обсягів виймання гірничої маси, а тому відходи гірничого виробництва слід розглядати як мінеральні ресурси, які тимчасово не використовуються. Потрібно поступово ліквідувати поняття “порожня порода”, освоїти комплексне виробництво, яке дасть змогу випускати різні види продукції і особливо нові види будівельних матеріалів.

При розробці родовищ корисних копалин всі мінеральні ресурси, які добуваються з надр, поділяються на три групи: головні, супутні та попутно видобувні. До головних (основних) відносяться мінеральні ресурси, видобуток яких - основна мета даного підприємства. До супутніх - мінеральні ресурси, що входять до складу видобутої мінеральної сировини, відокремлення яких на стадії видобутку є технічно неможливим або ж економічно невигідним. До попутно видобувних відносять мінеральні ресурси, видобуток яких з надр проводиться вимушено, при виконанні певних технологічних операцій. Видані на поверхню попутно видобувні мінеральні ресурси можуть значно вплинути на навколишнє природне середовище. Породи, які не містять або взагалі мають мало корисних компонентів, часто називають "пустими породами".

Найбільш раціональним використанням мінеральних ресурсів є їх комплексне застосування, під яким розуміють видобуток їх з надр у придатному для використання стані, основних та сумісно з ними залягаючих корисних копалин. Ця проблема має два аспекти:

комплексне використання родовищ корисних копалин;

комплексне використання видобутої мінеральної сировини та відходів виробництва.

Вирішення задачі комплексного використання видобутої мінеральної сировини базується на результатах діяльності геологорозвідників і реалізується в процесі сумісної діяльності гірників та переробників. При цьому особливо важливе значення має використання маси відходів гірничого виробництва шляхом застосування маловідходних і безвідходних технологій. Переведення розкривних порід з відходів гірничого виробництва в клас корисних копалин залежить не лише від їх мінералогічного складу, але й від повноти та комплексності розвідки родовищ та ряду технологічних і організаційних факторів.

Скорочення обсягів рідких відходів гірничих підприємств можна досягти як шляхом зниження інтенсивності надходження у виробки супутньої води, так і зменшенням витрат технологічної води. Для цього в першому випадку використовують фільтруючі завіси на кар'єрах, в іншому - замкнуте водопостачання дренажних полігонів.

Скорочення газоподібних відходів на підприємствах гірничодобувної промисловості (крім природних газів, що являють собою корисні копалини) може забезпечуватися дегазацією порід та удосконаленням технології вибухових робіт.

Комплексне використання родовищ, видобутої мінеральної сировини і відходів гірничого виробництва сприятиме не лише підвищенню його ефективності, а й стане важливим фактором охорони навколишнього природного середовища.

2.6 Радіаційний вплив гірських порід на природне навколишнє середовище

2.6.1 Загальні відомості по радіоактивності будівельних гірських і вміщуючих порід

Враховуючи широке застосування будівельних гірських порід в цивільному, промисловому і житловому будівництві, постає необхідність в оцінці мінеральної сировини з позицій довговічності, естетики і впливу каменя на людину і навколишній світ, так як всі гірські породи є радіоактивними.

Слід зазначити, що добування, обробка і використання в будівництві каменя високої міцності (граніти, лабрадорит, діорити, монцоніти і багато інших) є найбільш дорогими і трудомісткими, а гірські породи даної категорії характеризуються підвищеним вмістом радіонуклідів, тому області їх використання повинні бути строго регламентовані.

Сучасний науково-технічний прогрес в геології і гірській справі нерозривно пов'язаний з розвитком фізики атомного ядра, яке відбувалося і відбувається нечувано швидко. Не пройшло ще і сторіччя з моменту введення в науку уявлення про атомне ядро (Резерфорд-Бор 1911-1912), за цей період атомні ядра і процеси, що протікають в них, придбали величезну і в той же час несподівану значущість для розвитку науково-технічного прогресу, зокрема геології і гірської справи. Атомні ядра виявилися своєрідними і складними системами, в яких відбуваються процеси, що не мають аналогу в інших областях фізичних явищ, а могутні поля, що проявляються, мають істотну відмінність від полів електромагнітних, гравітаційних і інших. Ядерна фізика все ширше і ширше використовується в геології і гірській справі. Значна частина геофізичних методів вивчення гірських порід геологічних структур, тектоніки масивів і інших об'єктів гірничо-геологічного дослідження базується на положеннях ядерної фізики

