Геоэкологический прогноз состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок

Бабенко, Олег Борисович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геоэкологический прогноз состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологический прогноз состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок"

На правах рукописи

БАБЕНКО Олег Борисович

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК (НА ПРИМЕРЕ ЛЕНИНГРАДСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ)

Специальность 25.00.36 - "Геоэкология"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Центре международного сотрудничества по проблемам окружающей среды Российской академии наук.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Ярослав Георгиевич Семикобыла

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор

Николай Викторович Арефьев

кандидат геолого-минералогических наук, профессор

Юрий Петрович Сорокин

Ведущее предприятие - ОАО "Ленинградсланец"

Защита диссертации состоится о?,^ (p(i£/£}Of 2005 г. в

у 6 ч DO мин на заседании диссертационного'совета Д 212.229.17 при Санкт-Петербургском государственном политехническом университете по адресу: ауд. № 411, Гидротехнический факультет 2. Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург. 195251.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Автореферат разослан й/ JЩ&Оф^ 200 ^ г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета

В.Т. ОРЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время согласно Постановлениям Правительства РФ в угольной отрасли проходит реструктуризация, составной частью которой является закрытие неперспективных и особо убыточных шахт и разрезов. Шахта как горное предприятие подлежит ликвидации в соответствии с Законом РФ "О недрах" в случае объективной технико-экономической нецелесообразности выемки оставшихся запасов. На 01.01.2003 уже 211 закрыто, 21 проходят стадию закрытия, а в перспективе намечено закрытие еще 27 предприятий. Так, например, в районе исследований - на Ленинградском месторождении горючих сланцев закрыты две из трех шахт, входящих в состав ОАО "Ленинградсланец": им.С.М.Кирова и № 3. Добычные участки шахты № 3 вошли с 01.01.1996 в состав шахты "Ленинградская" как ее III район. На шахте им. С.М. Кирова добыча сланца не производится с 01.04.1998, поверхностный комплекс законсервирован.

При закрытии шахт нейтрализация экологических последствий горного производства приобретает особую остроту. Поэтому для геоэкологического прогноза состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок и принятия на его основе управленческих решений необходима организация системы геоэкологического мониторинга по шгга предметным областям, которым отвечают пять видов мониторинга: водных объектов; воздушной среды; породного массива; ландшафта; биоресурсов леса. Однако в настоящее время типовое положение о центре геоэкологического мониторинга в горнодобывающем районе в угольной отрасли отсутствует.

В диссертационной работе автором рассмотрен наиболее актуальный этап геоэкологического мониторинга состояния окружающей среды территорий закрываемых шахт: геоэкологический прогноз состояния природных ресурсов в зоне влияния подземных выработок в ликвидационный и постликвидационный периоды. Совершенствование информационного и приборного обеспечения геоэкологического мониторинга, а также методы устранения негативных экологических последствий, в диссертационной работе не рассматриваются. ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка методики геоэкологического прогноза и совершенствование организационной структуры мониторинга состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт (на примере Ленинградского месторождения горючих сланцев). ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в учете техногенных факторов, возникающих при закрытии шахт "мокрым" способом и отсутствовавших при их работе, для повышения эффективности проведения геоэкологического мониторинга с принятием управленческих решений, направленных на нейтрализацию экологических последствий г {КЩК^ЩЗ^Д^10 С0ХРа" нения окружающей среды в горнодобывающих районах. БИБЛИОТЕКА

¿"Ж/?

ОСНОВНЫЕ ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- исследовать закономерности влияния действующих и закрываемых шахт, установить факторы техногенного воздействия на окружающую среду, выявить их на примере Ленинградского месторождения горючих сланцев;

- изучить уровень и динамику накопления токсикантов в лесных экосистемах на основе биоиндикации леса;

- усовершенствовать организационную структуру геоэкологического мониторинга горнодобывающего района для ее оптимального функционирования в зоне влияния подземных выработок шахт;

- установить оптимальные границы зон проведения геоэкологического мониторинга на территории горнодобывающего района;

- разработать методику оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок шахт.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ включают: методы теоретического обобщения, систематизации, индексного сравнительного анализа статистических опытно-практических данных, графоаналитический и математико-статистические методы оценки информации, методы корреляционного моделирования, в том числе регрессионного факторного анализа.

ОСНОВНЫЕ НА УЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЗАЩИЩАЕМЫЕ АВТОРОМ:

- проявляющиеся техногенные факторы в зоне влияния закрываемых шахт "мокрым" способом вызывают необходимость совершенствования организационной структуры геоэкологического мониторинга на основе предлагаемых современных методов оценки техногенных воздействий из-за затопления подземных выработок;

- комплексное изучение геомеханических, гидродинамических и биоморфологических нарушений в окружающей среде, вызываемых затоплением подземных выработок, позволяло провести качественную и количественную оценку литосферных, гидросферных, атмосферных и биоценотических видов загрязнений, возникающих при "мокром" способе закрытия шахт, а также дать прогноз по выявлению зон критических техногенных нагрузок на окружающую среду с целью ее сохранения в горнодобывающих районах;

- снижение негативного влияния на природные экосистемы, обеспечение их нормального существования при закрытии шахт "мокрым" способом возникло на основе разработки комплексных экологических мероприятий на базе предлагаемых методов оценки и прогноза состояния окружающей среды от воздействия подземных работ с целью установления контроля за многообразием проявления загрязнений, ухудшающих качество окружающей среды;

- оптимизация контроля устойчивости природных экотопов к техногенным воздействиям

горнодобывающего района обеспечивается предлагаемыми усовершенствованной организационной структурой геоэкологического мониторинга, методикой оценки и прогнозом негативных проявлений и ущерба окружающей среде.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что впервые для района закрытия шахт:

- разработана и предложена методика геоэкологического прогноза изменений состояния окружающей среды;

- выявлены зоны дефолиации крон хвойных деревьев, дехромации и продолжительности жизни хвои сосны, лихеноиндикации эпифитных лишайников проективного покрытия ствола сосны и лесного мохового покрова от аэротехногенных воздействий, а также суммарной плотности выпадений элементов (Са, в, Ре) и катионов тяжелых металлов (Си, РЬ, Хп) в год;

- обоснована и предложена оптимальная организационная структура геоэкологического мониторинга и установлены оптимальные границы зон его проведения на территории горнодобывающего района;

- установлены закономерности аэротехногенных загрязнений различного типа (пыли неорганической, азота диоксида, серы диоксида, углерода оксида, фенола) на лесные экосистемы и разработаны корреляционные модели объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с учетом временного фактора;

- сформулированы и предложены природоохранные требования применительно к конкретным компонентам окружающей среды для их прогноза при закрытии шахт;

- разработана и предложена структура типового центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района;

- разработана и предложена методика оценки ущерба окружающей среды территорий от техногенного воздействия проведенных подземных работ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ заключается в предлагаемой организации системы геоэкологического мониторинга в зоне закрытия шахт, а также в разработке методики оценки и прогноза воздействия техногенных факторов на окружающую среду, возникающих при затоплении подземных выработок; обосновании размеров зон проведения геоэкологического мониторинга; в формулировке основных природоохранных требований применительно к конкретным компонентам окружающей среды для их прогноза при закрытии шахт; в предложении методики оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт.

