Научные основы прогноза техногенеза и выбора рациональных технологий использования ресурсов при открытой добыче угля

Семикобыла, Ярослав Георгиевич

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Научные основы прогноза техногенеза и выбора рациональных технологий использования ресурсов при открытой добыче угля
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Научные основы прогноза техногенеза и выбора рациональных технологий использования ресурсов при открытой добыче угля"

На правах рукописи

СЕМИКОБЫЛА Ярослав Георгиевич

т од

1 0 Ш 2Э03

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗА ТЕХНОГЕНЕЗА И ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ

Специальность 11.00.11 - Охрана окружающей среды

и рациональное использование \ природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2000

Работа выполнена во ВII ИМИ и ЗАО «Экологический институт» Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы (МАНЭБ).

Научный консультант

доктор технических наук, профессор

Ю.В.Шувалов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Н.Н. Чаплыгин

доктор технических наук, профессор В,А.Харченко

доктор технических наук, профессор А. П. Красавин

Ведущая организация: ОАО «Красноярская угольная компания».

Защита диссертации состоится 4 мая 2000 г. в 13 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 063.15.11 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. 1206.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 3 апреля 2000 г.

диссертационного сове' доцент

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАР1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Разработка угольных месторождений открытым способом является доминирующей в добыче угля как за рубежом, так и в России, где ее доля достигает 70 % от общего объема добычи. Действующие угольные разрезы стремятся увеличить свои производственные мощности, совершенствуя конструктивные параметры вскрытия и систем разработки месторождений. Это ведет к значительному расширению размеров рабочей зоны разрезов, отчуждению больших площадей земель под горный, земельный отводы, обеспечивающих размещение технологических объектов открытой добычи угля в юридически закрепленных государством границах.

Развитие открытой добычи угля на разрезах сопровождается ростом адекватного давления на окружающую среду и природные ресурсы территорий горного, земельного отводов и проявляется далеко за их пределами. Оно заключается в нарушении значительных по площади целинных и агро-продуктивных земель, негативном изменении режима грунтовых и поверхностных вод, запылении лесных и сельскохозяйственных территорий, уничтожении ценных видов растительности, сокращении популяции многих видов животных и птиц и изменении естественного ареала их распространения. Результатами этих процессов являются значительные негативные изменения в литосфере, гидросфере, атмосфере, животном и растительном мире. Влияние открытой добычи угля велико в регионах с высокой концентрацией горных работ и особенно там, где угольные разрабатываемые месторождения расположены близко друг к другу. К таким регионам относятся, прежде всего, КАТЭК, Кузнецкий и Восточно-Сибирский угольные бассейны.

Так, Канско-Ачинский угольный бассейн, где формируется КАТЭК, расположен на старопахотной территории Центральной Сибири на землях тучных черноземов, мощность которых колеблется от 40 до 100 см. КАТЭК требует для своего развития 55 тыс.га, из которых половину занимают пашни. В настоящее время 8 % этой территории нарушено горнодобывающей промышленностью, еще 7 % почв подвержены сильной эрозии и дифляции от горных работ. Это земли сибирской житницы России. В Кузнецком угольном бассейне 40 % территории в той или иной форме нарушено горнохозяйственной деятельностью. Ее влияние отслеживается на прилегающих территориях и удаленных от районов открытой добычи угля.

гии на разрезах еще более усложняется. Это диктует необходимость создать научные основы прогноза техногенеза, оценить характер нарушений природной среды и масштаб техногенеза в горнопромышленных районах открытой угледобычи, обосновать выбор рациональных; эффективных технологий использования технических, технологических, пространственных ресурсов при открытой добыче угля, обеспечить охрану окружающей среды и природных ресурсов.

Фундаментальные основы теории и практики экологии природной среды заложены в трудах выдающихся ученых академиков В. А. Вернадского, А. А. Докучаева, JI. В. Канторовича, В. С. Немчинова, A.C. Ферсмана. Применительно к горной отрасли их наследие раскрыто в трудах академиков Н.В. Мельникова, H.H. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, Е.И. Шемякина. Решением отдельных проблем и вопросов, связанных с оптимизацией технологических процессов открытой добычи полезных ископаемых, рекультивацией и восстановлением земель в зоне горных работ, занимались видные ученые А.И.Арсентьев, П.В.Бересневич, К.Е.Винниц-кий, В.А.Галкин, В.Д.Горлов, А.Ю.Дриженко, Е.А.Ельчанинов, С.А.Ильин, Б.А.Иванов, А.И.Коваленко, В.С.Коваленко, Н.Я.Лобанов, В.С.Литвиненко, Г.Г.Мирзаев, В.А.Мироненко, В.Н.Мосинец, А.М.Михайлов, М.Г.Новожилов, М.Е.Певзнер, В.А.Рогапев, П.И.Томаков, В.А.Харченко, А.А:Харио-новский, Г.А.Холодняков, В.С.Хохряков, А.В.Хохряков, Ю.В.Шувалов, М.И.Щадов и другие. Значительная роль в развитии исследований процессов открытой добычи угля, охраны природной среды в зоне открытых горных разработок угля принадлежит институту ВНИИОСуголь, его организатору и директору проф., д.т.н. А.П.Красавину и возглавляемому им коллективу ученых, а также специалистам институтов ВИОГЕМ, НИИОГР, СИБГИПРОШАХТ, ИГД СО РАН, МГГУ, СПГГИ (ТУ) им. Г.В.Плеханова, ИПКОНа и др.

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в учете закономерностей техногенеза при выборе способов охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов на территориях открытой разработки угольных месторождений.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Минимизация воздействий открытой добычи угля на окружающую среду и природные ресурсы территорий угольных месторождений путем выбора рациональных технологий использования ресурсов с учетом результатов научнообоснованного прогноза техногенеза воздействий горных работ.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ заключаются в:

- оценке существующих методик прогноза состояния окружающей среды и рационального использования природных ресурсов при разработке угольных месторождений открытым способом;

- установлении главных факторов негативного влияния открытой добычи угля на природную среду;

- разработке классифйкации техногенных нарушений поверхности территорий открытыми горными работами;

- разработке методики проведения инженерно-экологических изысканий для зоны действия угольного разреза;

- разработке структуры базы данных, кадастра техногенных нарушений геосреды поверхности территорий для контроля техногенеза в зоне действия углеразрезов;

- разработке методики прогноза допустимых размеров техногенных нарушений природной среды поверхности территорий горными работами углеразреза с эколого-экономической оценкой ущерба, в зависимости от его производственной программы;

- обосновании и разработке эффективных технологических способов утилизации и складирования твердых отходов от открытой угледобычи и других отходов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Необходимая точность горноэкологического мониторинга в районах открытой добычи угля может быть обеспечена на основе научно обоснованной методологии прогноза техногенеза, включающей классификацию, структуру базы данных и кадастр техногенных нарушений с использованием разработанной методики инженерно-экологических изысканий, полевого обследования горного, земельного отводов разреза и прогноза устойчивости экосистемы территории к воздействию горных работ.

2. Снижение последствий техногенеза для земельных ресурсов при открытой разработке угольного месторождения должно быть обосновано на стадии проектирования и планирования производства прогнозированием допустимых размеров их техногенных нарушений с учетом производимого при этом ущерба и интенсивности ведения горных и рекультивационных работ.

3. Сокращение отчуждаемых и занимаемых твердыми отходами земель при разработке угольного месторождения обеспечивается применением разработанных технологий, увеличивающих складирование вскрышных пород, золоотходов во внутренние отвалы, а также во внешние отвалы, формируемые на обводненных территориях, с большой высотой и приемной способностью.

4. Улучшение структуры свойств почв, нарушенных и обводненных воздействием горных работ, достигается применением разработанной технологии утилизации углеотходов и отходов других производств совместным заложением их в траншеи, бурты, специальные «биологически живые» склады почв путем их превращения процессом компостирования в органогуминовое удобрение - биологически активный грунт, необходимый для рекультивации земель и скорейшего продуцирования естественной и высаженной на них биоты.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в следующем:

1. Предложена новая концепция прогноза техногенеза, производимого открытой добычей угля, с использованием разработанных классификации, кадастра техногенных нарушений и базы данных, обеспечивающих его ведение на территории горнопромышленного района с отражением экологического состояния по предлагаемым классификационным признакам: естественное, напряженное, конфликтное, критическое, кризисное, катастрофическое, а также прогноза устойчивости природохозяйственной системы к воздействию горных работ.

2. Впервые для прогноза техногенеза, допустимых техногенных нарушений в зоне горного и земельного отводов разреза установлены зависимости изменения площадей: занятых первоочередной отработкой и безвозвратно утрачиваемых земель от мощности вскрыши (условия КАТЭКа), нарушаемых горными работами земель от годовой производительности разреза по горной массе (условия Минусинского угольного бассейна); отчуждаемых под внешний отвал и рекультивируемых земель от высоты отвала с учетом применения авто- или железнодорожного карьерного транспорта.

3. Впервые, на основе проведенных исследований по естественной гумификации углеотходов и отходов, содержащих органическую массу, разработана рецептура компостирования компонентов при обильном их увлажнении щелочным (водомыльным раствором) для получения органо-гуминового удобрения как биологически активного грунта в производственных условиях разрезов, обеспечивающего структурное восстановление нарушенных и обедненных почв, нормальные условия жизнедеятельности и продуцирования фауны и флоры.

4. Впервые установлены оптимальные технологические параметры совместного складирования золовых отходов в виде зологранулита (состоящего, преимущественно, из спека стеклофазы и мелилита, нейтрального к окружающей среде) на внутренние отвалы вскрышных пород на основе учета техничеких, технологических, пространственных ресурсов разработки месторождения и геомеханических факторов, что обеспечивает безопасное их размещение в карьерной выемке с формированием техногенного месторождения этого материала.

НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в обосновании и разработке концепции прогноза техногенеза, производимого открытыми горными работами в границах горного, земельного отводов углеразреза, с учетом которого проектируется комплекс горных технологий, обеспечивающий увеличение вместимости (емкости) внешних и внутренних отвалов, безопасное захоронение золоотходов, утилизацию углеотходов и отходов других производств, используемых для создания путем их гумификации органогуминовых удобрений, способствующих восстановлению активности и жизнедеятельности флоры и фауны на нарушенных техногенных территориях.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ включают: методы теоретического обобщения и систематизации данных, индексный сравнительный анализ статистических и опытно-практических данных, графический и графоаналитический методы, математико-статистические методы оценки информации, методы математического моделирования, в том числе методы корреляционного и регрессионного факторного анализа, планирования и проведения эксперимента.

ОБОСНОВАНИЕ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается значительным объемом использованных исходных данных, апробацией полученных результатов исследований на угольных разрезах, показателями характеристик корреляции результатов теоретических и экспериментальных исследований, хорошей сходимостью результатов моделирования и аналитических исследований с результатами промышленной апробации; положительным использованием разработанных технологий в проектных работах и в практике деятельности углеразрезов.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в следующем:

- обоснована необходимость создания единой концепции научных основ прогноза техногенеза для районов открытой добычи угля, а также выбора рациональных горных технологий использования ресурсов, направленных на повышение защиты окружающей среды, снижение площадей земельных ресурсов, вовлекаемых в разработку, актуальность которых доказана апробацией в условиях угольных разрезов;

-установлено влияние основных факторов (геоморфологических, геомеханических, гидрогеологических, биоморфологических, физико-химических) на природную среду угледобывающих районов и на этой основе обоснована и разработана классификация техногенных нарушений поверхности территории горного, земельного отводов разреза, которая прошла апробацию при разработке кадастров техногенных нарушений в условиях разрезов Бородинского и Осинниковского;

- обоснованы и разработаны методики проведения инженерно-экологических изысканий и полевого обследования устойчивости экологической ситуации зоны действия угольного разреза, создания структуры базы данных, кадастра техногенных нарушений геосреды поверхности терри-

торий для контроля и прогноза техногенеза, которые прошли апробацию на разрезах Бородинского и Осинниковского;

- обоснована и разработана методика прогноза допустимых размеров техногенных нарушений природной среды поверхности территорий горными работами углеразреза с эколого-экономической оценкой ущерба в зависимости от его производственной программы, а также интенсивности и взаимодействия горнодобывающего и рекультивационного комплексов, в результате которой даны рекомендации по допустимым размерам техногенных нарушений для разрезов Бородинского, Осинниковского;

- обоснованы и разработаны эффективные технологические способы складирования твердых отходов от открытой добычи угля и других отходов во внешние и внутренние отвалы, утилизации углеотходов и отходов с высоким содержанием органического вещества в органогу-миновое удобрение - биологически активный грунт, необходимый как восстановитель структуры почв при рекультивации нарушенных горными работами и землевании бедных земель.

Диссертационная работа выполнена на материалах научных исследований, проведенных автором во ВНИМИ, в соответствии с координационными планами НТГА РФ, отраслевыми планами научно-технических проблем АО «РОСУГОЛЬ» 0-4.4.16.00 «Разработать методические положения по установлению допустимых размеров нарушений геосреды поверхности территорий в зоне горного, земельного отводов угольных разрезов в зависимости от горногеологических условий, производственной мощности и применяемых систем разработки (для равнинного и слабохолмистого рельефа)» (1994-1995 г.г); 02.28.814.000 «Разработать методические положения по комплексной эколого-экономической оценке ущербов от нарушений геосреды поверхности территорий, предназначенных для добычи полезных ископаемых на основе законов РФ «О недрах», «Об охране окружающей природной среды» и «О плате за землю» (1995-1996 гг.); 02.28.815.000 «Разработать систему эколого-экономической оценки техногенных нарушений геосреды поверхности территорий зоны отрабатываемых и отработанных месторождений открытым и подземным способами» 1995-1996 гг); 02.1061.623.00 «Разработать систему экологической оценки допустимых техногенных нарушений геосреды поверхности территорий при разработке угольных месторождений» (1996-1997 гг.), в 1999 г. автором выполнена в ЗАО «Экологический институт» по координационному плану Минтопэнерго РФ тема 11.99.052.00 «Оценка техногенеза геосреды поверхности территории в районе функционирования угольных разрезов», а также в Институте экологии и охраны труда ЛО РАН по прямым договорам с АО «Красноярскуголь», комитетом природных ресурсов Республики

Хакассйя, угольными разрезами Бородинским, Назаровским, Березовским (КАТЭК), Осйнниковским (КУЗБАСС).

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлена в проектных материалах институтов «СПБ-ГИПРОШАХТ», «СИБГИПРОШАХТ» по реконструкции и развитию углеразреза Бородинского, и также в ТЭО развития и освоения участка Чаппан Бейского каменноугольного месторождения при выполнении раздела «Охрана окружающей среды и природных ресурсов», где использовалась методика определения допустимых техногенных нарушений.

Для разрезов Бородинского и Осинниковского разработан кадастр техногенных нарушений геосреды поверхности территорий зоны действия открытой угледобычи как база данных для контроля и прогноза техногенеза, а также эффективного ведения горноэкологического мониторинга и экологического паспорта предприятия. Ведение кадастра позволило упорядочить в сравнении с календарным планом горных работ нарушение земель горными работами и сократить их отчуждение, соответственно, на 56 и 20 га.

На разрезе Березовском принята к внедрению технология совместного складирования вскрышных пород и зологранулированных отходов, позволяющая складировать твердые видоизмененные золоот-ходы в выработанное пространство на внутренние отвалы уже на первоначальном этапе в размере 1300 м3 на 1 м фронта и снизить площади, планируемые под занятие золоотвалами, в зоне Березовской ГРЭС. Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении дисциплины «Экология горного производства», «Процессы открытых горных работ» на кафедре «Открытые горные работы» Красноярской академии цветных металлов и золота.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА:

- основная идея работы, постановка задач исследований, разработка методологии их решения, аспекты проведения исследований, результаты которых приведены в диссертационной работе; ..