В процесі видобутку корисних копалин, їх переробки і збагачення, використання людині доводиться постійно прямо або побічно знаходитися у контакті з ними, тому, враховуючи радіоактивні властивості гірських порід і вплив радіонуклідів на людину і навколишній нас світ при все зростаючих об'ємах видобутку корисних копалин, одним з актуальних завдань гірської науки і практики є широкомасштабна, проста і доступна, але в той же час точна і ефективна оцінка радіоактивності гірських порід. Першочергово цього потребують підприємства добувної і переробної промисловості будівельних матеріалів, які мають вельми широке використання. 13

Слід зазначити також, що в процесі добування і переробки корисних копалини відбувається інтенсивне розсіювання радіонуклідів в навколишньому нас середовищі, засмічення ними атмосфери, гідросфери, проявляється згубна дія радіонуклідів на людину, тваринний і рослинний світ. Для виробництва будівельних матеріалів і виробів використовуються гірські породи всіх трьох генетичних типів: вивержені, осадкові і метаморфічні. Що вміщають, вскришні породи, що попутно здобуваються, також представлені всіма генетичними різновидами. Всі ці породи, незалежно від генетичного походження, містять природні радіоактивні елементи, так звані радіонукліди і характеризуються радіоактивністю, тобто мимовільним розпадом (перетворенням) атомних ядер, що приводить до змін їх атомних номерів. Активність радіонуклідів в джерелі (зразку породи) різна. Вона характеризується числом розпадів даного нукліда в одиницях часу і вимірюється беккерелями (Бк) в системі СІ (1Бк = розп/сек) або кюрі (Кі) в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися (1Кі = 3.7*1010 розп/сек, 1Кі| = 1012 піко - кюрі). При цьому співвідношення розглянутих одиниць характеризуються наступними числовими значеннями: 1Кі = 3,7*1010 Бк; 1 Бк = 2,7*10-11 Ки; 1 пКі= 3.7*10-2Бк. Оскільки радіонукліди в породі розсіяні і в кожному певному її об'ємі число розпадів нуклідів різне, породу оцінюють по питомій активності радіонукліда, яка представляє відношення активності радіонукліда в зразку породи до маси зразка. Питома активність радіонуклідів вимірюється в системі СІ в беккерелях на грам (Бк/г), а в системах, що раніше застосовувалися, - кюрі на грам (Кі/г), а в перекладі на пікокюрі 1 Кі/г = 1012 пКі/г. Співвідношення питомої активності радіонукліда в різних одиницях наступне: 1Кі/г - 3,7*1010Бк/г; 1Бк/г = 2,7*10-11 Кі/г; 1 пКі/г = 3,7-10-2 Бк/г.

Радіоактивні елементи є джерелом іонізуючого випромінювання, що негативно діє на людей і характеризується експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання. Ця доза представляє сумарний електричний заряд іонів одного знаку, що створюється випромінюванням, поглиненим в одиниці маси сухого атмосферного повітря і що характеризується наступними одиницями вимірювання: у системі СІ - кулон на кілограм (Кл/кг): у системах, що раніше застосовувалися, - рентген (Р) і мікро рентген (мкР). 1 рентген = 10 мікро рентген.

Між розглянутими одиницями вимірювання експозиційної дози існує наступне співвідношення: 1 Кл/кг = 3,88*103 Р; 1Р = 2,58*10-4 Кл/кг. Оскільки випромінювання не є разовим, а існує в часі, то гірську породу характеризують потужністю експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання, яка є експозиційною дозою випромінювання, віднесеною до одиниці часу. Потужність експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювання вимірюється в системі СІ амперами на кілограм (А/кг), а в одиницях вимірювання, що раніше застосовувалися - в рентгенах на секунду (Р/с) або в мікро рентгенах в годину (1 Рс = 3,6*109 мкР/ч. Між охарактеризованими одиницями вимірювання існує співвідношення: 1 А/кг = 3,88*103 Р/с; 1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг; 1 мкР/ч = 0,0717 пА/кг (пікоампер на кг). 13

Так як гірські породи містять, як правило, декілька радіонуклідів, з яких найчастіше зустрічаються радій (226Rа), торій (232Th) калій (40К), їх радіоактивність оцінюється по питомій активності природних радіонуклідів. Окремі фахівці питому активність радіонуклідів називають еквівалентною активністю радіонуклідів, а їх питомий вміст в породі - еквівалентним вмістом. Ряд будівельних гірських порід містять значну кількість радіонуклідів, що обмежує область їх застосування в будівництві і народному господарстві і вимагає постійної необхідності радіаційно-гігієнічної оцінки корисних копалини як на стадії їх розвідки, так і на стадіях їх добування і переробки.

2.6.2 Акцесорні мінерали і їх вплив на радіоактивність порід

Всі гірські породи, і особливо глибинні, містять до 1 % акцесорних, тобто додаткових мінералів. Акцесорні мінерали вивержених порід представлені мінералами як раньо- і пізньомагматичного, так і автометасоматичного (пневматоліто - гідротермального) генезису. У осадових породах вони, в переважній більшості, представлені уламковими. Типовими для порід групи гранітів є акцесорні мінерали - апатит, циркон, турмалін, гранат, ортит, титаніт, флюорит, топаз, рудні (ільменіт, пірит, магнетит), монцоніт, анатаз, рутил, ксеноліт, каситерит, торує, танталоніобати (фергусоніт, самарскіт, пірохлормікроліт, евксеніт) та інші. Більшість з акцесорів концентруються у важкій фракції з щільністю понад 2900 кг/м3 і характеризуються високою радіоактивністю. У зв'язку з цим фахівцям з добування будівельних гірських порід необхідні певні знання і навики по розпізнаванню в породі акцесорних мінералів, оскільки на практиці їм часто доводиться з ними зустрічатися в різних скупченнях, жилах, нальотах тріщин і інших геологічних структурах. Подібні пізнання сприятимуть, і допомагатимуть цим фахівцям у візуальному виявленні зон і ділянок, що характеризуються підвищеною радіоактивністю порід.

Апатит - типовий поширений акцесорний мінерал магматичних порід. Він зустрічається в лужних, кислих і основних пегматитах, а також в деяких високотемпературних залізорудних родовищах, у високотемпературних гідротермальних жилах, в контактовометаморфізованих породах. Найбільше апатиту міститься в нефілінових сієнітах. Кристали апатиту подовжено-призматичні до голкових. Колір апатиту обумовлений наявністю домішок або дефектами структури: блакитний, синьо-зелений, жовто-зелений, рожевий, синій, сірий, темно-червоний і чорний. Блиск апатиту скляний, жирний. Він має щільність від 2900 до 3800 кг/м3. Кристали - призматичні шестикутники. Поширені зернисті, дрібнокристалічні цукроподібні маси. Гранат - один з найбільш поширених в породах акцесорних мінералів. Залежно від складу колір граната змінюється: безбарвний, трав'яно-зелений, смарагдово-зелений, синьо-зелений, коричневий, чорний, жовтий, рожевий, буро-червоний, оранжево-червоний, темно-червоний, ліловий. Блиск граната скляний, посилюється до діамантового. Спайність в гранаті практично відсутня, відмічається окремість, щільність 3570-4300 кг/м3. До гранату відносять цілу групу мінералів, з яких найбільш поширеними є піроп, альмандин, спессартин і гроссуляр. Твердість граната висока і змінюється від 6,5 до 7,5 за шкалою Фрідріха Мооса. Спайність граната недосконала або вона зовсім відсутня, злам нерівний. Найбільш поширеною формою кристалів граната є легко помітний ромбічний додекаедр, хоча зустрічаються і суцільні маси. Найчастіше гранати поширені в зоні контакту магматичних і осадових карбонатних порід, в пегматитах, кристалічних сланцях і в кислих магматичних породах. 13

Одним з акцесорних мінералів з сильно вираженою радіоактивністю є анатаз, що представляє одну з трьох природних поліморфних модифікацій рутилу. Кристали анатазу призматичні, стовпчасті до голкових. Іноді анатаз представляє голкові і волосяні вростки в кварц і гранат, а також зрощення з магнетитом, ільменітом і гематитом. Вростки анатазу в піропний гранат, рубін і інші мінерали обумовлюють астеризм (ефект мерехтливої зірки) у цих мінералів. Іноді анатаз, як і інші модифікації рутилу, зустрічаються у вигляді дрібно - і грубозернистих суцільних мас. Забарвлення червоно-буре, темно-буре, жовтувате, синювате, чорне, рідше зелена. Твердість анатазу 6,5, щільність 4200 кг/м3. Найчастіше зустрічається в кварцитах, гнейсах, метаморфічних сланцях.

У базальтах широко поширений ксеноліт. Мало глибинний ксеноліт має незграбну форму, глибинні - часто округлі. Рідкісним, але вельми радіоактивним акцесорним мінералом гранітів є ксенотим. Його колір буває жовтий, білий, жовтувато-бурий, коричневий. Твердість складає 4-5, а щільність близько 4300 кг/м3. Блиск ксенотима смоляний. Мінерал дуже крихкий, стійкий, при руйнуванні порід переходить в розсип. Кристали ксенотима призматичні, дипірамідальні. Фахівці відносять ксенотим до класу фосфатів, але мінерал містить також важкі лантаноїди. У гранітах його можна зустріти в пегматитах у вигляді крупних кристалів в асоціації з ортитом, апатитом, моноцитом, цирконом. Великі скупчення ксенотима є сировинними джерелами для отримання ітрія і важких лантаноїдів, іноді урану. Радіоактивним акцесорним мінералом є також ортіт, що відноситься до класу силікатів. Ортіт - структурний рідкоземельний аналог епідота. У ньому містяться рідкоземельні елементи переважно цезієвої групи в кількості 15-28%. Зовнішність кристалів стовпчаста, пластинчаста. Колір буро-чорний, чорний. Мінерал крихкий і має смоляний блиск. У гранітах, сієнітах і інших вивержених і метаморфічних породах ортіт утворює вкраплення дрібних ізометричних кристалів. У пегматитах ортіт, представлений крупними призматичними (рідше голковими) кристалами (до 0,5 м в довжину) і зростками. У скарнах ортіт зустрічається у вигляді виділень неправильної форми і зливних агрегатів. У переважній більшості ортіт є метаміктним мінералом, тобто мінералом, речовина якого при збереженні зовнішнього вигляду кристала переходить повністю або частково із структурно впорядкованого кристалічного стану в особливий скловидний агрегатний стан.

З класу рудних радіоактивних акцесорних мінералів, необхідно виділити магнетит, пірит і ільменіт. Магнетит - мінерал підкласу складних оксидів, склад і властивості якого мінливі і залежать від умов утворення. Колір залізно-чорний, блиск металевий, спайність відсутня, сильно магнітний. Магнетит має твердість за шкалою Мооса 5,6-6, щільність 5200 кг/м3. Частіше всіх магнетити зустрічаються в габбро, дунітах, сієнітах, ультраосновних лужних породах. Пірит - мінерал класу сульфідів, кристалізується в кубічні сингонії. Колір солом'яно-жовтий. Блиск яскравий металевий, спайність недосконала, злам раковистий. Пірит крихкий, має щільність 5000 кг/м3, твердість 6 - 6,5. Пірит - це крізний полігенний мінерал, що зустрічається в самих різних генетичних типах родовищ.

Ільменіт - мінерал підкласу складних оксидів, кристалізується в тригональній сингонії. Зерна ільменіту неправильної форми. Відомі закономірні зростки ільменітів з магнетитом, рутилом, біотитом. Колір ільменіту залізно-чорний, в тонких сколах| простежується червонувато-бурий колір. Мінерал крихкий і має напівметалевий блиск. Його твердість за шкалою Мооса 5-6. Він має щільність 4800 кг/м3 Як акцесорний мінерал виявлений в багатьох магматичних породах. У породах зустрічається у вигляді вкраплень і вростків. Найчастіше ільменіт зустрічається в габбро і сієнітах. Іноді зустрічається ніобій, що містить різновиди рутилу, іменований ільменорутил чорного і червонувато-бурого кольору з щільністю 4300-5600 кг/м3. Його твердість така ж, як і ільменіту. Зустрічається він зазвичай в гранітних пегматитах.