ДОСТОВЕРНОСТЬ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается использованием и применением разработанных методов анализа, оценки и прогноза состояния окружающей среды, представительным объемом проектных и фактических данных, хорошей сходимостью фактических и прогнозируемых значений исследуемых показателей состояния лесных экосистем.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения, докладывались на международном семинаре: "Оценка состояния бореаль-ных лесов на северо-западной части Европы (Россия - США, НАСА, Санкт-Петербург, июнь 2001 г.); на Всероссийском научно-техническом семинаре "Научно-методическое обеспечение мониторингов угольных бассейнов и месторождений России" (г.Ростов-на-Дону, сентябрь 2001 г.), на международной конференции "Проблемы рекультивации нарушенных земель промышленностью на рубеже XXI века" (Санкт-Петербург, июнь 2002 г.). В целом работа докладывалась на техническом совете ЗАО "СПб-Гипрошахт", ученом совете Центра ИНЭНКО РАН и расширенном заседании кафедры инженерных мелиораций, гидрологии и охраны окружающей среды государственного образовательного учреждения Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА РАБОТЫ заключается:

- в постановке цели работы, задач исследований и их методическом обеспечении;

- в разработке методики геоэкологического прогноза состояния территорий в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт;

- в обосновании и определении границ зон проведения геоэкологического мониторинга для района закрытия шахт;

- в разработке корреляционных моделей и установлении зависимостей объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с учетом временного фактора, а также между аэротехногенным загрязнением лесных экосистем муниципального образования (МО) "Сланцев-ский район", интенсивностью загрязнения и расстоянием от объекта загрязнения; в разработке организационной структуры геоэкологического мониторинга в зоне влияния закрываемых шахт;

- в разработке структуры типового центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района;

- в разработке методики оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт (на примере шахт им. С.М. Кирова и № 3 ОАО "Ленин-градсланец").

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Из-• ложена на 137 страницах машинописного текста, содержащих 35 рисунков, 23 таблицы и биб-

лиографию из 82 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цели и задачи, определены основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость достигнутых работой результатов.

В первой главе, посвященной описанию современного состояния организации и проведения геоэкологического мониторинга в зоне влияния подземных выработок и путей его совершенствования, приведена характеристика природных условий района исследований - МО "Сланцевский район".

В конце XX века в связи с реструктуризацией в стране угольной отрасли возникла проблема организации геоэкологического мониторинга в местах интенсивного антропогенного воздействия процесса закрытия шахт. Анализ работ последних лет отечественных ученых Б.В. Боревского, В.М. Еремеева, В.Е. Зайдеиварга, Ю.А. Норватова, Я.Г. Семикобыпы и зарубежных авторов Ф.К. Бентзауца, В. Фрица и К.Ф. Якоба позволил отметить недостатки существующей организации геоэкологического мониторинга состояния окружающей среды в зоне влияния закрываемых шахт: не учитываются в должной степени при затоплении подземных выработок техногенные факторы, отсутствовавшие при работе шахт; не установлены границы зон проведения геоэкологического мониторинга; отсутствует в угольной отрасли

типовое положение о центре геоэкологического мониторинга в горнодобывающем районе; отсутствует методика оценки ущерба окружающей среде территорий.

Ленинградское месторождение горючих сланцев является частью Прибалтийского сланцевого бассейна и расположено в двух областях Российской Федерации: Ленинградской и Псковской. Район исследования - часть Ленюпрадского месторождения в границах МО "Сланцевский район". Площадь района - 2171,7 кмг. Население - 53,0 тыс. человек. Район богат минерально-сырьевыми ресурсами и имеет агропромышленную ориентацию. Ленинградское месторождение горючих сланцев является основным в Российской Федерации.

Большая часть территории района покрыта лесом - 63,1 % от его площади. Средние таксационные показатели леса: класс бонитета - 2,6; полнота - 0,69; общий запас древесины на 1 га - 166 м3; средний возраст хвойных пород - 68 лет, лиственных - 50 лет; годичная продукция фитомассы - 9 т/га. Важнейшими лесообразующими породами являются хвойные: сосна и ель обыкновенные; мелколиственные: береза пушистая и бородавчатая, осина. Изредка встречаются широколиственные породы, но хозяйственное значение их ничтожно.

Во второй главе дана оценка существующего состояния окружающей среды в МО "Сланцевский район". Основные источники техногенного воздействия - предприятия Слан-цевского промышленного района: ОАО "Ленинградсланец", сланцеперерабатывающий завод ОАО "Завод Сланцы" и ОАО Сланцевский цементный завод "Цесла".

На шахтах ОАО "Ленинградсланец" производятся совместная добыча и обогащение сланца и известняка. Основные техногенные факторы воздействия действующих шахт на окружающую среду: нарушение естественного гидрогеологического режима на подрабатываемых и прилегающих к ним площадях; изменение гидрологического и термического режимов, химического состава воды водных объектов; деформация земной поверхности; загрязнение приповерхностной атмосферы выбросами шахтной вентиляции; занятие земель; создание техногенных ландшафтов; изменение растительного и животного мира.

Развитие подземных работ привело к существенному изменению естественного гидродинамического режима подземных вод и образованию депрессионной воронки овальной формы площадью 2352 км2 (с ЮЗ на СВ размером 56 км и с СЗ на ЮВ размером 44 км, при среднем радиусе 27,3 км). Непосредственное загрязнение шахтных вод происходит в подземных выработках. Осушение подземных выработок сейчас осуществляется с помощью водоотлива с суммарной производительностью 50 тыс. м'/сут. Шахтные воды без очистки по 6 выпускам сбрасываются в р. Плюсса и ее притоки: Руя, Кушелка и Сиженка. ОАО "Ленинград-сланец" является в районе основным источником сброса сточных вод в водные объекты.

Общая площадь горного отвода шахт ОАО "Ленинградсланец" - 301,9 км2. При добыче сланца происходит сдвижение земной поверхности и больших масс пород в сторону выработанного пространства, приводящее к изменению рельефа земной поверхности и зависящее от мощности вынимаемого пласта, способа управления кровлей, размера выработки и физико-механических свойств пород, подвергающихся влиянию подземных работ. Суммарная площадь мульд оседания на шахтных полях составляет около 4,5 км2. На местности они представляют собой понижения глубиной до 100 см и проявляются по-разному, в зависимости от местных условий. Так образование мульд в лесу приводит к появлению "пьяного" леса. В дальнейшем деревья, за исключением черной ольхи, отмирают и происходит смена растительности на болотную.

Суммарная площадь промышленных площадок ОАО "Ленинградсланец" составляет 3,87 км2, из которых 45 % (1,74 км2) занимают техногенные массивы (шахтные отвалы, золо-отвальт котельных, открытые склады сланца и щебня). На 01.01.2001 на них хранилось 60,5 млн. т породы, отходов обогащения и золы.

Выбрасываемые в атмосферный воздух поллютанты поступают с атмосферными осадками на растительность и почву в виде твердых частиц, аэрозолей растворенных солей и адсорбированных газов. Основную долю в их объеме составляют: пыль (цементная и сланцевая зола), сернистый ангидрид и катионы тяжелых металлов. На основании обобщения и оценки опытных исходных данных на рис.1 приведена гистосграмма среднегодовых концентраций примесей в воздухе г. Сланцы (в долях ПДК среднесуточных).