- обоснование и разработка теории научных основ исследований по созданию концепции прогноза техногенеза геосреды поверхности территорий в зоне действия угольных разрезов;

- обоснование и разработка структуры классификации, базы данных для контроля техногенеза, кадастра техногенных нарушений, методик инженерных изысканий и полевого обследования, прогноза устойчивости экологической ситуации в ГПР и прогноза допустимых размеров техногенных нарушений с эколого-экономической оценкой ущерба территориям при открытой угледобыче;

- обоснование, организация и проведение промышленного эксперимента для прогноза техногенных нарушений геосреды поверхности территорий в зоне действия углеразрезов Бородинского, Осинниковского и Чалпан;

- полевые натурные обследования и инженерно-экологические изыскания на территориях зоны действия углеразрезов КАТЭКа с целью выявления границ техногенных изменений природной среды и получения информации для обоснования, разработки и апробации рекомендаций, направленных на комплексное использование природных ресурсов и охрану окружающей среды в зоне действия углеразрезов Бородинского, Осинниковского;

- обоснование, разработка и промышленная апробация технологической схемы утилизации углеотходов и других отходов в органогумино-вое удобрение в АОЗТ «Сона»;

Автор выражает глубокую признательность ректору СПГГИ (ТУ) им Г.В. Плеханова проф., докт. техн наук В.СЛитвиненко, консультанту диссертационной работы акад. РАЕН, проф., докт. техн. наук Ю. В.Шувалову, а также акад. МАНЭБ, проф., докт. техн. наук Г.А.Холоднякову за всестороннюю методическую помощь, консультации и поддержку, которую они оказали автору в ходе выполнения работы, а также руководству и инженерно-техническим работникам углеразрезов Бородинского, Назаровского, Березовского, Осинниковского, Черногорского, Чалпан, АО «Красноярскуголь», АОЗТ «Сона», оказавшим всемерное содействие в организации и проведении натурных исследований и экспериментов в условиях данных угольных предприятий.

АПРОБАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные научные положения докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях «Проблемы проектирования глубоких карьеров», г.Челябинск, 1985 г., «Проблемы рациональной разработки месторождений КАТЭКа», г.Красноярск, 1985 г., на международном конгрессе «Окружающая среда для нас и для будущих поколений, экология и бизнес в новых условиях», г.Красноярск, 1993 г., на межотраслевой научно-технической конференции «Экологическая безопасность ТЭК: проблемы и пути решения», г.Пермь, 1994 г., на международном симпозиуме ЕЭК ООН по углю по вопросам устойчивого развития районов открытых выработок угольных месторождений», г.Красноярск, 1995 г., на рабочем международном совещании ЕЭК ООН по углю по разработке базовой концепции горного законодательства, г.Красноярск, 1996 г., 3-й международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России», г. Санкт-Петербург Ладога-Онега, 1998 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные научные положения и материалы по теме диссертации изложены в 34 печатных работах, в том числе 1 монографии.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит га введения, 5 глав и заключения, изложена на 412 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 37 таблиц, списка использованной литературы из 201 наименования и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Необходимая точность горно-экологического мониторинга в районах открытой добычи угля может быть обеспечена на основе научно обоснованной методологии прогноза техногенеза, включающей классификацию, структуру базы данных н кадастр техногенных нарушений с использованием разработанной методики инженерно-экологических изысканий, полевого обследования горного, земельного отводов разреза и прогноза устойчивости экосистемы территории к воздействию горных работ.

Решением проблемы типизации проявления техногенных нарушений на территориях от воздействия открытых горных работ занимались ученые В.Т.Трофимов, В.ДЛомтадзе, В.Ф.Котлов, А.А.Колбасин, М.Е.Певзнер, А.И.Коваленко, В.С.Коваленко, П.И.Томаков и др. Частично данная тематика находила свое отражение в НИР, выполненных специалистами институтов НИОГР, ВНИИОСуголь, УКРНИИПРОЕКТ и др. Исследования касались частных вопросов рекультивации локальных территорий, имеющих различные техногенные нарушения от открытых работ. В последнее время стало очевидным, отсутствие единой концепции прогноза техногенеза, особенно для горнопромышленных районов, где разрабатываются сближенные месторождения полезных ископаемых (КМА, КАТЭК, Кузнецкий бассейн и другие), а воздействие на природную среду от горных работ особенно велико. Это подтверждают исследования проведенные А.И.Коваленко по оценке техногенеза от горных работ для территорий КМА. Поэтому проблема разработки концепции прогноза техногенеза от открьГгой добычи угля для повышения, эффективности ведения горно-экологического мониторинга и проведения рекультивации земель является весьма актуальной.

Любое техногенное нарушение территорий при ведении горных работ должно носить допустимый обоснованный характер. Предлагается считать допустимыми (производственно необходимыми) техногенные нарушения в границах, закрепленных за углеразрезом лицензией и договором на комплексное природопользование, жестко контролируемые государст-

вом и обществом, без которых невозможна добыча угля при принятой проектной схеме вскрытия и технологии разработки до объемов, утвержденных производственной программой (рис. 1).

Для реализации данной концепции разработаны: классификация техногенных нарушений геосреды поверхности территорий горнопромышленного района (ГПР), методика проведения инженерно-экологических изысканий зоны действия угольного разреза, структура базы данных для эффективного ведения горноэкологического мониторинга за состоянием окружающей среды в ГПР, методики прогноза устойчивости экосистемы территории, прогноза допустимых размеров техногенных нарушений в зоне действия углеразреза с эколого-экономической оценкой ущерба, наносимого природной среде.

Предлагаемая классификация техногенных нарушений геосреды поверхности территорий горнопромышленного района основывается на следующих признаках: техногенные воздействия (табл. 1, 2),техногенная нарушенность территории, степень восстановления, экологическое состояние ландшафта, факторы техногенных нарушений и присущих им видов проявлений в ОС ГПР (геоморфологические, геомеханические, гидрогеологические, биоморфологические, физико-химические). В работе рассматривается существующая и предлагаемая классификация техногенных нарушений земель. Последняя реализуется через предлагаемые методики проведения инженерно-экологических изысканий и полевого обследования зоны действия угольного разреза и структуру информационной базы данных для прогноза техногенеза.

Предлагаемая методика проведения инженерно-экологических изысканий и полевого обследования зоны действия угольного разреза состоит из четырех этапов оценки состояния окружающей среды в горнопромышленном районе (ГПР). Первый этап предусматривает обследование общего характера территории, сбор и анализ данных о горном предприятии, отводимой площади земельного, горного отводов, расположенных рядом предприятиях-землепользователях, об основных направлениях народнохозяйственного развития их территорий. На этом же этапе производится сбор данных о физико-географической и социально-экономической ситуации. Второй этап включает выявление влияния воздействия горных работ на близкие, прилегающие к зоне действия угольного разреза территории, исключая непосредственно зону горного, земельного отводов для учета фоновых характеристик природных условий этих территорий, где нет

Лркрожгахрамнь'4 контроль Г11Р угольного раэроа со сторо*«ы государства

щус пде пдв одн Усггноажнмьк и утаераиехымс параметр« лппуеттшм* ккмогсшшя магруэо* от ОГРепфштеА Плата м пользование прирлл-мынм ресурс*«« территории Параметр*« утаеряцкммоЯ декларации яроиышлсмиоЯ бетопаемоста .¿■ОЛОГИЧССЯИС по «ги тел к дежтсльностм угольного разреза

ж.

ТЬХНОПЮМЫШЛЕННЛЯ СИСТЕМА УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА

-<5202

обору ао мм не

Буроеэрмаиое

■ <*апм

ойорули—име

Соспжмк «оду ШЖЙГ"

¿оспмм

С«СПИМС фЛОрЫ,"

ЭнШЮачсСяЖ фмпфЫ

Тсимчсагм

Способ я млсм" !ОТ>Я«1

♦»у

| Гор—» суякьцджинмй рМояугмиюге р«уеа »гр«тцю ]

горного, э

Способ «

Потери""

1 Гиршчрм »¿огшюта

Слосо4 гормткяот овМ м биеаоппсак

ТсШМРЛ^ЧЩИе

>11

Прщътш* ♦мячуи

■ А А

Элемент м угодной му^

] с

за.

Зжлш угля « лоаулш»

~гг

Гш*

I Г

рцуреосиюси

□

При&тикц |

Темпсрлур*

Прироаоокриич* контроль ГПР угямлоге рач**а оо стр^кщм общества

Гмсмтаопркпсп "КОЮСУПСОМЯ ТКЖХЭ»-телсв ЕИМЦИМ мабншк » №«» уПсраутш » тпоидют природоохранного мм Обиютеимы« котрааь эшу упкрирем ОбпкспеммИпмпгмею! »>дкг жт дивст угмразргм Обтсспсниие слуштя* об тколагачеекпм состоаини ГПР Обшеспсимм юридические рюбирлсяьстм о марушсюша моомелелтельмостм • ГПР

Рис.1 Оценка взаимодействия технопромышленной системы угольного разреза с контролирующими функциями охраны ОС и рационального использования природных ресурсов в горнопромышленном районе со стороны

государства и общества

Таблица 1

Классификационная схема воздействия техногенных нарушений от ОГР добычи угля с оценкой состояния ОС ГПР

Классификаторы техногенных нарушений ОС ГПР Виды техногенных нарушений ОС в ГПР

Геоморфологические Карьерные и Другие выемки, траншеи, техногенные сооружения — отвалы, склады угля, хвостов ОФ попутно добываемых полезных ископаемых, транспортные коммуникации, перемычки, насыпи

Геомеханические Провалы, оползни, оплывины, трещины, оседания, полости от выгорания углистых пород — термокарст, прогибы, вывалы массивов пород, осыпи выветривания, пустынные земли от техногенной плоскостной и овражной сети

Гидрогеологические Промводохранилища, дренажные канавы, кюветы, техногенно заводненные или заболоченные территории, территории осушения, загрязненных водоемов и водотоков,гидроотвалы

Биоморфологические Территории нарушенных почв, увядания и сокращения флоры, фауны, макроизменения климата, опустынивания из-за загрязнения массопереносом пыле-газовых выбросов почв, водных ресурсов

Физико-химические Площади загрязнения почв, поверхностных, подземных вод, флоры тяжелыми металлами и другими химическими элементами, выделяемым горными породами газом радоном, выпадением радионуклидов по цезию 137, стронцию 90, плутонию 239 - 240, а также бактериального загрязнения

Совокупное воздействие техногенных нарушений от ОГР добычи угля на территорию ГПР

Показа-таи'техногенной нару-шенио-сти территории ГПР Характеристики

состояния нарушеино-сти территории ГПР состояния ОС ГПР из-за воздействия техно-генеза ОГР добычи угля Восстановления нарушенных территорий ГПР.

До 0,2 Ненарушенное Естественное природное Очень быстро восстанавливаемое

>0,2 Слабона-рушеннос Напряженное Быстро восстанавливаемое

>0,3 Умеренно нарушенное Конфликтное Восстанавливаемое

>0,4 Тоже Критическое То же

>0,6 Сильно нарушенное Кризисное Медленно восстанавливаемое

>0,8 Необратимо нарушенное Катастрофическое Практически невос-станавли-ваемое

Таблица 2

Классификационная оценка загрязнений ОС ГПР от ОГР добычи угля

Среда загрязнения Характеристика классификации загрязнения Индексный показатель загрязнения и его значение

Подземных вод, поверхностных вод Загрязненные Грязные Очень грязные Чрезвычайно грязные Индекс загрязнения воды (ИЗВ) ИЗВ >1 — 4 ИЗВ >4 — 6 ИЗВ >6-10 ИЗВ >10

Атмосферного воздуха пылегаэовыми выбросами Непостоянное слабое Непостоянное сильное Постоянное слабое Постоянное сильное В отношении ПДК <пдк >пдк <пдх >пдк

Территории пылью Высокое Слабое В кг/(км2-суг) >50 До 50

Территории тяжелыми металлами Слабое Среднее Высокое Очень высокое В отношении фоновых покаэтяеЙ близлежащих территорий до 10 раз >10-30 раз >30— I СЮ раз >100 раз

Территория хнмиче* скими элементами Высокое Слабое В отношении максимальных концентраций элементов или ■ отношении фоновых показателей близлежащих тер« риторий >10раз До 10 раз

Территорий ради о-нуклеидами A) по цезию - 137 Б) по стронцию - 90 B) ло плутонию -239-240 Критическое Очень сильное Сильное Слабое Критическое Сильное Слабое Сильное Слабое В к к/км* >40 >15-40 >5-15 >1-5 >3 >2-3 >1-2 >0,1 <0,1

Территорий техногенным тепловым полем: А) на поверхности £} а массиве горных пород Сильное Слабое Сильное Слабое >5' До 5->2* До 2*

открытой добычи угля. Третий этап работ позволяет получить данные об экологическом состоянии территории горного, земельного отводов, исключая зону непосредственного ведения горных работ - территории карьерной

выемки, капитальных, въездных траншей, т.е. карьерного поля в границах санитарно-захцитной зоны. Четвертый этап завершает получение данных об экологическом состоянии территории непосредственно в рабочей зоне карьерной выемки, капитальных, въездных траншей. На этом этапе на основе информации совместно с полученными результатами предыдущих этапов получают данные об основных видах, источниках и объектах воздействия горных работ на компоненты окружающей среды. Эта последовательность позволяет выявить ступенчатое влияние техногенеза от горных работ на территорию открытой добычи угля. Далее по результатам полевых, аналитических работ в рамках проведения инженерно-экологических изысканий и обследования зоны действия угольного разреза обрабатываются данные констатационной (современного состояния) и прогнозной (тенденций развития во временной динамике) оценки экологической ситуации в горнопромышленном районе. Выявляются, определяются по влиянию и опасности источники техногенных воздействий от открытой угледобычи, параметры связанных с ними техногенных нарушений компонентов окружающей среды (ОС). По ним составляется и пополняется информационная база данных для прогноза и мониторинга экологического состояния ГПР, а также макет экологической карты данного района. Данная структура базы данных (БД) отвечает требованиям хранения, корректности определения данных, расширения их предметной области, отражения техногенного явления, проверки на достоверность данных, производительности в трансформации данных, конфиденциальности в пользовании (рис.2). Разработанная база данных трансформируется на предприятии в экологический документ - кадастр техногенных нарушений для данного горнопромышленного района, который создается реализацией разработанных блок-схем расчетов по прогнозу состояния компонентов природной среды экологической службой разреза в рамках функционирования автоматизированного рабочего места эколога разреза.

Кадастр - информационно-документальная основа для составления экологического паспорта горного предприятия, ведения горноэкологического мониторинга. Он включает нарастающим итогом свод достоверных сведений о состоянии природной и техногенной нарушенности в горном, земельном отводах геологической среды (горных пород, подземных вод, выходе вредных газов),почвы, флоры, фауны, поверхностных водоемов и водотоков, рельефа, ландшафта, воздушной среды, а также сведения о состоянии комфортности проживания и жизнедеятельности населения в районе открытой добычи угля. Эти результаты дают основу прогноза устойчивости всей рассматриваемой территории к техногенным воздействиям от открытых горных работ добычи угля (рис.3).

Оцеиха экологического состояния ОС ГПР

Показатель гсодинамичеекого потенциала \ Показатель устойчивости территории к деградации \ оиным процессам | Показатель георесурсного потенциала ГПР -► Условие нормального функционирования углеразреза 1 Показатель демографической емкости У йдругие У Природно-естественное Напряженное Конфликтное Критическое Кризисное Катастрофическое ^коллапса)

Данные по показателям ОС Межкомпонентная интеграция ГПР

Показатели состояния атмосферы

Показатели состояния гидросферы

Показатели состояния литосферы

Показатели состояния биосферы

"Т -Т--г

Первично интегрированные данные (ПИД)

Показатели состояния воздействии физических

полей -т-

Межи (¡градиентная (межкомпонентная) интеграция

Г Г Г Г Т Г ТТ Т I I Т Т—

Элементарно обобщенные данные состояния компонент ОС ГПР (ЭОД)

Г Г Т Г I- I Г Т Т ! I Т I

Временная те|)риториальная^иитеграция^. Обобщение информации

Рис.2. Структура информационной базы данных (БД) оценки техногенеза и экологического состояния ОС ГПР

1 Ввод данных

5Г*. -^п». . . п^,У1, »1

±ду„, £п,,

Показатель геодинамического

потенциала техногеиеза в 1 '11Р, га/га

Показатель устойчивости ГПР

3 к развитию дсградацконных

процессов от техногенеза и! Р, "/¡>

па-т—юо "р

Показатель частной демографической

4 пороговой емкости территории 1114',

жителей на площвль ГПР

П™ =* ^ГПРЮОО/Л/ГАЛООО

Показатель техногенной опасности

си Г до&ычи угла на месторождении,

р./т

Показатель техногенного нарушения

земель в ГПР, р./га

4- ___________

Показатель чистого дохода

7 (прибыльность) добычи угля в ГПР,

рУт

п^-п^Л/"™

Условия нормального экологического

8 функционирования угольного разреаа

в ГПР

Приведенный: природоохранный

9 эффект (ущерб) от восстановления

ГПР. р.