В облицювальних породах у вигляді акцесорних мінералів, слід виділити також каситерит, що кристалізується в тетрагони сингонії. Структура каситериту близька до структури рутилу і його ізоморфної модифікації - анатаза. Каситерит утворює дипірамідальні, стовпчасті і голчаті кристали. Кольори каситериту змінюються в широкому діапазоні. Є різниці коричневих відтінків, чорні, сірі, рідше жовтувато-червонуваті. Він має велику щільність - до 7000 кг/м3 характеризується твердістю в 6-7 одиниць за шкалою Фрідріха Мооса. Найбільша кількість каситериту як акцесорного мінералу зустрічається в гранітах Коростенського масиву Українського кристалічного щита. Сильно радіоактивним акцесорним мінералом, що зустрічається в лужних гранітоідах, метасоматичних лужних гранітах і пегматитах, є самарскит.

Самарскит - мінерал підкласу складних оксидів, представляє танталоніобат ітрію і ітрієвих рідкісних земель. Він кристалізується в ромбічну або псевдоромбічну сингонії. Структура самарскита близька до структури інших ганталоніобатів, таких як колумбіт, фергусоніт. Кристали круглі або неправильної форми зерна. Колір чорний, блиск в зламі смоляний, на гранях - напівметалевий. Злам раковистий, спайності не має, твердість 5-6,5, щільність 5800-6200 кг/м3. Мінерал дуже крихкий. При достатніх концентраціях самарскита в породах він може служити сировиною для отримання важких лантаноїдів.

Пірохлором називається ціла група мінералів кристалічних і метаміктних титано-танталоніобатів. У групі пірохлор виділяють три підгрупи: власне пірохлор, мікроліт і бетафіт. Бетафіт має зеленувато-бурий до чорного колір, непрозорий. Решта мінералів (група пірохлору і мікроліта) має буро-червоний, буро-жовтий, буро-зелений кольори різних прозорих до відтінків, що просвічують. Блиск скляний із смоляним відливом. Спайності немає, злам раковистий, твердість мінералів 4-5,5, щільність у пірохлору і бетафіта 3700-5000 кг/м3 а у мікроліта 5900-6400 кг/м3. Охарактеризовані мінерали групи пірохлору є, потенційними джерелами для отримання танталу і цілого ряду рідкоземельних елементів. Охарактеризовані включення найчастіше зустрічаються і найбільш сильнодіючі радіоактивні акцесорні мінерали, одиничні зерна і скупчення яких неважко виявити з породі, маючи певні знання про них і навики їх виявлення.

2.6.3 Класифікація родовищ будівельних гірських порід по природній радіоактивності корисної копалини

Відповідно до "Тимчасових методичних вказівок за радіаційно-гігієнічною оцінкою корисної копалини при виробництві геологорозвідувальних робіт на родовищах будівельних матеріалів" всі родовища будівельних матеріалів по ступеню радіоактивності і характеру розподілу порід з різним змістом радіоактивних елементів підрозділяються на три групи. Перша група родовищ цілком представлена корисними копалини з низькою радіоактивністю. Всі гірські породи, що складають родовища, придатні для виробництва будматеріалів, використання яких можливо у всіх видах будівництва. Друга група родовищ представлена слаборадіоактивними гірськими породами з дайками, лінзами, жилами, прошарками порід з підвищеною радіоактивністю. Такі родовища потребують селективного відробітку і основна маса порід, що здобуваються, може використовуватися для виробництва будівельних матеріалів першого класу, вживаних у всіх видах будівництва. З порід підвищеної радіоактивності (що складають в родовищі локальні ділянки), що попутно здобуваються, можливе виготовлення будматеріалів другого, третього і четвертого класів. Третя група родовищ представлена переважно гірськими породами з підвищеною радіоактивністю, які можуть використовуватися для виробництва будівельних матеріалів і виробів, вживаних, в основному, в дорожньому і промисловому будівництві. І лише в окремих випадках при селективній виїмці низько радіоактивних порід можливе виготовлення з них в обмежених об'ємах будматеріалів, використовуваних в житловому і культурно-побутовому будівництві.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8