1995 1996 1997 1998 1999 2000

Рисунок 1. Гистограмма среднегодовых концентраций примесей ГОДЫ

в воздухе г. Сланцы (в долях ПДК с.с)

■ пыль неорганическая 0 азота диоксид В серы диоксид В фенол О углерода оксид

Из гистрограммы следует, что средние годовые превышения концентраций за рассматриваемый период наблюдаются только по пыли неорганической и серы диоксиду.

Для лесных биоценозов на исследуемой территории наиболее информативно изучение сосны обыкновенной, т.к. сернистый ангидрид и пыль оказывают на нее особенно угнетающее действие. Способностью накапливать катионы тяжелых металлов наряду с хвоей сосны также обладают зеленые мхи лесного покрова и эпифитные лишайники проективного покрытия стволов сосны. На основании обработки и обобщения статистических исходных данных по лесным экосистемам получены результаты зонирования территории МО "Сланцевский район" по степени дефолиации кроны, дехромации хвои сосны, лихеноиндикации проективного покрытия стволов сосен, см. рис. 2 - рис.4.

Сравнение показателей состояния древостоя, эпифитной лишайниковой растительности и напочвенного мохового покрова с интенсивностью аэротехногенного загрязнения позволяет выделить две основные зоны экологической напряженности на территории МО "Сланцевский район". Это северо-западная часть исследуемого района (побережье Нарвского водохранилища) и Сланцевский промышленный район с прилегающей к нему территорией в ареале 40 км вокруг г. Сланцы. Остальная исследуемая территория пока находится в удовлетворительном экологическом состоянии, см. рис.5.

В третьей главе разработаны основные положения методики по геоэкологическому мониторингу состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт, которые обусловлены: существенным нарушением окружающей среды в МО "Сланцевский район" в связи с одновременным влиянием работающей шахты "Ленинградская" и закрытых шахт № 3 и им. С.М. Кирова, а также накопленным за многие десятилетия их негативным воздействием на экологическое состояние этого горнопромышленного района; расположением площадок сланцедобывающих предприятий в селитебной зоне (или в непосредственной близости от нее), что требует особого внимания к вопросам экологической безопасности населения; расположением шахтных полей, в основном, на землях Сланцевского и Попковского лесничеств. Поэтому для горнодобывающих районов автором предлагается осуществлять геоэкологический мониторинг последовательно в границах трех зон:

- зона I - зона непосредственного проведения подземных работ и размещения площадок горных предприятий, ее граница принимается по проектам горного и земельного отводов шахт "Ленинградская", № 3 и им. С.М. Кирова;

- зона II - зона существенного влияния подземных работ на компоненты окружающей среды, ее граница устанавливается при мониторинге подземных водных объектов и соответ-

Условные обозначения Степень Эефолиации кроны сосны, %

Ю-15

15-20

20-25

■25

Рисунок 6 Зонирование территории МО "Сланцевский район" по степени дефолиации кроны сосны

Условные обозначения Степень вехромоции хВои сосны. %

Рисунок 3 Зонирование территории МО "Сланцевский район" по степени дехромяцин хвои сосны

Услобные обозначения КоличестСю ЙиЗоВ лишайников

< 1 1-2

2-5

5-7

7-10 >10

Рисунок 4 Зонирование территории МО "I

по степени лихеноинди нации

- -»

Условные обозначена Плотность быпсйений загрязняацих ВещестВ, т/кмг

3 о

аШ

6-Ю

Ю-20 >20

Рисунок 5 Распределение суммарной плотности выпадений загрязняющих веществ (Са, Ре и Б) в год на территории МО "Сланцевский район", т/км1

€

ствует площади нарушения естественного гидродинамического режима подземных вод. Дренажное влияние распространилось на расстояние до 10-20 км от границ подземных работ шахты "Ленинградская", уточняется при мониторинге; - зона III - зона фонового мониторинга. Охватывает границы прилегающих районов, не нарушенных подземными работами.

Применяются два способа закрытия шахт: "сухой" и "мокрый". При "сухом" способе сохраняется поддержание подземных выработок, их проветривание и шахтный водоотлив. Техногенные факторы при закрытии аналогичны техногенным факторам действующих шахт. Данный способ экономически не выгоден и применяется крайне редко.

При "мокром" способе происходит полное (или частичное) затопление подземных выработок, вызывающее ряд техногенных факторов, отсутствовавших при работе шахт: повышение водопритоков и прорывы шахтных вод в шахты, соседние с закрываемой; резкое ослабление дренажа водоносных горизонтов и элементов поверхностной гидросети; усиление загрязнения водоносных горизонтов, в т.ч. используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения; подтопление и заболачивание земной поверхности грунтовыми водами; ухудшение водно-солевого баланса почвы; вытеснение на поверхность "мертвого воздуха", токсичных и радиоактивных газов; сдвижение земной поверхности над подземными выработками - "эффект поднятия земной поверхности"; проявление техногенных землетрясений силой до 4-х баллов по шкале Рихтера. Новые техногенные факторы нарушают сложившиеся годами связи в экосистемах горнодобывающих районов и требуют проведения специальных мероприятий, особенно при массовом закрытии шахт.

На основании проведенных исследований приведен прогноз экологических последствий закрытия двух шахт ОАО "Ленинградсланец" для территории МО "Сланцевский район". По его результатам шахта им. С.М. Кирова ухудшит качество подземных вод, т.к. затопленными окажутся неводонасьпценные в настоящее время участки промпластов горючего сланца и зоны сульфидной минерализации. Концентрация фенола достигнет до 0,01 мг/л, т.е. превысит его ПДК в 10 раз. Интенсивные процессы окисления сульфидов приведут к повышению в шахтных водах в несколько раз концентраций тяжелых металлов. Произойдет перераспределение водопритоков между шахтами им. С.М. Кирова и "Ленинградская". Через разделительный целик в шахту "Ленинградская" будет дополнительно поступать около 400 м3/ч шахтных вод из затопленных подземных выработок закрытой шахты им. С.М. Кирова. Это приведет к загрязнению шахтных вод шахты "Ленинградская" и, как следствие, к загрязнению р. Плюсса. Поэтому принят "сухой" способ закрытия шахты им. С.М. Кирова.

Сдвижение и деформация земной поверхности на подработанной территории шахтных полей будут продолжаться. Их величины зависят от горно-геологических условий и применявшейся на шахтах системы разработки. На участках, разработанных спаренными лавами, происходит разрушение оставленных целиков. Оседание земной поверхности достигнет до 200 см, что соответствует деформациям I группы территорий и может привести к изменению, а потом и к смене лесной растительности. Во избежание этого образовавшиеся мульды оседания необходимо рекультивировать под лесные насаждения. При разработке камерами-лавами максимальное оседание земной поверхности достигнет 15 см, а минимальное - до 9 см, что соответствует IV группе территорий и также потребует проведения рекультивации.

