Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Обоснование структурных параметров системы экологического мониторинга угольной промышленности

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Смирнов, Андрей Михайлович

Введение.

Глава 1. Анализ экологической ситуации в угольной промышленности России, опыта экологического мониторинга в России и за рубежом, обоснование цели исследования.

1.1. Анализ ситуации в угольной промышленности с позиций окружающей среды).

1.2. Анализ опыта экологического мониторинга в

России и за рубежом.

1.3. Обоснование цели исследования.

Выводы по 1-ой главе.

Глава 2. Методические основы формирования систем экологического мониторинга угольной промышленности в условиях ее реструктуризации.

2.1. Обоснование целей и задач экологического мониторинга угольной промышленности.

2.2. Формирование основных структурных параметров экологического мониторинга угольной промышленности.

Выводы по 2-ой главе.

Глава 3. Обоснование рациональных параметров структурных элементов экологического мониторинга угольной промышленности.

3.1. Обоснование рациональных параметров управляющих воздействий экологического мониторинга угольной промышленности.

3.2. Методические основы рационального формирования набора аппаратных средств системы контроля выбросов в атмосферу.

Выводы по 3-ей главе.

Глава 4. Построение рациональной системы экологического мониторинга ш. «Аютинская» ОАО «Ростовуголь».

4.1. Разработка системы автоматизированного мониторинга ш. «Аютинская».

4.2. Оценка эколого-экономической эффективности применения системы автоматизированного экологического мониторинга ш. «Аютинская»

ОАО «Ростовуголь».

Выводы по 4-ой главе.

Введение Диссертация по географии, на тему "Обоснование структурных параметров системы экологического мониторинга угольной промышленности"

Актуальность работы. Техногенное загрязнение окружающей природной среды (ОПС) является одной из наиболее сложных проблем, стоящих перед человечеством в целом и перед Россией в частности. Угольная промышленность вносит в это загрязнение значительный вклад, занимая шестое место среди производственных отраслей. Только по официальным, по ряду причин - существенно заниженным, данным, ее годовая доля от общих объемов воздействия по России равна: по выбросам в атмосферу - 3 %, по сбросам сточных вод - 7 %, по нарушениям земель - 9 %. В абсолютных цифрах это составляет 535 тыс. т загрязнителей, поступающих в атмосферу, 620 млн. м3 загрязненных сточных вод, 500 га нарушенных земель (в дополнение к уже имеющимся за прошлые годы 100 тыс. га).

Функционирующие в отрасли 170 шахт, 65 разрезов, 70 обогатительных фабрик, 330 других предприятий, 50 горящих породных отвалов сосредоточены в 200 городах, расположенных компактно в 20 угольных районах, где их загрязняющее воздействие доходит до 30 % от общего фона. Практически все угольные регионы относятся к экологически неблагополучным, со значительным превышением ПДК по одному или нескольким компонентам.

Угольная промышленность несет значительные экологические издержки, составляющие 1 - 2 % от себестоимости угля, в том числе до 20 -30 % в них составляют платежи за превышение установленных нормативов. Это обусловлено неудовлетворительной очисткой выбросов и сбросов. В отрасли имеется 8 тыс. источников выбросов в атмосферу и только на 5 тыс. из них имеются узаконенные ПДВ и ВСВ. Устройствами для очистки обладает не более 65 % предприятий. Из 400 эксплуатируемых очистных сооружений шахтных, сточных, хозбытовых вод всего 38 % обеспечивают нормативную очистку, и то - только от взвешенных веществ.

В связи со столь значительными воздействиями на ОПС, в том числе и сверхнормативными, перед угледобывающими предприятиями встает насущная проблема их учета как основы предотвращения сверхнормативного воздействия. Несмотря на значительный объем выполняемой работы (350 тыс. анализов проб воды и 4 тыс. анализов проб воздуха в год), не обеспечивается удовлетворительная периодичность и представительность экологической информации, что не позволяет производить оперативное управление предприятиями с учетом требований охраны окружающей среды и осуществлять прогноз экологических нарушений.

Методы исследования. В процессе работы применялись методы системного анализа, логического моделирования, математической оптимизации и др.

Идея работы заключается в одновременном учете иерархий уровней управления отраслью и строения подвергающихся воздействию экосистем при построении системы экомониторинга угольной промышленности с одновременной оптимизацией основных его структурных параметров.

Научная новизна исследования состоит в выявлении закономерностей информационного наполнения базы данных экомониторинга угольной шахты, исходя из объема выполняемых функций и операций иерархическими структурами системы мониторинга.

Научные положения, выносимые на защиту: 1. Формирование системы экологического мониторинга угольной промышленности необходимо осуществлять с учетом иерархических уровней управления отраслью и подвергаемых негативному воздействию экосистем, с оптимизацией основных структурных параметров.

2. При построении информационно-аналитической базы, как основного структурного элемента экомониторинга угольной промышленности, необходима минимизация ее функций на каждом иерархическом уровне при одновременном обеспечении максимально приемлемого уровня достоверности экологической информации, осуществляемого посредством рекомендуемой процедуры расчета.

3. Набор аппаратных средств автоматизированного экомониторинга влияния угледобывающего производства на атмосферу необходимо формировать на основе разработанного методического подхода, заключающегося в соизмерении видов воздействия и возможностей аппаратных и расчетных методов измерений.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается значительным объемом информации по влиянию угледобывающего производства на окружающую природную среду, модельными расчетами, выполненными на базе аттестованных российских методик и использованием стандартных методов математической оптимизации.

Научное значение диссертации заключается в обосновании структурных параметров на всех уровнях иерархической системы экологического мониторинга угольной промышленности России.

Практическая значимость диссертации состоит в разработке методики рационализации структурных параметров экомониторинга путем совокупного использования ограниченного числа непрерывно выполняемых измерений концентрации загрязнителей и расчетных методик рассеивания выбросов и сбросов, обеспечивающих достоверность измерений и расширение числа 6 определяемых системой отраслевого экологического мониторинга параметров.

Реализация выводов и рекомендаций

Предложенная методика определения структурных параметров экологического мониторинга угольной промышленности использована при разработке системы автоматизированного экомониторинга ш. «Аютинская» и ЦОФ «Аютинская» ОАО «Ростовуголь».

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на III Всемирном конгрессе по экологии в горном деле (Москва, 1999 г.), Международных научных конференциях «Научно-практические проблемы рационального потребления воздуха» «Воздух-96» и «Воздух-98» (Санкт

Петербург, 1996 г., 1998 г.), Третьем международном конгрессе «Вода, экология и технология» «Экватек-98 (Москва, 1998 г.), 12-й Международной конференции по автоматизации в горном деле 1САМС-95 (Катовице, 1995 г.), «Неделе горняка» в МГГУ (Москва, 1999 г.)

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 55 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Смирнов, Андрей Михайлович

Основные выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. Разработка системы экологического мониторинга на производственном, региональном и федеральном иерархических уровнях является неотъемлемым условием повышения экологической безопасности угольной промышленности.

2. Структурно систему экомониторинга следует организовывать с учетом воздействий процессов угольного производства на компоненты окружающей природной среды и действующего подхода к организации управления отраслью.

3. Изменение параметров производственных процессов, оказывающих негативное влияние на компоненты окружающей природной среды в сторону его снижения необходимо осуществлять на основе обеспечения соответствующих управленческих решений посредством систем экологического мониторинга.

4. Выбор рациональных структурных параметров экомониторинга необходимо осуществлять на базе разработанного методического подхода, связанного с максимизацией управленческих воздействий и минимизацией функций их обеспечения при условии соблюдения необходимой степени достоверности поступающей информации и соответствия объема решаемых задач видам негативного воздействия производственных процессов отрасли на компоненты окружающей природной среды.

129

5. Для построения системы экологического мониторинга ш. «Аютинская» ОАО «Ростовуголь» разработана двухуровневая иерархическая структура с радиальными связями, с размещением на нижнем - постов контроля атмосферы и воды, а на верхнем - автоматизированного рабочего места (АРМ), с экологической минимизацией газоанализаторов с 16 до 5 единиц на каждый измеряемый компонент при росте уровня достоверности получаемой информации на 20 % и увеличении скорости реагирования производства с 72 часов до 6. Аппаратная минимизация комплекса технических средств системы автоматизированного экологического мониторинга может быть достигнута путем совместного использования в системе ограниченного набора измерительных приборов высокой точности и расчетных сертифицированных методик, позволяющих определить концентрацию загрязнителя по величине выброса его из точечного источника загрязнения.

6. Применение разработанной системы экологического мониторинга мониторинга ш. «Аютинская» ОАО «Ростовуголь» позволит снизить штрафы за сверхлимитное воздействие на окружающую природную среду с 2930 тыс. руб. до 300 тыс. руб. в год, что дает ежегодный экономический эффект, с учетом затрат, 760 тыс. руб.

Заключение

В диссертации решена актуальная задача по разработке методических принципов формирования структурных параметров системы экологического мониторинга угольной промышленности на базе автоматизированной мониторинговой системы с рациональным набором измерительных средств, позволяющих оценить степень воздействия угледобывающих предприятий на компоненты окружающей среды.

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Смирнов, Андрей Михайлович, Москва

1. Афанасьев Е.А. Осуществление природоохранных мер на Красноярском алюминиевом заводе, «Цветная металлургия», 1998, № 5, с. 63-66

2. Иванов A.B. Система экологического мониторинга на месторождении Тас-Юрян, «Вопросы географии Дальнего Востока», 1997, № 20, с. 14-16

3. Шустов В., Шмельков С., Малышев С. Система контроля радиационной безопасности, «Современные технологии автоматизации», 1997, № 3, с. 44-47

4. Белюсенко H.A. и др. Состояние и контроль радиационно-экологической безопасности в ТЭК России, «Безопасность труда в промышленности», 1997, № 3, с. 16-20

5. Камынин С., Петрулевич А. Автоматизированные системы экологического мониторинга: интегрированный подход, «Современные технологии автоматизации», 1997, № 1, с. 28-32

6. Кузьмин P.E. и др. Автоматизированная система радиационного и химического мониторинга, «Приборы и системы управления», 1996, № 1, с. 20-22

7. Кузьмин P.E. и др. Автоматизированная система радиационного и химического мониторинга ВНИИ химической технологии для опасных химических производств, «Приборы и системы управления», 1998, № 12, с. 24-25

8. Грива Г.И. и др. Мониторинг северных экосистем при освоении ресурсов Западной Сибири, «Проблемы освоения газовых месторождений Западной Сибири», Тюменский государственный нефтегазовый университет, 1995, с. 3-10

9. П.Клименко Е.Т., Максимов В.М. Критерий оптимизации размещения низовой сети промышленного мониторинга атмосферы, «Газовая промышленность», 1997, № 6, с. 56-58

10. Мартинсон Н.М., Стихеев А.И. Воздействие промышленных предприятий КМА на экологическое состояние региона, «Горный журнал», 1998, № 9, с. 55-56

11. Охрана окружающей среды в Австралии, «Australian Mining» 1994, 86, № 2, с. 45

12. Агравал В., Сухалка М. Охрана окружающей среды при горнодобычных работах, 30-th Int. Geol. Congr., Abstr., Vol. 1, 1996, c. 44

13. Рамазанов C.K., Ульшин В.А. Интегрированное интеллектуальное управление углеобогатительной фабрикой в системе экологического мониторинга, «Автоматизация и современные технологии», 1997, № 2, с. 6-16

14. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Арене В.Ж., Клебанов А.Ф., Худин М.Ю. Проектирование систем экологического мониторинга горнопромышленных регионов (на примере Кузбасса), «Горный вестник», № 2, 1996, с. 13-20

15. Каплунов Ю.В., Рогозов В.В., Смирнов A.M., Богин В.Е. Основы организации автоматизированной системы экологического мониторинга в угольной промышленности России, «Уголь», 1995, № 2, с. 49-51

16. Рогозов В.В., Богин В.Е., Смирнов A.M. Система автоматизированного мониторинга сбросов шахты «Аютинская» и центральной углеобогатительной фабрики «Аютинская» ОАО «Ростовуголь» в реку

17. Аюта. Труды института «Гипроуглеавтоматизация», «Производственная связь и автоматизация на угольных предприятиях», 1998, с. 76-80

18. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства, М, Недра, 1990, 462 с.

19. Климов С.Л., Рогозов В.В., Смирнов A.M., Богин В.Е., Каплунов Ю.В. Система автоматизированного экологического мониторинга. III Всемирный конгресс по экологии в горном деле 7-11 сентября 1999 г. Труды конгресса, т. 1, с. 218-229

20. Томаков П.И. Экология и охрана природы при открытых горных работах, М, МГТУ, 1994, 429 с.

21. Берзиньш A.A., Богин В.Е., Гливанский A.A., Игнатущенко Н.И., Смирнов A.M. Комплекс оперативно-диспетчерского управленияшахтой на базе системы «МикроДАТ». «Автоматизация и современные технологии» №5, 1992, с. 25-28

22. Рогозов В.В., Богин В.Е., Смирнов A.M. Система автоматизированного экологического мониторинга для ОАО «Ростовуголь» Труды института «Гипроуглеавтоматизация» «Автоматизированный контроль и управление ца угольных шахтах», М, 1997, с. 103-111

23. Богин В.Е., Игнатущенко Н.И., Рогозов В.В., Смирнов A.M. Система автоматизированного экологического мониторинга угольных предприятий. Труды института «Гипроуглеавтоматизация» «Новые разработки на шахтах и разрезах», М, 1995, с. 102-105

24. Ким A.C., Смирнов A.M., Тимофеев В.В. Результаты испытаний аппаратуры автоматизации водоотлива ВАВ-1М. Труды института «Гипроуглеавтоматизация» «Технические средства шахтной автоматики и связи», М, 1989, с. 45-53.

25. Рогозов В., Смирнов А., Игнатущенко Н., Богин В. Система автоматизированного экологического мониторинга угольных предприятий. 12-я Международная конференция по автоматизации в горном деле ICAMC 95, Польша, с. 541-542

26. Тимофеев В.В., Смирнов A.M., Матвиенко Н.П. Шахтное искробезопасное устройство дискретного контроля двухпозиционных датчиков, а.с. 1721267 от 20 февраля 1990 г.

27. Камынин Ю.Н., Коробочкин Ю.М., Смирнов A.M., Крайнов Е.А., Матвиенко Н.П., Хочинов В.А. Способ диагностирования насоса, а.с. 1571803 от 7 мая 1988 г.

28. Дрейер Л.Г., Захарюгин А.Д., Матвиенко Н.П., Смирнов A.M. Шахтное искробезопасное устройство дискретного контроля состояния двухпозиционных датчиков, а.с. 1479684 от 29 мая 1987 г.

29. Англо-русский словарь п/р В.К.Миллера, ГИЗ, М, 1943, 716 с.

30. Германия. Факты. Изд. «Societats Verlag», 1996, с. 294-304

31. Пучков JI.A. и др. Проблемы охраны окружающей среды и пути их решения в угольной промышленности России. III Всемирный конгресс по экологии в горном деле 7-11 сентября 1999 г. Труды конгресса, т. 1, с. 41-53

32. Пихлак А.-Т.А. Проблема кислорода и горное производство. III Всемирный конгресс по экологии в горном деле 7-11 сентября 1999 г. Труды конгресса, т. 1, с. 298-309

33. Красавин А.П. Природоохранные аспекты совершенствования горного производства в угольной промышленности. III Всемирный конгресс по экологии в горном деле 7-11 сентября 1999 г. Труды конгресса, т. 1, с. 54-58

34. Ельчанинов Е.А. Влияние горного производства на окружающую природную среду в районах многолетней мерзлоты. III Всемирный конгресс по экологии в горном деле 7-11 сентября 1999 г. Труды конгресса, т. 1, с. 84-93

35. Милованов Э.Л. и др. Англо-русский словарь по охране окружающей среды. Изд. «Россия», М, 1980, 468 с.

36. Аюров В.Д. Фундаментальные основы экологии, М, МГГУ, 1997, 376 с.

37. Астахов A.C., Малышев Ю.Н., Пучков JI.A. Экология: горное дело и природная среда, М, Изд-во Академии горных наук, 1999, 368 с.

38. Каплунов Ю.В. и др. Эколого-экономическая оценка ситуации в угольной промышленности, М, АГН РФ, 1995, 109 с.

39. Красавин А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности, М, Недра, 1991,221 с.

40. Йзраэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды, Л, Гидрометеоиздат, 1984, 560 с.

41. Коваль В.Т. Охрана природы, М, МГИ, 1990, 55 с.

42. Панфилов Е.И., Бочкарев Б.Н. Основные направления развития технических средств учета и контроля полноты использования недр, М, ИПКОН РАН СССР, 1985, 306 с.

43. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология, М, Высшая школа, 1996, т. 1, 687 е., т. 2, 655 с.