Офпр - V, ± ЛУ„

А.

в.:

в.

г.: Д.

е.:

Рис.3.Блок-схема расчета по эколого-экономической оценке устойчивого состояния территории ГПР от воздействий ОГР добычи угля

Прогноз устойчивости экологической ситуации ведут по одноименному интегральному показателю, определением значений которого состояние и уровень опасного воздействия горных работ характеризуются

следующим образом: Пинту < 0,2 - устойчивое, не отличается от естественного природного, отражает неопасный уровень воздействия; Пинту = 0,2 -г 0,3 - устойчивое, напряженное, отличается от естественного природного, отражает средний уровень опасного воздействия; Пинту > 0,3 -неустойчивое, конфликтное, отражает превышение среднего уровня опасного воздействия; ПИнту > 0,5 - крайне неустойчивое, критическое, отражает высокий уровень опасного воздействия; Пинту > 0,6 - кризисное, отражает весьма опасный уровень воздействия, Пинту > 0,8 - катастрофическое, отражает очень опасный уровень воздействия.

2. Снижение последствий техногенеза для земельных ресурсов при открытой разработке угольного .месторождения должно быть обосновано па стадии проектирования и планирования производства прогнозированием допустимых размеров их техногенных нарушений с учётом производимого при этом ущерба и интенсивности ведения горных и рекультивационных работ.

Большой вклад в развитие теории и практики охраны окружающей среды, рационального использования природных ресурсов, рекультивации нарушенных территорий открытыми горными работами внесли ученые Н.В.Мельников, Н.Н.Мельников, В.В.Ржевский, КНТрубецкой, В.П.Аксенов, К.Е.Винницкий, В.Д.Горлов, А.Ю.Дриженко, Е.П.Дороненко, Б.А.Иванов, А.И.Коваленко, В.С.Коваленко, А.П.Красавин, С.В.Лесников, Г.Г.Мирзаев, В.Н.Мосинец, П.И.Тсмаков, АЕ.Умнов,. В.А.Харченко, Г.А.Холодняков, Ю.В.Шувалов и др.

Благодаря работам этих ученых, а также специалистов институтов ВНИИОСуголь, НИИОГР, ИПКОН, ВИОГЕМ, ИГД им. А.А.Скочинскоп> и ряда других институтов развивались и совершенствовались теория и технологические принципы охраны окружающей среды, рекультивации нарушенных территорий. Вместе с тем для дальнейшего развития теории технологических принципов защиты окружающей среды при открытой разработке угля предлагается разработанная методика прогноза допустимых размеров техногенных нарушений с производимым при этом ущербом и учетом интенсивности ведения горных и рекультивационных работ. Прогноз допустимых (производственно необходимых) техногенных нарушений осуществляется определением минимальных, достаточных, экологически и экономически выгодных, технологически необходимых площадей занятия территории в земельном, горком отводах под:

- внешние отвалы с учетом их влияния на близлежащие территории в пределах санитарно-защитной зоны;

- карьерную выемку, достаточную для эффективного ведения горных работ по выполнению производственной программы и допустимую по влиянию на прилегающие к ней территории в пределах санитарно-защитной зоны;

- зону, отчуждаемую и подготавливаемую к разработке, отвечающую требованиям скорости подвигания фронта работ и обеспечения горного производства вскрытыми, подготовленными и готовыми к выемке запасами, исходя из спроса производственной программы;

- зону проявления золопылегазовых загрязнений, укладывающуюся в санитарно-защитную зону разрабатываемой территории;

- зону внешних и внутренних отвалов, не прошедших рекультивацию в пределах санитарно-защитной зоны, не являющуюся источником вредных воздействий (пыления, горения, эрозии, дифляции), не влияющую на близлежащие территории, обоснованную только несоответствием параметров мощностей угледобывающего и рекультивационных комплексов предприятия;

- зону, отчуждаемую под склады снятого почвенного слоя с отведенных площадей под горные работы и внешние отвалы и другие сооружения, обеспечивающих технологически и экологически безопасную систему разработки угольного месторождения. А также экологически и экономически выгодную, технологически необходимую глубину разработки.

Их прогноз ведется совместно с оценкой размера эколого-экономического ущерба территории горного, земельного отводов, на основе минимизации величины. Эти исследования открывают возможность прогнозирования для экологического нормирования техногенных нагрузок на природные земельные ресурсы. Исследования по экологическому нормированию в разное время проводились Н.Д.Давыдовой, В.Г.Волковой, А.И.Коваленко, В.С.Коваленко, П.И.Томаковым, В.Т.Трофимовым и др. Проведенные исследования и оценка методов прогноза и экологического нормирования воздействий открытых горных работ показали, что из множества вариантов возможных допустимых техногенных нарушений на основе эколого-экономической оценки размера наносимого ущерба компонентам природной среды необходимо выбрать минимальный, взяв его за экологический норматив. На этой основе далее производится разработка и внедрение инженерно-экологических мероприятий, направленных на достижение данного размера допустимого техногенного нарушения. Такой подход рекомендуется вести на стадии ТЭО, проекта и во время эксплуатации месторождения.

Проведенные расчеты по методике прогноза допустимых техногенных нарушений подземных и поверхностных водных ресурсов для ус-

ловий разреза Бородинского показали, что площадь осушения месторождения превышает существующую площадь в горном, земельном отводах на 23 %. Фактические данные концентрации техногенного заводнения и репродуктивной способности по воде не превышают расчетные нормативные (расхождение 2 %). Общий ущерб от техногенного нарушения ресурсов поверхностных и подземных вод - 2 млн. 898 тыс.руб. в год (в оценке 1998 г.). Интегральный показатель устойчивости уровня техногенных нарушений водных ресурсов в зоне горного, земельного отводов оценивается в 21 %, что характеризует состояние водных ресурсов на данной территории по предлагаемой классификации как напряженное.

Методика прогнозирования допустимых техногенных нарушений площадей земель из-за снятия и складирования почв при подготовке территории горного, земельного отводов к горным работал! (под внешние отвалы, проходка капитальной, разрезной траншей, подвигание передового вскрышного уступа) и ущерба от этих действий обеспечивает выбор параметров рационального складирования снятых почв. Для условий разреза Бородинского при снятии и складировании необходимых для подвигания фронта работ 36 тьге.м3 почв выявили, что лучшие параметры будут у варианта сооружения площадного склада с основанием в форме квадрата, имеющего высоту 8 м, площадью 3,8 га, с коэффициентом разубоживания 11 % (3960 м3), а ущерб при выбытии 1 га земель из агрооборота, включая упущенную выгоду, составляет 688 тыс.руб. (в оценке 1996 г.) Вариантные расчеты производились для диапазона высот от 3 до Юм.

Анализ материалов открытой разработки КАТЭКа, опыта рекультивации старого карьерного поля разреза Назаровского подтверждают, что площадь, занятая остаточными горными выработками, может составлять от 8 до 45 % всей отчуждаемой площади, в которой 20 % абсолютно утрачивается для агроиспользования. Под капитальную и выездную траншеи отводится до 30 % земельного отвода. Это подтверждается и разработкой карьеров рудных и нерудных полезных ископаемых. В период строительства разрезов КАТЭКа происходило интенсивное отчуждение и нарушение земель в пределах горного, земельного отводов. Под капитальную, выездную, разрезную траншеи отчуждалось до 100 га, из которых лишь 25-30 % только может бьггь рекультивировано и возвращено сельскому хозяйству. Это объясняется тем, что основные принципы вскрытия месторождений и технологические решения строительства разрезов остаются вот уже 50 лет неизменными. Методика прогнозирования допустимых техногенных нарушений при проведении капитальной, разрезной траншеи, формировании карьерной выемки, внешнего отвала позволяет оценить технологически необходимые площади, обеспечивающие формирование горных выработок

Л' =0.854042011 К*«0.в62126034 Г - 10.3795

в* а 0,681027711 А1 « 0.646783133

Г - 3,734694

----

- Автотранспорт Модель - I

-Автотранспорт Факт - Z

-Ж/д транспорт Модель - з

-Ж/д транспорт Факт -<У

Рис.4. Парная корреляционная зависимость общей площади, отчуждаемой под внешний отвач капитальной траншеи, от высоты его сооружения

4.5

и внешнего отвала на экологически и технологически выгодную, соответственно, проектную глубину и высоту, с учетом параметров технологии вскрытия и применения здесь горно-транспортного оборудования. В расчетах предпочтение отдается варианту максимума значения коэффициента рекультивации при установлении параметров площадей отчуждения земель, их безвозвратной утраты и рекультивации (рис.4).

Экономически и экологически эффективными являются параметры отвала (высота внешнего отвала), прогнозируемые параметры которого обеспечивают минимальные площади отчуждения и максимум коэффициента рекультивации (рис.5).

Рис.5. Парная корреляционная зависимость рекультивируемой площади внешнего отвала от высоты его сооружения

Прогноз допустимых техногенных нарушений с эколого-эконо-мической оценки ущерба в зависимости от золопылевыбросов зоной открытых горных работ проводился применительно к условиям разрезов Бородинского, Осинниковского. Так для условий разреза Бородинского он позволил установить максимальные пределы дальности рассеивания пыли с концентрацией больше ПДК (10 мг/м3) в зависимости от применяемых типов горного оборудования. Например, для мощных роторных экскаваторов ЭРШРД-5000, ЭРП-2500, ЭР-1250, ЭРП-1250 они составляют для интервалов скорости ветра 2-5,8 м/с, присущей данной местности, соответственно, 330-744, 310-705, 232-526, 130-204 м (рис.6).

ЭР 1250, порода - уголь

Общая интенсивность выделения пыли горнотранспортным оборудованием разреза Бородинского 170400 мг/с, или 4,8 тыс. т/год, годовой объем пылевых выбросов зоны горных работ данного разреза 7,8 тыс. т/год. Наиболее опасны по загрязнению природной среды северо-восточные территории. По предлагаемой методике определены размеры частных зон загрязнений по розе ветров, границы фактической и нормируемой санитарно-защитной зоны. Расчеты позволили установить пределы оптимальной нормируемой зоны загрязнений, в которую укладываются все загрязнения, в 800 м, что составляет 350 га по контуру территории горнопромышленного района. Наиболее близко к этому пределу подходят зоны площадей, загрязняемых ветрами западного, юго-западного направлений - восточные (339,5 га), северо-восточные (334 га), где находятся г.Бородино и села Бородино, Соло-нечное. Ущерб от пылезоловыбросов зоны горных работ разреза Бородинского для ГПР составляет 7858 тыс.р./год. Расхождение с ежегодной оценкой ущерба, определяемой Госкомприродой Красноярского края и предъявляемой разрезу Бородинскому в 8200 тыс.р., составляет 342 тыс.р. -4,2 % (рис. 7, 8)

Главный учитываемый параметр природных ресурсов в горнопромышленном районе - площадь нарушаемых горными работами земель, в которой площадь ежегодного отчуждения под подвигание фронта работ в горном отводе по пионерному вскрышному уступу является доминирующей, ее удельный вес составляет при внешнем отвалообразовании 48-50 %, комбинированном 70-80 %, внутреннем - до 95 %.

Определение допустимых размеров этого показателя для зоны горного отвода в зависимости от интенсивности ведения открытой угледобычи предлагается проводить по разработанной методике математического прогнозирования объемов вскрытых запасов угля как пространственного многомерного параметра случайного геохимического поля по теории проф. П.К.Соболевского. Она основывается на том, что любое свойство в любом элементарном объеме может иметь числовое значение, закрепленное в координатах пространства и времени, т.е. Р =f(x,y,z,c). Реализуется на основе разработки модели многомерного (пространственно-факторного) случайного геохимического поля. Каждый параметр объема такого поля записывался в виде

V, =/(*,) ф О/) К (г,), (1)

те fix,) - функция параметра длины фронта добычных (вскрышных) работ; Ф(у,) - функция мощности (высоты уступа) фронта добычных (вскрышных) работ; к(z,) - функция ширины фронта добычных (вскрышных) работ; fix,), ф(у,), к (г,) - координатные функции поля, устанавливаемые в зависимости от скорости (интенсивности) подвигания добычного (вскрышного) фронта.

Рис.7. Схема пылезагрязнений территории горнопромышленного района Бородинского разреза при концентрации 0,5 ПДК

вдтм тс«гв ¡сгег^Т""' * 84 1маЛ5яоо! 1 '«•«•»«- »•.«*>

ОСЬ X I КИ I

Рис. 8. Схема пылезагрязнений территории горнопромышленного района а Бородинского разреза при концентрации ПДК

мйапт 1> 100Х». колошся I ( п. ряд 1 ( п

Частные решения этого уравнения позволяют характеризовать интенсивность (скорость) подвигания добычных и вскрышных уступов исходя из расчета годовой программы удаления вскрышных пород и запасов угля, а следовательно, определить величину скорости подвигания по фронту передового вскрышного уступа и площадь подлежащих отчуждению земель под горные работы. По результатам исследований удалось снизить площадь ежегодного отчуждения под горные работы для условий разреза Бородинского на 18 га (с 40 до 22 га), таким образом, эксплуатационные затраты для разреза на подготовку территорий к горным работам (снятие и складирование плодородного слоя почвы) сократились на 45 %, а убытки от выбытия пахотных, луговых территорий на 42 %.

Г Одна из главных природоохранных задач при открытой добыче уг-

ля - это прогноз допустимого рассогласования в работе между горнодобывающим и рекультивационным комплексами. Производственная программа, как правило, требует увеличения объема вскрышных работ для снижения дефицита вскрытых и готовых к выемке запасов, а следовательно, отчуждения значительной площади из горного отвода под подвигание фронта горных работ и из земельного отвода под подвигание фронта внешних отвалов. Основными показателями природоохранного аспекта являются для природонарушающего комплекса - площадь ежегодно нарушаемых земель- 5нар, для природовосстанавливающего комплекса - площадь ежегодно восстанавливаемых земель - Хвост. Предлагаемым критерием для прогноза рациональности взаимодействия данных комплексов является разница между этими показателями - А5. При этом рассматривались три сценария развития ситуаций:

1) эффективный - Д5 < 0 или Янар < ^вост;

2) сбалансированный = 0 или ¿'нар = ^вост;

3) негативный Л5 > 0 или 5цар > ^вост-

На основании обобщения экспертных оценок специалистов и проведения априорного анализа были выявлены совокупности факторов, характеризующие работу и взаимодействие комплексов, оказывающие влияние на выбранные показатели. Для исследования взаимосвязей этих показателей были построены информационные матрицы, в которых исходная информация была собрана за 1960-1998 гг. для условий разреза Бородинского. Общий объем информационной выборки после исключения аномальных наблюдений составляет 39 наблюдений, что является достаточным, так как соблюдены необходимые условия (число наблюдений больше количества коэффициентов регрессии в 6-8 раз). На основании предложенной функциональной связи построены множественные корреляционные модели: линейная, квадратичная (параболическая), степенная. Расчеты на ПЭВМ показали, что по корреляционным характеристикам множественной связи лучшими являются функции, уравнения которых приведены вместе с данными характеристиками в табл.5. В табл.6 приведены результаты исследования индивидуального влияния каждого фактора на эти показатели с помощью коэффициентов эластичности. Все входящие в множественные кор-

реляционные модели влияющие факторы относятся к управляемым, поэтому возможно управление соотношением нарушенных и восстановленных площадей в рамках оптимизации функционирования природонарушающего и восстанавливающего комплексов. Прогноз ситуации рекомендуется осуществлять в следующей последовательности:

1. Определяется возможная допустимая минимальная величина невосстановленных площадей, при которой еще не произойдет кризисных явлений в природной среде:

« т

AS = £ CtjXi - £ bjYj -» min, га, (2)

м М

где а, - коэффициент регрессии /-го фактора в модели, характеризующий объем нарушенных площадей; bj - коэффициент регрессии у-го фактора в модели, характеризующий объем восстановленных площадей; X, - значение г'-го фактора для модели, характеризующего объем нарушенных площадей; Yj - значение j-го фактора для модели, характеризующего объем восстановленных площадей.