По данным наблюдений за временной период с 1995 по 2000 год включительно загрязнение атмосферного воздуха сохранится. Закрытие двух шахт позволит сократить выброс загрязняющих веществ на 912,4 т/год только за счет ликвидации источников загрязнения (обогатительных установок, вентиляционных скважин, надшахтных зданий главного и вспомогательного ствола и др.). Основные источники - ОАО "Завод Сланцы" и ОАО Сланцевский цементный завод "Цесла", выбрасывающие в атмосферный воздух более 90 % загрязняющих веществ в год, и г. Сланцы, сохраняются без изменения. На основании исходных данных получены следующие математические зависимости среднегодового загрязнения лесов в районе г. Сланцы по пыли неорганической и серы диоксиду за временной период, см. рис. 6 и рис. 7

с * 0,18

к «

| 8

I I

в 1

3 2 о,1б -

5 8

0,14 Н-

1995

у-0,0034х2-13,479х + 13458 К = 0,4 К2 = 0,16

0,204

1996

0,148

ПД1((.,..0,15 мг/м'г~ Годы

1997

1998

1999

2000

Рисунок 6. Среднегодовое загрязнение атмосферного воздуха в районе лесов г Сланцы пылью неорганической с содержанием кремния ниже 20%, мг/м3

0,50 0,40

- <£0,30 • ^0,20 Н

К-0^2

К1 = 0,672

у - -0.021 + 76.48х - 76456.63

II0'10,

I 4 * 0,00 -

аэеднее за 6 лет ПДК„ _0,05 мг/м3

Годы

1995 1996 1997 1998 1999 2000

Рисунок 7. Среднегодовое загрязнение атмосферного воздуха в районе лесов г. Сланцы серы диоксидом, мг/м3

Определенный коэффициент корреляции (К) доказывает существенность и значимость принятых функциональных зависимостей, а коэффициент детерминации (К2) подтверждает влияние промышленных и климатических факторов на искомую зависимость. Знак минус перед квадратичной функцией математического уравнения, описывающего загрязнение атмосферного воздуха серы диоксидом, обусловлен наличием аномальных данных, т к. количество загрязняющих веществ неравномерно распределено в наблюдаемом периоде.

В результате сокращения проветривания в подземных выработках закрытой шахты им. С.М. Кирова при гниении деревянной крепи и окислении сланца будет образовываться, так называемый "мертвый воздух", поступающий в приземные слои атмосферы, что негативно скажется на лесных экосистемах исследуемого района.

В качестве хранилищ твердых отходов на территории ОАО "Ленинградсланец" выявлено 5 шахтных отвалов и 2 золоотвала. После закрытия шахт продолжат работать только 2 из них: отвал II района и золоотвал котельной III района шахты "Ленинградская". Остальные законсервированы. В год они выбрасывают в атмосферу 49,3 т вредных веществ.

Четвертая глава. В угольной промышленности действует более 300 нормативных документов, регламентирующих охрану окружающей среды. Однако требования к обеспечению экологической безопасности в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт практически отсутствуют. По результатам выполненной работы и анализа законодательных и нормативных документов разного уровня автором сформулированы основные природоохранные требования применительно к конкретным компонентам окружающей среды, а именно: подземной и поверхностной гидросфере, подземной и приповерхностной атмосфере, литосфере (главным образом, почвенному покрову) и ландшафту (преимущественно рельефу земной поверхности).

Для контроля устойчивости природных экотопов к техногенным воздействиям процесса закрытия шахт автором предложена структура типового центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района, приведенная в диссертационной работе. Также разработана методика оценки ущерба окружающей среды в зоне влияния шахт. Она позволяет определить суммарную величину ущербов от загрязнения подземных и поверхностных вод, воздушной среды, нарушения поверхности (из-за техногенного изменения рельефа, природного ландшафта, качества земель и недр), флоры. Расчет оценки ущерба окружающей среды в зоне влияния шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев составляет более 250 млн. рубУгод. Организация центра геоэкологического мониторинга в г. Сланцы оценивается в 59 млн. руб. За счет принятия обоснованных управленческих решений (строительство комплекса сооружений хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Сланцы на базе водоотлива закрытой шахты им. С.М. Кирова) позволит снизить ущерб окружающей среды до 100 млн. руб. ежегодно. При этом затраты на организацию центра геоэкологического мониторинга окупятся в течение 4-х месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная для горной отрасли задача - разработана методика геоэкологического прогноза состояния окружающей среды и предложено совершенствование организационной структуры мониторинга в зоне влияния подземных выработок закрываемых тахт. Выполненные исследования позволили получить следующие основные научные и практические результаты:

1 Определены основные техногенные факторы воздействия действующих шахт на окружающую среду: изменение гидрогеологического режима водоносных горизонтов Ленинградского месторождения горючих сланцев и прилегающих к нему площадей, а также гидрологического режима и химического состава воды водных объектов; деформаций земной поверхности; загрязнение приземной атмосферы выбросами шахтной вентиляции; техногенное занятие земель твердыми отходами; создание техногенных ландшафтов; изменение растительного и животного мира.

2 Дана оценка биоиндикационными методами состояния природных ресурсов лесных биоценозов, подвергающихся аэротехногенному загрязнению. Крона деревьев принимает основной объем воздушных загрязнений (катионы тяжелых металлов, взвешенные вещества, сера) круглый год, а мхи и лишайники "освещают" приземные условия только в сезон положительных температур. Выделены две основные зоны экологической напряженности по аэротехногенному загрязнению: первая - северо-западная часть района (побережье Нарвского водохранилища); вторая - территория в ареале 40 км вокруг г. Сланцы.

3 Проведено сравнение двух способов закрытия шахт: "сухого" и "мокрого". При "сухом" способе сохраняется поддержание подземных выработок, их проветривание и шахтный водоотлив. Техногенные факторы закрываемых "сухим" способом и действующих шахт аналогичны. При "мокром" способе происходит полное (или частичное) затопление подземных выработок, вызывающее ряд техногенных факторов, отсутствующих у работающих шахт: повышение водопритоков и прорывы шахтных вод в шахты, расположенные рядом с закрываемой; резкое ослабление дренажа водоносных горизонтов и элементов поверхностной гидросети; загрязнение подземных водоносных горизонтов, в т.ч. используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения; подтопление и заболачивание земной поверхности грунтовыми водами; ухудшение водно-солевого баланса почвы; вытеснение на поверхность "мертвого воздуха", токсичных и радиоактивных газов; сдвижение земной поверхности над подземными выработками - "эффект поднятия земной поверхности"; проявление техногенных землетрясений силой до 4-х баллов по шкале Рихтера.

4 Разработана и предложена методика структуры типового центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района для прогноза состояния окружающей среды территорий, подверженных влиянию подземных выработок.

5 Предложена методика геоэкологического прогноза состояния окружающей среды применительно к конкретным элементам окружающей среды зоны влияния подземных выработок' подземной и поверхностной гидросфере, подземной и приповерхностной атмосфере, литосфере (главным образом, почвенному покрову) и ландшафту (преимущественно рельефу земной поверхности).

6 Предложена и разработана методика оценки эколого-экономического ущерба окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт на основе определения суммарной величины ущербов от загрязнения подземных и поверхностных вод, воздушной среды, нарушения земной поверхности (из-за техногенного изменения рельефа, природного ландшафта местности, качества земель и недр), флоры Расчетом по данной методике определен суммарный ущерб окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев, который составляет более 250 млн. руб./год. Внедрение данной методики при организации центра геоэкологического мониторинга позволит за счет принятия обоснованных управленческих решений снизить ущерб окружающей среде на сумму до 100 млн. руб. Следовательно затраты на организацию центра геоэкологического мониторинга в сумме 59 млн. руб. окупятся в течение 4-х месяцев.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

РАБОТАХ:

1 Бабенко О.Б., Попова Т. А., Семикобыла Я.Г. Aerospace Monitoring Of Forest Cover In The Oilshales Mining Region Of North - Western Russia / Тез. докл. международного семинара, проведенного HACA по "Оценке состояния бореальных лесов в экологически ущербных районах", 10-13 июня 2001, СПб. - СПб.: ИНЭНКО РАН, 2001.- С.16-17.

2 Бабенко О.Б., Маковский СЛ., Семикобыла Я.Г. Система геоэкологического мониторинга района ликвидируемых шахт Ленинградского месторождению горючих сланцев / Тез. докл. Всероссийский научно-технический семинар "Научно-методическое обеспечение монито-рингов угольных бассейнов и месторождений России", 25-27 сентября 2001, Сборник трудов - Ростов-на-Дону: ВНИГРИуголь, МПР России, Южно-Российская Академия горных наук, Центр мониторинга промышленной и экологической безопасности предприятий Восточного Донбасса. 2001.-С.80.

3 Бабенко О.Б., Баулин A.B., Белинкин A.A. Освоение Эльгинского каменноугольного месторождения / - М.: Уголь, 2002 - № 1. - С.22-23.

4 Бабенко О.Б., Попова ТА, Семикобыла Я.Г. Горно-экологаческий мониторинг закрываемых нерентабельных шахт ОАО "Ленинградсланец" /-М.: Горный журнал, 2002-№ 1.-С.70-72..

5 Бабенко О.Б., Баулин A.B., Семикобыла Я.Г., Хохлачев Б.С. Экологические аспекты открытой разработки Эльгинского месторождения /-М.: Горный журнал, 2002. - №3.-С.71-74.

6 Бабенко О.Б., Семикобыла Я.Г. Оценка биоиндикационным методом аэротехногенных загрязнений на основе состояния лесов в зоне Сланцевского промышленного района / Тез. докл. международной конференции "Проблемы рекультивации нарушенных земель промышленностью на рубеже 21-го века", 24-30 июня 2002, СПб. - СПб.: ИНЭНКО РАН, 2002 - С.36-39.

7 Бабенко О.Б., Семикобыла ЯГ Оценка состояния лесных экосистем закрываемых шахт с помощью биоивдикационных методов / - М.: Инженерная экология, 2003. - № 6.-С..36-42.

8 Бабенко О.Б., Семикобыла Я.Г. Оценка параметров состояния окружающей среды при экологическом мониторинге района закрываемых шахт (на примере Ленинградского месторождения горючих сланцев) / Тез. докл. 7-й международной конференции и выставки "Акватерра", 20-22 мая 2004, СПб. - СПб.: 2004. - С.238-240.

9 Бабенко О.Б., Семикобыла Я.Г. Экологические аспекты разработки Эльгинского месторождения открытым способом / Тез. докл. 7-й международной конференции и выставки "Акватерра", 20-22 мая 2004, СПб. - СПб.: 2004. - С.275-278.

Подписано в печать 2Н. №Л№/. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч. иеч. л. 0 . Тираж 100 . Заказ Ш .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

»-17 2*

РНБ Русский фонд

2006-4 1823

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Бабенко, Олег Борисович

Введение.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА 8 СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ЗАКРЫВАЕМЫХ ШАХТ.

1.1 Обзор и анализ патентной и научно-технической литературы б области организации 8 геоэкологического мониторинга.

1.2 Характеристика природных условий района исследований.

Выводы по главе

2 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ДЕЙСТВУЮЩИХ ШАХТ.

2.1 Влияние техногенных факторов действующих шахт на окружающую среду.

2.2 Оценка влияния подземных работ на истощение запасов, загрязнение подземных и поверхностных вод.

2.3 Исследование возникновения негативных преобразовании природных ресурсов земной поверхности шахтных полей, их влияния на растительный и животный мир в результате проведения подземных работ.

2.4 Оценка существующего загрязнения приповерхностной атмосферы и его влияние на лесную растительность района исследований.

Выводы по главе 2.

3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ЗАКРЫВАЕМЫХ ШАХТ.

3.1 Оценка влияния техногенных факторов закрываемых шахт на окружающую среду.

3.2 Совершенствование структуры прогноза экологических последствий изменения гидро-геолошческих условий аквасферы.

3.3 Особенности прогноза деформаций породного массива и их проявления на земной поверхности шахтных полей.

3.4 Оценка прогноза экологических последствий изменения ландшафта исследуемой территории.

3.5 Анализ экологических последствий изменений воздушных загрязнений подземной и приповерхностной атмосферы на толерантность растительных сообществ.

3.6 Совершенствование структуры прогноза состояния биоресурсов леса для оценки воздействия загрязнений на лесные экосистемы.

Выврды по главе 3. 4 СОВЕРШЕНСВОВАНИЕ ФОРМ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ

ЗАКРЫТИЯ ШАХТ.

4.1 Методика разработки мероприятий по снижению негативного воздействия на окружающую среду в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт.

4.2 Предлагаемая оптимальная организационная структура центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района.

4.3 Разработанная методика оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок шахт.

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологический прогноз состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок"

ЛКТУ/ШЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время согласно Постановлениям Правительства РФ в угольной отрасли проходит реструктуризация, составной частью которой является закрытие неперспективных и особо убыточных шахт и разрезов. Шахта как горное предприятие подлежит ликвидации в соответствии с Законом РФ "О недрах" в случае объективной технико-экономической нецелесообразности выемки оставшихся запасов. На 01.01.2003 уже 211 закрыто, 21 проходят стадию закрытия, а в перспективе намечено закрытие еще 27 предприятий. Так, например, в районе исследований - на Ленинградском месторождении горючих сланцев закрыты две из трех шахт, входящих в состав ОАО "Jle-нинградсланец": им.С.М.Кирова и № 3. Добычные участки шахты № 3 вошли с 01.01.1996 в состав шахты "Ленинградская" как ее III район. На шахте им. С.М. Кирова добыча сланца не производится с 01.04.1998, поверхностный комплекс законсервирован.

При закрытии шахт нейтрализация экологических последствий горного производства приобретает особую остроту. Поэтому для геоэкологического прогноза состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок и принятия на его основе управленческих решений необходима организация системы геоэкологического мониторинга по пяти предметным областям, которым отвечают пять видов мониторинга: водных объектов; воздушной среды; породного массива; ландшафта; биоресурсов леса. Однако в настоящее время типовое положение о центре геоэкологического мониторинга в горнодобывающем районе в угольной отрасли отсутствует.

В диссертационной работе автором рассмотрен наиболее актуальный этан геоэкологического мониторинга состояния окружающей среды территорий закрываемых шахт: геоэкологический прогноз состояния природных ресурсов в зоне влияния подземных выработок в ликвидационный и постликвидационный периоды. Совершенствование информационного и приборного обеспечения геоэкологического мониторинга, а также методы устранения негативных экологических последствий, в диссертационной работе не рассматриваются.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка методики геоэкологического прогноза и совершенствование организационной структуры мониторинга состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт (на примере Ленинградского месторождения горючих сланцев).

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в учете техногенных факторов, возникающих при закрытии шахт "мокрым" способом и отсутствовавших при их работе, для повышения эффективности проведения геоэкологического мониторинга с принятием управленческих решений, направленных на нейтрализацию экологических последствий горного производства с целью сохранения окружающей среды в горнодобывающих районах. ОСНОВНЫЕ ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- изучить уровень и динамику накопления токсикантов в лесных экосистемах на основе биоиндикации леса;

- разработать методику оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок шахт.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЗАЩИЩАЕМЫЕ АВТОРОМ:

- комплексное изучение геомеханических, гидродинамических и биоморфологических нарушений в окружающей среде, вызываемых затоплением подземных выработок, позволяло провести качественную и количественную оценку литосферных, гидро-сферных, атмосферных и биоценотических видов загрязнений, возникающих при "мокром" способе закрытия шахт, а также дать прогноз по выявлению зон критических техногенных нагрузок на окружающую среду с целью ее сохранения в горнодобывающих районах;

- снижение негативного влияния на природные экосистемы, обеспечение их нормального существования при закрытии шахт "мокрым" способом возникло на основе разработки комплексных экологических мероприятий на базе предлагаемых методов оценки и пропюза состояния окружающем среды от воздействия подземных работ с целью установления контроля за многообразием проявления загрязнений, ухудшающих качество окружающей среды;

- оптимизация контроля устойчивости природных экотопов к техногенным воздействиям горнодобывающего района обеспечивается предлагаемыми усовершенствованной организационной структурой геоэкологического мониторинга, методикой оценки и прогнозом негативных проявлений и ущерба окружающей среде.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что впервые для района закрытия шахт:

- разработана и предложена методика геоэкологического прогноза изменений состояния окружающей среды;

- выявлены зоны дефолиации крон хвойных деревьев, дехромации и продолжительности жизни хвои сосны, лихеноиндикации эпифитных лишайников проективного покрытия ствола сосны и лесного мохового покрова от аэротехпогенных воздействий, а также суммарной плотности выпадений элементов (Са, Б, Ре) и катионов тяжелых металлов (Си, РЬ, Ъх\) в год;

- обоснована н предложена оптимальная организационная структура геоэкологического мониторинга и установлены оптимальные границы зон его проведения на территории горнодобывающего района;

- установлены закономерности аэротехногенных загрязнений различного типа (пыли неорганической, азота диоксида, серы диоксида, углерода оксида, фенола) па лесные экосистемы и разработаны корреляционные модели объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с учетом временного фактора;

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Выводы и результаты исследований использованы в рабочих проектах "Организация постоянного комплексного геоэкологического мониторинга на базе специализированного центра в районе г. Сланцы" (П8476-ОПЗ), выполненном ЗАО "СПб-Гипрошахт"; "Комплекс сооружений хозяйственно-питьевого водоснабжения г.Сланцы на базе водоотлива шахты им С.М. Кирова", выполненном СПб ГУП "Инженерный центр". Эти проекты включены в состав "Проекта ликвидации шахты им. С.М. Кирова ОАО "Ленинградсланец", выполненного ЗАО "СПб-Гипрошахт" и утвержденного в 2000 г. в Государственном учреждении по вопросам реорганизации и ликвидации нерентабельных шахт и разрезов (ГУРШ), подведомственном Минпромэнерго России. В настоящее время водопроводные очистные сооружения сданы в эксплуатацию в конце 2004 г., а по специализированному це1 ггру-закончена разработка рабочей документации. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные и отдельные положения работы, разработанные в процессе ее выполнения, докладывались на международном семинаре: "Оценка состояния бо-реальных лесов на северо-западной части Европы (Россия — США, НАСА, Санкт-Петербург, июнь 2001 г.); на Всероссийском научно-техническом семинаре "Научно-методическое обеспечение мониторингов угольных бассейнов и месторождений России" (г.Ростов-на-Дону, сентябрь 2001 г.), на международной конференции "Проблемы рекультивации нарушенных земель промышленностью на рубеже XXI века" (Санкт-Петербург, июнь 2002 г.). В целом работа докладывалась на техническом совете ЗАО "СПб-Гипрошахт", ученом совете Центра ИНЭНКО РАН и расширенном заседании кафедры инженерных мелиораций, гидрологии и охраны окружающей среды государствен-.ного образовательного учреждения Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА РА БО ТЫ заключается:

- в постановке цели работы, задач исследований и их методическом обеспечении;

- в обосновании и определении границ зон проведения геоэкологического мониторинга для района закрытия шахт;

- в разработке корреляционных моделей и установлении зависимостей объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с учетом временного фактора, а также между аэротехногенным загрязнением лесных экосистем муниципального образования (МО) "Сланцевский район", интенсивностью загрязнения и расстоянием от объекта загрязнения; в разработке организационной структуры геоэкологического мониторинга в зоне влияния закрываемых шахт;

- в разработке структуры типового центра геоэкологического мониторинга горнодобывающего района;

- в разработке методики оценки ущерба окружающей среде в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт (на примере шахт им. С.М. Кирова и № 3 ОАО "Ленинград сланец").

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации автором опубликовано девять научных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Бабенко, Олег Борисович

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Предложены основные природоохранные требования применительно к конкретным элементам окружающей среды, находящимся во взаимодействии с закрываемыми шахтами, а именно: подземной и поверхностной гидросфере, подземной и приповерхностной атмосфере, литосфере (главным образом, почвенному покрову) и ландшафту (преимущественно рельефу земной поверхности). Изменения, происходящие в перечисленных элементах, непосредственно и в наибольшей степени влияют на условия обитания людей, растительный и животный мир.

2. Предложена и разработана методика оценки ущерба окружающей среде территорий в зоне влияния подземных выработок шахт на основе определения суммарной величины ущербов от загрязнения подземных и поверхностных вод, воздушной среды, нарушения земной поверхности (из-за техногенного изменения рельефа, природного ландшафта местности, качества земель и недр), флоры. Расчетом по данной методике определен суммарный ущерб окружающей среде территорий в зоне влияния подземных выработок шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев, который составляет более 250 млн. руб./год.

3. Организация центра геоэкологического мониторинга в г. Сланцы позволит за счет принятия обоснованных управленческих решений, направленных на разработку специальных мероприятий, снизить ущерб окружающей среде на сумму до 100 млн. руб. Таким образом, затраты на организацию экологического мониторинга в сумме 59 млн. руб. окупятся в течение 3-х месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная для горной отрасли задача - разработана методика геоэкологического прогноза состояния окружающей среды и предложено совершенствование организационной структуры мониторинга в зоне влияния подземных выработок закрываемых шахт. Выполненные исследования позволили получить следующие основные научные и практические результаты:

2 Дана оценка биоипдикационными методами состояния природных ресурсов лесных биоценозов, подвергающихся аэротехногенному загрязнению. Крона деревьев принимает основной объем воздушных загрязнений (катионы тяжелых металлов, взвешенные вещества, сера) круглый год, а мхи и лишайники "освещают" приземные условия только в сезон положительных температур. Выделены две основные зоны экологической напряженности по аэротехногенному загрязнению: первая — северозападная часть района (побережье Нарвского водохранилища); вторая - территория в ареале 40 км вокруг г. Сланцы.

3 Проведено сравнение двух способов закрытия шахт: "сухого" и "мокрого". При "сухом" способе сохраняется поддержание подземных выработок, их проветривание и шахтный водоотлив. Техногенные факторы закрываемых "сухим" способом и действующих шахт аналогичны. При "мокром" способе происходит полное (или частичное) затопление подземных выработок, вызывающее ряд техногенных факторов, отсутствующих у работающих шахт: повышение водопритоков и прорывы шахтных вод в шахты, расположенные рядом с закрываемой; резкое ослабление дренажа водоносных горизонтов и элементов поверхностной гидросети; загрязнение подземных водоносных горизонтов, в т.ч. используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения; подтопление и заболачивание земной поверхности грунтовыми водами; ухудшение водно-солевого баланса почвы; вытеснение на поверхность "мертвого воздуха", токсичных и радиоактивных газов; сдвижение земной поверхности над подземными выработками-"эффект поднятия земной поверхности"; проявление техногенных землетрясений силой до 4-х баллов по шкале Рихтера.

5 Предложена методика геоэкологического прогноза состояния окружающей среды применительно к конкретным элементам окружающей среды зоны влияния подземных выработок: подземной и поверхностной гидросфере, подземной и приповерхностной атмосфере, литосфере (главным образом, почвенному покрову) и ландшафту (преимущественно рельефу земной поверхности).

6 Предложена и разработана методика оценки эколого-экономического ущерба окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт па основе определения суммарной величины ущербов от загрязнения подземных и поверхностных вод, воздушной среды, нарушения земной поверхности (из-за техногенного изменения рельефа, природного ландшафта местности, качества земель и недр), флоры. Расчетом по данной методике определен суммарный ущерб окружающей среды в зоне влияния подземных выработок шахт на Ленинградском месторождении горючих сланцев, который составляет более 250 млн. руб./год. Внедрение данной методики при организации центра геоэкологического мониторинга позволит за счет принятия обоснованных управленческих решений, снизить ущерб окружающей среде на сумму до 100 млн. руб. Следовательно затраты на организацию центра геоэкологического мониторинга в сумме 59 млн. руб. окупятся в течение 4-х месяцев.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Бабенко, Олег Борисович, Санкт-Петербург

1.А. (отв. ред.). Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение./АН СССР. БИ им. В.Л. Комарова - Л.: Наука, 1990-338 с.

2. Бабенко А.Б., Закономерности формирования почвенной микрофауны па техногенных территориях в кн. Экологические основы рекультивации земель./АН СССР М.: Наука, 1985 - С 84-98.

3. Балансовые испытания обогатительной установки шахты JS"« 3 ПО "Ленинградсланец". / Типрошахт" Л.: 1980-76 с.

4. Балансовые испытания ОФ шахты "Ленинградская" ПО "Ленинградслапец". / "Гипрошахт" Л.: 1989 - 74 с.

5. Бентзауц Ф.-К., Фриц В. "Предпринимательские задачи управляющей компании LMBV при реструктуризации буроугольной промышленности". /"Глюкауф" (русский перевод). 1997 спецвыпуск 2 С 26-33.

6. Берлянд М.Е. и др. Вопросы взаимосвязи глобального и локального мониторинга загрязнения атмосферы./Труды II международного симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат., 1982-С 34-45.

7. Боревский Б.В., Кашковский Г.Н., Новиков В.П., Язвин Л.С. Требования к мониторингу месторождений твердых полезных ископаемых./МПР России. Ф. "ПЩЭК" М.: 2000 - 30 с.

8. Василенко В.Н., Назаров Ü.M., Фридман Ш.Д. Мониторинг снежного покрова./Л.: Гидрометеоиздат, 1985 186 с.

9. Васильева Н.П. Естественное возобновление леса на отвалах Киреевского месторождения./ж. Лесоведение. JVa 3,1981 С 73-81.

10. Гамов М.И., Гурьянов В.В., Рылов, Стариков A.B., Труфанов В.Н. Комплексное освоение георесурсов угленосных отложений./ Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 2001 136 с.

11. Гиляров MC., Покаржевский А.Д. Почвенные беспозвоночные как объект экологического мониторинга в кн. Концепция биосферных заповедников./М.: 1983 -С 36-78.

12. Еремеев В.М. (отв. ред.) Экологический мониторинг ликвидации неперспективных шахт восточного Донбасса./ Шахты: Издательство Южного Российского отделения Академии горных наук РФ. 2001 181 с.

13. Загрязнение водоемов Эстонской ССР через атмосферу./ Эст НИИНТИТЭН Тал.: 1988-48 с.

14. Зайденварг В.Е. (отв. ред.) и др. Методическое руководство по проектированию горно-экологического мониторинга при ликвидации шахт угольной отрасли РФ./ Минэнерго России. ГП ГУРШ, ВНИМИ М.: 2001 - 60 с.

15. Зайденварг В.Е., Навитний A.M., Семикобыла Я.Г. Научные основы комплексного экологического мониторинга района закрываемых шахт./ Росинформуголь М.: 2002 - 225 с.

16. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды./ М.: Гидрометеоиздат. 1984 560 с.

17. Инструкция о порядке ведения мониторинга безопасности гидротехнических сооружений предприятий, организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России./ Госгортехнадзор России М.: 1998 - 7 с.

18. Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами. РД 07-91-99, утв. Госгортехнадзором России 02.06.1999, пост. № 33 16 с.

19. Капелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техногенных ландшафтов. / РАН-СПб.: Наука. ПРОПО, 1993 191 с.1.134

20. Киселев И.И., Проскуряков В.В., Саванин B.B. Геология и полезные ископаемые Ленинградской области./ СПб.: 1997 186 с.

21. Климов С.Л., Фрайман Г.Б., Шувалов Ю.В., Грудинов Г.П. Комплексное использование горючих сланцев. /М.: 2000- 184 с.

22. Красная книга природы Ленинградской области. Животные. Том 3/ БиНИИ, БИН РАН-СПб.: 2000-47? с.

23. Красная книга природ!л Ленинградской области. Растения и грибы. Том 2/ БиНИИ, БИ РАН-СПб.: 2000-.671 с.

24. Красная книга Российской Федерации. Животные. / Минприрода России. РАН М.:i1. ACT Астрель, 2001 862 с.

25. Левин A.C. Охрана геологической среды в горно-добывающих районах. / АН СССР. Минуглепром СССР. ИГД им. A.A. Скочинского Кохтла-Ярве: 1991 -248 с.

26. Леонтьева Е.В., Панова Т.А., Семенова H.H. Аэрокосмический мониторинг формирования мульд| проседания в районе шахтной добычи сланцев. / ж. Исследование земли из космоса. Лз 3 М.: 1995 - С 89-99.

27. Лесников Л.А. Методические указания по рыбохозяйственным требованиям красчету ПДС, с учетом ассимилирующей способности водоемов. / ГосНИОРХ Л.:11989- 19 с. i

28. Махонина Г.И. Химический состав растений на промышленных отвалах Урала./i1. Свердловск: 1987-228 с.

29. Мэннинг У.Дж., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений./Л.: Гидроме|еоиздат. 1985 — 112 с.

30. Методика маршрутного зимнего учета (МЗУ) охотничьих зверей и птиц. /Департамент по охране, контролю и регулированию использования охотничьих животных. М.: 2000 -18 с.

31. Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качестваIповерхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. Утверждены Госкомгидрометом 21.07.1998 7 с.

32. Методические указания по выбору рациональных параметров управления горным давлением при основных системах разработки для шахт Ленинградского месторождения горючих сланцев./ Минтопэнерго России. ВНИМИ СПб.: 2000 - 48 с.

33. Мироненко В.А., Румынии В.Г., Учаев В.К. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах./Л.: Недра, 1988-279 с.

34. Мозолевская Г.Е., 1>атаев O.A., Соколов Э.С. Методы лесопатологическогоIобследования очагов стволовых вредителей и болезней леса./Лесная промышленность М.:' 1984 - 112 с.

35. Мощанский В.Л. Методика разработки поисковых прогнозов изменения геологической среды./МГУ им. М.В. Ломоносова М.: МГУ, 1988 -268 с.

36. Наставления по надзору, учету и прогнозу массовых размножений стволовых вредителей леса./Госкомплекс СССР М.: 1975 - 58 с.

37. НРБ 99. Нормы радиационной безопасности. СП 2.6.1.758 - 99. Гигиенические нормативы — 116 с.

38. Орлов Д.С., Василевская В.Д. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв./М.: МГУ, 1994 272 с.

39. Отраслевая инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче угля (сланца), утв. 27.05.1997 Минтопэнерго России-38 с.

40. Отраслевой сборник экологических норм для проектирования предприятий угольной промышленности./Департамент угольной промышленности. Минэнерго России. -М.: 2002 179 с.

41. Отчет о НИР "Проведение мониторинга влияния шахтных вод на загрязнение питьевых водоисточников г. Сланцы Ленинградской области" (руководитель Ю.А. Норватов)./ ВНИМИ СПб.: 2000 - 346 с.

42. Отчет о НИР "Разработка типового руководства по созданию систем мониторинга территорий закрываемых угольных предприятий. Научный руководитель работы Ю.А. Норватов./МНЦ ВНИМИ СПб.: 1999 - 456 с.

43. Отчет по теме: "Исследование и оценка воздушных выпадений на территорию Сланцевского района методами биоиндикации состояния хвойных лесов и почв" (отв. исп. Н.И. Гольцова)./СПб. ГУ. ГНТТУМ СПб.: 1994-23 с.

44. Отчет по теме: "Разработка правил охраны сооружений и природных обьектов от вредного влияния подземных горных разработок в Прибалтийском сланцевом районе"./ВНИМИ-Л.: 1991 -278 с.

45. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду./ Минобразования России. СПбГГИ им. Г.В. Плеханова СПб.: 2000 - 230 с.

46. Показатели социально-экономического развития организаций угольной промышленности РФ в 2002 году. / Росуглепроф — М.: 2003 56 с.

47. Положение о водоохранных зонах (полосах) рек, озер и водохранилищ (редакция от 27.12.1996 № 1428)-4 с.

48. Приемы биоиндикации и биотестирования при текущем надзоре за загрязненностью водных объектов и выявлении превышения их ассимилирующей способности. / Гос НИОРХ, ГНИПБиТ- СПб.: 1992-28 с.

49. Проект нормативов ПДВ ОАО "Ленинградсланец". / ОАО "СПб-Гипрошахт "СПб.: 2002- 168 с.

50. Проект нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ, поступающих от предприятий со сточными водами ОАО "Лешшградсланец"./ОАО "СПб-Гипрошахт" СПБ.: 1999 - 48 с.

51. Рекомендации по оценке воздействия ионизирующего излучения на окружающую среду предприятий угольной промышленности./ ОАО "СПб Гипрошахт", СПб НИИ радиационной гигиены - СПб.: 1993 - 41 с.

52. РП благоустройства р. Сиженки./"Гипроводхоз" Л.: 1990 - 98 с.

53. РП организации постоянного комплексного экологического мониторинга на базе специализированного центра в районе г. Сланцы. Общая пояснительная записка П8479 ОПЗ. Том 1 книга 1./ЗАО "СПб - Гипрошахт" - СПб. :2000 - 78 с.

54. Санитарные правила в лесах Российской Федерации. Утв. приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 15.01.98 Л'а 10. М.: Экология 16 с.

55. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества 78 с.

56. СанПиН 2.2.1/2.1.11200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов-20 с.

57. СанПиН 2.2.3.570 96. Гигиенические требования к предприятиям угольной промышленности и организации работ - 84 с.

58. СНиП 23-01-99. Строительная климатология-57 с.

59. Соколов В.Е. и др. Сукцессии наземных сообществ и биологический мониторинг в кн. Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды./Труды II международного симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат., 1982-С 89-97.

60. Федеральный классификационный каталог отходов. Утвержден МПР России приказом от 02.12.02. № 786-28 с.

61. ФЗ "Об охране окружающей среды" от 10.01.2002 Ла 7 ФЗ. Российская газета от 12.01.2002 № 6.(2874) С 4-7.

62. ФЗ "О недрах" от 21.02.1992 №2395-1 (ред. от 08.08.2001)-43 с.

63. Фролов А.К. Состояние окружающей среды Северо-Западного и Северного регионов России./ СПб.: Наука, 1995 356 с.

64. Хариновский А.А. Комплексная очистка шахтных и карьерных вод от техногенных загрязнений./ Шахты: изд-во ЮРО АГН, 2000 - 156 с.

65. Ходатайство о согласовании условий и получения разрешения на специальное водопользование шахт ЛПО "Ленинградсланец"./ "Гипрошахт" СПБ.: 1993-39 с.

66. Хринуков 10. Хроника радиационного происшествия областного масштаба к сожалению продолжается./ж. "Экохроника" № 4 (50) СПб.: 2001 — С 8.

67. Шахта №3. АООТ "Ленинградсланец". ТЭО ликвидации шахты. Том I. Пояснительная записка./ ОАО "СПб-Гипрошахт" СПб.: 1996 — 156 с.

68. Шахта им. С.М. Кирова. АООТ "Ленинградсланец". ТЭО ликвидации шахты. Том ¡.Пояснительная записка/ ОАО "СПб-Гипрошахт" СПб.: 1996 - 144 с.

69. Энциклопедия "Экометрия". Серия справочных изданий под ред. профессора Л.К. Исаева. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды./СПб.: 1998-851 с.

70. Эталон проекта ликвидации шахты (разреза), утв. МВК 02.08.1999 М.: Минтопэнерго России, 1999 - 126 с.

71. Якоб К.-Ф. Санирование промышленных площадок бывших шахт и их подготовка к новому использованию./ "Глюкауф" 133, № 5,1997-С 28-31.

72. Ярмишко В.Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере./ БИ РАН-СПб.: ШШхимии СПб ГУ, 1997-302 с.

Информация о работе

Бабенко, Олег Борисович
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2004
ВАК 25.00.36

Диссертация

Геоэкологический прогноз состояния окружающей среды в зоне влияния подземных выработок - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы