Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологические проблемы угледобывающих регионов и пути их решения на примере Кузбасса

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологические проблемы угледобывающих регионов и пути их решения на примере Кузбасса"

На правах рукописи

Фалькова Галина Николаевна

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ РЕГИОНОВ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ КУЗБАССА

Специальность: 25.00.36 - «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Отделе охраны окружающей среды Центра эколого-правового образования и природоохранных проектов Кузбасского института экономики и права.

Научный руководитель

Кандидат военных наук, профессор Буров В.Н.

Официальные оппоненты

Доктор технических профессор Разяпов А.З.

наук,

Ведущая организация

Доктор технических профессор Мамин Р.Г.

наук,

Всероссийский институт

экономики минерального сырья и природопользования ВИЭМС

Защита состоится

» 03 2005 г. в /-С

на заседании

Диссертационного совета Д 22002501 при Государственном университете по землеустройству по адресу: 105064, Москва, ул. Казакова, 15 ГУЗ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университета по землеустройству. Отзывы на диссертацию (в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения) просьба отправлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В соответствии со стратегией развития топливно-энергетического комплекса России доля угля в общем производстве топливных ресурсов возрастает к 2010 г. до 20%. Сегодня в основных угледобывающих регионах помимо закрытия нерентабельных и технологически опасных шахт ведется реконструкция действующего шахтного и карьерного фонда, строительство новых предприятий.

Изъятие природных ресурсов, наращивание объемов по добыче каменного угля, других полезных ископаемых, особенно в 70-х и 80-х годах двадцатого столетия не сопровождалось адекватными мерами по сохранению, восстановлению и охране окружающей природной среды. Даже в последнее десятилетие при переходе предприятий и организаций к новым экономическим отношениям с изменением форм собственности, не снижались, а скорее увеличивались удельные показатели загрязненности атмосферы, водных и земельных ресурсов на единицу выпускаемой продукции. Экономия финансовых и материально-технических средств на природоохранных мероприятиях в масштабе такого мощного угледобывающего региона, как Кузбасс, с течением времени может привести к весьма неблагоприятным экологическим и экономическим последствиям.

В горнопромышленном угледобывающем регионе остается нерешенным целый комплекс проблем, затрагивающих вопросы экологической безопасности. Практически никто не несет ответственности за технологическое и экологическое состояние брошенных шахт и карьеров, где продолжаются процессы изменения земной поверхности и окружающей среды в целом.

Вместе с тем горное производство остается одним из самых экологически опасных производств. Воздействие горных работ на окружающую среду многопланово и комплексно. В первую очередь — это нарушение гидрологического режима, загрязнение водного (гидрохимическое) и воздушного бассейнов продуктами эрозии горных пород, уничтожение почвенного и растительного покрова на значительных территориях, существенно превышающих земельные отводы угольных предприятий. Все это превращает локальную экологическую проблему угледобывающего или углеперерабатывающего предприятия в региональную геоэкологическую проблему территории. Нередко бывает так, что каждое отдельное предприятие угледобывающего района укладывается в предписанные экологические нормативы, а в целом территорию по всем факторам можно отнести к зоне экологического кризиса. Это в полной мере относится к Кузбассу.

Поэтому тема диссертационной работы, рассматривающая геоэкологические проблемы угледобывающих регионов и пути их решения на примере Кузбасса, представляется актуальной и своевременной, позволяющей

решать современные задачи охраны окружающей среды и рационального природопользования.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является решение актуальной задачи обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды Кузбасса в новых экономических условиях развития угледобывающего региона.

Достижение поставленной цели осуществляется выполнением следующего комплекса задач:

- рассмотреть и установить основные показатели качества окружающей среды территории угледобывающего региона;

- охарактеризовать социально-экономическую и экологическую обстановку угледобывающего региона;

- установить влияние основных факторов воздействия угледобывающей отрасли на окружающую среду;

- разработать концепцию комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона;

- обосновать основные направления и способы снижения отрицательных воздействий горнодобывающей деятельности на окружающую среду;

- провести анализ существующей системы охраны окружающей среды в угледобывающем регионе и определить основные пути совершенствования и управления природопользованием.

Таким образом, в диссертации рассматривается решение конкретной актуальной задачи прикладной геоэкологии, связанной с вопросами обеспечения экологической безопасности региона и охраны окружающей среды в важнейшем угледобывающем регионе страны - Кузбассе.

Методы исследования. Методы исследования, применённые в работе, основаны на анализе и сравнительной оценке геодинамических процессов состояния окружающей среды в условиях функционирования угледобывающей отрасли. Они базируются на использовании современных технологий: дистанционного зондирования; геодезических измерений смещения горных пород и земной поверхности; проведении режимных наблюдений за изменением уровней температуры и расходов подземных вод в горных выработках и водозаборах, а также в поверхностных водоемах; проб воздуха и воды для химического анализа и образцов горных пород для определения их прочностных свойств; геофизических исследований на опорных точках, профилях и площадях; сейсмических наблюдений и визуальных геоэкологических обследований площадей шахтных полей и подземного пространства. Обработка полученных материалов производилась с использованием компьютерных программ математического моделирования и геоинформационных систем.

Исходные материалы диссертации. В основу исходных материалов положены результаты научных исследований по прикладным аспектам изучаемой проблемы, нашедших отражение в научных трудах гидрогеологов (А.З. Зайцев, П.П. Клименко, В.А. Мироненко, Н.И. Плотников и др.), инженеров-геологов (В.И. Овденко, Т.Н. Кашковский, И.С. Комаров, В.А. Николаев, И.В. Попов и др.), горных инженеров (Е.Л. Счастливцев, Л.А. Пучков, Ю.В. Шувалова, А.Н. Еременко, К.Н. Трубецкой, Д.Р. Каплунов, Н.Н. Чаплыгин и др.), экологов (Н.Ф. Реймерс, Ю.Одум, Б. Небел, Н.Н. Моисеев, В.И. Вернадский и др.), международных проектах ЮНЕСКО и «ЮНЕП» «Геология и окружающая среда». М. 1990 г. и материалах Ш Всемирного конгресса по экологии в горном деле (1999 г.). В работе также использованы результаты научно-исследовательских и опытно-производственных работ по экологическим проблемам угледобывающих районов (ВНИИГРИ уголь, Кемеровский научный центр СО РАН) и производственных организаций (АО УК «Кузнецкуголь», ХК «Кузбассразрезуголь», шахт: «Анжерская», «Черниченская», разрез «Бачатский» и др.), материалы Государственных докладов «О состоянии окружающей среды Кемеровской области в 2000, 2001 гг.», а также другие источники, в том числе результаты собственных исследований автора.

Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в комплексном решении проблем охраны окружающей среды и рационального природопользования в угледобывающем регионе в условиях новых экономических отношений и формирующейся государственной концепции устойчивого развития. Разработана концепция геоэкологического мониторинга угледобывающего региона. Определены ее цели, задачи, уровни и виды исследований. Обоснован выбор контролируемых показателей, методики организации режимной сети и рационального комплексирования методов наблюдений.

Практическое значение. Предложения и рекомендации, выдвигаемые автором, используются в практической работе администрации Кемеровской области, руководителей предприятий угольной отрасли, а также федеральными, региональными и местными органами природопользования по совершенствованию системы охраны окружающей среды и повышению экологической безопасности угледобывающего региона. Результаты исследований могут быть использованы при геоэкологическом изучении и освоении угольных районов на стадиях: регионального геологического изучения недр; поисков, оценки и разведки - для организации наблюдательной сети геоэкологического мониторинга; строительства и эксплуатации угольных шахт - для регулярного слежения за различными нарушениями окружающей среды, организации и выполнения природоохранных мероприятий; ликвидации

угледобывающих предприятий - для наблюдения, оценки и прогноза возможного изменения окружающей среды.

Материалы исследований использованы в государственных докладах «О состоянии окружающей среды Кемеровской области (2000 - 2002 гг.)» и при обучении специалистов угольной отрасли на курсах повышения квалификации в Центре эколого-правового образования и природоохранных проектов Кузбасского института экономики и права.

Личный вклад автора в решение проблем, выдвигаемых в работе заключается в:

- разработке концепции геоэкологического мониторинга угледобывающего региона и осуществления его на участках угольных разрезов: «Тагарышский», «Корчаколь» и шахты ЗАО «Салек»;

- разработке методики оценки воздействий угольных предприятий на окружающую среду на территории населенных пунктов, прилегающих к горному отводу угольного разреза «Бачатский»;

- разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение, реализованных на разрезе «Тагарышский» и шахте ЗАО «Салек».

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 14 научных работах, пять из которых в соавторстве, а также доложены и обсуждены на ежегодных международных совещаниях «Устойчивое развитие регионов Российской Федерации (1997-2003 г.)», секция - Прикладная экология; в Московском региональном отделении по экологическому мониторинг окружающей среды РАЕН (2002 и 2003 годы); на VII Межвузовском семинаре-конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам экологической безопасности и рациональному природопользованию, проведенного в МИИГАиКе в апреле 2004 года.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 208 страниц, в том числе 25 рисунков, 26 таблиц, состоит из введения, пяти глав и заключения. Список использованной литературы содержит 162 работы, из них 16 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Комплексный анализ влияния угледобывающих предприятий Кузбасса на изменение состояния массива горных пород и их свойств, загрязнение атмосферного воздуха, качества подземных и поверхностных вод, состояния почвенного покрова и растительности.

2. Методические основы создания комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона с организацией информационно-аналитического обеспечения. Определение его назначения, цели, задач, уровней, структуры и видов. Обоснование перечня контролируемых показателей и методика создания режимной наблюдательной сети.

3. Пути и способы снижения негативных воздействий угледобывающих предприятий на окружающую среду, включающие: рациональные способы отработки и осушения месторождений; методы предупреждения оседаний земной поверхности; рациональное использование отходов добычи полезных ископаемых; защиту водных объектов от загрязнения и использование шахтных вод; рекультивацию нарушенных земель и компенсацию ущерба окружающей среде.

4. Методы совершенствования системы управления охраной окружающей среды угледобывающего региона и определение основных направлений природопользования.

Содержание работы

Во введении дана общая постановка проблемы, обоснована ее актуальность, сформулирована цель и определены задачи исследований, показана их новизна и практическая значимость.

Глава 1. Качество окружающей среды территории угледобывающего региона

Кузбасс является основной каменноугольной провинцией России. Он расположен на территории Кемеровской области и занимает территорию площадью 95,5 тыс. км2. Население составляет 3,03 млн. человек, из них 87% -городское. Плотность населения одна из самых высоких в России и составляет 31,4 чел./км2, что почти в 4 раза выше российского и в 9 раз выше ЗападноСибирского показателя. Удельный вес Кемеровской области в составе Западной Сибири и Российской Федерации по численности населения соответственно составляет 17,7% и 2%, по площади 2,6% и 0,6%.

Качество окружающей среды территории Кузбасса имеет свои характерные черты и особенности в силу географического положения, климата и, что очень важно, характера и объема последствий производственной деятельности угледобывающих предприятий на окружающую среду.

Основными показателями динамических аспектов качественного состояния окружающей среды в угледобывающем регионе являются объемы и масштабы загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв. Проблема загрязнения атмосферного воздуха продолжает оставаться одной из нерешенных экологических проблем Кузбасса. В связи с увеличением добычи угля, открытием новых производств, в последние годы отмечается рост выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Объем валовых выбросов в целом по Кемеровской области составил в 1999 г. - 1358,6 тыс. т/год, в 2000 г. -1480,9 тыс. т/год, в 2001 г. - 1615,3 тыс. т/год, в 2002 г. - 1553,4 тыс. т/год.

Устойчивая тенденция увеличения объемов промышленных и бытовых сбросов в водоемы Кемеровской области выдвигают еще одну проблему -

обеспечения населения питьевой водой. Общий дефицит питьевой воды в области составляет 132,2 тыс. м3/сут.

Экологическое состояние почв угледобывающего региона определяется активностью хозяйственной деятельности человека, сопровождаемой масштабным поступлением различных веществ в почвы из атмосферы, а также с производственными и бытовыми отходами. Особенно подвержены загрязнению почвы и почвогрунты территорий городов и промышленных зон добычи угля. Уже много лет в Кемеровской области наблюдается тенденция роста промышленных отходов и отходов потребления, которые размещаются в различного рода накопителях: шламо- и хвостохранилищах, отвалах вскрышных пород, полигонах и свалках ТБО. Огромное количество отходов производства образуется в угольной промышленности (более 800 млн. т) за счет образования вскрышных пород и отходов обогащения угля, а также на предприятиях энергетики — более 1,5 млн. т. По интегрированной оценке область относится к зоне высокого антропогенного воздействия и нуждается в регулярном контроле состояния окружающей среды.

Глава 2. Основы комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона

Комплексный геоэкологический мониторинг угледобывающего региона (КГЭМУР) представляет собой систему систематической регистрации и контроля за состоянием окружающей, в том числе геологической среды, прогноза изменений ее состояния и возникновения возможных экстремальных ситуаций на угледобывающих предприятиях, позволяющих разработать обоснованные рекомендации и предложения по снижению негативных последствий их деятельности.

Геоэкологический мониторинг угледобывающего региона включает несколько уровней: региональный, районный, локальный и детальный. В состав КГЭМУР должны входить следующие подсистемы (виды) мониторинга: газовый; подземных и поверхностных вод; геодинамический; почвенный; радиационный и фоновый, а в перечень контролируемых показателей входят: физико-географические, геолого-структурные, гидролого-гидрогеологические, инженерно-геологические, горнотехнические параметры, а также состояние атмосферы и биоты.

В работе предлагаются методические решения и организация наблюдательной сети КГЭМУР и ее пространственная структура, состоящая из точек наблюдений, постов контроля, направления маршрутов, геофизических профилей, а также опытно-производственных площадок и полигонов. Наблюдательная сеть создается применительно к инфраструктуре горнодобывающих предприятий с учетом наибольшего техногенного воздействия и получения контролируемых показателей.

Определен рациональный комплекс методов для КГЭМУР, включающий:

• различные виды аэрокосмических съемок (многозональное фотографирование, телевизионная и тепловая, радиолокационная, лазерная съемки и др.);

• маршрутные геологические, геоморфологические, почвенные, ландшафтные обследования на площади шахтного поля;

• геофизические измерения деформаций горных пород в горных выработках и сдвижений поверхности на площади шахтного поля;

• гидрологические наблюдения за уровнем расхода и химическом составом воды поверхностных водотоков и водоемов;

• наблюдения за режимом подземных вод в горных выработках и специально оборудованных скважинах;

• наблюдение за объемом и составом выходящего шахтного воздуха;

• геофизические площадные съемки (комплекс РВМ-ЕП);

• геофизические исследования на опорных профилях (комплекс ВЭЗ-ЕП-ЭТ (КС));

• сейсмологические наблюдения на сейсмостанциях;

• отбор проб почвенного воздуха в надшахтных зданиях, подвалах, подземных коммуникациях, вблизи терриконов и отвалов, шахтных стволов, шурфов и скважин;

• отбор проб воды из подземных выработок и скважин, из поверхностных водотоков и водоемов, колодцев и родников, из стоков из-под терриконов и отвалов;

• отбор проб почв с целью определения засоления, загрязнения токсичными веществами и радионуклидами.

Разработана схема организационного взаимодействия информационно-аналитического обеспечения КГЭМУР при его выполнении (рис.1).

ЦГСЭН - центр санитарно-эпидемиологического надзора

ЦГМС - центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

РГС - региональный геологический центр

ОКЗ - областной комитет по земельным ресурсам

УЛ - областное управление лесами

РО - областное управление рыбоохраны

УОХ — управление охотничьего хозяйства

ГНТ - государственный технический надзор

ГО и ЧС - Государственное управление по гражданской обороне и чрезвычайным ситуациям

ОГКС - областной государственный комитет по статистике Рис. 1. Схема организационного взаимодействия при осуществлении комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

Глава 3. Влияние угледобывающей деятельности на окружающую среду Кузбасса

Характер воздействия угледобывающего комплекса на окружающую среду весьма разнообразен (рис 2). Ведение горных работ влияет на природные процессы в геологических формациях, изменяя их водный, газовый, термический и геохимический режимы, что в конечном счете воздействует на атмосферу и биосферу Земли. Это воздействие увеличивается с ростом мощностей горнодобывающих предприятий и глубины горных разработок.

В работе подробно рассмотрено влияние угледобывающего комплекса Кузбасса на состояние массива горных пород и их свойства, на поверхностные и подземные воды, на элементный состав атмосферы, почвенно-земельные ресурсы, растительность и животный мир.

Рис.2 Воздействие угледобывающего комплекса на окружающую среду

Влияние угледобывающей деятельности на состояние массива горных пород и их свойства. Установлено, что подземная разработка угольных месторождений, сопровождающаяся проходкой подготовительных и очистных выработок, вызывает изменение естественного напряженного состояния массива горных пород. Поэтому, когда напряжение горных пород превышает пределы их прочности, начинается их разрушение, появляются трещины, происходит обрушение отдельных глыб или всей кровли выработки.

В условиях Кузбасса возникновение подобных динамических явлений зафиксировано на незначительной глубине. Так, на глубине 150 м зарегистрированы горные удары при разработке угольных пластов (шх. «Распадская»). В другом случае, начальная глубина проявления внезапных выбросов угля и газа составила 160 м (шх. «Северная»), а суфлярные выделения имели место с глубины 250 м (шх. «Зыряновская»). На железорудных месторождениях (рудник «Таштагол») динамические формы проявления горного давления в виде «стреляния» руды зафиксированы с глубины 280 м.

Горные удары и внезапные выбросы проявляются на 30 шахтопластах 17 шахт, при этом большая часть пластов является одновременно склонными к динамическим явлениям.

К настоящему времени, когда из недр Кузбасса извлечено уже около 9 млрд. т угля и руды и началась ликвидация десятков нерентабельных шахт масштабным освоением новых угольных площадей, наблюдается изменение геомеханической ситуации, что может привести к активизации неотектонических процессов и обострению экологических проблем, связанных с нарушением состояния массива горных пород и появлением неблагоприятных природно-техногенных процессов: образование провалов, просадка, сдвижение пород, оседание дневной поверхности и пр.

Влияние угледобывающих предприятий на загрязнение атмосферы. В

процессе эксплуатации угольных месторождений в Кузбассе в атмосферу выбрасываются метано-воздушные смеси, продукты окисления и /или неполного сгорания самовозгоревшихся углей, попавшего в зону пожара шахтного оборудования и т.д. Выделение шахтных газов на земную поверхность происходит по многим причинам: природной газоносности угля и вмещающих пород, газообильности шахты, действующих и потушенных пожаров, объема выработанного пространства, этапа разработки месторождений, сезонных изменений погодных условий и т.д.

Значительное количество газов, частично токсичных, выбрасывается автотранспортом горных предприятий и горящими отвалами пустых пород, являющихся основным источником выбросов в окружающую среду побочных продуктов горения. Анализ ситуации показывает, что горящие отвалы Кузбасских угольных предприятий выделяют в среднем за год 620-1280 т БОг;

Загазованность прилегающих к отва-

лам территорий на расстоянии 2 км может превышать предельно-допустимые концентрации в несколько раз.

Влияние угольного производства на поверхностные и подземные воды. Горное производство оказывает негативное воздействие на водный режим территории Кемеровской области. Разработка угольных месторождений сопровождается осушением пород, понижением уровня подземных вод и снижением их напора. В результате происходит формирование депрессионных воронок. Их размеры зависят от гидрогеологических условий, а также глубины ведения горных работ. В результате в Кузбассе, где концентрация угольных предприятий чрезвычайно велика, образовалась единая гигантская депресси-онная воронка общей площадью более 8 тыс. кв. км. Влияние горных работ на речной сток определяется величиной сокращения поступления подземных вод в реку за счет шахтного или карьерного водоотлива, увеличения питания реки по тем же причинам и уменьшения запасов подземных вод. Ежедневный водосброс шахт и разрезов Кузбасса составляет более 1 млн. м3. Осушение месторождений приводит к уменьшению запасов вод в поверхностных водоемах, усы-ханию колодцев и водозаборных скважин, иссяканию источников, ручьев и небольших речек. В зоне горных работ исчезло и сократило свою протяженность свыше 200 речек, происходит общее иссушение территорий, что проявляется, кроме изменения гидрологических показателей, в ксерофитизации условий местообитания растительности. Сброс загрязненных дренажных вод в реки с расходами, превышающими меженные расходы рек от 2,5 до 5,8 раз, привел к значительному загрязнению водотоков. Начавшаяся массовая ликвидация шахт Кузбасса негативно влияет на гидрогеологическую обстановку. Прекращение водоотлива из ликвидируемых шахт неизбежно приводит к восстановлению первоначального уровня подземных вод со значительными изменениями их химического состава и кислотности (щелочности), увеличению механической загрязненности и изменению физических свойств воды. Одним из самых неблагоприятных исследований затопления шахт является возможность загрязнения подземных вод, используемых как источники водоснабжения. Это значительно ужесточает вопрос водоснабжения гг. Новокузнецк, Белово, Кемерово и Анжеро-Судженск.

Влияние угледобывающей деятельности на почвенно-земельные ресурсы. Добыча угля, как правило, сопровождается разрушением и загрязнением почвенного покрова, изменением естественных ландшафтов при проведении горных работ подземным и открытым способами.

При подземной разработке угольных месторождений вынос на поверхность громадной массы глубинных горных пород (по Кузбассу это свыше 12 млрд. м3) привел к процессам осадки поверхности, изменению рельефа местности, образованию депрессионных воронок, что нарушает природное равновесие в миграции химических элементов, разрушает сложившиеся природные биоценозы. Просадки поверхности, затрагивающие

нередко территории городов и поселков, вызывают серьезные осложнения в эксплуатации жилищного фонда, промышленных зданий и сооружений. Присадки привели также к образованию мощных техногенных ландшафтов (гг. Прокопьевск, Киселевск, Белово, Анжеро-Судженск и др.), спровоцировали активизацию оползней (г. Осинники) и других опасных экзогенных геологических процессов. Подземными горными работами в Кузбассе нарушено около 2 тыс. га земель. Угледобывающая деятельность оказывает существенное влияние и на почвенный покров, который при открытых разработках полностью разрушается.

Влияние угледобывающей деятельности на растительный и животный мир. Большая концентрация угольных предприятий на территории Кузбасса приводит к неизбежной трансформации растительного покрова, его деградации, уменьшению видового разнообразия и снижению биопродуктивности. Наиболее распространенным является воздействие на биосферу через атмосферные типы загрязнений, создающих неблагоприятные условия для жизни людей, животных, растений на территориях, расположенных в непосредственной близости от горнодобывающих предприятий. Наиболее чувствительны к атмосферным загрязнениям из зерновых культур - ячмень и овес, из овощных - капуста, салат, редис, а из деревьев - сосна.

Глава 4. Пути и способы снижения негативных последствий угледобывающей деятельности на окружающую среду

Мероприятия по снижению отрицательного воздействия добычи угля на окружающую среду направлены на предупреждение и устранение нежелательных последствий горнодобывающей деятельности, сохранение качества окружающей среды и улучшение ее экологического состояния. Предлагаемые способы отработки месторождений и защитные мероприятия предусматривают:

- совершенствование и расширение способов добычи с закладкой выработанного пространства при подземной отработке месторождений;

- совершенствование технологии обогащения угля;

- оставление территории вблизи водных объектов, подработка которых может нанести существенный ущерб водным ресурсам.

Эффективным средством уменьшения воздействия на массивы горных пород и подземные воды является проведение подземных горных разработок с закладкой выработанного пространства попутно добываемой породой, что уменьшает или практически предотвращает интенсивное сдвижение подрабатываемых толщ и трещинообразование в горных породах. Это может исключить нарушение массива горных пород выше горизонтов ведения горных работ, а также и земной поверхности; способствовать сохранению

водоносных горизонтов подземных вод, отделенных от горных разработок пластами водоупорных пород; обеспечить снижение воздействия горных разработок на поверхностные водные объекты (реки, озера).

Совершенствование технологии обогащения угля включает:

- внедрение производства с бессточной технологией или с минимальным количеством сточных вод, в том числе, сухого обогащения руд и складирования хвостов;

- создание замкнутых систем водоснабжения с очисткой оборотных вод, в частности, от флотореагентов;

- совершенствование технологии обогащения руд, например, внедрение сильных магнитных полей;

- изоляцию коммуникаций со сточными водами.

Защита водных объектов от негативного влияния угледобывающих предприятий и использование шахтных вод. Защита водных объектов от негативного воздействия угледобывающих предприятий осуществляется комплексом мероприятий, специального, локального и восстановительного характера.

К мероприятиям общего характера относятся:

- очистка сбрасываемых в поверхностные водотоки рудничных вод до норм предельно-допустимых концентраций (ПДК);

- широкое использование рудничных вод после необходимой водоподготовки для технических целей;

- предупреждение инфильтрации загрязненных вод путем размещения промплощадок и технических водоемов на естественно и искусственно экранируемых (глинистыми слоями пород) территориях.

Проекты угледобывающих предприятий должны предусматривать выполнение комплекса требований, связанных с предотвращением или ограничением вредного воздействия горных работ и работ горнообогатительного цикла на подземные воды, а именно:

- схемы горных работ, дренажа и водоотлива должны отвечать требованиям минимального вовлечения в дренажный водооборот комплексов, используемых для водоснабжения, или глубинных высокоминерализованных вод;

- должны исключать или ограничивать (допустимыми пределами) поступление в водоносные пласты загрязненных вод из поверхностных источников техногенного характера, а также через горные выработки и скважины;

- схемы отвода, сброса и утилизации дренажных (шахтных) вод должны обеспечивать сокращение до минимума бесполезных потерь извлекаемых подземных вод, с одной стороны, и предотвращение загрязнения ими подземных и поверхностных вод, с другой. Это позволяет

осуществлять их сброс в водоносные пласты, без ощутимого дополнительного загрязнения последних;

- система оперативного контроля за изменениями режима подземных вод под влиянием горного производства должна вводиться к началу функционирования данного производства.

Среди мероприятий по защите горных выработок от водопритоков необходимо особо выделить водонепроницаемые завесы, обеспечивающие максимальную охрану подземных вод от истощения. Однако использование завес обычно оказывается экономически оправданным лишь в неглубоко залегающих водоносных комплексах.

Снижение воздействия разработки угольных месторождений на состояние земной поверхности и наземных сооружений. Мероприятия по защите земной поверхности и наземных объектов при подземной добыче угля опираются на способы активного управления деформационными процессами, происходящими в массиве горных пород и развития процессов сдвижения поверхности. В настоящее время разработан метод расчета деформации земной поверхности, определены критерии допустимой подработки сооружений и водоемов и составлены правила охраны сооружений. В правилах приведены расчетные формулы для определения деформаций земной поверхности -оседания, наклона и кривизны горизонтального сдвижения и относительной горизонтальной деформации, максимальной величины оседания. Основой профилактических мероприятий служит прогнозная карта ожидаемых деформаций земной поверхности с выделением площадей и участков с различными величинами и характером деформаций, определяющими целесообразность использования территории под строительство.

Снижение техногенного загрязнения атмосферы пылевыми выбросами угольных предприятий. Для снижения пылевыделения на поверхностных комплексах шахт, разрезах, обогатительных и брикетных фабриках и вблизи расположенных поселков должны применяться системы герметизации технического и транспортного оборудования, орошения мест пылеобразования, аэрация и очистка запыленного воздуха, приточная вентиляция, обеспылевание и мокрая уборка помещений, озеленение территорий, рекультивация породных отвалов и террикоников. С целью повышения эффективности борьбы с пылью на угольных предприятиях следует применять водные растворы поверхностно-активных веществ (ОП-7, ОП-10, ДБ) и новые неоногенные смачиватели: сантанол ДТ-7, неонол В1020 и пенообразователи «Углепен Т». Их рабочие концентрации безвредны для организма человека и не оказывают заметного влияния на окружающую среду. Для предотвращения пылевыделения на отвалах применяется химическое закрепление поверхностей раствором латексов, а также связующими составами типа «глина - вода», глинистой суспензией «венипол - смачиватель - вода».

Рациональное использование отходов добычи угля. Отходы добычи и обогащения угля пригодны для использования в качестве основного сырья или компонентов шихты при производстве различных видов продукции в стройиндустрии, сельском хозяйстве, металлургии. Помимо этого, в зависимости от состава и постседиментационных преобразований вскрышные породы и хвосты обогащения углей могут использоваться в качестве корректирующих добавок, композиционных материалов и компонентов в химической, бумажной, лакокрасочной промышленности, парфюмерии и других отраслях промышленности. Диапазон возможного применения углеотходов весьма широк - от щебня и гравия для планировки поверхности и строительства дорог до производства супертонкого волокна, парфюмерии и другой ценной продукции. Шахтный газ - метан - используется как вторичное сырье для получения высококалорийного источника энергии.

Рекультивация нарушенных земель. Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия на них угледобывающих предприятий. Рекультивацию земель, нарушенных угледобывающими предприятиями, проводят, как правило, в три этапа:

• подготовительный (обследование нарушенных территорий, определение направления рекультивации, технико-экономическое обоснование и составление проекта рекультивации);

• техническая рекультивация;

• биологическая рекультивация.

Принятие решения о предполагаемом целевом использовании рекультивированных площадей зависит от многих факторов, в том числе от пригодности рекультивируемой территории для намеченного использования и от потребности в размещении объекта соответствующего типа с учетом принятых способов разработки пород.

Восстановление плодородия почв достигается за счет ряда агро- и биомелиоративных мероприятий, отвечающих вновь сложившимся топографическим, почвенным гидрогеологическим условиям.

Глава 5. Организационно - правовые основы охраны окружающей среды и управления природопользованием в Кузбассском угледобывающем регионе и пути их совершенствования

Организационно-правовые основы охраны окружающей среды и управления природопользованием в Кузбасском угледобывающем регионе формируются на базе существующего экологического права определяемого концептуальными положениями государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечения устойчивого развития.

В основу экологического законодательства положены базовые нормативно-правовые акты, регулирующие отношения между обществом и окружающей средой, главным из которых является закон РФ «Об охране окружающей среды», а также федеральные законы в области охраны окружающей среды и рационального природопользования. Эколого-правовой режим охраны и рационального использования недр и земель в угледобывающем регионе регламентируется:

- принятием и совершенствованием законов и иных нормативных актов в регионе о недрах;

- участием в разработке и реализации государственных программ геологического изучения недр, развития и освоения минерально-сырьевой базы;

- созданием и ведением регионального фонда геологической информации;

- участием в государственной экспертизе информации о разведанных запасах полезных ископаемых;

- составлением территориальных балансов, кадастров месторождений полезных ископаемых;

- установлением конкретных размеров платежей за пользование недрами;

- установлением порядка пользования недрами;

- лицензированием видов деятельности, связанных с пользованием участками недр;

- участием в соглашениях о разделе продукции при пользовании участками недр;

- определением условий и порядка пользования месторождениями полезных ископаемых;

- участием в государственном контроле за геологическим изучением, охраной и рациональным использованием недр в соответствии с установленным порядком.

Общее руководство природоохранной деятельностью в регионе осуществляется Главным управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов России по Кемеровской области (ГУПР

по Кемеровской обл.). Со стороны Администрации Кемеровской области эта деятельность осуществляется Департаментом регионального природопользования и природоохранной деятельности и Областным комитетом природных ресурсов. На уровне местного самоуправления вопросы охраны окружающей среды и регионального природопользования решаются муниципальными Комитетами охраны окружающей среды.

Природоохранительная деятельность ГУПР по Кемеровской области осуществляется посредством:

- проведения нормирования объемов выбросов, сбросов, размещения отходов;

- проведения государственной экологической экспертизы проектной и предпроектной документации;

- проведения экспертизы материалов по определению квот на изъятие биоресурсов;

- выдачи условий к разрешениям, лицензиям;

- согласования природоохранных мероприятий, ведомственного контроля и других документов;

- осуществление государственного экологического контроля.

Система охраны окружающей среды и управления природопользованием в угледобывающем регионе включает ряд механизмов и рычагов основывающихся на методах правовой защиты и регулирования экологического менеджмента и маркетинга. К числу этих методов относятся: законодательные, информационные (мониторинг, ведение кадастров, ГИС и т.д.), административные (ОВОС, экологическая экспертиза и аудит, лицензирование и сертификация) и экономические санкции и стимулы, а также экологическое страхование. В связи с реорганизацией федеральных органов управления природопользования и охраны окружающей среды, начатой в стране и незавершенной на региональном уровне, в работе представлен комплекс материалов по экологическому менеджменту и экологическому маркетингу, которые могут быть использованы как основа для определения масштабов и объемов административных функций, необходимых для осуществления в новой структуре органов управления природопользования и охраны окружающей среды региона.

Помимо этого, необходимо разработать нормативно-законодательные акты в целях реализации Федерального Закона «О техническом регулировании» в Кемеровской области и внедрения его в практику деятельности руководства всех угледобывающих предприятий региона.

Анализ состояния природоохранной и природно-ресурсной деятельности в Кемеровской области показал возрастающую роль целевых программ по управлению природопользованием, в которых предусматривается комплекс обязательных мер для решения первоочередных и последующих задач по

сохранению окружающей среды в условиях развивающейся экономики угледобывающего региона.

Совершенствование этого вида деятельности должно идти в направлении решения комплексных задач по сбалансированному развитию природно-сырьевой базы для удовлетворения потребностей экономики Кемеровской области в условиях динамичности ее развития, а также решения приоритетных экологических проблем с целью сглаживания негативного воздействия на природную среду и здоровье населения области.

Международное сотрудничество в системе охраны окружающей среды и управления природопользованием в Кемеровской области позволяет решать ряд задач по оценке экологического состояния окружающей среды, экологического образования, информационного обеспечения населения данными об окружающей среде. Это сотрудничество реализуется в соответствии с принимаемыми проектами, среди которых: проект ПРООН / ГЭФ, проект РОЛЛ-2000 и др.

Дальнейшее развитие международного сотрудничества может развиваться в направлении совместных разработок на уровне НИОКР по совершенствованию существующих технологий добычи и переработки углей, а также в направлении создания принципиально новых технологических решений получения энергии от сжигания углей без их выноса на поверхность земли, исключающих негативное воздействие на окружающую среду.

Развитие экологического образования в Кемеровской области должно идти в направлении расширения существующих и создания новых учебных учреждений по повышению экологической грамотности и приобретения специальных знаний по экологии теми, кто непосредственно участвует в руководстве технологическими производствами потенциально опасными для окружающей среды. К такой категории обучаемых в первую очередь должны относиться: руководители угольных предприятий, технологи шахт и карьеров, собственники и директора угольных предприятий и др.

Практическое решение вопросов информационного управления охраной окружающей среды в Кемеровской области с помощью ГИС находится в стадии становления и развития. Приоритетными направлениями ее совершенствования должны быть:

- дальнейшее совершенствование методического обеспечения системы информационного обеспечения для условий региона с учетом специфики его угледобывающей деятельности;

- создание материально-технической базы для функционирования всей системы информационного обеспечения управления охраной окружающей среды в угледобывающем регионе;

- совершенствование связей с федеральными, региональными, ведомственными и отраслевыми органами по получению и обмену

информацией о состоянии окружающей среды и об ее возможном изменении;

- совершенствование региональной структуры ГИС для решения комплекса управленческих задач по охране окружающей среды и природопользования;

- совершенствование подготовки специалистов для работы информационного управления охраной окружающей среды.

В перспективе в Кемеровской области процедура разработки проекта технического регламента для предприятий угольной промышленности, прежде всего, должно предусматривать соблюдение всех правовых и законодательных актов федерального и регионального уровней, отражающие общие и местные условия и особенности функционирования отрасли.

Заключение

1. Сложная экологическая обстановка в Кемеровской области является результатом кризисных явлений в её экономике, следствием накопления за многие годы структурных деформаций хозяйства, приведших к доминированию ресурсных и энергетических производств, а также чрезмерной их концентрации в отдельных районах.

2. Для решения комплекса задач по управлению природопользованием и охране окружающей среды в угледобывающем регионе разработаны концептуально-методические основы системы комплексного геоэкологического мониторинга, применительно к оценке изменений геологической среды, природной и горнотехнической обстановки. Определены назначение, цель, задачи, уровни исследований и виды (подсистемы) мониторинга.

Обоснован перечень контролируемых показателей, которые относятся к изучению физико-географических, геолого-структурных, гидролого-гидрогеологических, инженерно-геологических, горнотехнических условий, а также состояния атмосферы и биоты.

Определены методические подходы к созданию режимной наблюдательной сети: постов, опорных скважин, профилей, опытных площадок и полигонов.

Сделаны рекомендации по рациональному комплексированию различных методов оценки техногенных изменений геологической среды и природной обстановки, включая аэрокосмические методы, инструментальные наблюдения и измерения её параметров геодезическими, геофизическими и экспрессными химико-аналитическими методами.

3. Проведено комплексное изучение влияния угледобывающей деятельности в Кузбассе на различные компоненты окружающей среды: горные породы, поверхностные и подземные воды, почвенно-земельные ресурсы, растительность и животный мир. Определены масштабы изменений этих компонентов, что позволяет более рационально контролировать техногенную

нагрузку, а также планировать природоохранные мероприятия в данном и в аналогичных регионах.

4. Определены пути и рекомендован ряд способов и технологий снижения негативных воздействий угледобывающей деятельности на окружающую среду, включающих: рациональные способы отработки и осушения месторождений; методы предупреждения оседаний земной поверхности; рациональное использование отходов добычи полезных ископаемых, защиту водных систем от негативного влияния горного производства и использование шахтных вод, рекультивацию нарушенных земель.

5. Составлены предложения по совершенствованию системы управления охраны окружающей среды угледобывающего региона и определены основные направления природоохранной деятельности в области: использования земель; поверхностных и подземных вод; растительности и животного мира; рекреационных ресурсов и особо охраняемых территорий.

Выполненные исследования позволяют рассматривать Кузнецкий угледобывающий регион, как типовой и рекомендовать использовать имеющуюся по этому объекту обширную информацию при разработке соответствующих проектов горнодобывающих предприятий в аналогичной обстановке. Учитывая перспективы развития минерально-сырьевой базы в Восточном Кузбассе, на северном Урале, Приморье и других районах страны, возможности подобных сопоставлений достаточно реальны.

Основное содержание диссертационного исследования автора отражено в следующих публикациях:

1. «Экономика и экология: региональные проблемы перехода к устойчивому развитию»; Всероссийская НПК, Кемерово, АОЗТ Изд-во «Кузбассвузиздат», 1997 г., с.149-152;

2. «Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе. Взаимодействие общества и природы: сущность эволюции». Международная НПК; Кемерово, АОЗТ Изд-во «Кузбассвузиздат», 1999 г., с.384-387;

3. «Из опыта совместного сотрудничества неправительственных и государственных организаций по вопросам экообразования в Кузбассе». VI Международная конференция «Стратегия экологического образования и воспитания в XXI веке»; Москва, Изд-во МНЭПУ, 2000 г., с.355-358;

4. «Экология в системе профессиональной подготовки руководителей и специалистов угледобывающих предприятий Кузбасса. Экология в системе профессиональной подготовки лиц, принимающих решение по вопросам охраны окружающей среды на примере угледобывающих предприятий Кузбасса». Межрегиональная НПК; Изд-во ГУ «Природоохранный Центр», Омск, 2000 г., с.20-23;

5. «Управление качеством атмосферного воздуха». Методическое пособие. Кемерово, Изд-во КИЭП, 2001 г., с.34;

6. «Управление качеством земельных ресурсов». Методическое пособие,

Кемерово, Изд-во КИЭП, 2002 г., с. 53;

7. «Законодательные основы использования и охраны водных объектов. Регулирование водопользования». Курс лекций, Кемерово, Изд-во КИЭП, 2002 г.,с.51;

8. «Возможности и перспективы организации экологического менеджмента в промышленном секторе на пороге «Рио + 10». Монография в сборнике «Региональные проблемы перехода к устойчивому развитию: ресурсный потенциал и его рациональное использование в целях устойчивого развития»; Кемерово, Изд-во Института угля и углехимии СОРАН, 2003 г., с.367-382;

9. Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Кемеровской области (2001-2002 гг.)»;

10. «Оценка риска влияния экологических факторов на здоровье населения», Сборник научных трудов: «Экологическая безопасность и рациональное природопользование» VII межвузовского научно-практического семинара; М., Изд-во ГУЗ и МГУГиК, 2004 г.;

11. «Влияние производства и потребления на природные ресурсы», Сборник научных трудов «Экологическая безопасность и рациональное природопользование» VII межвузовского научно-практического семинара; М., Изд-во ГУЗ и МГУГиК, 2004 г.;

12. «Влияние горнодобывающей деятельности на окружающую среду, факторы и показатели для её изучения. Сборник научных трудов «Экологическая безопасность и рациональное природопользование» VII межвузовского научно-практического семинара; М., Изд-во ГУЗ и МГУГиК, 2004 г.;

13. «Роль образовательных центров в распространении экологических знаний, специфика подготовки специалистов в промышленно-развитом сырьевом регионе». Межрегиональная НПК, Кемерово, Изд-во ЗАО «Экспо-Сибирь», 2004 г., с.9-16;

14. «Динамические аспекты состояния окружающей среды как фактор устойчивого развития угледобывающего региона». Межрегиональная НПК, Кемерово, Изд-во ЗАО «Экспо-Сибирь», 2004 г.; Изд-во ЕООО «Наука Инвест» - филиал Бургас (фирма Союза ученых Болгарии), 2004 г., с.65-85.

2500

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Фалькова, Галина Николаевна

Введение.

Глава 1 Качество окружающей среды территории угледобывающего региона.

1.1 Понятийные подходы к определению качества окружающей среды.

1.2 Динамические аспекты качественного состояния окружающей среды угледобывающего региона.

1.2.1 Показатели качественного состояния атмосферного воздуха угледобывающего региона.

1.2.2 Показатели качественного состояния поверхностных вод угледобывающего региона.

1.2.3 Показатели качественного состояния почв угледобывающего региона.

Глава 2 Основы комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

2.1 Назначение, цели и задачи системы комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

2.2 Уровни, структура организации, виды геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

2.3 Обоснование перечня контролируемых показателей комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

2.4 Методические подходы к организации наблюдательной сети комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона.

2.5 Методы дистанционного зондирования и возможности их использования для решения задач мониторинга.

2.6 Рациональный комплекс методов геоэкологического мониторинга.

2.7 Предложение по организации информационно-аналитического обеспечения комплексного экологического мониторинга.

Глава 3 Влияние угледобывающей деятельности на окружающую среду Кузбасса.

3.1. Влияние угледобывающей деятельности на состояние массива горных пород и их свойства.

3.2 Влияние горнодобывающей деятельности промышленности на загрязнение атмосферы.

3.3 Влияние угольного производства на поверхностные и подземные воды.

3.4 Влияние угледобывающей деятельности на почвенно-земельные ресурсы.

-33.5 Влияние угледобывающей деятельности на растительность и животный мир.

3.6 Влияние угледобывающей деятельности на здоровье людей.

Глава 4 Пути и способы снижения негативных воздействий угледобывающей деятельности на окружающую среду.

4.1 Основные направления снижения отрицательных воздействий угледобывающей деятельности на окружающую среду.

4.2 Рациональные способы отработки месторождений и защитные мероприятия.

4.3 Защита водных систем от негативного влияния горного производства и использования шахтных вод.

4.4 Снижение влияния последствий разработки угольных месторождений на состояние земной поверхности и расположенных на ней сооружений.

4.5 Снижение техногенного загрязнения атмосферы пылевыми выбросами на угольных предприятиях.

4.6 Рациональное использование отходов добычи полезных ископаемых.

4.7 Рекультивация нарушенных земель.

Глава 5 Организационно - правовые основы охраны окружающей среды и управления природопользованием в Кузбасском угледобывающем регионе и пути их совершенствования.

5.1 Основы экологического законодательства, нормирования и стандартизации.

5.1.1 Основы экологического законодательства по регулированию природоохранной и природноресурсной деятельности в угледобывающем регионе.

5.1.2 Основы экологического нормирования и стандартизации для регулирования природоохранной и природоресурсной деятельности в угледобывающем регионе.

5.2 Эколого-правовой режим охраны и рациональное использование недр и земель в угледобывающем регионе.

5.2.1 Недра и правовой режим их использования.

5.2.2 Основания для прекращения права пользования недрами.

5.2.3 Основные права и обязанности пользования недр.

5.2.4 Основные требования по рациональному использованию и охране недр.

5.3 Структура регионального регулирования охраны окружающей среды и природопользования в Кемеровской области.

5.4 Система охраны окружающей среды и управления природопользованием в угледобывающем регионе.

-45.4.1 Основы экологического менеджмента и экологического маркетинга в системе охраны окружающей среды угледобывающего региона.

5.4.1.1 Совершенствование экологического менеджмента в системе охраны окружающей среды угледобывающего региона.

5.4.1.2 Методы экологического менеджмента в условиях угледобывающего региона.

5.4.1.3 Совершенствование экологического маркетинга в системе охраны окружающей среды угледобывающего региона.

5.4.2 Природные кадастры в информационной системе управления охраной окружающей среды.

5.4.2.1 Государственный земельный кадастр.

5.4.2.2 Государственный лесной кадастр.

5.4.2.3 Государственный водный кадастр.

5.4.3 Система природоохранных программ в управлении природопользованием в условиях Кемеровской области.

5.4.4 Экологическая экспертиза в управлении природопользованием в условиях Кемеровской области.

5.4.5 Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды и природопользования в условиях Кемеровской области.

5.4.6 Система непрерывного экологического образования и просвещения для решения задач охраны окружающей среды и природопользования в Кемеровской области.

5.4.7 Географические информационные системы в управлении охраной окружающей среды в угледобывающем регионе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологические проблемы угледобывающих регионов и пути их решения на примере Кузбасса"

Актуальность темы. В соответствии со стратегией развития топливно-энергетического комплекса России доля угля в общем производстве топливных ресурсов взрастает до 20%. Сегодня в основных угледобывающих регионах помимо закрытия нерентабельных и технологически опасных шахт ведется реконструкция действующего шахтного и карьерного фонда, строительство новых предприятий.

Изъятие природных ресурсов, наращивание объемов по добыче каменного угля, других полезных ископаемых, особенно в 70-х и 80-х годах двадцатого столетия не сопровождалось адекватными мерами по сохранению, восстановлению и охране окружающей природной среды. Даже в последнее десятилетие при переходе предприятий и организаций к новым экономическим отношениям с изменением форм собственности, не снижались, а скорее увеличивались удельные показатели загрязненности атмосферы, водных и земельных ресурсов на единицу выпускаемой продукции. Экономия финансовых и материально-технических средств на природоресурсных и природоохранных мероприятиях в масштабе такого мощного угледобывающего региона, как Кузбасс, с течением времени может привести к весьма неблагоприятным экологическим и экономическим последствиям.

В горнопромышленном угледобывающем регионе остается нерешенным целый комплекс проблем, затрагивающих вопросы экологической безопасности. Практически никто не несет ответственности за технологическое и экологическое состояние брошенных шахт и карьеров, где продолжаются процессы изменения земной поверхности и окружающей среды в целом.

Вместе с тем, горное производство остается одним из самых экологически опасных производств. Воздействие горных работ на окружающую среду многопланово и комплексно. В первую очередь — это нарушение гидрологического режима, загрязнение водного (гидрохимическое) и воздушного бассейнов продуктами эрозии горных пород, уничтожение почвенного и растительного покрова на значительных территориях, существенно превышающих земельные отводы угольных предприятий. Все это превращает локальную экологическую проблему угледобывающего или углеперерабатывающего предприятия в региональную геоэкологическую проблему территории. Нередко бывает так, что каждое отдельное предприятие угледобывающего района укладывается в предписанные экологические нормативы, а в целом территорию по всем факторам можно отнести к зоне экологического кризиса. Это в полной мере относится к Кузбассу.

Поэтому тема диссертационной работы, рассматривающей геоэкологические проблемы угледобывающих регионов и пути их решения на примере Кузбасса, представляется актуальной и своевременной, позволяющей решать современные задачи охраны окружающей среды и рационального природопользования.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является решение актуальной задачи обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды угледобывающего региона — Кузбасса в новых экологических условиях развития угледобывающего региона.

Достижение поставленной цели достигается выполнением следующего комплекса задач:

- рассмотреть и установить основные показатели качества окружающей среды территории угледобывающего региона; охарактеризовать социально-экономическую и экологическую обстановку угледобывающего региона;

- установить влияние основных факторов воздействия угледобывающей отрасли на окружающую среду;

- разработать концепцию комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона;

- обосновать основные направления и способы снижения отрицательных воздействий горнодобывающей деятельности на окружающую среду;

- провести анализ существующей системы охраны окружающей среды в угледобывающем регионе и определить основные пути совершенствования и управления природопользованием.

Таким образом, в диссертации рассматривается решение конкретной актуальной задачи прикладной геоэкологии, связанной с вопросами обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды в важнейшем угледобывающем регионе страны — Кузбассе.

Методы исследования. Методы исследования, примененные в работе, основаны на анализе и сравнительной оценке динамических процессов состояния окружающей среды в условиях функционирования угледобывающей отрасли. Они базируются на использовании современных технологий: дистанционного зондирования; геодезических измерений смещения горных пород и земной поверхности; режимных наблюдений за изменением уровней, температуры и расходом подземных вод в горных выработках и водозаборах, а также в поверхностных водоемах; отборе проб воздуха и воды для химического анализа и образцов горных пород для определения их прочностных свойств; геофизических исследований на опорных точках, профилях и площадях сейсмических наблюдений и визуальных геоэкологических обследований площадей шахтных полей и подземного пространства. Обработка полученных материалов производилась с использованием компьютерных программ, математического моделирования и геоинформационных систем.

Исходные материалы диссертации. В основу исходных материалов положены результаты научных исследований по прикладным аспектам изучаемой проблемы, нашедших отражение в научных трудах гидрогеологов (А.З. Зайцев, П.П. Клименко, В.А. Мироненко, Н.И. Плотников и др.), инженеров-геологов (В.И. Овденко, Т.Н. Кашковский, И.С. Комаров, В.А. Николаев, И.В. Попов и др.), горных инженеров (E.JI. Счастливцев, Л.А. Пучков, Ю.В. Шувалова, А.Н. Еременко, К.Н. Трубецкой, Д.Р. Каплунов, Н.Н. Чаплыгин и др.), экологов (Н.Ф. Реймерс), международных проектах «ЮНЕСКО» и «ЮНЕП» «Геология и окружающая среда». М. 1990 г. и материалах III Всемирного конгресса по экологии в горном деле (1999 г.). В работе также использованы результаты научно-исследовательских и опытно-производственных работ по экологическим проблемам угледобывающих районов (ВНИИГРИуголь, Кемеровский научный центр СО РАН) и производственных организаций (АО УК «Кузнецкуголь», ХК «Кузбассразрезуголь», шахты «Анжерская», «Черниченская», разрез «Бачатский» и др.), материалы Государственных докладов «О состоянии окружающей среды Кемеровской области в 2000-2001 гг.», а также другие источники, в том числе, результаты собственных исследований автора.

Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в комплексном решении проблем охраны окружающей среды и рационального природопользования в угледобывающем регионе в условиях новых экономических отношений и возрастающей роли государственной концепции устойчивого развития, в разработке системы геоэкологического мониторинга угледобывающего региона, определении его назначения, цели, задач, уровней и видов исследований; обоснование контролируемых показателей и методики организации режимной сети и рационального комплексирования методов наблюдения.

Практическое значение. Предложения и рекомендации, выдвигаемые автором, могут быть использованы в практической работе администрации региона, руководителей предприятий угольной отрасли, а также федеральными, региональными и местными органами природопользования по совершенствованию системы охраны окружающей среды и повышению экологической безопасности населения угледобывающего региона. Кроме того, результаты исследований могут быть предложены для использования в геоэкологических работах на всех стадиях изучения и освоения угольных районов, а именно: на стадии регионального геологического изучения недр; поисков, оценки и разведки для организации наблюдательной сети геоэкологического мониторинга; на стадии строительства и эксплуатации угольных шахт для регулярного слежения за различными нарушениями окружающей среды; на стадии организации и выполнения природоохранных мероприятий и на стадии ликвидации угледобывающего предприятия для наблюдения, оценки и прогноза возможного изменения окружающей среды.

Отдельные материалы исследований по теме диссертации использованы автором при обучении специалистами угольной отрасли на курсах повышения квалификации.

Личный вклад автора в решение проблем, выдвигаемых в работе, заключается:

- в разработке проектов (программ) геоэкологического мониторинга (недра, воздух, вода, почвы) и последующей их реализации на участках угольных разрезов: «Тага-рышский», «Корчаколь», шахты ЗАО «Салек» и др.;

- в проведении совместных научных исследований с Сибирским отделением Российской академии наук по оценке воздействий угольных предприятий на территории населенных пунктов, прилегающих к горному отводу угольного разреза «Бачатский»;

- в подготовке материалов к Государственным докладам «О состоянии окружающей среды Кемеровской области (2000 — 2002 гг.)»;

- в организации и проведении Всероссийского тренинга «Совершенствование системы экологического контроля на угольных предприятиях Российской Федерации (2002,2003 гг.)».

Апробация работы. Основные результаты работы по теме диссертации опубликованы в 12 научных публикациях, пять из которых в соавторстве, а также доложены и обсуждены на ежегодных международных совещаниях «Устойчивое развитие регионов Российской Федерации (1997-2003 гг.)», секция - Прикладная экология; в Московском региональном отделении по экологическому мониторингу окружающей среды РАЕН (2002 и 2003 годы); на VII Межвузовском семинаре-конкурсе студентов, аспирантов и молодых ученых по проблемам экологической безопасности и рациональному природопользованию, проведенного в МИИГАиКе в апреле 2004 года. Работа доложена на заседании президиума Международной академии экологии и природопользования им. B.C. Алтунина в июле 2004 г. и рекомендована для защиты на Ученом Совете Московского государственного университета по землеустройству по специальности «Геоэкология».

Струюура и объем работы. Диссертация, объемом 208 страниц, состоит из введения, пяти глав и заключения. Список использованной литературы содержит 166 работ, из них 16 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Фалькова, Галина Николаевна

Заключение

В итоге выполненной работы можно сделать следующие выводы:

1. Сложная экологическая обстановка в Кемеровской области является результатом кризисных явлений в её экономике, следствием накопления за многие годы структурных деформаций хозяйств, приведших к доминированию ресурсных и энергетических производств, а также чрезмерной их концентрации в отдельных районах.

2. Для решения комплекса задач по управлению природопользованием и охраны окружающей среды разработаны концептуально-методические основы системы комплексного геоэкологического мониторинга угледобывающего региона (КГЭМУР) применительно к оценке изменений геологической среды, природной и горнотехнической обстановки. Назначена цель, определены задачи, уровни исследований и виды (подсистемы) мониторинга.

Обоснован перечень контролируемых показателей, которые относятся к измерению физико-географических, геолого-структурных, гидролого-гидрологических, инженерно-геологических, горнотехнических условий, а также состояния атмосферы и биоты.

Определены методические подходы к созданию режимной наблюдательной сети: постов, опорных скважин, профилей, опытных площадок и полигонов.

Сделаны рекомендации по рациональному комплексированию различных методов оценки техногенных изменений геологической среды и природной обстановки, включая аэрокосмические методы, инструментальные наблюдения и измерения её параметров геодезическими, геофизическими и экспрессными химико-аналитическими методами.

Сделаны предложения по организации информационно-аналитического обеспечения КГЭМУР и взаимодействия различных организаций по его выполнению.

3. Проведено комплексное изучение влияния угледобывающей деятельности в Кузбассе на различные компоненты окружающей среды: горные породы, поверхностные и подземные воды, почвенно-земельные ресурсы, растительность и животный мир. Определены масштабы изменений этих компонентов, что позволяет более рационально контролировать техногенную нагрузку, а также планировать природоохранные мероприятия в данном и в аналогичных регионах.

4. Определены пути и рекомендован ряд способов и технологий снижения негативных воздействий угледобывающей деятельности на окружающую среду, включающих: рациональные способы отработки и осушения месторождений; методы предупреждения оседаний земной поверхности; рациональное использование отходов добычи полезных ископаемых, защиту водных систем от негативного влияния горного производства и использование шахтных вод, рекультивацию нарушенных земель.

5. Сделаны предложения по совершенствованию системы управления охраны окружающей среды угледобывающего региона и определены основные направления природоохранной деятельности в области: использование земель; поверхностных и подземных вод; растительности и животного мира; рекреационных ресурсов и особо охраняемых территорий.

Выполненные исследования позволяют рассматривать Кузнецкий угледобывающий регион как типовой и рекомендовать использовать имеющуюся по этому объекту обширную информацию при разработке соответствующих предприятий в аналогичной обстановке. Учитывая перспективы развития минерально-сырьевой базы в Восточном Кузбассе, на Северном Урале, Приморье и других районах страны, возможности подобных сопоставлений достаточно реальны.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Фалькова, Галина Николаевна, Кемерово

1. Адам A.M. Тория и методы обеспечения экологической безопасности технологических объектов и территорий в целях устойчивого природопользования на примере Западной Сибири. Диссертация на соискание научной степени д. т. н. Томск, 2003. 316 с.

2. Адам A.M., Мамин Р.Г. Методы воздействия на экологическую ситуацию. М.: Экономист, № 4,2000. С. 92-93.

3. Адам A.M., Мамин Р.Г. Природные ресурсы и экологическая безопасность Западной Сибири. М.: ПОЛТЕКС, 2000. 142 с.

4. Адам A.M., Мамин Р.Г. Природные ресурсы и экологическая безопасность Западной Сибири. Издание второе, переработанное и дополненное. М.: НИА-Природа, 2001. 172 с.

5. Адам A.M., Нехорошее О.Г., Миловидов С.П. Животный мир и охотничье-промысловые ресурсы. Материалы международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы». Томск, 2000. С. 12-15.

6. Адам A.M., Тухватулин Р.Т. Система управления природопользованием. Материалы международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы». Томск, 2000. С. 5-7.

7. Айруни А.А. Оценка ущерба от загрязнения окружающей среды угольной промышленностью за рубежом. Обзор. ЦНИЭИУголь, М.: 1983. 54 с.

8. Айруни А.Т., Иофис М.А. Влияние подземной разработки на состояние земной поверхности и сохранность наземных объектов. Труды Международного семинара «Влияние добычи полезных ископаемых на окружающую среду». М.: Внешторгиз-дат, 1989.

9. Айруни А.Т., Иофис М.А., Зенович JT.M. Инженерные методы прогноза деформаций горных пород во времени. Архивум Гурниства, ПНР, том 30. 1985.

10. Андрианов В. Данные дистанционного зондирования — интеграция. Arc View современные геоинформационные технологии № 3,2002. С. 1-2.

11. И. Ашихмина Т.Я. Комплексный экологических мониторинг объектов хранения и уничтожения химического оружия. Киров; Вятка, 2002. 544 с.

12. Баранник Л.П., Куприянов А.Н., Сергиеев В.Е., Счастливцев Е.Л. Проблемы сохранения биологического разнообразия и биопродуктивности в Кемеровской области.13