"2. Определяется математическое ожидание MAS:

ft III

mas = Xa,m;-btmJr -т, (3)

где Wl[. - математическое ожидание фактора X,; Ш{, - то же

3. Вычисляется колеблемость значения величины невосстановленных площадей по формуле

a2 = DAS= ¿а,2(<)4 / = 1

7 = i I <tük<ii \<1<!<п

п т

где &х - дисперсия X,-, СУ (.-дисперсия г[к - коэффициент корреляции между показателем площади нарушенных земель и факторами, ее определяющими (JQ; г'! - коэффициент корреляции^ между площадью восстанавли-

ваемых земель и факторами, ее определяющими (Y,); - коэффициент

корреляции между Xt и Yy

Предел, в котором происходит изменение величины невосстановленных площадей, можно выразить в форме

т - 2ст < AS < т + 2а, (5)

что соответствует вероятности свершения события 0,99 при/= 5 %.

Для вычисления вариантов изменения возможной допустимой минимальной величины невосстановленных площадей (AS), при которой еще не произойдет кризисных явлений в природной среде, составляются несколько матричных моделей, компонентами которых являются коэффициенты регрессии и коэффициенты корреляции факторов, входящих в модели. На основе вычислений по предложенной методике был установлен оптимальный допустимый предел величины AS для условий разреза Бородинского - минимум в 74,7 га, максимум - 150,7 га. Оптимальная допустимая область для показателя площади техногенных нарушений в зоне действия разреза Бородинского от 38 до 76 га. До превышения верхнего предела в 150,7 га экологическая ситуация в данном горнопромышленном районе прогнозируется по предлагаемой классификации как напряженная. Экологическое состояние в этом районе при превышении данного предела в 150,7 га из квалификационной характеристики «напряженное» может перейти в «конфликтное», что усугубит экологическую ситуацию.

Таблица 5

Уравнения зависимости многофакторных корреляционных моделей показателей площадей ежегодно нарушаемых и восстанавливаемых земель с корреляционными характеристиками

№ н/п Наименование показателя. Уравнение зависимости многофакторноп корреляционной модели Корреляционные характеристики множественной связи

R, ч О Л/р > 2,6 Fe> Ft

1 Площадь ежегодно восстанавливаемых земель 5восст /год =22.97+ 9,26 х х ''под. рфвнут отв + 14,05 А'ео бп 0,502 0,252 3,42 6,075 >1,26

2 Площадь ежегодно нарушаемых земель ^нар/год = 54.63 + гЦ.ИИ'вых гм + 70,76 * х V под внеш отв + 32,26 К"нит во + 24,1 вЛиит от о 0,994 0,987 356,3 32 > 1,26

Таблица 6

Значение коэффициента эластичности по факторам влияния корреляционных множественных моделей показателей плошадей ежегодно нарушаемых и восстанавливаемых земель

Показатель Характеристика фактора Влияющие факторы

Площадь ежегодно восстанавливаемых земель, га Изменение фактора от его средней величины на 1 % 1ПОД Р4> ВНУТ отв. м/год Л"бо вп , доли ед.

0,3 0,007

Коэффициент эластичности, % 12,2 0,4

Изменение показателя от его средней величины на 1 % 2,76 0,09

Площадь ежегодно нарушаемых земель, га Изменение фактора от его средней величины на 1 % "■вых. г.м > млн м1 'под ВНЕШ ОТВ. м/год ЛиНТ. во, доли ед. ^инт.от о, доли ед.

0,2 0,63 0,003 0,002

Коэффициент эластичности, % 14,5 19,8 0,3 0,15

Изменение показателя от его средней величины на 1 % 4,43 6 0,092 0,05

Повышению эффективности технологий огвалообразования с целью изыскания возможностей увеличения объемов складирования твердых отходов - вскрышных пород во внутренние и внешние отвалы угольных разрезов, рудных карьеров посвящены научно-технические разработки ведущих ученых академиков Н.В.Мельникова, В.В.Ржевского, проф., д.т.н. А.И.Арсентьева, К.Е.Винницкого, В.А.Галкина, В.С.Коваленко, В.Н.Мо-синца, М.Г.Новожилова, П.И.Томакова, Г.А.Холоднякова, В.С.Хохрякова, М.И.Щадова и других, которыми предложены и новые технологические решения для применения отвалообразования на всех типах месторождений

полезных ископаемых. В развитие технологий эффективной разработки вскрышных пород и отвалообразования, нацеленных на безотходность или снижение выхода твердых отходов (вскрышных пород, золоотходов, других отходов) на поверхность земель, их воздействия на природную среду горнопромышленного района, предлагаются следующие экологичные технологии:

- отсыпка драглайном внутренних отвалов с формированием вогнуто-дугообразного фронта с минимальной подвалкой пласта и образованием выпуклого откоса отвала, позволяющая создавать внутренние отвалы с увеличенной высотой и вместимостью (15-30 % в зависимости от свойств пород в отвале) и одновременным обеспечением устойчивости на оползне-опасных участках; проводить укладку пород в порядке их природного залегания, снизить эксплуатационные затраты на отвалообразование. Расчеты для условий разреза Назаровского показали, что возможно увеличение высоты отвала на 12 м, по сравнению с существующей схемой отсыпки прямолинейным фронтом, увеличение приемной вместимости отвала на 1,9 тыс.м3 на 1 м фронта отвала, эксплуатационные затраты снизятся на 685,4 тыс руб/год в ценах 1991 г. (рис.9, 10 и табл.8).

- комбинированное формирование внутренних отвалов на наклонных месторождениях (до 15-20°), позволяющее применять предыдущую бестранспортную технологию отсыпки драглайном внутренних отвалов и после консолидации пород укладывать на них мощный слой вскрышных пород, применяя технологию отсыпки транспортно-бульдозерным комплексом, что увеличит объем складируемых пород в отвалы и снизит расчетную себестоимость отвалообразования на 10-15 %;

- совместное складирование золоотходов и вскрышных пород во внутренние отвалы, позволяющее отсыпать селективно двумя ярусами внутренний отвал из коренных вскрышных пород и зологранулированных отходов большой высоты с устойчивым углом откоса и бермой между ярусами, равной ширине отвальной заходки. При этом исключаются работы по предварительной планировке гребней нижнего яруса отвала. Отсыпанный отвал обладает хорошими дренажными свойствами, породы его не токсичны, поверхность после рекультивации благоприятна для развития растительности. Он обладает большой высотой и вместимостью, соответственно, в 1,8 и 1,2 раза по сравнению с проектным вариантом;

- формирование внешних отвалов на техногенно нарушенных обводненных территориях (неудобьях), что позволяет сохранить в земельном отводе земельные ресурсы хорошего качества, формировать внешний отвал большой высоты и вместимости пород. На технологию получено а.с.1671858 СССР (соавторы Ю.И.Кутепов, Н.А.Кутепова, A.B. Демченко);

Рис. 9. Технология селективного отвалообразования вскрышных пород вогнуто-дугообразным фронтом

Рис. 10. Технологическая схема отсыпки отвала драглайном по вогнуто-дугообразному фронту в пределах максимального радиуса разгрузки с учетом заброса ковша

Таблица 8

Параметры отвалсюбразов1ния для ЭШ-15/90 по тннодаческой схеме формирования внугршшшшо» шугнугмбршым »ротным фронтом

Нашоишповдюкй Способ шаии

отшшИ шшй

Радиус разгром р формирования ишей призма ^, и 60/58 Ш5*

Высота нижней упорной примы На, и 35/30 зо/зо

Угол естественного опсоса нейтральных пород нижней упорной призмы

45/35 40/35

Радиус разгрузки для формирования верхней наемной призмы с

учетом заброса ковша § ,м 105/85 105/85

Угол естественного откоса юрод чегоердош отложений »ершА

насыпной призмы Цд, (...') №5 40/35

Высота верхней насыпной призмы На, м то 37/30

Общая высота отвача ЙЬ, м тт т

Радиус разгрузки для формировании внутреннего га ала Яю, м - 105/85'

Примечание. В числителе - значения дм вогнуто-дугообразного фронта отсыпки, в знаменателе - дм прямолинейного.

- вскрытие месторождения, позволяющее в процессе разработки ликвидировать капитальную траншею и применить внутреннее отвалообра-зование, снизить выход вскрышных пород на поверхность формированием отвалов от проходки разрезной траншеи во внутреннем пространстве, исключить рекультивацию капитальной траншеи из-за ее сработки в процессе подвигания рабочего борта и отчуждение площади под ее заложение в земельном отводе.

тнвный грунт, необходимый для рекультивации земель и скорейшего продуцирования естественной и высаженной на них биоты.

В угольных регионах угольная пыль не подавляет остро растительность, а является загрязнителем почвы. Опыты, проведенные Р.Х.Аляут-диновой, впоследствии ВНИИОСуголь, показали, что угольная пыль является прекрасным гумификатором для органической массы почв и других продуктов. Однако процесс разложения ее в атмосферных условиях на поверхности земель для окисленных бурых углей 3-5 лет, каменных углей 5— 7 лет. Известные технологии, разлагающие пыль углей с использованием щелочей ЫаОН, КОН, требовали специальных дорогостоящих установок для выпуска гумификаторов. Вместе с тем в зоне действия угольного разреза имеется много промышленных производств, от которых в процессе функционирования остается значительное количество отходов. Их утилизация позволяет улучшить экологическую обстановку и создать естественным путем компостирования биопродукт — органогуминовое удобрение, восстанавливающее структуру и улучшающее плодородие почв. Внедренная в АОЗТ «СОНА», а также принятая к внедрению на разрезе Березовском технология производства органогуминового удобрения - биологически активного грунта позволяет утилизировать отходы горнодобывающего (помол окисленного сажистого бурого угля и пыль каменных углей, торф, некондиционная известь), строительного (опилки, древесная стружка, водно-известковые некондиционные растворы), сельскохозяйственного (солома, навоз животного и птичьего происхождения), хозбытового (водно-мыльный раствор бань, прачечных, бытовых комбинатов) и получать органогуминовое удобрение, биопродукт, восстановитель и структурообразова-тель почв для использования на открытых и закрытых грунтах и при биологической рекультивации нарушенных, в том числе горными работами, земель. Биологически активный грунт создается при закладке этих отходов и почв в старые траншеи, а также бурты или склады биологически активных «живых» почв, которые сооружаются при снятии почв с территорий, подготавливаемых для ведения горных работ. Массив такого склада сохраняет активность макро- и микрофлоры почв, отсыпаемых в склад; становится , «живым» организмом из-за интенсивного протекания процесса гумификации в заскладированных компонентах; в нем ведется био- и флоро-продуцирование, что предохраняет почвы вследствие зарастания склада от атмосферной и ветровой эрозии, обеспечивает сохранность почв и улучшает их структуру (рис. 11).

Произведенный в АОЗТ «СОНА» биологически активный грунт (БАГ) характеризовался содержанием органического вещества 60-90 %, Р205 - 380-400 мг на 100 г, К20 - 30-50 мг на 100 г. Двухразовые дозы внесения БАГ в обедненные и нарушенные почвы1 в полевых условиях бороздовой его заделкой с запахиванием, а также разбрасыванием осенью (в сентябре) и весной (в мае), соответственно, нормой 5 и 7 т/га позволили

шш

iispp

х/i/ хлу

Рис. 11. Принципиальная схема сооружения склада биологически активных почв утилизацией различного вида отходов с помощью слоевого формирования массива г

7 - подстилающие почвенный слой породы; 2 - почвенный слой основания склада; 3 - упорные призмы, отсыпанные из почв для укладки отходов в 1-й ярус 4 - слой соломы (или древесных опилок, стружки); 5 - слой смеси почв с угольной и.:; известковой пылью (или просто почв); 6- слой навоза животного или птичьего происхождения (или торфа); 7 - слой смеси почв с угольной и -известковой пылью (или просто почв); 8 - слой соломы-подсталюг с навозной пропиткой (или просто соломы, древесных опилок, стружки); 9 - закрывающий слой почв 2-го яруса

существенно улучшить характеристики этих почв. Биологически активный грунт относится к комплексным органогуминовым удобрениям подобен торфоминеральному ТМАУЗ, но значительно дешевле его Ориентировочно оптовая цена мешка массой 50 кг - 2,5 долл. США, ТМАУЗ - 3 5 долл для Услови" Красноярского края. Получение биологически активного грунта компостированием возможно по 11 рецептурам. Технология его производства защищена патентом № 180825 (соавторы: В.А.Гуськов л.Г.Фесенко). J

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научную работу, осуществлено теоретическое обобщение и разработаны научные основы прогноза техногенеза в зоне действия угольного разреза а также обоснованы технологические решения, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в районах открытой добычи угля, имеющие важное народнохозяйственное и социально-культурное значение, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение НТП.

Наиболее важные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

1. Разработана методика поэтапного проведения инженерно-экологических изысканий в зоне действия угольного разреза, позволившая выявить ступенчатое влияние источников техногенного воздействия горных работ на природную среду горнопромышленного района. В результате ее апробации на разрезах Бородинском и Осинниковском составлены базы данных по техногенным нарушениям зоны действия этих разрезов и карты-схемы техногенной нарушенное™ этих территорий.

2. Разработана информационная база данных для эффективного ведения мониторинга и прогноза изменения экологического состояния горнопромышленного района. Заложенная в ней технология экспертного анализа позволяет вести уже на начальном этапе расчет интегрироанных показателей нарушенности территории. На этой основе сделан прогноз взаимодействия рекультивационного и горнодобывающего комплексов при разработке кадастра техногенных нарушений в зоне действия разреза Бородинского. Выявлено, что рекультивационный комплекс может восстанавливать в год от 16 до 30 га, а горнодобывающий - нарушать от 15 до 30 га, т.е. эти два комплекса равны по мощности, что обеспечивает баланс между нарушением горными работами и восстановлением земель.

3. Обоснована и предложена классификация загрязнений, воздействий, а также классификационные характеристики экологического состояния окружающей среды в районе открытой добычи угля: природно-естественное, напряженное, конфликтное, критическое, кризисное, катастрофическое (коллапс), которые составляют основу предлагаемой методики прогноза устойчивости экосистемы данной территории. Данная методика может быть использована на стадии проектирования при обосновании наиболее экологичного варианта разработки месторождения.

4. Впервые предложен показатель «допустимого размера площадей техногенного нарушения земель» и разработаны методики прогноза допустимых нарушений с эколого-экономической оценкой ущерба земельным ресурсам, наносимого при различных работах (снятии и складировании почв при подготовке территорий горного и земельного отводов к горным работам, проведении капитальной разрезной траншеи, формировании карьерной выемки и внешнего отвала, а также от золопылевыбросов зоной горных работ):

5: Разработана методика прогноза экологически допустимого соотношения размеров нарушения и восстановления площадей земель с целью его учета и прогнозирования. Апробация ее применительно к условиям разреза Бородинского позволила установить, что допустимая нарушаемая

площадь земель не должна превышать 150,7 га, в противном случае экологическая ситуация в данном районе усугубится и, согласно предложенной классификации, перейдет из состояния напряженного в конфликтное.

6. Разработаны методики прогнозирования допустимых размеров техногенных нарушений при открытой угледобыче водных, почвенных ресурсов и попутных полезных ископаемых с эколого-экономической оценкой ущерба. Расчеты выявили существование у разрезов КАТЭКа Березовского, Назаровского, Бородинского больших резервов по комплексной добыче попутных полезных ископаемых - гравия, песка, глин (алевролитов), сажистого угля. Реализация резервов позволит данным разрезам получить дополнительную прибыль, соответственно, в размере 41, 26 и 11 % от прибыли, получаемой от реализации угля. Коэффициент безотходности по вскрышным породам может быть увеличен за счет этого на Березовском разрезе с 1,2 до 13,4%, Назаровском - с 0,8 до 17,4 %, Бородинском - с

1.08 до 24,8 %. В настоящее же время вышеперечисленный эффект является упущенной выгодой.

7. Разработана новая технология отсыпки драглайном высоких внутренних отвалов, отличающаяся от известных вогнуто-дугообразным фронтом с минимальной подвалкой пласта и образованием выпуклого откоса отвала при формировании на прочном со слабым слоем или состоящем из слабых пород основании. Технология позволяет избежать деформации в приоткосной зоне, увеличить высоту и вместимость внутреннего отвала с одновременным обеспечением его устойчивости по всей длине фронта карьерной выемки. Предполагаемое ее применение в условиях разреза Назаровского (Ачинский, Чулымский участки) позволит увеличить высоту внутренних отвалов на 12 м, а приемную вместимость отвала - на

1.9 тыс.м3 на 1 м длины фронта. Ожидаемый экономический эффект в год составит 685,4 тыс.руб (цены 1993 г.). Эта технология эффективна и при комбинированном формировании высоких внутренних отвалов.

8. Разработана технология совместного складирования в выработанном пространстве разреза золоотходов от сжигания бурых углей и вскрышных пород во внутренне отвалы для утилизации их захоронением в гранулированном виде селективным способом. Для условий Березовского ТЭКа предлагается укладка зологранулированных отходов на разрезе Березовском в верхний ярус внутреннего отвала. Это обеспечивает складирование золоотходов, в среднем, до 2700 м3 на 1 м длины фронта, максимально - 4000 м'\ с эколого-экономическим эффектом (на 1991 г.) до 1130 руб. на 1 м длины фронта отвала. Экологическая эффективность данной технологии заключается в предотвращении загрязнения территорий золой, пы-

лью, снижении опасности возникновения эндогенных пожаров, в сокращении земель, выделяемых под золохранилище (с 30 до 10 га).

9. Разработана экологически и экономически эффективная технология утилизации отходов горнодобывающего, строительного, сельскохозяйственного, хозбытового производств с получением органогуминового удобрения - биологически активного грунта, биопродуцента, восстановителя и структурообразователя почв, необходимого при биологической рекультивации нарушенных земель горными работами и землевания почв бедных гумусом. При промышленной апробации его производства в АОЗТ «Сона» в Шарыповском районе Красноярского края реализация показала, что удовлетворяющая спрос оптовая цена составляла 0,05 долл. США за 1 кг, а. цена ТМАУЗ - 0,08 долл. США за 1 кг. Разработано 11 рецептур получения биологически активного грунта, исходя из наличия компонентов. Для внесения его в почву разработаны технологические карты агро-комплекса работ, определяющие периодичность и норму внесения в зависимости от вида и состояния почв, их нарушенности.

10. Создан кадастр техногенных нарушений территорий, содержащий нарастающим итогом достоверные сведения о состоянии геологической среды почвы, флоры, фауны, поверхностных водоемов и водотоков, ландшафта, воздушной среды, комфортности проживания и жизнедеятельности населения. Он позволяет вести и пополнять комплексную карту-схему техногенной нарушенности территории в электронно-цифровом варианте геоинформационной системы на ПК, а также экологический паспорт предприятия. Данный кадастр был разработан для условий разреза Бородинского (КАТЭК) и Осинниковского (Кузбасс). На основе полученных данных выявлено на разрезе Бородинском значительное влияние на с.Бородино взрывных работ по сейсмическому действию и пылегазозагряз-нению, а также наличию в пыли угля, углистых пород, содержания свинца, превышающего ПДК, что потребовало разработки мероприятий по нейтрализации этих воздействий. Для разреза Осинниковского установлено влияние пылегазозагрязнений на кедровые леса и уникальную, редчайшую лесную формацию - Кугедеевский липовый остров (площадью 10 тыс. га), где произрастает реликтовый вид лип, подвергающийся в настоящее время грибковому заболеванию - глеоспориозу, а также уменьшение видов травянистого покрова с 17 до 5-7 видов. Это потребовало инженерных мероприятий по снижению воздействий пылезагрязнений на данные лесные территории, занесенные в Красную книгу Кузбасса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ АВТОРА ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Совместное складирование вскрышных пород и золошлаковых отходов во внутренние отвалы разреза Березовский // Уголь. 1986. № 11. С.30-33 (соавтор Головкин В.Г.)

2. Об экономической оценке земель, изымаемых для производства мощных топливно-энергетических комплексов в зоне Канско-Ачинского буроугольного бассейна // Интенсификация горно-металлургического производства и геолого-разведочных работ / ЛГИ. Л., 1989. С.35-40.

3. Селективная отсыпка драглайном высоких внутренних отвалов // Горный журнал. 1989. № 9. С.20-23 (соавтор Головкин В.Г.)

4. Комплексная оценка техногенных нарушений геосреды в зоне действия мощных углеразрезов КАТЭКа // Новые разработки методов и технических средств ведения маркшейдерских работ / ВНИМИ. Л., 1991. С. 84-89 (соавторы Васильев Н.М., Иванова A.C.)

5. Патент РФ№ 1808825 Способ получения биологически активного грунта, ВНИИГПЭ, 1993. (соавторы Гуськов В.А., Фесенко Л.Г.)

6. Кадастр техногенных нарушений геосреды для зоны действия горных предприятий, как способ контроля техногенеза в угледобывающих районах // Маркшейдерско-геологическое обеспечение горного производства / ВНИМИ. Л., 1994. С. 50-55.

7. Перспективы технологии внутреннего отвалообразования .// Уголь. 1994. № 12.С.42-43 (соавтор Егин Б.А.)

8. Эколого-экономическая оценка ущерба от использования запасов полезных ископаемых промышленно-хозяйственного значения, добываемых попутно с углем (на примере углеразрезов КАТЭКа) // Прогрессивные технологии производства и обработки маркшейдерских и геологических съемок /ВНИМИ. СПб, 1995. С. 55-60 (соавтор Догадаев A.A.)

9. Эколого-экономическая оценка ущерба от отчуждения земель под открытые горные работы и породные отвалы (на примере углеразрезов КАТЭКа) // Прогрессивные технологии производства и обработки маркшейдерских и геологических съемок / ВНИМИ. СПб, 1995. С.62-67 (соавтор Догодаев A.A.)

10. Оптимизация допустимых размеров техногенеза для территорий горнопромышленных районов в зависимости от интенсивности открытой угледобычи // Методика и техника ведения маркшейдерских и геологических работ на шахтах и разрезах / ВНИМИ. СПб, 1997. С. 58-63.

11. A.c. 1465573 СССР. Способ переформирования отвала (соавторы Кутепов Ю.И., Кутепова H.A., Костин Е.В.). ВНИИГПЭ, 1987.

12. A.c.1671858. СССР. Способ отвалообразования. ВНИИГПЭ, 1991 (соавторы Кутепов Ю.И., Кутепова H.A., Демченко A.B.)

13. Об организации размещения экологически безопасных производств комплексного недропользования при открытой угледобычи // Уголь. 1999. № 2. С. 57-59 (соавтор Гуськов В.А.)

14. Оценка техногенеза района открытой добычи угля // М.: РОСИНФОРМУГОЛЬ, 1999. С. 171.

15. Расширение технологии внутреннего отвалообразования при разработке наклонных и пологозалегающих месторождений Кузбасса // Тезисы доклада на международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России». СПб.: Ладога-Онега, 1998. С.29-31 (соавтор Егин Б.А.)

16. Разработка требований экологической безопасности и технологических схем эксплуатации и ликвидации (консервации) предприятий открытой угледобычи (соавтор Гуськов В.А.) // Уголь. 1999. №11. С.57-60.

17. Нормативно-методическая база документов по экологии угольной промышленности. Т.4. Охрана недр. / Под общей редакцией А.Г.Саламатина. М.: Изд-во оперативной полиграфии «АРГО 2000», ЭПТЦ МНИИЭКО ТЭК, 1999. С.339 (соавторы Соломатин А.Г., Климов С.П., Литвиненко B.C., Каплунов Ю.В., Ткаченко Н.Ф., Стрижко Ф.Н., Навит-ний A.M., Балашов И.Б., Смирнов A.M., Веснин М.Н., Харионовский A.A., Малахов А.Н., Сажин П.Д.)

Содержание диссертации, доктора технических наук, Семикобыла, Ярослав Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ

1. Современное состояние проблемы оценки и прогноза техногенеза в зоне действия угольных разрезов для охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в горно-промышленных районах

1.1. Обзор и анализ научно-технических разработок, их результатов в области оценки и прогноза состояния окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в горнопромышленных районах

1.2. Классификация техногенных нарушений геосреды поверхности территории горнопромышленного района

1.3. Методика проведения инженерно-экологических изысканий зоны действия угольного разреза

Выводы

2. Прогноз состояния экосистемы территории горно-промышленного района от деятельности предприятий открытой угледобычи

2.1. Критерии прогноза допустимых размеров техногенных нарушений и экологического состояния геосреды поверхности территорий в зоне действия угольного разреза

2.2. Прогноз устойчивости природно-хозяйственной системы территории горнопромышленного района к техногенезу, вызванному деятельностью угольного разреза

2.3. Информационная база данных для оценки и прогноза экологического состояния горно-промышленного района

Выводы

3. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений водных, почвенных ресурсов и попутных полезных ископаемых с эколого-экономической оценкой ущерба для зоны горного, земельного отводов угольного разреза 139.

3.1. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений водных ресурсов и эколого-экономической оценки ущерба от них для зоны горного, земельного отводов угольного разреза

3.2. Прогноз допустимых' размеров техногенных нарушений площадей земель с эколого-экономической оценкой ущерба от снятия и складирования почв при подготовке территорий к горным работам

3.3. Комплексное недрапользование, прогноз рациональных объемов добычи попутных полезных ископаемых и эколого-экономической оценки ущерба в случае некомплексной разработки запасов полезных ископаемых разрезом

Выводы 182.

4. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений геосреды поверхности территории в зоне непосредственного ведения открытой добычи угля с эколого-экономической оценкой ущерба

4.1. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений с эколого-экономической оценкой ущерба поверхности территорий при проведении капитальной, разрезной траншеи, формировании карьерной выемки, внешнего отвала 186.

4.2. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений с эколого-эконо&гаческой оценкой ущерба поверхности территорий от золопылевыбросов зоной горных работ угольного разреза

4.3. Прогноз допустимых размеров техногенных нарушений для территорий горнопромышленного района в зависимости от интенсивности производства горных работ углеразреза

4.3.1. Прогноз допустимых размеров техногенного нарушения площадей горного отвода углеразреза в зависимости от интенсивности ведения открытых горных работ по добыче угля

4.3.2. Прогноз допустимых размеров техногенного нарушения площадей горного, земельного отводов углеразреза в зависимости от интенсивности взаимодействия горнодобывающего и рекультивационного комплексов 259:

Выводы

5. Кадастр техногенных нарушений территории как основа горноэкологического мониторинга зоны действия угольного разреза

5.1. Разработка структуры кадастра техногенных нарушений как базы данных для мониторинга техногенеза в горнопромышленном районе открытой добычи угля

5.2. Результаты разработки кадастра техногенных нарушений поверхности территории для прогноза и контроля техногенеза в условиях углеразрезов Осинниковский и Бородинский

5.2.1. Результаты прогноза и контроля состояния природных ресурсов на основе кадастра техногенных нарушений геосреды поверхности территории зоны действия Осинниковского угольного разреза

5.2.2. Результаты мониторинга состояния природных ресурсов, выявленные кадастром техногенных нарушений геосреды поверхности территорий зоны действия Бородинского угольного разреза "

5.3. Некоторые предлагаемые технологии открытых горных работ, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов района открытой добычи

5.3.1. Технология отсыпки драглайном высоких внутренних отвалов с формированием вогнуто-дугообразного фронта с минимальной подвалкой пласта и образованием выпуклого откоса отвала

5.3.2. Технология комбинированного формирования высоких внутренних отвалов

5.3.3. Технология совместного складирования золоотходов и вскрышных пород во внутренних отвалах

5.3.4. Технология формирования внешних отвалов на техногенно нарушенных обводненных территориях

5.3.5. Технология вскрытия угольных месторождений, снижающая выход вскрышных пород на поверхность 366.

5.3.6. Технология производства органогуминового удобрения утилизацией промышленных отходов в условиях угольного разреза

Выводы

Введение Диссертация по географии, на тему "Научные основы прогноза техногенеза и выбора рациональных технологий использования ресурсов при открытой добыче угля"

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Разработка угольных месторождений открытым способом является доминирующей в добыче угля как за рубежом, так и в России, где ее доля достигает 70% от общего объема добычи. Действующие угольные разрезы стремятся увеличить свои производственные мощности, совершенствуя конструктивные параметры вскрытия и систем разработки месторождений. Это ведет к значительному расширению размеров рабочей зоны разрезов, отчуждению больших площадей земель под горный, земельный отводы, обеспечивающих размещение технологических объектов открытой добычи угля в юридически закрепленных государством границах.

Развитие открытой добычи угля на разрезах сопровождается ростом адекватного давления на окружающую среду и природные ресурсы территорий горного, земельного отводов и проявляется далеко за их пределами. Оно заключается в нарушении значительных по площади целинных и агропродуктивных земель, негативном изменении режима грунтовых и поверхностных вод, запылении лесных и сельскохозяйственных территорий, уничтожении ценных видов растительности, сокращении популяции многих видов животных и птиц и изменении естественного ареала их распространения. Результатами этих процессов являются значительные негативные изменения в литосфере, гидросфере, атмосфере, животном и растительном мире. Влияние открытой добычи угля велико в регионах с высокой концентрацией горных работ и особенно там, где угольные разрабатываемые месторождения расположены близко друг к другу. К таким регионам относятся, прежде всего, КАТЭК, Кузнецкий и Восточно-Сибирский угольные бассейны.

Так, Канско-Ачинский угольный бассейн, где формируется КАТЭК, расположен на старопахотной территории Центральной Сибири на землях тучных черноземов, мощность которых колеблется от 40 до 100 см. КАТЭК требует для своего развития 55 тыс. га, из которых половину занимают пашни. В настоящее время 8% этой территории нарушено горнодобывающей промышленностью, еще 7% почв подвержены сильной эрозии и дифляции от горных работ. Это земли сибирской житницы России. В Кузнецком угольном бассейне 40% территории в той или иной форме нарушено горнохозяйственной деятельностью. Ее влияние отслеживается на прилегающих территориях и удаленных от районов открытой добычи угля.

Изучение антропогенных воздействий открытых горных работ на природную экосистему горнопромышленного района (ГПР), решение задач количественного и качественного описания проявлений техногенеза, моделирование антропогенных процессов в такой сложной природно-технической системе, как угледобывающий район, с развитием техники и технологии на разрезах еще более усложняется. Это диктует необходимость создать научные основы прогноза техногенеза, оценить характер нарушений природной среды и масштаб техногенеза в горнопромышленных районах открытой угледобычи, обосновать выбор рациональных, эффективных технологий использования технических, технологических, пространственных ресурсов при открытой добыче угля, обеспечить охрану окружающей среды и природных ресурсов.

Фундаментальные основы теории и практики экологии природной среды заложены в трудах выдающихся ученых академиков В. А. Вернадского, А. А. Докучаева, JI. В. Канторовича, В. С. Немчинова, А.С. Ферсмана. Применительно к горной отрасли их наследие раскрыто в трудах академиков Н.В. Мельникова, Н.Н. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, Е.И. Шемякина. Решением отдельных проблем и вопросов, связанных с оптимизацией технологических процессов открытой добычи полезных ископаемых, рекультивацией и восстановлением земель в зоне горных работ, занимались видные ученые А.И.Арсентьев, П.В.Бересневич, К.Е.Винницкий, В.А.Галкин, В.Д.Горлов, А.Ю.Дриженко, Е.А.Ельчанинов, С.А.Ильин, Б.А.Иванов, А.И.Коваленко, В.С.Коваленко, Н.Я.Лобанов, В.С.Литвиненко, Г.Г.Мирзаев, В.А.Мироненко, В.Н.Мосинец, А.М.Михайлов, М.Г.Новожилов, М.Е.Певзнер, В.А.Рогалев, П.И.Томаков, В.А.Харченко, А.А.Харионовский, Г.А.Холодняков, В.С.Хохряков, А.В.Хохряков, Ю.В.Шувалов, М.И.Щадов и другие. Значительная роль в развитии исследований процессов открытой добычи угля, охраны природной среды в зоне открытых горных разработок угля принадлежит институту ВНИИОСуголь, его организатору и директору проф., д.т.н. А. П. Красавину и возглавляемому им коллективу ученых, а также специалистам институтов ВИОГЕМ, НИИОГР, СИБГИПРОШАХТ, ИГД СО РАН, МГГУ, СПГТИ (ТУ) им. Г.В.Плеханова, ИПКОНа, и др. институтов.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ заключаются в:

- установлении главных факторов негативного влияния открытой добычи угля на природную среду;

- разработке классификации техногенных нарушений поверхности территорий открытыми горными работами;

- разработке методики проведения инженерно-экологических изысканий для зоны действия угольного разреза;

- разработке методики прогноза устойчивости экологической ситуации территории горнопромышленного района, складывающейся в результате деятельности предприятий открытой добычи угля; разработке методики прогноза допустимых размеров техногенных нарушений природной среды поверхности территорий горными работами углеразреза с эколого-экономической оценкой ущерба, в зависимости от его производственной программы;

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Необходимая точность горно-экологического мониторинга в районах открытой добычи угля может быть обеспечена на основе научно обоснованной методологии прогноза техногенеза, включающей классификацию, структуру базы данных и кадастр техногенных нарушений с использованием разработанной методики инженерно-экологических изысканий, полевого обследования горного, земельного отводов разреза и прогноза устойчивости экосистемы территории к воздействию горных работ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в следующем:

3. Впервые, на основе проведенных исследований по естественной гумификации углеотходов и отходов, содержащих органическую массу, разработана рецептура компостирования компонентов при обильном их увлажнении щелочным (водомыльным раствором) для получения органо-гуминового удобрения, как биологически активного грунта в производственных условиях разрезов, обеспечивающего структурное восстановление нарушенных и обедненных почв, нормальные условия жизнедеятельности и продуцирования фауны и флоры.

4. Впервые установлены оптимальные технологические параметры совместного складирования золовых отходов в виде золограну-лита (состоящего, преимущественно, из спека стеклофазы и мелилита, нейтрального к окружающей среде) на внутренние отвалы вскрышных пород на основе учета техничеких, технологических, пространственных ресурсов разработки месторождения и геомеханических факторов, что обеспечивает безопасное их размещение в карьерной выемке с формированием техногенного месторождения этого материала.

НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в обосновании и разработке концепции прогноза техногенеза, производимого открытыми горными работами в границах горного, земельного отводов углеразреза, с учетом которого проектируется комплекс горных технологий, обеспечивающий увеличение вместимости (емкости) внешних и внутренних отвалов, безопасное захоронение золоотходов, утилизацию углеотходов и отходов других производств, используемых для создания, путем их гумификации, органогуминовых удобрений, способствующих восстановлению активности и жизнедеятельности флоры и фауны на нарушенных техногенных территориях.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в следующем:

- -обоснованы и разработаны методики проведения инженерно-экологических изысканий и полевого обследования устойчивости экологической ситуации зоны действия угольного разреза, создания структуры базы данных, кадастра техногенных нарушений геосреды поверхности территорий для контроля и прогноза техногенеза, которые прошли апробацию на разрезах Бородинского и Осинниковского;

- обоснованы и разработаны эффективные технологические способы складирования твердых отходов от открытой добычи угля и других отходов во внешние и внутренние отвалы, утилизации углеотходов и отходов с высоким содержанием органического вещества в органогуминовое удобрение - биологически активный грунт, необходимый как восстановитель структуры почв при рекультивации нарушенных горными работами и землевании бедных земель.

Диссертационная работа выполнена на материалах научных исследований, проведенных автором во ВНИМИ, в соответствии с координационными планами НТГА РФ, отраслевыми планами научно-технических проблем АО «РОСУГОЛЬ» 0-4.4.16.00 «Разработать методические положения по установлению допустимых размеров нарушений геосреды поверхности территорий в зоне горного, земельного отводов угольных разрезов в зависимости от горно-геологических условий, производственной мощности и применяемых систем разработки (для равнинного и слабохолмистого рельефа)» (1994-1995 г.г); 02.28.814.000 «Разработать методические положения по комплексной эколого-экономической оценке ущербов от нарушений геосреды поверхности территорий, предназначенных для добычи полезных ископаемых на основе законов РФ «О недрах», «Об охране окружающей природной среды» и «О плате за землю» (1995-1996 гг.); 02.28.815.000 «Разработать систему эколого-экономической оценки техногенных нарушений геосреды поверхности территорий зоны отрабатываемых и отработанных месторождений открытым и подземным способами» 1995-1996 гг); 02.1061.623.00 «Разработать систему экологической оценки допустимых техногенных нарушений геосреды поверхности территорий при разработке угольных месторождений» (1996-1997 гг.), в 1999 г автором выполнена в ЗАО «Экологический институт» по координационному плану Минтопэнерго РФ тема 11.99.052.00 «Оценка техногенеза геосреды поверхности территории в районе функционирования угольных разрезов», а также в институте экологии и охраны труда JTO РАН по прямым договорам с АО «Красноярскуголь», комитетом природных ресурсов Республики Хакассия, угольными разрезами Бородинским, Назаровским, Березовским (КАТЭК), Осинниковским (КУЗБАСС). '

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ осуществлена в проектных материалах институтов <<СШ-ГИПРОШАХТ>>, «СИБГИПРОШАХТ» по реконструкции и развитию углеразреза Бородинского, и также в ТЭО развития и освоения участка Чалпан Бейского каменноугольного месторождения при выполнении раздела «Охрана окружающей среды и природных ресурсов», где использовалась методика определения допустимых техногенных нарушений.

На разрезе Березовском принята к внедрению технология совместного складирования вскрышных пород и зологранулированных отходов, позволяющая складировать твердые видоизмененные золоотходы в выработанное пространство на внутренние отвалы уже на первоначальном этапе в размере 1300 м3 на 1 м фронта и снизить площади, планируемые под занятие золоотвалами, в зоне Березовской ГРЭС. Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении дисциплины «Экология горного производства», «Процессы открытых горных работ» на кафедре «Открытые горные работы» Красноярской академии цветных металлов и золота.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА:

- обоснование, разработка и промышленная апробация технологической схемы утилизации углеотходов и других отходов в органо-гуминовое удобрение в АОЗТ «Сона»;

Автор выражает глубокую признательность ректору СПГГИ (ТУ) им Г.В. Плеханова проф., докт. техн наук В.С.Литвиненко, консультанту диссертационной работы акад. РАЕН, проф., докт. техн. наук Ю. В.Шувалову , а также акад. МАНЭБ, проф., докт. техн. наук Г.А.Холоднякову за всестороннюю методическую помощь, консультации и поддержку, которую они оказали автору в ходе выполнения работы, а также руководству и инженерно-техническим работникам углеразрезов Бородинского, Назаровского, Березовского, Осинниковского, Черногорского, Чалпан, АО

Красноярскуголь», АОЗТ «Сона», оказавшим всемерное содействие в организации и проведении натурных исследований и экспериментов в условиях данных угольных предприятий.

АПРОБАЦИЯ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Основные научные положения докладывались' и обсуждались на: научно-технических конференциях «Проблемы проектирования глубоких карьеров», г.Челябинск, 1985 г., «Проблемы рациональной разработки месторождений КАТЭКа» г.Красноярск, 1985 г., на международном конгрессе «Окружающая среда для нас и для будущих поколений, экология и бизнес в новых условиях», г.Красноярск, 1993 г., на межотраслевой научно-технической конференции «Экологическая безопасность ТЭК: проблемы и пути решения», г. Пермь, 1994 г., на международном симпозиуме ЕЭК ООН по углю по во просам устойчивого развития районов открытых выработок угольных месторождений», г.Красноярск, 1995 г., на рабочем международном совещании ЕЭК ООН по углю по разработке базовой концепции горного законодательства, г.Красноярск, 1996 г., 3-й международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России», г. Санкт-Петербург Ладога-Онега, 1998 г.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложена на 412 страницах машинописного текста, содержит 47 рисунков, 37 таблиц, списка использованной литературы из 201 наименования и приложений.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Семикобыла, Ярослав Георгиевич

ВЫВОДЫ

1. Для прогноза, эффективного ведения мониторинга техногенеза, производимого ОГР добычи угля, охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в ГПР предлагается вести на ПК в режиме автоматизированного рабочего места (АРМ) эколога кадастр техногенных нарушений зоны действия (экологической ответственности) разрезов. Он содержит нарастающим итогом свод проверенных подтвержденных сведений о состоянии техногенной нарушенности в горном, земельном отводах геологической среды (горных пород, подземных вод, газов) почвы, флоры, фауны, поверхностных водоемов и водотоков, ландшафта, воздушной среды, а также о состоянии комфортности проживания и жизнедеятельности здесь населения. Предлагаемая структура кадастра позволяет на своей основе разрабатывать, вести и пополнять комплексную карту - схему техногенной нарушенности территории ГПР в электронно-цифровом варианте информационной системы на ПК (например, в программе MAPINFO), которая обобщает и наглядно отображает результаты нарушенности отдельных компонентов природы в горнопромышленном районе. Ведение кадастра позволяет разрезу: осуществлять открытость и гласность экологической безопасности действующего горного производства для общества, уменьшить риск привлечения к ответственности за стороннее экологические нарушения; облегчить доказательства и постоянно иметь возможность снять с себя обвинения общественности благодаря гласности через информационные сети, наличию и ведению необходимых открытых документов по экологическому контролю, отражающих в целом степень влияния горного производства на окружающую природную среду. Разработанный кадастр прошел апробацию в условиях разреза Бородинский (КАТЭК) и Осин-никовский (КУЗБАСС) с учетом природных особенностей данных ГПР. Кадастр техногенных нарушений ГПР зоны действия разреза Бородинский получил высокую оценку в Канском районном комитете по охране окружающей среды и рекомендован разрезу для неукоснительного ведения. Кадастр по содержанию и объему гармонично дополняет структуру экологического паспорта предприятия, его выводы составляют базу данных для проведения горноэкологического мониторинга, проводимого на разрезах.

2. Разработанным кадастром разреза Осинниковский выявлено влияние горного производства на уникальный для Кузбасса Кугедеевский реликтовый липовый остров (площадью около 10 тыс. га); установлены параметры техногенной нарушенности и видоизменения земельных ресурсов, рельефа, ландшафта; составлены карты схемы техногенной нарушенности зоны горного, земельного отводов; определены ущербы от некомплексного использования минерального минерального сырья, находящегося во вскрышной толще месторождения; определение размеров техногенного осушения района и негативного изменения химизма поверхностных вод вследствие их загрязнения, пылегазового загрязнения на функционирование экосистемы, под влиянием которого снизилось количество видов травянистого покрова с 17 до 5-7; определение оценки эколого-экономического ущерба территории от горных работ, оценка возможности рекультивированного комплекса для восстановления экологической ситуации. Разработанным кадастром техногенных нарушений зоны действия разреза Бородинский произведены по установленной структуре идентичные исследования, изложенные для разреза Осинниковский, по оценке окружающей среды и состояния рационального использования природных ресурсов. Наиболее важным результатом в данных оценках является выявление значительного содержания свинца в пыли угольной и углистых пород, превышающей нередко ПДК, что говорит о возможной аномалии и требует дополнительных исследований с точки зрения радиационного контроля, а также выявление влияния горных работ на с. Бородино, окраина которого отстоит от восточной выездной траншеи на расстоянии 300 м. По приведенным исследованиям были разработаны компенсирующие влияние горных работ мероприятия: откорректирована масса заряда снижением до 50 кг, что уменьшило эффект сейсмики, действия газов, ударно-воздушной волны от производства взрывов по рыхлению пород, а также изменена конструкция зарядов.

3. Для снижения воздействия на природную среду ГПР от открытой добычи угля автором предлагаются разработанные им следующие экологичные горные технологии, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов:

- технология отсыпки драглайном высоких внутренних отвалов с формированием вогнуто-дугообразного фронта с минимальной подвалкой пласта и образованием выпуклого откоса отвалов, позволяющая создавать внутренние отвалы с увеличенной высотой и вместимостью (на 15-30% в зависимости от свойств пород в отвале) и одновременным обеспечением устойчивости на оползнеопасных участках; производить укладку пород в порядке их природного залегания, снизить эксплуатационные затраты на отвалообразование. Расчеты для разреза Назаровский показали, что возможно увеличение высоты отвала на 12 м, по сравнению с существующей схемой отсыпки прямолинейным фронтом, увеличение приемной вместимости отвала на 1,9 тыс. м на 1 м длины фронта отвала, эксплуатационные затраты снизятся на 685,4 тыс. р./год в ценах 1991 г.;

- технология комбинированного формирования внутренних отвалов на наклонных месторождениях (до 15-20°) позволяет применять предыдущую бестранспортную технологию отсыпки драглайном высоких внутренних отвалов и после консолидации пород транспортную технологию отсыпки, что увеличит долю складируемых во внутренние отвалы вскрышных пород и снизит расчетную себестоимость отвалообразования на 10-15%;

- технология совместного складирования гранулированных золоотходов и вскрышных пород во внутренних отвалах позволяет отсыпать двумя ярусами внутренний отвал из коренных вскрышных пород и зологранулированных отходов большой высоты с устойчивым углом относа 30° и бермой между ярусами равной ширине отвальной заходки. При этом исключаются работы по предварительной планировки гребней нижнего яруса отвала. Опыленный отвал обладает хорошими дренажными свойствами, породы его нетоксичны, поверхность после рекультивации будет благоприятны для развития растительности. Он обладает большой высотой и вместимостью 1,8-2,3 га по сравнению с проектным вариантом, что при внедрении обусловит получение экономического эффекта 1130 р. на 1 м длины фронта в ценах 1991 г;

- технология формирования внешних отвалов на техногеннонарушенных обводненных территориях (неудобьях) позволяет сохранить в земельном отводе земельные ресурсы хорошего качества, формировать внешний отвал большой высоты и вместимости пород. Технология защищена а.с. 1671858 (СССР) , соавторами являются Кутепов Ю. Н., Кутепова Н. А., Демченко А. В.;

- технология вскрытия месторождения позволяющая в процессе разработки ликвидировать капитальную траншею и применить внутреннее отвало-образование, снизив выход вскрышных пород на поверхность из-за формирования отвалов от проходки разрезной траншеи во внутреннем пространстве, исключить рекультивацию капитальной траншеи из-за ее сработки в процессе подвигания рабочего борта и отчуждение площади под ее заложение в земельном отводе;

- технология производства органо-гуминовых удобрений на основе утилизации промышленных отходов в условиях угольного разреза позволяет отходы горнодобывающего (помол сажистого окисленного бурого угля и пыль каменных углей, торф, некондиционную известь), строительного (опилки, некондиционные водно-известковые растворы), сельскохозяйственного (солому, навоз животного происхождения), хозбытового (водно-мыльные растворы бань, прачечных, бытовых комбинатов) производств трансформировать в орга-но-гуминовое удобрение - биологически активный грунт (БАГ) как биопродукт, восстановитель и структурообразователь почв, применяемый в сельском хозяйстве для открытых и закрытых грунтов и при биологической рекультивации нарушенных земель, в т.ч. горными работами и бедных гумусом. На дан

388 ную технологию получен патент РФ №1808825. (Соавторы В. А. Гуськов, JI. Г. Фисенко). БАГ получается компостированием по эффекту «слоеного торта с промочкой» в отработанной выемке-траншее, закладкой в бурты или в специальные склады на поверхности.

БАГ относится к комплексным органо-гуминовым удобрениям подобно торфо-минеральным типа ТМАУЗ, но значительно дешевле его. На основании расчетов ТЭО можно утверждать, что при закладке БАГ в емкости на 50 тыс. т окупаемость инвестиций в 50 тыс. долл. США при себестоимости продукта 0,02 долл. США / кг, минимальная прибыль в 0,03 долл. США / кг возможна по истечению семи месяцев. Ориентировочно годовой доход составит 0,5 долл. США на 1 доллар инвестиций. Промышленная апробация по его получению была осуществлена в АОЗТ «Сона» в Шарыповском районе Красноярского края, реализация его показала, что удовлетворяющая спрос оптовая цена мешка БАГ весом 50 кг составляла 2,5 долл. США, в то время цена такого же мешка как ТМАУЗ - 3,5 долл. США. Следовательно, продукция БАГ конкурентоспособна. Получение БАГ возможно по 11 рецептурам, исходя из наличия компонентов. Для внесения БАГ в почву разработаны технологические карты агрокомплекса работ, где определены периодичность и норма внесения в зависимости от вида и состояния почв, их нарушенности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научную работу, осуществлено теоретическое обобщение и разработаны научные основы прогноза техногенеза в зоне действия угольного разреза, а также обоснованы технологические решения, направленные на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в районах открытой добычи угля, имеющие важное народнохозяйственное и социально-культурное значение, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение НТП.

Наиболее важные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем:

1. Разработана методика поэтапного проведения инженерно-экологических изысканий в зоне действия угольного разреза, позволившая выявить ступенчатое влияние источников техногенного воздействия горных работ на природную среду горнопромышленного района. В результате её апробации на разрезах Бородинский и Осинниковский, составлены базы данных по техногенным нарушениям зоны действия этих разрезов и карты-схемы техногенной нарушенности этих территорий.

2. Разработана информационная база данных (БД) для эффективного ведения мониторинга и прогноза изменения экологического состояния горнопромышленного района. Заложенная в ней технология экспертного анализа позволяет вести уже на начальном этапе расчет интегрироанных показателей нарушенности территории. На этой основе сделан прогноз взаимодействия рекультивационного и горнодобывающего комплексов при разработке кадастра техногенных нарушений в зоне действия разреза Бородинский. Выявлено, что рекультивационный комплекс может восстанавливать в год от 16 до 30 га, а горнодобывающий - нарушать от 15 до 30 га, т.е. эти два комплекса равны по мощности, что юбеспечивает баланс между нарушением горными работами и восстановлением земель.

3. Обоснована и предложена классификация загрязнений, воздействий, а также классификационные характеристики экологического состояния окружающей среды в районе открытой добычи угля: природно-естественное, напряженное, конфликтное, критическое, кризисное, катастрофическое (коллапса), которые составляют основу предлагаемой методики прогноза устойчивости экосистемы данной территории. Данная методика может быть использована на стадии проектирования при обосновании наиболее экологичного варианта разработки месторождения.

4. Впервые предложен показатель «допустимого размера плошадей техногенного нарушения земель» и разработаны методики прогноза допустимых нарушений с эколого-экономической оценкой ущерба земельным ресурсам, наносимого при различных работах (снятии и складировании почв при подготовке территорий горного и земельного отводов к горным работам, проведении капитальной разрезной траншеи, формировании карьерной выемки и внешнего отвала, а также от золопылевыбросов зоной горных работ).

5. Разработана методика прогноза экологически допустимого соотношения размеров нарушения и восстановления площадей земель с целью его учета и прогнозирования. Апробация её применительно к условиям разреза Бородинский позволила установить, что допустимая нарушаемая площадь земель не должна превышать 150,7 га, в противном случае экологическая ситуация в данном районе усугубится и, согласно предложенной классификации, перейдет из состояния напряженного в конфликтное.

6. Разработаны методики прогнозирования допустимых размеров техногенных нарушений при открытой угледобыче водных, почвенных ресурсов и попутных полезных ископаемых с эколого-экономической оценкой ущерба. Расчеты выявили существование у разрезов КАТЭКа Березовского, Назаровского, Бородинского больших резервов по комплексной добыче попутных полезных ископаемых - гравия, песка, глин (алевролитов), сажистого угля. Реализация резервов позволит данным разрезам получить попутных полезных ископаемых - гравия, песка, глин (алевролитов), сажистого угля. Реализация резервов позволит данным разрезам получить дополнительную прибыль, соответственно, в размере 41 %, 26% и 11 % от прибыли, получаемой от реализации угля. Коэффициент безотходности по вскрышным породам может быть увеличен за счёт этого на Березовском разрезе с 1,2 % до 13,4 %, Назаровском с 0,8 % до 17,4 %, Бородинском с 1,08 % до 24,8 %. В настоящее же время вышеперечисленный эффект является упущенной выгодой.

7. Разработана новая технология отсыпки драглайном высоких внутренних отвалов, отличающаяся от известных вогнуто-дугообразным фронтом с минимальной подвалкой пласта и образованием выпуклого откоса отвала при формировании на прочном со слабым слоем или состоящем из слабых пород основании. Технология позволяет избежать деформации в приоткосной зоне, увеличить высоту и вместимость внутреннего отвала с одновременным обеспечением его устойчивости по всей длине фронта карьерной выемки. Предполагаемое ее применение в условиях разреза Назаровский (Ачинский, Чулымский участки) позволит увеличить высоту внутренних отвалов на 12 м, а приемную вместимость отвала - на 1,9 тыс. м3 на 1 м длины фронта. Ожидаемый экономический эффект в год составит 685,4 тыс. р. Эта технология эффективна и при комбинированном формировании высоких внутренних отвалов.

8. Разработана технология совместного складирования в выработанном пространстве разреза золоотходов от сжигания бурых углей и вскрышных пород во внутренне отвалы для утилизации их захоронением в гранулированном виде селективным способом. Для условий Березовского ТЭКа предлагается укладка зологранулированных отходов на разрезе Березовский в верхний ярус внутреннего отвала. Это обеспечивает складирование золоотходов, в среднем, до 2700мЗ на 1 м длины фронта, максимально - 4000 м3, с эколого-экономическим эффектом (на 1991г.) до 1130 руб. на 1 м длины фронта отвала. Экологическая эффективность данной технологии заключается в предотвращении загрязнения территорий золой, пылью,снижением опасности возникновения эндогенных пожаров, в сокращении земель, выделяемых под золохранилище (с 30 до 10 га).

9.Разработана экологически и экономически эффективная технология утилизации отходов горнодобывающего, строительного, сельскохозяйственного, хозбытового производств с получением органо-гуминовго удобрения - биологически активного грунта, биопродуцента, восстановителя и структурообразователя почв, необходимого при биологической рекультивации нарушенных земель горными работами и землевания почв бедных гумусом. При промышленной апробации его производства в АОЗТ «Сона» в Шарыповском районе Красноярского края, реализация показала, что удовлетворяющая спрос оптовая цена составляла 0,05 долл. США за 1 кг., а цена ТМАУЗ - 0,08 долл. США за 1кг. Разработано 11 рецептур получения биологически активного грунта, исходя из наличия компонентов. Для внесения его в почву разработаны технологические карты агрокомплекса работ, определяющие периодичность и норму внесения в зависимости от вида и состояния почв, их нарушенности.

393 также наличию в пыли угля, углистых пород содержания свинца [ревышающего ПДК, что потребовало разработки мероприятий по гейтрализации этих воздействий. Для разреза Осинниковский установлено шияние пылегазозагрязнений на кедровые леса и уникальную, редчайшую 1есную формацию - Кугедеевский липовый остров (площадью 10 тыс. га), где троизрастает реликтовый вид лип, подвергающийся, в настоящее время, грибковому заболеванию- глеоспориозу, а также уменьшение видов травянистого покрова с 17 до 5-7 видов. Это потребовало инженерных мероприятий по снижению воздействий пылезагрязнений на данные лесные территории, занесенные в Красную книгу Кузбасса.

394

Библиография Диссертация по географии, доктора технических наук, Семикобыла, Ярослав Георгиевич, Санкт-Петербург

1. Агрессивность грунтов и методы ее оценки. М.: Геоинформмарк, 1995, с. 47.

2. Абдульканов И. Г. и др. Охрана окружающей среды в горной промышленности. М.: ВНИТИ, 1991, с. 72.

3. Алексеев В. А. Некоторые вопросы диагностики и классификации поврежденных загрязнением лесных экосистем. Л.: СПбГГУ, 1990, с. 54.

4. Аляутдинова P. X. Уголь, как сырье для получения гуминовых препаратов, повышающих урожайность сельскохозяйственных культур. М.: Химия, 1984, Кокс и химия, № 12, с. 37-39, с. 60.

5. Анистратов Ю. И. Технологические процессы открытых горных работ. -М: Недра, 1995, с. 350.

6. Анистратов Ю. И. Технология открытых горных работ. М.: Недра, 1995, с. 215.

7. Арманд А. Д. Информационные модели природных комплексов. М.: Наука, 1975, с. 122.

8. Арманд Д. А. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975, с. 288.

9. Арсенов В. С., Гранин Л. С. Платное природопользование. Саратов: Ареал, 1995, с. 296.

10. Арсентьев А. И. Развитие горных работ в карьерном пространстве. -Л.: ЛГИ, 1991, с. 105.

11. Архипов И. А., Ельчанинов Е. А., Горбачев Д. Т. Добыча угля и рациональное природопользование. М.: Недра, 1987, с. 226.

12. Афанасьева Г. Е. Рациональное размещение отходов горного производства на базе геометризации основных факторов вредного воздействия на окружающую среду. М.: МГОУ. Автореф. дис. канд. техн. наук, 1984, с. 25.

13. Ахмет В. М., Крашенинников С. Н. Эффективность инвестиционной политики и рыночные механизмы оценки при освоении недр. М.: АОЗТ «Геоинформмарк», 1995, с. 32.

14. Айруни А. А. и др. Природоохранные мероприятия в угледобывающих районах. М.: ЦНТГО, 1985, с. 65.

15. Балацкий О. Ф., Мельник JI. Г., Яковлев О. Ф. Экономика и качество окружающей природной среды. JL: Гидрометеоиздат, 1984, с. 190.

16. Беручашвили Н. JI. Четыре измерения ландшафта. М.: Мысль, 1986,с. 182.

17. Бересневич П. В. и др. Аэрология карьеров. М.: Недра, 1990, с. 280.

18. Биологическая рекультивация земель в Сибири и на Урале. Новосибирск: Наука, 1984, с. 112.

19. Васильев Б. Н. Системы управления базами данных. М.: МГУ, 1988,с. 126.

20. Воздействие геологоразведочных и горнодобывающих работ на геологическую и окружающую среду. М.: МГП «Геоинформмарк», 1992, с.45.

21. Воин М. И. Геохимическая составляющая экологии горнорудных районов. М.: МГП «Геоинформмарк», 1992, с. 45.

22. Вопросы охраны водных ресурсов в угольной промышленности (под редакцией Красавина А. П.). Пермь, ВНИИОСуголь, 1983, с. 144.

23. Винницкий К. Е. Охрана окружающей среды на разрезах за рубежом. -М.: ЦНИЭИуголь, 1990, с. 33.

24. Гаджиев И. М. и др. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1992, с. 305.

25. Геология и окружающая среда (Международное руководство в 3-х томах. Т. 2. Добыча полезных ископаемых и геологическая среда). — М.: Внеш-торгиздат, 1990, с. 260.

26. Географические условия создания Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Иркутск: Институт географии СО АН СССР, 1989, с. 155.

27. Герасимова А. С. Типизация техногенных воздействий на геологическую среду. М.: Недра. Сб. Инженерная геология СССР. - Т. 2, 1990, с. 52-56, с. 129.

28. Гирусов Э. В., Бобылев С. Н., Новоселов А. Л. Экология и экономика природопользования. -М: Закон и право, 1998, с. 90.

29. Глазовская М. А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. -М.: Высшая школа, 1988, с. 327.

30. Глушков Г. Н. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды. -М.: Наука, 1987, с. 167.

31. Голицын М. С. и др. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию (в 3-х выпусках). Выпуск 3. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990, с. 127.

32. Голодковская Г. А., Елисеев Ю. Б. Геологическая среда промышленных регионов. М.: Недра, 1989, с. 220.

33. Горлов В. Д. Рекультивация земель на карьерах. М.: Недра, 1991, с.262.

34. Гордеева Г. И. и др. Оценочные геокриологические карты основа рационального использования геологической среды. - Киев: Наукова думка, 1989, с. 42.

35. Гудерман Р. Загрязнение воздушной среды. М: Мир, 1989, с. 280.

36. Давыдова Н. Д., Волкова В. Г. Методика экологического нормирования технических нагрузок. Иркутск: Институт географии СО АН СССР, 1990, с. 125-138, с. 270.

37. Дриженко А. Ю. Восстановление земель при горных разработках. -М.: Недра, 1985, с. 241.

38. Добыча полезных ископаемых и геохимия природных экосистем. -М.: Наука, 1992, с. 278.

39. Дороненко Е. П. и др. Интенсификация использования и рекультивации земель на горнорудных предприятиях. Свердловск: ИГД МЧМ СССР, 1985,72 с.

40. Дузь А. И. и др. Охрана среды и использование отходов угольного производства. Донецк: Донбасс, 1990, с. 110.

41. Жигалин А. Д. и др. Техногенное вибрационное воздействие на геологическую среду. -М.: Недра, 1987, Инженерная геология, № 3, с. 86-92, с. 94.

42. Жигалин А. Д. и др. Опыт количественной оценки техногенного воздействия на геологическую среду. М.: Недра, Инженерная геология, № 1, 1990, с. 79-85, с. 92.

43. Зайцев А. С. Изменение геологической среды и его прогноз в связи с деятельностью крупного горнодобывающего комплекса. М.: Наука: Инженерная геология, № 3, 1986, с. 77-83, с.102.

44. Ивашкин В. С. Борьба с пылью и газами на угольных разрезах. М.: Недра, 1990, с. 154.

45. Иванов Б. А. Инженерная экология. Д.: ЛГУ, 1984, с. 150.

46. Иванов Ю. Н. Теория информационных объектов и системы управления базами данных. М.: Наука, 1988, с. 232.

47. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояния природной среды. 2-е издание. -М.: Гидрометеоиздат, 1984, с. 560.

48. Ильин С. А. и др. Ресурсосбережение и охрана окружающей среды. -М.: МГГУ, 1995, с. 149.

49. Исаченко А. Г. Ландшафтно-географические предпосылки экологического нормирования. — М.: Недра, 1993, Известия Российского геологического общества. Т. 125. Вып. 1, с. 12-19, с. 129.

50. Каледин Н. В., Пашковский П. С. Обнаружение и контроль за развитием и тушением эндогенных пожаров. М.: ЦНИЭИуголь, 1991, с. 60.

51. Канторович Л. В., Боротко А. Б. Математическое оптимальное программирование в экономике. М.: Знание, 1982, с. 95.

52. Карначевский JI. О. Экологическое почвоведение. -М.: МГУ, 1993, с.

53. Каратыгин С. В. и др. Базы данных. Простейшие средства обработки информации. М.: Статистика, 1995. Т. 1, с. 210, Т. 2, с. 230.

54. Карты устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям. -М.: АО «Геоинформмарк», 1994, с. 50.

55. Коваленко А. И. и др. Учет экологических факторов при определении конечных границ карьеров КМА (Сер. Горнорудное производство). М.: Чер-метинформация, 1990, с. 25.

56. Коваленко А. И. и др. Прогнозная оценка воздействия пылевого фактора карьеров на окружающую среду. М.: Недра, 1990. Горный журнал, № 5, с. 58-60, с. 65.

57. Коваленко А. И. Технологический и экологический аспекты разработки сближенных рудных месторождений. М.: Недра, 1994, с. 143.

58. Коваленко В. С. Охрана водных ресурсов при открытых разработках. -М.:МГИ, 1991, с. 88.

59. Ковалевский Г. В. Индексный метод в экономике. М.: Финансы и статистика. 1989, с. 238.

60. Колбасин А. А. и др. Рациональная разработка и охрана природы на карьерах. -М.: Недра, 1983, с. 118.

61. Колосов А. В. Эколого-экономические принципы развития горного производства. -М.: Недра, 1987, с. 261.

62. Комплексное освоение месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1991, с. 290.

63. Котлов В. Ф., Кофф Г. Л. Методические аспекты оценки состояния геологической среды. М.: Недра, Инженерная геология, № 11, 1988, с. 29-36, с. 102.

64. Котлов В. Ф., Юдина Р. Н. Концептуальное моделирование состояния геологической среды на основе системных представлений. М.: Недра, Инженерная геология, № 1, 1991, с. 132-143, с. 150.

65. Кочергин А. В. и др. Системы управления базами данных. М.: МГУ, 1991, с. 182.

66. Крапчин И. П. Экономика переработки углей. М.: Недра, 1984, с.124.

67. Красавин А. П. Охрана природы в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1987, с. 49.

68. Красавин А. П. Защита окружающей среды в угольной промышленности. М.: Недра, 1991, с. 60.

69. Красавин А. П. и др. Комплексное использование твердых отходов угольного производства. М.: ЦНИЭИуголь, 1987, с. 21-26, с. 28.

70. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайных экологических ситуаций и зон экологического бедствия. -М.: Знание, 1992, с. 24.

71. Кузькин В. И. и др. Техногенное выветривание на рудных месторождениях. -М.: АО «Геоинформмарк», 1993, с. 25.

72. Лавров С. Б., Морачевский В. Г. Принципы эколого-географического описания природной среды. М.: Недра, 1994. Известия российского геологического общества. Т. 126, вып. 2, с. 22-26, с. 159.

73. Лесников С. В. и др. Рекультивация земель при ведении открытых горных работ. М.: Книжная палата, 1993, с. 120.

74. Лесные экосистемы и атмосферные загрязнения. Л.: ЛГУ, 1990, с.54.

75. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме охраны окружающей среды. -М.: Наука, 1992, с. 320.

76. Мельник Л. Г. Экономические проблемы воспроизводства природной среды. Харьков: Висша школа, 1988, с. 159.

77. Мельников Н. В. Краткий справочник по открытым горным работам. -М.: Недра, 1982, с. 414.

78. Мельников Н. В. Экономический механизм рационального использования и охраны недр. М.: 1980, с. 104.

79. Мельников Н. В. Избранные труды. Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение. М.: Наука, 1987, с. 300.

80. Методика расчетов выбросов вредных веществ карьера с учетом нестационарности их технологических процессов. Кривой Рог: ВНИИБТГ, 1989, с. 57.

81. Методическое пособие по изучению инженерно-геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом. -Л.: Недра, 1986, с. 112.

82. Методические указания по аэрофотосъемке карьеров. Л.: ВНИМИ, 1989, с. 37.

83. Методические рекомендации по оценке природной среды в составе территориальных комплексных схем охраны природы. Л.: ЦНИИП градостроительства, 1989, с. 62.

84. Методические рекомендации по экономической оценке эффективности использования рудничных и дренажных вод. Белгород: ВИОГЕМ, 1986, с. 15.

85. Методические рекомендации по созданию комплексных экологических карт. М.: ЦНИИГАиК, 1995, с. 93.

86. Методические рекомендации по экологической экспертизе новой горной техники и технологии для открытой добычи полезных ископаемых в условиях Якутии. —Якутск: СО ИГД Севера, 1991, с. 63.

87. Мирзаев Г. Г. Рациональное природопользование при добыче и переработке полезных ископаемых. Л.: ЛГИ, 1984, с. 93.

88. Мирзаев Г. Г., Иванов Б. А. и др. Экология горного производства. -М.: Недра, 1991, с. 320.

89. Мироненко В. А. и др. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. Л.: Недра, 1988, с. 279.

90. Михайлов А. М. Охрана окружающей среды при разработке месторождений открытым способом. М.: Недра, 1984, с. 162.

91. Мосинец В. Н., Грязнов М. В. Горные работы и окружающая среда. -М.: Недра, 1978, с. 191.

92. Нагао Т., Катоямо Э., Чэмура С. Структуры и базы данных. М.: Мир, 1986,198 с.

93. Намоконов Л. И. Общая биоценология. Ростов: Изд. Ростовского университета, 1989, с. 455.

94. Научно-медицинские проблемы КАТЭКа. Красноярск: СО АН СССР, 1988, с. 31.

95. Нестеров П. М., Нестеров А. П. Экономика природопользования и рынок. М.: Закон и право., 1997, с. 168.

96. Обеспечение устойчивого развития работ по охране и рациональному использованию природных ресурсов в угольной промышленности (под редакцией Каплунова Ю. В.). Пермь: ВНИИОСуголь, 1994. Т. 1, с. 342.

97. Описание и анализ потоков информации в системах управления предприятием (под редакцией Ю. Н. Иванова). М.: МГУ, 1996, с. 104.

98. Организация планирования и управления природопользованием в горной промышленности. М.: Недра, 1990, с. 393.

99. Орлов Д. С. и др. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв. М.: МГУ, 1994, с. 272.

100. Осипов Ю. Б. Литомониторинг и рациональное использование геологической среды. М.: Недра, 1986, с. 113.

101. Открытые горные работы (справочник). М.: Недра, 1994, с. 526.

102. Оценка экологической устойчивости геологической среды к природным и техногенным воздействиям. Серия «Геоэкологические исследования и охрана недр». М.: Геоинформмарк, 1995, с. 30.

103. Паненко В. В., Алоян А. Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. Новосибирск: Наука, СО АН СССР, 1985, с. 253.

104. Патокин JI. К. Экономическая эффективность комплексного использования природных ресурсов и отходов производства в угольной промышленности. М.: ЦНИЭИуголь, 1988, с. 32.

105. Певзнер М. Е., Костовецкий В. М. Экология горного производства. -М.: Недра, 1990, с. 230.

106. Пендин В. В. и др. Опыт количественной оценки инженерно-геологических условий разработки месторождений на основе геолого-экономического анализа. М.: Наука, 1987. Инженерная геология. - № 2, с. 6474, с. 102.

107. Петров К. М. Геоэкология. СПб.: СПбГИЮ 1994, с. 216.

108. Плотников М. И. и др. Гидрогеологические аспекты охраны окружающей среды. -М.: Недра, 1983, с. 208.

109. Попов Н. И., Немкин А. Ф. Маркшейдерские работы при рекультивации земель на горных предприятиях. М.: Недра, 1984, с. 185.

110. Правила охраны природных ресурсов недр от вредного влияния горнодобывающего производства предприятий по добыче руд черных металлов. -Белгород: ВИОГЕМ, 1990, с. 25.

111. Преображенский В. С. и др. Основы ландшафтного анализа. М.: Наука, 1988, с. 192.

112. Проблемы комплексного и рационального использования природных ресурсов Красноярского края. Красноярск: КГУ, 1994, с. 169.

113. Проблемы устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям. М.: АО «Геоинформмарк», 1994, с. 49.

114. Прогноз изменений инженерно-геологических условий при строительстве. -М.: Наука, 1990, с. 120.

115. Разработка территориальных комплексных схем охраны природы для горнодобывающих районов. Миасс: Знание, 1985, с. 59.

116. Разработка концепции мониторинга природно-технических систем. -М.: МФЗ РАН, 1993. Т. 1, с. 220 и Т. 2, с. 247.

117. Рациональное использование и охрана минеральных ресурсов. Белгород: ВИОГЕМ, 1985, с. 145.

118. Рекультивация земель при добыче угля открытым способом включая проблему сохранения окружающей среды. Женева: ЕЭК ООН по углю, 1995, с. 35.

119. Ресурсосбережение и экология горных предприятий. — М.: МГГУ, 1994, с. 96.

120. Реймере Н. Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990, с. 637.

121. Реймере Н. Ф. Экологизация. -М.: Наука, 1992, с. 121.1./

122. Реймере Н. Ф. Экология. М.: Россия молодая, 1994, с. 367.

123. Ржевский В. В., Трубецкой К. Н. Задачи горной науки в области открытой разработки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра. Горный журнал. - № 1, 1988, с. 21-24.

124. Ржевский В. В., Резниченко С. С. Операционные исследования открытых разработок. М.: МГИ, 1989, с. 195.

125. Ржевский В. В., Зильбершмидт М. Г. Экология горного производства. -М.: МГИ, 1989, с. 57.

126. Ржевский В. В., Болотова JI. Е. Экология горного производства. Ч. 1 «Проблемы рационального природопользования при разработке месторождений полезных ископаемых». М.: МГГИ, 1988, с. 161.

127. Рогалев В. А. Нормализация атмосферы горнорудых предприятий. -М: Недра, 1993, с.240.

128. Розанов JI. Л. Теоретические основы геотехноморфологии. М.: Наука, 1990, с. 189.

129. Российское законодательство об охране окружающей среды и природопользовании. Т. 2. Ч. 1, 2, 3. Землепользование и охрана земель. М: МГУ-ЭКОЮРИС, 1994, с. 676.

130. Руководство по дренированию карьерных полей. Л.: ВНИМИ, 1988, с. 171.

131. Руководящие принципы по участию общественности в процессе принятия решений в области охраны окружающей среды. Женева: ЕЭК ООН, 1996, с. 31.

132. Рыбальский Н. Г. и др. Экология и безопасность (справочник в 3-х томах). Т. 2.4.3. Экологическая безопасность. -М.: ВНИИПИ, 1992, с. 338.

133. Светеоланов В. А. Устойчивость и стабильность природных экосистем. Серия «Теоретические и общие вопросы географии. Л.: ЛГУ, 1990. Т. 8, с. 80-84, с. 199.

134. Семикобыла Я. Г. Оценка эффективности вскрышных работ на базе экономико-математического моделирования (соавторы Б. Н. Чаплин, С. А. Потемкина). М.: ЦНИЭИуголь, Добыча угля открытым способом № 12 1971 г. с. 18-20 с.ЗО.

135. Семикобыла Я. Г. Совершенствование сбора и обработки информации для анализа вскрышных работ на разрезе (соавтор Потемкина С. А.). М.: ЦНИЭИуголь, Добыча угля открытым способом № 12, 1971. С.20-22. с.ЗО.

136. Семикобыла Я. Г. Совершенствование форм и методов производства на угольных разрезах (соавторы Селиванов А. В., Фарков Г. С.). М.: ЦНИЭИуголь. Добыча угля открытым способом. - № 10, 1974, с. 24 - 25 с.ЗО.

137. Семикобыла Я. Г. Формализованный подход к созданию информационной базы АСУ горного производства (соавтор Селиванов А. В.). М.: Недра, Горный журнал. - № 12, 1978, с.24 - 27. с. 79.

138. Семикобыла Я. Г. Опыт внедрения системы расчетов показателей на базе ЭВМ в условиях Мазульского карьера (соавторы Шагинов А. А., Селиванов А. В.). М.: МЦМ СССР, Цветная металлургия. - № 10, 1980, с.20-23 с. 48.

139. Семикобыла Я. Г. Совместное складирование вскрышных пород и золошлаковых отходов во внутренние отвалы разреза Березовский (соавтор Головкин В. Г.). М.: Недра, Уголь. - № 11, 1986, с.30-33 с.64.

140. Семикобыла Я. Г. Отработка вскрышных пород с твердыми включениями на оползнеопасных участках (соавтор Головкин В. Г.). М.: Недра, Уголь. - № 9, 1989, с.38-41 с. 65.

141. Семикобыла Я. Г. Селективная отсыпка драглайном высоких внутренних отвалов (соавтор Головкин В. Г.). М.: Недра, Горный журнал. - № 9, 1989, с.20-23 с. 64.

142. Семикобыла Я. Г. Способ получения биологически активного грунта (соавторы Гуськов В. А., Фесенко Л. Г.). Патент РФ № 1808825. ВНИИГПЭ, 1993.

143. Семикобыла Я. Г. Перспективы технологии внутреннего отвалообра-зования (соавтор Егин Б. А.). М.: Недра, Уголь. - № 12, 1994.с.42-43 с. 65.

144. Семикобыла Я. Г. Нарушение геосреды в зоне техногенного влияния угольного разреза (соавтор Холодняков Г. А.). Тезисы доклада на международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России». СПб.: Ладога-Онега, 1998, с. 28, с. 152.

145. Семикобыла Я. Г. Способ переформирования отвала (соавторы Ку-тепов Ю. И., Кутепова Н. А., Костин Е. В.). А. с. 1465573 (СССР) ВНИИГПЭ, 1987.

146. Семикобыла Я. Г. Способ отвалообразования (соавторы Кутепов Ю. И., Кутепова Н. А., Демченко А. В.). А. с. 1671858 (СССР). М. ВНИИГПЭ, 1991.

147. Семикобыла Я. Г. Об организации размещения экологически безопасных производств комплексного недрапользования при открытой угледобычи. М.: Недра, Уголь № 2, 1999. С. 57-59 с.72.

148. Семикобыла Я. Г. Оценка техногенеза района открытой добычи угля. -М: РОСИНФОРМУГОЛЬ. 1999. С. 171.

149. Семикобыла Я. Г. Разработка требований экологической безопасности и технологических схем эксплуатации и ликвидации (консервации) предприятий открытой угледобычи.- (соавтор Гуськов В.А.) М.: Недра, Уголь № 11, 1999, с. 57-60, с, 72.

150. Современные принципы теории проектирования карьеров (под ред. А. И. Арсентьева). Л.: Недра, 1987, с.256.

151. Соколов В. Е. Экоинформатика. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992, с.520.

152. Солнцев В. Н. Системная организация ландшафтов. М.: Мысль, 1991, с. 239.

153. Стариков А. В. Комплексное освоение угольных месторождений. -М.: Наука, 1990, с. 183.

154. Способ получения органо-минерального удобрения. А. с. 1266845 (СССР).

155. Способ получения структурообразователя почв. А. с. 793970 (СССР).

156. Способ получения биологически активного грунта в полевых условиях. А. с. 1250559 (СССР).

157. Спичак Ю. Н. и др. Охрана окружающей среды и рациональное использование месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1993, с. 170.

158. Телитченко М. М., Остроумова С. А. Введение в проблемы биохимической экологии. В сб.: Биотехнология, сельское хозяйство, охрана окружающей среды. М.: Наука, 1990, с. 288.

159. Томаков П. И., Коваленко В. С. Рекультивация земель, нарушенных открытыми горными работами. М.: МГИ, 1991, с. 70.

160. Томаков П. И. и др. Экология и охрана природы при открытых горных разработках. М.: МГУ, 1994, с. 416.

161. Томаков П. И. и др. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М.: МГИ, 1994, с. 462.

162. Томаков П. И., Коваленко В. С. Рациональное землепользование при открытых горных работах. М.: Недра, 1984, с. 213.

163. Томаков П. И., Михайлов А. М. Охрана воздушной среды при открытых горных работах. М.: МГИ, 1991, с. 101.

164. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Выпуск 3, масштаб 1:50000-1:25000 (составители М. С. Голицын и др.). М.: ВСЕГИНГЕО, 1990, с. 127.

165. Трофимов В. Т. и др. Количественный метод определения величины антропогенной суммарной экологической нагрузки на территорию. М.: Наука, 1991. География и природные ресурсы. - № 2, с. 135-141, с. 150.

166. Трофимов В. Т. и др. Закономерности изменения инженерно-геологических условий при интенсивном техногенном воздействии. В сб.: Проблемы рационального использования геологической среды. М.: Наука, 1988, с. 37-61, с. 142.

167. Трубецкой К. Н. Инженерно-экологические аспекты комплексного освоения недр. М.: ИПКОН, 1990, с. 104.

168. Тютюнник Ю. Г. Промышленный ландшафт. М.: Наука, 1993. География и природные ресурсы. - № 2, с. 135-141, с. 150.

169. Умнов А. Е. Охрана природы и недр в горной промышленности. М.: Недра, 1987, с. 125.

170. Фисенко Г. Д., Мироненко В. А. Дренаж карьерных полей. М.: Недра, 1982, с. 185.

171. Харионовский А. А. и др. Актуальные вопросы охраны окружающей среды в топливно-энергетических и угольных компаниях. Пермь.: ВНИИОС-уголь, 1990, с. 250.

172. Харченко В. А. Рациональное природопользование в горной промышленности. М.: МГГУ, 1996, с. 412.

173. Холодняков Г. А. Открытые горные работы. Л.: ЛГИ, 1990, с. 107.

174. Хохряков С. А. Состояние и эффективность работ по охране окружающей среды на карьерах. Свердловск: СГИ, 1983, с. 72.411

175. Шагжиев К. Ш. Совершенствование природопользования и освоение недр. Новосибирск: Наука, 1992, с. 120.

176. Шестаков В. А. Рациональное использование недр. М.: Недра, 1990, с. 224.

177. Щадов М. И., Винницкий К. Е. Добыча угля открытым способом за рубежом. -М.: ЦНИЭИуголь, 1987, с. 63.

178. Щадов М. И. и др. Развитие техники и технологии открытой угледобычи. М.: Недра, 1987, с. 234.

179. Экология подземных вод. Серия «Геоэкологические исследования и охрана недр». -М.: Геоинформмарк, 1994, с. 53.

180. Экологические проблемы горного производства. -М.: ИПКОН, 1993, с. 158.

181. Эколого-географический анализ состояния природной среды: проблема устойчивости геоэкосистем. СПб.: СпбГУ, 1995, с. 97.412

Информация о работе

Семикобыла, Ярослав Георгиевич
доктора технических наук
Санкт-Петербург, 2000
ВАК 11.00.11

Диссертация

Научные основы прогноза техногенеза и выбора рациональных технологий использования ресурсов при открытой добыче угля - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы