Оценка экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса

Косов, Олег Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Оценка экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Оценка экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса"

На правах /п -копчен

0034Э051Э

КОСОВ Олег Иванович

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 8ЯНВ

2 8 КНП —

2010

Тула-2010

003490519

Работа выполнена в Тульском государственном университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

КАЧУРИН Николай Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЕФИМОВ Виктор Иванович

Ведущая организация - филиал ОАО «Русский уголь Гуково», г. Гуково

Защита диссертации состоится «18» февраля 2010 г. в [4 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.271.09 при Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, пр. Ленина, 90, ауд. 220,6 уч. корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

кандидат технических наук КОРЧАГИНА Татьяна Викторовна

Ученый секретарь диссертационного совета докт. техн. наук, доцент

А.Е. Пушкарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Переход к рынку потребовал перестройки системы управления российской экономикой, поставил перед ее производственными подразделениями комплекс принципиально новых задач, которыми она ранее не сталкивалась. В результате осуществляемой реструктуризации угольной промышленности России и закрытия нерентабельных угледобывающих предприятий произошла ликвидация целого ряда шахт Восточного Донбасса. Отмеченные обстоятельства особенно остро проявляются в современной угледобывающей отрасли промышленности. Это связано с тем, что российское общество на протяжении последних десятилетий переживает сложные, динамично прот _ ощне политические и социально-экономические преобразования. При ' re« в силу ряда объективных и субъективных обстоятельств произошло гсзко«. ухудшение состояния промышленной сферы,отечественной эконо! .ики, котч юе выразилось, прежде всего, в невостребованности продукции многих российских угледобывающих предприятий. Особую остроту приобретают проблемы, связанные с экологическими последствиями, обусловленными, на первый взгляд, рациональными экономическими решениями.

Для объективной оценки изменения состояния окружающей среды в ходе реструктуризации угледобывающего комплекса Ростовской области и разработки рекомендаций по снижению негативных экологических последствий на территориях ликвидируемых шахт Центром мониторинга продолжена реализация рабочего проекта «Мониторинг социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса», утвержденного приказом Росэнерго от 28.08.2008 г. № 242. В третьем квартале 2008 года, согласно проекту, горно-экологический и гидрологический мониторинг осуществлялся на горных отводах 47-ми ликвидируемых шахт и 17-ти малых и больших реках Ростовской области. В настоящее время реализуются следующие виды геоэкологического мониторинга на территориях горных отводов ликвидируемых шахт: гидрогеологический мониторинг; гидрологический мониторинг; газомониторинг; геодинамический мониторинг; мониторинг земельных ресурсов; мониторинг технических работ (технический надзор).

На основании результатов комплексного геоэкологического мониторинга разрабатываются и реализуются проекты проведения работ по экологической реабилитации нарушенных территорий, предусмотренные проектами ликвидации шахт и обеспечивающие приведению территорий промышленных площадок ликвидируемых шахт в экологически безопасное состояние. Поэтому исследования, посвященные оценке экологической безопасности территорий горных отводов, являются весьма актуальными.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального. природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 годы)» (per. номер 2.2.1.1 3942)

и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось уточнение геоэкологических закономерностей, характеризующих последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам, для совершенствования системы экологического мониторинга и разработки эффективных технических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подработанных территорий.

Идея работы заключается в том, что совершенствование системы экологического мониторинга и разработка эффективных технических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подработанных территорий, основывается на комплексной схеме геомеханических наблюдений и геохимических измерений, а также адекватных математических моделях газообмена между выработанными пространствами шахт и цокольными этажами зданий и сооружений.

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

• процессы вытеснения кислорода из атмосферы помещений цокольных этаже и подвалов зданий, построенных на территориях горных отводов ликвидируемых угольных шахт имеют место при экстренных газовыделениях, вызываемых резким снижением атмосферного давления;

• процесс обескислороживания воздуха помещений цокольных этажей происходит в результате разбавления кислорода «мертвым воздухом выработанных пространств закрытых шахт;

• фильтрационный газовый поток «мертвого» воздуха, мигрирующего из выработанного пространства, линейно зависит от времени, пропорционален скорости падения атмосферного давления и средней газовой проницаемости подработанных горных пород;

• диффузионный поток газов выработанного пространства, мигрирующих к земной поверхности, стремится к некоторому асимптотическому значению, при котором диффузионный критерий Фурье будет равен 1;

• на окончательной стадии затопления техногенного пространства и вмещающих пород происходит восстановление запасов подземных вод, которое дает толчок упругому расширению массива, поэтому в результате активизации движения отдельных блоков, по тектоническим нарушениям наиболее нагруженные участки подработанного массива оседают, что фиксируется наблюдагел ьными станциями.

Новизна основных научных и практических результатов:

• усовершенствованы методические положения геоэкологического мониторинга, в соответствии с которыми осуществляют комплексные измерения параметров на территориях горных отводов ликвидируемых шахт по гидрогеологическому, гидрологическому, газовому, геодинампческому и геохимическому факторам;

• обоснованы физические модели и математическое описание прогнозной оценки газообмена выработанных пространств ликвидируемых шахт

с земной поверхностью, отличающаяся тем, что динамика показателей, влияющих на экологическую безопасность, уточняется по мере развития существующей базы данных;

• предложены алгоритмы оценки коллекторских свойств подработанных горных массивов для решения задач фильтрационной миграции газов выработанных пространств;

• усовершенствованы структурные и функциональные схемы систем контроля геоэкологического мониторинга и разработаны комплексные мероприятия по обеспечению экологической безопасности эксплуатации территорий для горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: весьма большим объемом измерений (геоэкологнчекий мониторинг проводился на горных отводах 38-ми ликвидируемых шахт в 216-ти угрожаемых и 70-ти опасных по газовыделению зонах на общей площади 4741,67 га); корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием методов математической статистики, теории вероятностей, математического анализа и современных достижений вычислительной техники; достаточным объемом вычислительных экспериментов, проведенных в процессе теоретических исследований динамики показателей эффективности проектов экологически рационального природопользования; удовлетворительной сходимостью расчетных значений с фактическими данными.

Практическое значение работы заключается в том, что разработан единый подход и усовершенствована система экологического мониторинга для разработки эффективных технических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подработанных территорий ликвидируемых шахт Восточного Донбасса. Предложен научно обоснованный подход к геоэкологическому мониторингу, который основывается на комплексной схеме геомеханических наблюдений и геохимических измерений, а также адекватных математических моделях газообмена между выработанными пространствами шахт и цокольными этажами зданий и сооружений. Разработаны комплекты математических моделей и комплексы программных средств для оценки эффективности профилактических мероприятий, что повышает эффективность САПР геоэкологической экспертизы на всех этапах проектирования и эксплуатации территорий горных отводов ликвидируемых шахт.

Реализация работы. Уточненные геоэкологические закономерности, характеризующих последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам, позволили усовершенствовать систему экологического мониторинга и разработать эффективные технические решения, обеспечивающие безопасную эксплуатацию подработанных территорий в Новошахтинском и Шахтинском районах Ростовской области. Разработанные методические положения оценки используются ООО «Центр мониторинга социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса». Научные и практические результаты были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и межрегиональ-

ным научно-техническим программам, а также включены в учебно-методические материалы по курсу «Промышленная экология. Защита биосферы» и «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело».

Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научно-технических советах ООО «Центр мониторинга социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса» (г. Шахты Ростовской обл.), на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 2008 - 2009 гг.), кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2005 - 2009 гг.), ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2006 - 2009 гг.); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы - взгляд в 21-й век»; 2-й и 3-й Международных конференциях по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2007 -2008 г.); Международных конференциях по геомеханике и механике подземных сооружений (г. Тула, ТулГУ, 2008 - 2009 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 работ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из 5 разделов, содержит 16 таблиц, 39 рисунков, список литературы из 153 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., проф. Э.М. Соколову и д.т.н., проф. Е.И. Захарову за постоянную поддержку и методическую помощь в проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проблема комплексного мониторинга экологических последствий для территорий горных отводов закрываемых шахт в горнопромышленных регионах России приобрела исключительную актуальность еще во второй половине XX века. Фундаментальные теоретические положения и практические рекомендации по экологическому мониторингу горнопромышленных регионов эффективности комплексного природопользования сформулированы в трудах К.Н. Трубецкого, Н.В. Мельникова, H.H. Моисеева, Ю.А. Израэля, Д.Р. Каплу-нова, В.А.Харченко, Э. М, Соколова, Н.М. Качурина, Е.И. Захарова, П.А. Игнатова, В.И. Ефимова, J1.H. Попова, О.Н. Русака, Н.И. Володина, H.H. Семенова, В.Г. Гридина, H.H. Чаплыгина, В.А. Фатуева, Т.В. Корчагиной и других исследователей. Аналитический обзор показал, что существующие подходы оценке воздействия на окружающую среду не отражают всех временных этапов функционирования угледобывающего производства, а методология комплексного мониторинга экологических последствий для территорий горных

отводов закрываемых шахт требует дальнейшего развития и совершенствования.

Современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, цель и идея работы обусловили необходимость постановки и решения следующих задач.

1. Анализ структуры и содержания существующей базы данных по результатам экологического мониторинга геомеханического, геохимического, гидрологического и аэрологического состояния территорий горных отводов ликвидируемых шахт Ростовской области.

2. Изучение натурных наблюдений газообмена выработанных пространств с ру™«ичной атмосферой и атмосферой цокольных этажей, и физической обо „оьание экологической опасности подработанных территорий по аэрологии к чу фактору.

3 >азра6 "ка математической модели фильтрационного' и диффузионного газообмена „ а подработанных территориях с выработанными пространствами отработанных шахт, создание комплекса программных средств и проведение вычислительных экспериментов.

4. Совершенствование системы экологического мониторинга н разработка эффективных технических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подработанных территорий по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам.

5. Внедрение методических положений оценки экологической безопасности для территорий горных отводов, ликвидируемых шахт восточного Донбасса и практическая апробация технических решений, обеспечивающих безопасную эксплуатацию подработанных территорий.

В результате того, что на подавляющем большинстве шахт Восточного Донбасса выработанное техногенное пространство затоплено или происходит затопление его верхних горизонтов, отмечено повышенное количество провалов, образовавшихся над ранее ликвидированными наклонными и вертикальными стволами. При обводнении выработанного пространства шахт, в том числе и закрытых до начала реструктуризации угольной отрасли, происходит нарушение структуры горных пород, разрушение крепежного материала выработок и, как следствие, - образование провалов или формирование мульд оседания. Как правило, зафиксированные на выходах пластов, провалы земной поверхности приурочены к подготовительным выработкам и краевым частям целиков угля, ориентированным по падению пласта, по границе выработанного пространства.

Тепловая съёмка, экспресс-анализ газа и радиационный контроль на 11-ти породных отвалах пяти шахт Шахтннского, Новошахтинского и Шолоховского угольных районов позволили оценить экологическую ситацию. По результатам 792-х замеров выявлено два горящих отвала с общей площадью очагов горения - 7,03 га: отвал №1 ЦОФ шахты «Аютинская» и отвал Л"«2 сортировки «Южная» шахты им. Кирова. Оба отвала расположены в жилом секторе городов Шахты и Новошахтинск соответственно.

Радиационный контроль на отвалах проводился б соответствии с «Методическими указаниями» и «Нормами радиационной безопасности» (НРБ-99, СП 2.6.1. 758-99). По результатам радиационной съемки гамма-фон породных отвалов составил 0,10-0,24 мкЗв/ч, что не превышает установленных НРБ-99 норм радиационной безопасности (0,43 мкЗв/ч).

Для сценки загрязненности почв токсичными элементами в отчетном квартале произведен отбор проб почвогрунтов на семи шахтах и шахтоуправлениях Шахтинского, Новошахтинского, Шолоховского и Гуковского угольных районов вокруг 21-го породного отвала, на площади 885,1га. Отобраны 660 проб для определения содержаний подвижных форм микроэлементов: V, Сс1, Со, Мп, Си, N1, РЬ, Т*1, Сг, Ъа.. Отбор проб производился с привязкой точек отбора СР&-навигатором. Полученные результаты анализов позволили определить согласно «Методике оценки опасности загрязнения почв на промышленных площадках ликвидируемых шахт Восточного Донбасса по подвижным формам тяжёлых металлов», разработанной межрегиональным научно-внедренческим экологическим центром «ЭКОТОН» г. Ростов-на-Дону, степень литохимического загрязнения на территориях в радиусе 300 -500м вокруг отвалов.

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что пробы, отобранные у пяти отвалов, соответствуют допустимой категории загрязнения, у одного -умеренно опасной, у двух - опасной. Из двух опасных объектов один находится на территории жилого сектора города Шахты.

По результатам опробования построены карты литохимического загрязнения почв вокруг породного отвала №5 бис шахты №47 ШУ «Мирное». Исследования показывают, что основным источником загрязнений почв и грунтов вокруг породных отвалов являются породы отложений карбона, строительный и бытовой мусор. Ореол загрязнения распространяется в сторону промплсодадок и близок по форме к розе ветров для данного района.

Геодинамический мониторинг осуществляется в соответствие с рабочим проектом «Мониторинга социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса» на селитебных территориях, подверженным влиянию затопления подземного техногенного пространства. В условиях окончательной стадии затопления техногенного пространства и вмещающих пород происходит восстановление запасов подземных вод, которое дает толчок упругому расширению массива. В результате активизации движения отдельных блоков по тектоническим нарушениям н наиболее нагруженные участки подработанного массива оседают, что фиксируется наблюдательными станциями.

Деформации земной поверхности, зафиксированные на геодинамических станциях, не превышают допустимых значений и являются безопасными для объектов жизнедеятельности населения. Геодинамический мониторинг будет продолжен.

Гидрогеологический мониторинг в третьем квартале 2008 года осуществлялся на горных отводах 46-ти ликвидируемых шахт (на шахте «Октябрьская» ОАО «Гуковуголь», ликвидируемой «сухим способом», гидромонито-

ринг нс проводится). Структура объектов гидромонкторинга, с учетом способа ликвидации шахт, за отчетный квартал не изменилась и выглядит следующим образом.

Из 33 шахт полностью затоплены и 13 находятся в стадии затопления, а именно:

• 16 -затоплены полностью с выходом шахтной воды на поверхность;

« 6 -затоплены полностью с перетоком шахтной воды в выработки смежных шахт;

• 1 -находится в стадии автономного затопления;

• 9 -находятся в стадии затопления с перетоком воды в выработки смежных шахт;

• 11 -частично затоплены с поддержанием уровня затопления на безопасных глубинах от подтопления селитебных территорий;

• 3 -затапливаются с перетоком шахтных вод в выработки действующих шахт.

Ежеквартально проведится 250 режимных наблюдений на 39-тн объектах гидронаблюдателыюй сети, по результатам которых определялся уровень и скорость затопления техногенных горизонтов затапливаемых шахт, динамика гидравлически взаимодействующих шахт, дебит самоизливающихся скважин, расход водотоков и рек, производился отбор проб воды на химический анализ. Проведены маршрутные обследования (1150 км) горных отводов с отбором 255-ти проб шахтных, грунтовых, поверхностных вод и ручьев из-под породных отвалов.

По результатам длительных наблюдений установлено, что в большие и малые реки Ростовской области вместе с техногенными водами ликвидируемых шахт поступило 137000 тонн загрязняющих веществ и около 500 тонн общего железа. Основными шахтами-загрязнителями являются - шахта «Глубокая», ШУ «Мирное», им. Красина, им. Кирова, №15 ШУ «Несветаев-екое», «Комиссаровская», ШУ «Бургустинское», «Восточная», ШУ «Крас-нодонецкое», «Тацинская»..

В условиях окончательной стадии затопления техногенного пространства и вмещающих пород происходит восстановление запасов подземных вод, которое дает толчок упругому расширению массива. В результате активизации движения отдельных блоков по тектоническим нарушениям и наиболее нагруженные участки подработанного массива оседают, что фиксируется наблюдательными станциями.

Газовый мониторинг проводился на горных отводах 38-ми ликвидируемых шахт в 216-ти угрожаемых и 70-ти опасных по газовыделению зонах на общей площади 4741,67 га. На данной территории расположено более девяти тысяч жилых домов и административно-промышленных зданнй.

Ежеквартально уточнялось положение угрожаемых и опасных зон по шахте «Глубокая» в Шахтинском угольном районе, по шахте им. Кирова в Новошахтинском угольном районе, по шахте «Калитва» в Шолоховском угольном районе и по шахте «Комиссаровская» в Гуковском угольном рай-

оне. При этом вновь установлены четыре опасные зоны общей площадью 0,15 га (одиннадцать заглубленных объектов в пяти домовладениях), пять заглубленных объектов включены в опасные зоны с увеличением общей пло-______щади зон на 0,08 га, одна угрожаемая зона общей площадью 0,2 га переведена в неопасную (совместный протокол: Ростехнадзор, СКП ВНИМИ, ЦСЭМ ВД №20 от 30.09.08). Таким образом, по состоянию на 01.10.08 газомониторинг ведется в 215-ти угрожаемых и 74-х опасных по газовыделеншо зонах на общей площади 4741,70 га.

В процессе наблюдений выполнено:

• 1154 экспресс и 192 лабораторных анализа ГВС из газодренажных трубок на устьях ликвидированных вскрывающих выработок и газогидрона-блюдательных скважин.

• 5835 экспресс и 260 лабораторных анализов воздуха в подвальных помещениях и других заглубленных объектах домовладений и административно-промышленных зданий;

• 750 экспресс и 75 лабораторных анализов почвенного воздуха из пробуренных шпуров.

В отчетном квартале на устьях ликвидированных выработок и газогид-ронаблюдательных скважин опасные концентрации газов обнаружены (таблицы 1,2, 3 приложения):

• СН:( >1,0% - в 19-ти случаях на горных отводах шахт «Изваринская», «Центральная», «Гундоровская» в Донецком угольном районе против 23-х случаев в III квартале 2007 года по тем же шахтам и ШУ «Горняцкое» в Шолоховском угольном районе;

• СО)> 0,5% - в 346-ти случаях по 33-м шахтам всех угольных районов против 304-х случаев по 30-ти шахтам за соответствующий период прошлого года;

• О2 < 17% - в 148-ми случаях по 25-ти шахтам всех угольных районов против 148- ми случаев по 23-м шахтам за третий квартал 2007 года.

Отмечено выделение шахтных газов с опасными концентрациями из газодренажных трубок на устьях ликвидированных вскрывающих выработок или газогидронаблюдательных скважин по 33-м ликвидируемым шахтам (таблицы 1,2, 3, За приложения):

• 12 шахт в Шачтинском районе - им. Красина, «Глубокая», «Южная», №5 и №10 ШУ «Калиновское», №56 ШУ «Красносулинское», им. Октябрьской революции, «Наклонная», «Юбилейная», «Аютинская», «Майская» и ШУ «Мирное»;

• 8 шахт в Новошахтинском районе - «Несветаевская», ШУ им. Горького, им. Кирова, им. Ленина, «Соколовская», «Западная-Капитальная», «Степановская», им. газ. «Комсомольская Правда»;

• 3 шахты в Гуковском районе - №408 ШУ «Лиховское», «Бургустин-ская» и «Бургуста-Замковая-2»;

• 7 шахт в Шолоховском районе - «Синегорская», «Восточная», ШУ «Горняцкое», «Шолоховская», ШУ «Краснодонецкое» и №5 ШУ «Белока-литвинское», «Тацинская»;

• 3 шахты в Донецком районе - «Гундоровская», «Изваринская», «Центральная».

Шахтный воздух, вытесняемый в незначительных объемах на земную поверхность из устьев выработок и газогидронаблюдательных скважин, быстро смешивается с атмосферным, поэтому в приземном слое, вблизи устьев, опасных концентраций вредных газов не наблюдается. В этом направлении газовая обстановка продолжает оставаться стабильной и не создает реальной опасности для жизнедеятельности населения, за исключением случаев не-санкционирг шого вскрытия и проникновения посторонних лиц в горные выработки ö соответствии с «Инструкцией о порядке контроля за выделением газов у. *ную поверхность при ликвидации (консервации) шахт», независим'" от гид{. чинамического состояния выработанного пространства шахты, контроль за ь »¡делением газов на земную поверхность на них продолжается.

В III квартале 2008 года опасные газовыделения в заглубленных объектах жилого сектора наблюдались на горных отводах четырех шахт - им. Кирова, «Глубокая», «Южная», «Комиссаровская» (таблицы 2, 3, 36 приложения):

• по шахте «Глубокая» - в 136-ти объектах 101-го домовладения против 99-ти объектов 81-го домовладения по сравнению с аналогичным периодом прошлого года;

• по шахте им. Кирова - в 23-х объектах 20-ти домовладений против 19-ти объектов 17-ти домовладений за Ш квартал прошлого года;

• по шахте «Южная» - в девяти объектах шести, домовладений, против шести объектов шести домовладений за аналогичный период 2007 года;

• по шахте «Комиссаровская» - в семи объектах шести домовладений, против четырех объектов четырех домовладений за Ш квартал 2007 года.

За отчетный период зарегистрировано 664 случая газовыделений в объектах жилого сектора с концентрациями C0i>0,5% и 150 случаев с концентрациями 02<17,0 % против 514-ти и 127-ми соответственно за аналогичный период прошлого года.

Результаты газомониторинга свидетельствуют об устойчивой взаимосвязи концентрации выходящих шахтных газов и времени года. Проникновение вредных газов в подвалы и погреба жилого сектора регистрируется, в основном, с наступлением теплого периода года и при пониженном атмосферном давлении. Однако газовыделения с опасными концентрациями отмечаются и при высоком атмосферном давлении. Причиной этому может служить, в частности, увеличение газообразования (вследствие изменения уровня затопления) и геодинамические процессы в горном массиве, в результате чего давление шахтного воздуха начинает превышать атмосферное, и он поступает в подвалы жилых домов, погреба, водопроводные колодцы.

По результатам газового мониторинга составлены карты-схемы опасных зон застройки на территории горных отводов, ликвидируемых шахт (рис. 1). Результаты натурных наблюдений за формированием газовых ситуаций на земной поверхности над выработанными пространствами, показывают, что происходят процессы миграции газов, аналогичные газовыделению в шахтах Подмосковного бассейна при падении атмосферного давления.

Рис. I. Опасные зоны застройки на территории горного отвода ликвидируемой шахты

Обобщение результатов натурных наблюдений подтверждает теоретическое положение о высокой чувствительности газовой среды выработанных пространств даже к незначительным колебаниям атмосферного давления. Проводившиеся одновременно замеры в тупиковой выработке перед перемычкой показали, что в период снижения давления концентрация кислорода

снизилась с 19,7 до 19,6%, значения же концентрации углекислого газа колебались от 0,18 до 0,2%. В последующий период подъема атмосферного давления концентрация кислорода достигла 19,8%, а углекислого газа снизилась до 0%. Вышедший из выработанного пространства «мертвый» воздух «выдавливается» из него на штрек вновь выходящими массами «мертвого» воздуха из заперемыченного объема, и смешиваясь с деятельной вентиляционной струей распространяется на выработки главных направлений. Аналогичная физическая картина наблюдается и при газообмене выработанных пространств, имеющих газодинамическую связь с земной поверхностью, на территориях горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса.

Исходными уравнениями для моделирования фильтрационного и диффузионной- ,-реноса газов в подработанной тоще горных пород будут являться уравнение фильтрации газов и уравнение диффузии. Эти уравнения, дополнеч.-ьи. соответствующими начальными и граничными условиями, позволь получи, количественные оценки газовыделений в объемы, расположенные на глуби те нескольких метров от земной поверхности. Учитывая,-что главные векторы, как скорости фильтрации, так и диффузионного газового потока направлены вдоль аппликаты, можно рассматривать одномерный перекос газов вертикальном направлении, В данном случае целесообразно пренебречь процессом сорбции газов горными породами, что также упрощает вид используемых уравнений.

Тогда с учетом одномерности движения газовой смеси и принятых ранее допущений можно записать,

где р - давление «мертвого» воздуха в порах и трещинах подработанного массива; к - пьезопроводность поработанных горных пород; г - вертикальная коорднната с началом отсчета, расположенным в выработанном пространстве; I - время.

Начальное и граничное условия основываются на результатах натурных наблюдений за динамикой атмосферного давления, результаты которых позволяют записать их в следующем виде:

р(г,0) = р(0,0 = р0=соп81, р(Н,1) = р0-а,,1, 0<г<Н , (2)

где р0 - давление установившееся в выработанном пространстве в период стабильного состояния атмосферного давления; - скорость падения атмо- . сферного давления; Н~ мощность толщи подработанных горных пород.

Решение уравнения (I) для условий (2) имеет вид:

где = +

ЯП 71П

г-

7ГПК

1 - ехр

( ЯП1С Тн~

----------3ависимость"(3)"позволила"провести серию вычислительных экспериментов, которые свидетельствуют о том, что к единичной площади, перпендикулярной фильтрационному потоку будет поступать в единицу времени следующее количество «мертвого» воздуха:

(4)

где к - среднее значение газовой проницаемости подработанных горных пород; ц - динамическая вязкость «мертвого» воздуха,

Зависимость (4) можно преобразовать к следующему виду: =

= 0,5-10-3= 100 + , где (3 = 3,6ар; а? - скорость падения атмосферного давления, Па/с. Результаты вычислительных экспериментов представлены на рис. 2.

График зависимости величины от времени Г

УД/'

кПа

Рис. 2. Значения ар (кПа/ч) соответственно равны: 1 -0,1; 2 - 0,2; 3-04; 4-0,6; 5-0,8: б- 1

Следует отметить, что структура формулы (4) и результаты вычислительного эксперимента хорошо совпадают с качественной картиной газовыделений из выработанных пространств. Е! результате многочисленных газовоздушных съемок, выполненных в шахтах Восточного Донбасса и Подмосковного угольного бассейна, доказано, что скорость газовыделений, обусловленная падением атмосферного давления пропорциональна скорости падения атмосферного давления. Установленная закономерность (4), во-первых, подтверждает выводы о влиянии изменения атмосферного давления на газовыделение из выработанных пространств на территориях горных отводов отработанных шахт и, во-вторых, может использоваться для решения задачи прогноза газовых ситуаций, возникающих в подвальных помещениях и цокольных этажах зданий и сооружений, находящихся над подработанными массивами горных пород.

Аналогичным образом получена зависимость для расчета диффузии газов выработанных пространств к земной поверхности:

где - количество газа диффундирующего к земной поверхности через

единицу площади плоскости перпендикулярную координате ъ в единицу времени.

Введем следующие обозначения: = Г'дН(Осй)~'; Ро0 = Б1Н~}. Тогда зависимость (5) примет вид: 1£д = 1-2ехр(-9,87Ро0). Результаты вычислительного эксперимента представлены на рис. 3. Функция имеет асимптоту при РОр со, равную 1. Рассмотрено изменение концентрации кислорода, обусловленное его вытеснением и разбавлением, при поступлении «мертвого» воздуха в рассматриваемый объем П. Е! этом случае за время ск количество кислорода в данном объеме изменится на величину Ос1ск, где ск - концентрация кислорода. Тогда можно записать следующее уравнение баланса количества кислорода ГМск = ((2с,0)К + ^с^ - 1срс(0)К - С>ск , где 1,р - среднее

значение поступлений «мертвого» воздуха в помещение цокольного этажа; О - количество воздуха, поступающего от приточной системы; с(ож - концентрация кислорода в свежем воздухе; сч,„ - концентрация кислорода в «мертвом» воздухе. Следовательно, для рассматриваемого объема функция ск([)

будет иметь следующий вид: ск(0 = с(„)к — -ехр(-00 'I)].

Изменение концентрации кислорода во времени показано на рис. 4. Анализ результатов вычислительного эксперимента показывает, что можно определить стационарную концентрацию кислорода в объеме С2, вычислив предел функции ск(Опри I ~> да, е., = 1ипск(0 = с||))К - (с„|)1; - сЧ1„)[ф0"'.

(5)

Рис. 3. График зависимости величины от времени t. Величина

отношения D/H2 соответственно равна: I - 0,35; 2 - 0,3; 3 - 0,25; 4-0,2; 5- 0,15; 6-0,1

Рис. 4. График зависимости концентрации кислорода ск в произвольном объеме помещения цокольного этажа от безразмерного времени т. Стационарное значение концентрации кислорода соответственно равно: 1 - 15%; 2 - 16%; 3-17%; 4- 18%; 5-19%

В соответствии с санитарными нормами должно выполняться следующее условие: = ПДК. Следовательно, получим формулу для расчета количества приточного воздуха по фактору уменьшения содержания кислорода в помещениях цокольных этажей для зданий, находящихся на территориях горных отводов отработанных шахт

ер'

(6)

где Ок - ко- ,^ство приточного воздуха необходимое для проветривания помещения ^яьного этажа здания, находящегося на территории горных отводов от>а(эот*. чых шахт, по фактору уменьшения концентрации кислорода.

1> частном лучае концентрация кислорода в «мертвом» воздухе может быть равной нул о. Если рассматривается диффузионный режим миграции «мертвого» воздуха в помещения цокольного этажа, то расчет среднего значения его дебита осуществляется по формуле: 1ср = гЦ .

Для заданного количества приточного воздуха, получены расчетные формулы, которые позволяют прогнозировать диффузионную составляющую изменения концентрации газов, поступающих в помещения цокольных этажей, распложенных над выработанными пространствами ликвидируемых шахт. Для инженерных расчетов необходимо иметь информацию о базовых кинетических коэффициентах переноса: газовой проницаемости подработанных горных пород; пористости и трещиноватости подработанного массива; коэффициенте диффузии; газовой среде выработанных пространств; параметрах падения атмосферного давления.

Теоретическое обоснование методических положений по оценке газовой проницаемости угольных пластов и вмещающих пород основывается на физической модели и математическом описании движения газов в пористой сорбирующей среде, разработанных на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений Тульского государственного университета.

Для расчета газовой проницаемости предлагается следующая зависимость: к„ = 0,266■ 10"21г (КГТ)0'" т3р-', где период релаксации; Яг - газовая постоянная; Т- абсолютная температура; п\ - пористость. Полученная зависимость показывает, что проницаемость пропорциональна кубу пористости, а не квадрату, как считалось ранее. Этим, собственно, и можно объяснить весьма существенное влияние горного давления на газовую проницаемость углей и вмещающих пород.

Известно, например, что краевая часть угольного пласта имеет эффективную пористость в 2 - 4 раза больше пористости пласта ненарушенной структуры, тогда в соответствии с закономерностью газовая проницаемость краевой зоны должна быть выше на 2 - 4 порядка, что и наблюдается в шахтных условиях.

Следовательно, теоретическое обоснование методических положений по оценке газовой проницаемости угольных пластов и вмещающих пород основывается на физической модели и математическом описании движения газов в пористой сорбирующей среде. Установлено, что проницаемость пропорциональна кубу пористости, а не квадрату, как считалось ранее. Этим, собственно, и можно объяснить весьма существенное влияние горного давления на газовую проницаемость углей и вмещающих пород. Исходной информацией для расчета фильтрационных свойств вмещающих пород и смежных угольных пластов являются геологические сведения о разрабатываемом угольном пласте, технологические параметры и прочностные характеристики.

Газовые ситуации в проветриваемых объемах при разработке пластов угля с низким содержанием метана, это сочетание условий, которые влияют на газообильность проветриваемых объемов и интенсивность газопереноса воздушными потоками, и, таким образом, создают обстановку, характеризующуюся различными уровнями опасности для человека. Условно можно выделить несколько уровней опасности по газовому фактору, каждый из которых характеризуется определенным составом воздуха. Поэтому, разумеется, что в качестве главного признака, определяющего уровень опасности по газовому фактору целесообразно рассматривать максимальные значения нестационарного поля концентраций выделяющихся газов.

Следует отметить, длительные исследования показали, что информационная технология обмена информацией по прогнозу газовыделений (ИТПГ) неразрывно связана с конкретными технологиями управления в технологической системе добычи угля и ликвидации шахты. Логический уровень базовой ИТЦГ в организационном управлении отображается как в моделях организации информационной деятельности по реализации рутинных операций решения информационных задач, так и в моделях принятия решений по оптимизационным задачам управления.

Уточненные геоэкологические закономерности, характеризующих последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам, позволили усовершенствовать систему экологического мониторинга и разработать эффективные технические решения, обеспечивающие безопасную эксплуатацию подработанных территорий в Новошахтинском и Шахтинском районах Ростовской области. Разработанные методические положения оценки используются ООО «Центр мониторинга социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса». Научные и практические результаты были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и межрегиональным научно-техническим программам, а также включены в учебно-методические материалы по курсу «Промышленная экология. Защита биосферы» и «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе экспериментальных, и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие геоэкологические закономерности, характеризующих последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам, позволяющие усовершенствовать систему экологического мониторинга и разработать научно обоснованные эффективные технические решения, обеспечивающие безопасную эксплуатацию подработанных территорий.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. Создана, апробирована и успешно функционирует система комплексного геоэкологического мониторинга на территориях горных отводов ликвидируемых шахт, включающая подсистемы гидрогеологического мониторинга; гидрологического мониторинга; газового мониторинга; геодинамического мониторинга; мониторинга земельных ресурсов; мониторинга технических работ.

2. Разработан метод динамического расчета количества воздуха по факторам выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в атмосфере помещений цокольных этажей, позволяющий повысить.экологическую безопасность застройки территорий для горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса.

3. Усовершенствована методика прогноза газовыделения из выработанных пространств отработанных шахт б периоды падения атмосферного давления, отличающаяся тем, что метеорологические воздействия на газодинамическую систему «воздух цокольного помещения - выработанное пространство», обусловленные атмосферными явлениями, моделируются на ме-зоуровне.

4. Разработана методика прогнозирования возможных газовых ситуаций в помещениях цокольных этажей и подвалов, имеющих систему приточ-но-вытяжной вентиляции.

5. Доказано, что повышение достоверности прогноза газовыделения из выработанных пространств в периоды падения атмосферного давления достигается за счет оценки средне-интегральных значений концентраций газовых компонент среды выработанных пространств по результатам моделирования динамики их газового состава.

6. Установлено, что динамика газового состава выработанных пространств имеет достаточно жесткую корреляцию со скоростью изменения атмосферного давления, что приводит к весьма высоким значениям коэффициента неравномерности газовыделения на очистных участках в периоды снижения атмосферного давления. При этом получены аналитические закономерности газовыделений из выработанного пространства, отличающиеся тем, что динамика газовыделений описывается с учетом стохастических закономерностей локального изменения метеорологических факторов.

По результатам исследований опубликованы следующие работы.

1. Косов О.И. Геодинамические процессы при ликвидации шахт Восточного Донбасса'/Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности, Шахты:, ЮРО АГН РФ, 2006,- 9. - с 139.

2. Косов О.И. Провалоопасность территорий закрытых шахт Восточного Донбасса//Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности. Шахты:, ЮРО АГН РФ, 2006,- 9. - с. 145.

3. Косов О.И., Малышева A.A., Соколова О.В. Ликвидация шахт и экологические проблемы Восточного Донбасса. Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности. Шахты:, ЮРО АГН РФ, 2007,- 10.-c.64.

4. ' Косов О.И., Малышева A.A., Соколова О.В. Экологические проблемы использования подземных вод ликвидируемых шахт в угледобывающих районах Восточного Донбасса.Юколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности. Шахты:, ЮРО АГН РФ, 2007.- 10.-с.108.

5. Агапов А.Е., Навтиний A.M., Иофис М.А., Косов О.И. О порядке выделения провалоопасных зон и выбора комплекса технических мероприятий по выявлению и ликвидации пустот на ликвидируемых шахтах Восточного Донбасса. - М:, ИПКОН РАН, 2007. - 34с.

6. Косов О.И. Соколова О.В. Проблемы экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса. -М: Уголь, 2007. - 6. -е.56.

7. Малышев A.A., Косов О.И., Кузнецов А.И. Экологические последствия реструктуризации угольной промышленности/ /Экологический вестник Дона. Ростов-на-Дону:. АРО, 2009.- с.180.

8. Качурин Н.М., Косов О.И., Летов А.Н. Результаты шахтных наблюдений газообмена в шахтах Донбасса и Подмосковного угольного бассейна ! Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Серия - «Науки о Земле» // Тула. - ТулГУ. ■• Вып. 2. - 2007. - С.324-331.

9. Качурин Н.М., Борщевич A.M., Летов А.Н. Физическая модель и математическое описание динамики состава шахтного воздуха / Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Серия -«Науки о Земле» // Тула. - ТулГУ. - Вып. 2. - 2007. - С.ЗЗ 1-343.

10. Качурин Н.М., Комиссаров М.С., Косов О.И. Диффузия газов выработанного пространства через подработанный массив горных пород / Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Серия - «Науки о Земле» //Тула. - ТулГУ. - Вып. 4. - 2009. - С. 101-104.

11. Качурин Н.М., Комиссаров М.С., Косов О.И.Физическая модель и математическое описание движения газов в подработанных горных породах отработанных шахт пород / Известия Тульского государственного уни-

верснтета. Естественные науки. Серия - «Науки о Земле» // Тула. - ТулГУ. -Вып. 4.-2009. -С.110-113.

12. Качурин Н.М., Комиссаров М.С., Косов О.И. Фильтрация «мертвого» воздуха через подработанный массив горных пород / Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Серия - «Науки о Земле» // Тула. - ТулГУ. - Вып. 4. - 2009. - С. 116-119.

Изд. лиц. ЛР №020.'Ю0от 12.02.97. Подписано н печать tt.tt.09 Формат бумаги 60x84 '/16 .Бумага офсетная. Усл. геч.л../ / Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ Тульский государственный университет 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92 Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Гула, ир. Ленина, 95

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Косов, Олег Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Комплексная оценка экологического состояния территорий горных отводов отработанных угольных шахт.

1.2. Системы экологического мониторинга состояния окружающей среды на территориях горнодобывающих регионов.

1.3. Физические основы и математические модели движения газов в горном массиве нарушенной структуры.

Выводы.

Цель и идея работы. Постановка задач исследований.

2. НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ПОДРАБОТАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ОТРАБОТАННЫХ ШАХТ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

СЕЛИТЕБНЫХ ТЕРРИТОРИЙ.

2.1. Мониторинг состояния земной поверхности подработанных территорий и геодинамический мониторинг.

2.2. Загрязнение территорий горных отводов породными отвалами ликвидируемых шахт.

2.3. Гидрогеологический мониторинг горных отводов отработанных шахт.

Выводы.

3. ПЕРЕНОС ГАЗОВ В ПОДРАБОТАННОМ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА ТЕРРИТОРИЯХ ГОРНЫХ

ОТВОДОВ ОТРАБОТАННЫХ ШАХТ.

3.1. Натурные наблюдения газообмена выработанных пространств ликвидируемых шахт Восточного Донбасса с земной поверхностью

3.2. Анализ и обобщение результатов шахтных наблюдений газовыделения при снижении статического давления воздуха на примере Подмосковного бассейна).

3.3. Физическая модель и математическое описание движения газов в подработанных горных породах.;. ■

3.4. Фильтрация «мертвого» воздуха через подработанный массив горных пород.

3.5. Диффузия газов выработанного пространства через подработанный массив горных пород.

3.6. Газообмен выработанных пространств отработанных шахт с помещениями цокольных этажей.

Выводы.

4. КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИГРАЦИИ ГАЗОВ В ГОРНОМ МАССИВЕ И АЛГОРИТМЫ

ОЦЕНКИ ГАЗОВЫХ СИТУЦАЦИЙ.

4.1. Теоретическое обоснование методических положений по оценке газовой проницаемости угольных пластов и вмещающих пород.

4.2. Пористость и газовая проницаемость подработанного и надработанного массива горных пород.

4.3. Классификация возможных газовых ситуаций на земной поверхности, подработанной ликвидируемыми угольными шахтами.

4.4. Методические положения информационной технологии мониторинга экологических последствий для территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса.

Выводы.

5. КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ

ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса"

Актуальность. Переход к рынку потребовал перестройки системы управления российской экономикой, поставил перед ее производственными подразделениями комплекс принципиально новых задач, которыми она ранее не сталкивалась. В результате осуществляемой реструктуризации угольной промышленности России и закрытия нерентабельных угледобывающих предприятий произошла ликвидация целого ряда шахт Восточного Донбасса. Отмеченные обстоятельства особенно остро проявляются в современной угледобывающей отрасли промышленности. Это связано с тем, что российское общество на протяжении последних десятилетий переживает сложные, динамично протекающие политические и социально-экономические преобразования. При этом в силу ряда объективных и субъективных обстоятельств произошло резкое ухудшение состояния промышленной сферы отечественной экономики, которое выразилось, прежде всего, в невостребованности продукции многих российских угледобывающих предприятий. Особую остроту приобретают проблемы, связанные с экологическими последствиями, обусловленными, на первый взгляд, рациональными экономическими решениями.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 годы)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

Новизна основных научных и практических результатов:

• усовершенствованы методические положения геоэкологического мониторинга, в соответствии с которыми осуществляют комплексные измерения параметров на территориях горных отводов ликвидируемых шахт по гидрогеологическому, гидрологическому, газовому, геодинамическому и геохимическому факторам;

• обоснованы физические модели и математическое описание прогнозной оценки газообмена выработанных пространств ликвидируемых шахт с земной поверхностью, отличающаяся тем, что динамика показателей, влияющих на экологическую безопасность, уточняется по мере развития существующей базы данных;

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: весьма большим объемом измерений (геоэкологичекий мониторинг проводился на горных отводах 38-ми ликвидируемых шахт в 216-ти угрожаемых и 70-ти опасных по газовыделению зонах на общей площади 4741,67 га); корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием методов математической статистики, теории вероятностей, математического анализа и современных достижений вычислительной техники; достаточным объемом вычислительных экспериментов, проведенных в процессе теоретических исследований динамики показателей эффективности проектов экологически рационального природопользования; удовлетворительной сходимостью расчетных значений с фактическими данными.

Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научно-технических советах ООО «Центр мониторинга социально-экологических последствий ликвидации шахт Восточного Донбасса», на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 2008 - 2009 гг.), кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2005 - 2009 гг.), ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2006 - 2009 гг.); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы - взгляд в 21-й век», 2-й и

3-й Международных конференциях по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2007 -2008 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена настраницах машинописного текста, состоит из 5 разделов, содержиттаблиц, рисунка, список литературы из 148 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Косов, Олег Иванович

Выводы

1. Информационная технология обмена информацией по прогнозу газовыделений (ИТПГ) неразрывно связана с конкретными технологиями управления в технологической системе добычи угля и ликвидации шахты. Логический уровень базовой ИТПГ в организационном управлении отображается как в моделях организации информационной деятельности по реализации рутинных операций решения информационных задач, так и в моделях принятия решений по оптимизационным задачам управления.

2. Теоретическое обоснование методических положений по оценке газовой проницаемости угольных пластов и вмещающих пород основывается на физической модели и математическом описании движения газов в пористой сорбирующей среде.

3. Установлено, что проницаемость пропорциональна кубу пористости, а не квадрату, как считалось ранее. Этим, собственно, и можно объяснить весьма существенное влияние горного давления на газовую проницаемость углей и вмещающих пород.

4. Газовые ситуации в проветриваемых объемах при разработке пластов угля с низким содержанием метана, это сочетание условий, которые влияют на газообильность проветриваемых объемов и интенсивность газопереноса воздушными потоками, и, таким образом, создают обстановку, характеризующуюся различными уровнями опасности для человека.

5. Условно можно выделить несколько уровней опасности по газовому фактору, каждый из которых характеризуется определенным составом воздуха. Поэтому, разумеется, что в качестве главного признака, определяющего уровень опасности по газовому фактору целесообразно рассматривать максимальные значения нестационарного поля концентраций выделяющихся газов.

6. Исходной информацией для расчета фильтрационных свойств вмещающих пород и смежных угольных пластов являются геологические сведения о разрабатываемом угольном пласте, технологические параметры и прочностные характеристики.

5. КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА

5.1. Практические рекомендации по Новошахтинскому району Ростовской области

Гидромониторинг. К настоящему времени уровень затопления шахты им. Кирова понижен (относительно абсолютного максимума +85,3м) до отметки +82,1м. Такой позитивный эффект достигнут путем увеличения объема выпуска шахтных вод в очистной комплекс (главным образом, в 5 очистные сооружения второй очереди, производительностью 500 м /час). Снижено негативное влияние шахтных вод на грунтовый водоносный горизонт и подтопление территории хутора Новогригорьевка в долине реки Аюта. Полная нормализация экологической обстановки на территории хутора будет достигнута в результате снижения уровня затопления Кироского ТГК до отметки около +70,Ом.

По мере сближения уровней затопления несветаевского (отметка +83,7м) и степановского (отметка +62,3м) горизонтов по шахте им.Ленина следует ожидать уменьшения перетока (до полного его прекращения) в степановские пласты Западного ТГК. «Оставшиеся» в Кировском ТГК около 70м3/час воды соответствующим образом увеличат водоприток и нагрузку на очистные сооружения шахты им.Кирова.

При достижении уровнем затопления Западного ТГК (на участке шахты «Западная-Капитальная») уровня Кировского ТГК, так же прекратится пео реток воды в Западный комплекс в количестве около 100 м /час, что приведет к пропорциональному увеличению нагрузки на Кировские очистные сооружения.

Кроме того, по мере дальнейшего поднятия уровня затопления Западного ТГК (до отметок +110.+120м) следует ожидать поступление в Кировский ТГК дополнительного притока, величину которого сложно прогнозировать.

Для предотвращения развития событий по данному сценарию необходимо строительство водоотливного комплекса на горном отводе ш. «Юбилейная» (или «Аютинская») с поддержанием уровня затопления Западного ТГК на отметке до +60. .+70 м.

Для устранения негативного влияния шахтных вод (в объеме около 130 м3/час) Соколовского ТГК, загряняющих реку Малый Несветай, необходима реализация первой очереди проекта «Строительство комплекса очистных сооружений в пойме р.Малый Несветай для принятия шахтных вод, выходящих на поверхность при ликвидации шахты «Соколовская».

Газовый мониторинг. В третьем квартале 2008 года контроль выделения на земную поверхность метана, диоксида углерода и воздуха с низким содержанием кислорода в Новошахтинском угольном районе проводился в 78-ми угрожаемых и 17-ти опасных зонах общей площадью 864,56 га на горных отводах девяти шахт. Выделения вредных газов с опасными концентрациями С02 и 02 из газодренажных трубок на устьях ликвидированных вскрывающих выработок и скважин в отчетном периоде зафиксированы на горных отводах восьми шахт, за исключением шахты «Самбековская». Незначительный объем вытесняемого на земную поверхность шахтного воздуха быстро смешивается с атмосферным, поэтому в приземном слое опасных концентраций вредных газов не возникает. Реальной угрозы для населения и объектов жизнеобеспечения нет, за исключением случаев несанкционированного вскрытия посторонними лицами горных выработок и заглубленных сооружений.

В отчетном квартале 2008 года проникновение обескислороженного воздуха в заглубленные объекты жилого сектора в опасных по газовыделению зонах наблюдались на горном отводе шахты им. Кирова. По сравнению с аналогичным периодом прошлого года ситуация остается опасной. Газовыделения в подвальные помещения домовладений зафиксированы в 23-х объектах 20-ти домовладений. Ухудшение ситуации в районе обусловлено систематическими колебаниями уровня затопления техногенного горизонта, наличием в районе ранее ликвидированных шурфов и малой мощностью наносов.

За отчетный период, аналогично многолетним наблюдениям, выделений метана во всех объектах газомониторинга не обнаружено.

В течение отчетного квартала проведена корректировка угрожаемых и опасных зон по шахте им. Кирова. Вновь установлена одна опасная зона с одним заглубленным объектом, одно домовладение включено в существующую опасную зону (совместный протокол ПДК: Ростехнадзор, СКП ВНИ-МИ, ЦСЭМ ВД №20 от 30.09.08). Таким образом, по состоянию на 01.10.08 в Новошахтинском угольном районе установлено 78 угрожаемых зон общей площадью 863,94 га и 18 опасных зон общей площадью 0,67 га.

Продолжен контроль за выделением вредных газов на земную поверхность и в заглубленных объектах жилого сектора с проверкой эффективности работы вентиляционных систем в домовладениях. Проводимые наблюдения указывают на эффективность выполненных Центром мониторинга технических мероприятий для обеспечения безопасных условий проживания людей.

В связи со сложившейся газодинамической обстановкой в угрожаемых и опасных зонах ликвидируемых шахт с жителями района регулярно проводятся разъяснительные беседы, выдаются «Памятки для населения районов ликвидируемых угольных шахт» о необходимых мерах предосторожности при обнаружении выхода вредных газов в заглубленные объекты домовладений. В соответствии с «Инструкцией о порядке контроля за выделением газов на земную поверхность при ликвидации (консервации) шахт» газомониторинг на территориях ликвидируемых шахтах района будет продолжен.

Геодинамический мониторинг. Продолжается контроль за состоянием земной поверхности на территории г. Новошахтинск. Имеющие место деформации земной поверхности не создают условий для нарушения целостности жилых зданий и сооружений. Эксплуатация этих зданий является безопасной.

До полной стабилизации гидрогеологической ситуации геодинамический контроль будет продолжен.

Мониторинг состояния земельных ресурсов. По результатам замеров температуры на трех породных отвалах шахты им. Кирова выявлен один горящий отвал. Горящий отвал №2 сортировки «Южная» расположен в непосредственной близости от жилого сектора города Новошахтинск и требует принятия практических мер по его тушению и рекультивации.

Выполненные литохимическое опробование и лабораторный анализ почв и грунтов вокруг породного отвала шурфа №4 шахты «Западная-Капитальная» свидетельствуют о допустимой категории загрязнения территории на площади 48,5га.

Работы по исследованию почв и грунтов в 300-500 метровой зоне вокруг породных отвалов ликвидируемых шахт будут продолжены с последующим созданием литохимических карт загрязнения почв, которые будут использованы для выбора способов борьбы с загрязнением почв при разработке рабочих проектов рекультивации нарушенных земель.

В течение III квартала 2008 года на территории Новошахтинского угольного района приведены в безопасное состояние четыре провала и ликвидированы три технических канала, общим объемом 4982 м , чем обеспечена безопасность жизнедеятельности местного населения.

Анализ литохимического опробования по шести площадкам района позволяет оценивать загрязнение почвогрунтов, на четырех объектах - допустимое, на одном (промплощадка Восточного вентиляционного ствола шахты «Соколовская») - опасное и на одном - чрезвычайно опасное (промплощадка Западного шурфа №3 шахты «Соколовская»). При этом промплощадка Восточного вентиляционного ствола шахты «Соколовская» (опасная степень загрязнения) находится в жилом секторе г.Новошахтинск.

Работы по исследованию почв на горных отводах ликвидируемых шахт будут продолжены с последующим созданием литохимических карт загрязнения почв, которые лягут в основу рабочих проектов рекультивации порушенных земель.

5.2. Практические рекомендации по Шахтинскому району Ростовской области

Гидромониторинг. Стабильная работа водоотливного комплекса гидравлически связанных шахт им. Красина — «Нежданная» позволила поддерживать безопасный уровень затопления горных выработок в пределах отметок +23,6м. При этом зеркало шахтных вод находилось на глубинах более 17м. Надежная гидравлическая связь (с перепадом уровней затопления около 2м) между выработками шахт им. Красина и «Нежданная» обеспечена водо-перепускной скважиной, пробуренной по рекомендации Центра мониторинга. В этих условиях угрозы подтопления до 66-ти домов поселка Гагарина г. Шахты нет.

С января 2007 года аналогичного назначения скважина объединяет техногенные горизонты шахт «Южная» и «Майская». При этом разность уровней затопления шахт не превышает Зм, что удовлетворяет условию выпуска техногенных вод обеих шахт на отметке +45м из шурфа №5 шахты «Южная». Реализация указанного инженерного решения позволила свести до минимума вероятность подтопления территории хутора Красный Кут водами шахты «Майская» при затоплении ее выше отметки +48м.

Вместе с тем, при сохранении существующих горно-геологических условий, наблюдаемый с марта 2007 года, переток воды по стволам и геологоразведочным скважинам с шахты «Южная» в шахту «Нежданная», а также прекращение сброса воды по канализационным скважинам с Кировского ТГК в шахту «Майская», исключают выпуск шахтных вод на отметке +45 м по шурфу №5 шахты «Южная».

Уровень затопления шахты «Глубокая» поддерживается работой водоотлива вблизи отметки минус 15,1м (проектный горизонт затопления - от минус 20м до минус 15м), при этом шахтные воды находятся на глубине ниже

60м от поверхности в пойме реки Грушевка с отметками около +46м (центральная часть г.Шахты), что соответствует условиям экологической безопасности.

Средний водоприток в техногенный комплекс в настоящее время (в j меженных условиях) составляет около 880 м/час, при максимуме до 1080 м /час, что соответствует прогнозным расчетам. По данным же II квартала 2008 г. величина среднего прогнозного водопритока была превышена на 100 — 150 м3/час, что в отсутствии явных источников дополнительного водопритока в горные выработки связывается с возросшими потерями из водопроводных сетей г.Шахты и несанкционированными сбросами по канализационным скважинам.

Для гарантии безопасной жизнедеятельности населения г.Шахты необходимо обеспечить номинальную производительность водоотливного комл плекса в 1030 - 1070 м /час, т.е. создать условия для периодической одновременной работы двух насосов. Данная мера позволит исключить влияние сезонных паводков (порядка 1200 - 1400 м3/час) на рост уровня затопления Глубокинского ТГК.

Уровень затопления Западного техногенного комплекса, на участке шахты «Юбилейная», достиг отметки минус 37,1м, поднявшись в III квартале 2008 г. на 6,4м. Возобновление затопления Западного ТГК связано с соо кращением перетока в шахту «Аютинская» до 300 м /час. Это, по всей видимости, связано с ростом на шахте «Аютинская» гидравлического барьера, препятствующего перетоку в прежнем объеме.

В целях предупреждения подтопления и загрязнения селитебных территорий окраины пос.Аютинский при полном затоплении шахт «Юбилейная» (отм. поверхности около +120м) и «Аютинская» (отм. поверхности около +110м), а также обеспечения нормальных условий эксплуатации очистных сооружений Кировского ТГК, необходима разработка проекта, предусматривающего строительство водоотливного комплекса, ориентированного на поддержание безопасного — в интервале не более+60.+70м уровня затопления.

Ориентировочный срок полного затопления шахты «Юбилейная» -около 3-х лет. Более точный срок выхода шахтных вод на поверхность, особенности и масштабы этого негативного процесса могут быть определены специализированной организацией.

Горные выработки ШУ «Мирное» затоплены до отметки +84,7м. До настоящего времени признаков, ранее прогнозировавшегося перетока в Глу-бокинский ТГК на отметке +68м, не отмечено. Более того, намеченная на ближайшее время ликвидация воздухоподающего ствола ШУ «Мирное» полностью исключит возможность этого перетока. Затопление техногенного горизонта ШУ «Мирное» - ш.«Наклонная завершится выходом шахтных вод в районе Артемовского водохранилища на отметках +85 - +87м в I полугодии 2009 года. Максимальная площадь территории возможного выхода воды - до 4га. Хозяйственных и жилых объектов на ней нет.

Продолжается подтопление и загрязнение водами затопленной шахты №56 ШУ «Красносулинское» грунтового водоносного горизонта на юго-восточной окраине поселка Вербенский (г.Красный Сулин). Реализация разрабатываемого в настоящее время рабочего проекта строительства дренажной системы в пос.Вербенский позволит устранить подтопление поверхности и загрязнение грунтовых вод.

Гидрогеологическая и экологическая обстановка на горных отводах затопленных шахт №3, №4, №57 ШУ «Красносулинское», №5 и №10 ШУ «Калиновское» в течение 3-5 лет остается стабильной. Уровни затопления этих шахт стабилизировались на безопасных глубинах.

Газовый мониторинг. В III квартале 2008 г. в Шахтинском угольном районе контроль выделения на земную поверхность метана, диоксида углерода и воздуха с низким содержанием кислорода проводился в 98-ми угрожаемых и 50-ти опасных по газовыделению зонах общей площадью 1598,73 га на горных отводах четырнадцати шахт. Обстановка по выделению вредных газов на земную поверхность из газодренажных трубок на устьях ликвидированных вскрывающих выработок и газогидронаблюдательных скважин стабильно сложная. Выделение газов с опасными концентрациями С02 и пониженным содержанием 02 в отчетном квартале 2008 года зафиксированы на горных отводах двенадцати ликвидируемых шахт. Опасность для жизнедеятельности населения сохраняется, особенно в случаях несанкционированного вскрытия и проникновения в горные выработки посторонних лиц.

Несмотря на работу водоотливного комплекса ш. «Глубокая», газодинамическая обстановка продолжает оставаться сложной - значительно увеличивается количество объектов жилого сектора с опасными газовыделениями (136 объектов против 99-ти за аналогичный период прошлого года). Стабильно опасная обстановка по газовыделению в опасных зонах по шахте «Южная» (9 объектов против 6-ти за аналогичный период прошлого года) сохраняется в условиях продолжающегося затопления техногенного комплекса и перепадами уровня затопления в связи с перетоком воды с шахты «Южная» в техногенный горизонт шахт «Нежданная» - им. Красина. За отчетный период, аналогично многолетним наблюдениям, выделений метана во всех объектах газомониторинга не обнаружено.

В отчетном квартале проведена корректировка угрожаемых и опасных зон по шахте «Глубокая». Установлены три опасные зоны (четыре домовладения), два заглубленных объекта включены в опасные зоны (совместный протокол ПДК: Ростехнадзор, СКП ВНИМИ, ЦСЭМ ВД №20 от 30.09.08). Таким образом, по состоянию на 01.10.08 в Шахтинском угольном районе установлено 98 угрожаемых зон общей площадью 1583,61 га и 53 опасных зоны общей площадью 15,30 га.

Увеличение количества объектов газового контроля требует продолжения работ по реализации технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных условий проживания и жизнедеятельности людей в опасных по газовыделению зонах, а также контроль за проверкой их эффективности.

В связи со сложившейся газодинамической обстановкой в угрожаемых и опасных зонах ликвидируемых шахт с жителями регулярно проводятся разъяснительные беседы, выдаются «Памятки для населения районов ликвидируемых угольных шахт» о необходимых мерах предосторожности при обнаружении выхода вредных газов в заглубленные объекты домовладений. В соответствии с «Инструкцией о порядке контроля за выделением газов на земную поверхность при ликвидации (консервации) шахт» газомониторинг на ликвидируемых шахтах района будет продолжен.

Геодинамический мониторинг. Продолжается контроль за состоянием земной поверхности на подработанной территории в г. Шахты.

На законсервированном главном стволе ш. им. Артёма выполнен первый цикл инструментальных и визуальных наблюдений, который послужит основой для дальнейших наблюдений и оценки влияния процесса затопления выработанного пространства за сдвижением и деформацией земной поверхности. Геодинамический контроль будет продолжен.

Мониторинг состояния земельных ресурсов. По результатам замеров температуры на семи породных отвалах выявлен один горящий - породный отвал №1 ЦОФ шахты «Аютинская», расположенный в жилом секторе пос. Аютинский (г.Шахты.)

Выполненное литохимическое опробование и лабораторный анализ почв и грунтов вокруг пяти породных отвалов ликвидируемого шахтоуправления «Мирное» на площади 216,0 га свидетельствуют о том, что по двум объектам из пяти категория загрязнения почв — опасная. Один из двух опасных объектов - породный отвал №5 бис шахты №47, находится в жилом секторе города Шахты.

На территории Шахтинского угольного района в течение III квартала 2008 г. было ликвидировано девять провалов земной поверхности общим о объемом 5493м , в том числе дефекты изоляции вентиляционного и технологического каналов, чем обеспечена безопасность жизнедеятельности местного населения.

Анализ результатов литохимического опробования по семи промпло-щадкам позволяет утверждать, что на трех объектах категория суммарного загрязнения - допустимая, на двух - умеренно опасная, на одном — опасная (промплощадка шурфа №8 шахты «Южная») и на одном - чрезвычайно опасная (промплощадка скважины Бессергеневской шахты им. Октябрьской революции). Вышеозначенные объекты находятся вне жилого сектора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основе экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие геоэкологические закономерности, характеризующих последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса по геомеханическому, геохимическому, гидрологическому и аэрологическому факторам, позволяющие усовершенствовать систему экологического мониторинга и разработать научно обоснованные эффективные технические решения, обеспечивающие безопасную эксплуатацию подработанных территорий.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

2. Разработан метод динамического расчета количества воздуха по факторам выделения углекислого газа, поглощения и вытеснения кислорода в атмосфере помещений цокольных этажей, позволяющий повысить экологическую безопасность застройки территорий для горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса.

3. Усовершенствована методика прогноза газовыделения из выработанных пространств отработанных шахт в периоды падения атмосферного давления, отличающаяся тем, что метеорологические воздействия на газодинамическую систему «воздух цокольного помещения - выработанное пространство», обусловленные атмосферными явлениями, моделируются на ме-зоуровне с использованием государственной системы метеорологического мониторинга.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Косов, Олег Иванович, Тула

1. Качурин Н.М., М.С. Комиссаров, Косов О.И. Фильтрация «мертвого» воздуха через подработанный массив горных пород / Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Науки о Земле. Вып. 4 // Тула. - Издательство Гриф и К°.-С. 116-118.

2. Качурин Н.М., Косов О.И. / Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Науки о Земле. — Вып. 4 // Тула. Издательство Гриф и К°. - С. 101 - 103.

3. Моисеев H.H. Экология человечества глазами математика.

4. Моисеев H.H. Человек и ноосфера.

5. Моисеев H.H., Александров В.В., Тарко A.M. Человек и биосфера. -М.-Наука. -271 с.

6. Моисеев H.H. Современный рационализм. МГВП КОКС. - 1995.377 с.

7. Э.М. Соколов, Н.М. Качурин, Г.Г. Рябов. Геоэкологические принципы использования вторичных ресурсов. Москва — Тула: Издательство «Гриф и Ко», 2000. - 360 с.

8. Временная типовая методика определения эффективности природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. М., 1986.

9. Абрамов Ф.А., Соболевский B.B. О распределении концентрации метана в очистных забоях при работе добычных комплексов // Известия вузов. Горный журнал. 1966. - № 2. - С. 74-78.

10. Аэрогазодинамика выемочного участка / Абрамов Ф.А., Грецингер Б.Е., Соболевский В.В. и др. Киев: Наукова думка, 1972. - 378 с.

11. Айруни А.Т., Бессонов Ю.Н., Смирнов Н.С. Опыт комплексной дегазации участков // Уголь. 1968. - № 6. - с. 61-65.

12. Айруни А.Т., Зенкович JI.M., Рейцына Р.И. Установление границы влияния подработки тонких крутых пластов по газовому фактору // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. -1972. № 3. - С. 15-17.

13. Айруни А.Т. Теория и практика борьбы с рудничными газами на больших глубинах. М.: Недра, 1981. - 335 с.

14. Айруги А.Т., Зверев И.В., Долгова М.О. Исследование структуры выбросоопасных углей Донбасса // Прогноз и предотвращение газопроявлений при подземной разработке полезных ископаемых: Сб.ст. / ИПКОН АН СССР. -М., 1962. С. 104-112.

15. Айруни А.Т., Зенкович Л.М., Мхатвари. Т.Я. Искусственное увеличение защитного действия при разработке выбросоопасных пластов / ИНКОН АН СССР. М., 1984. - 53 с. - Деп. в ЦНИИЭИ-уголь 19.06.85, № 3418.

16. Айруни А.Т., Бобин В.А., Гажанов A.A. Оценка экспериментальных данных по равновесной сорбции метана и углекислого газа на ископаемых углях // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, -1985.-№3.-С. 74-81.

17. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зверев И.В. Теоретические основы формирования микроструктуры газонасыщенного угольного вещества // Физико156технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1985. - № 6. - С. 89-96.

18. Айруни А.Т., Бобин В.А. Модель макро-структуры угольного вещества // Известия вузов. Горный куриал. 1987. - № 2. - С. 46-52.

19. Айруни А.Т., Бобин В.А., Зимаков Б.М. Особенности микроструктуры и сорбционных свойств углей по отношению к различным газам // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1989.-№ I. - с. 67.

20. А. с. 1090080 СССР, МКИ4 01 21 100. Устройство для изоляции выработанного пространства в горных выработкам / Соколов Э.М., Тищенко Н.С., Качурин Н.М. (СССР). № 3785679/35-24; заявлено 10.06; Опубл. 23.09.84, Бюл. № 46. - 4 с.

21. А, с. 1516742 СССР МКИ4 01 В 5/26. Способ определения, площади поперечного сечения горной выработки / Качурин Н.М., Кузнецов В.В., Авдеев О.Ю. (СССР). № 4329886/25-28; Заявлено 19.11.87; Опубл. 23.10.89; Бюл. № 39. - 2 с.

22. Алехичев С.П., Пучков J1.A. Расчет утечек воздуха из блоков апатитового рудника через толщу обрушенных руд и пород. -M.-JL: Наука, 1966. -С. 31-35.

23. Алехичев С.П., Пучков JI.A. О методике лабораторного определения аэродинамических характеристик смесей кусковатого материала // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1966. - № 6. - С. 71-76.

24. Алехичев С.И., Вассерман А.Д. Применимость двухчленного закона сопротивления и критериального уравнения при исследовании аэродинамики пористых сред // Физика процессов, технология и техника разработки недр:157

25. Сб. ст./Наука. -Л., 1970. -С. 29-36.

26. Арье А.Г. Физические основы фильтрации подземных вод. М.: Недра, 1984. - 102 с.

27. Баранов В.П. Математическая модель газовыделения из разрабатываемого угольного пласта с учетом скорости подвигания очистного забоя // Известия вузов. Горный журнал. 1961. - № 9. - С. 37-41.

28. Баренблатт Г. И. Об автомодельные движениях сжимаемой жидкости в пористой среде // Прикладная математика и механика. 1952. - Т. XVI, № 6. -С. 679-698.

29. Баренблатт Г.И. О некоторых неустановившихся движениях жидкости и газа в пористой среде // Прикладная математика и механика. 1952. - Т. XVI, № 1. - С. 409-414.

30. Баренблатт Г.И. Об одном классе точных решений плоской одномерной задачи нестационарной фильтрации газа в пористой среде // Прикладная математика и механика. 1953. - Т. XVI, № 6. - С. 739-742.

31. Баренблатт Г.И. О приближенном решении задач одномерной нестационарной фильтрации в пористой среда // Прикладная математика и механика. 1954. - Т. XVIII, № 3. -С. 351-370.

32. Баренблатт Г.И., Вишик М.И О конечной скорости распространения в задачах нестационарной фильтрации жидкости и газа // Прикладная математика и механика. 1956- - Т. XX, №6. - С. 411- 417.

33. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа. М.: Недра, 1972. - 288 с.

34. Безуглова .51.Я. К вопросу о газовыделении из отбитого уг-ля//Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского: Сб.ст./Вып. 127. М., 1975.- С. 164-168.

35. Бобров А.И., Волошин В.Г. Слоевое скопление метана в шахтах Донбасса // Уголь Украины. 1964. - № 9. -С. 34-35.

36. Брабандер С.П. Разработка метода расчета и способов повышения эффективности дегазации выработанных пространств при высоких скоростях158подвигания очистных забоев. Автореферат дис. . .канд. -техн. наук. -Кемерово, 1967. - 17 с.

37. Брижанов A.M. Влияние трещинной и мелко амплитудной разрывной тектоники на метановыделения в подземные горные выработки угольных шахт Донбасса // Геология и разведка. 1965.- № 2. - С. 51-55.

38. Брижанов A.M., Галазов P.A. Закономерности размещения метана в Донецком бассейне. М.: ЦНИЭИуголь, 1987. - 48 с.

39. Брунауэр С. Адсорбция газов и паров. М.: Гостоптехиздат, 1948. -Т. I.-781 с.

40. Бобин В.А., Зимаков Б.М., Одинцов В.Н. Оценка энергии межмолекулярного отталкивания молекул сорбата в микропорах угля // Физико-технические проблемы разработки полезных, ископаемых. 1989. - № 5. - С. 48-56.

41. Бобров А.И., Клишкань А.Ф. Об отнесении выработок со свежими вентиляционными струями к опасным по слоевым скоплениям метана // Уголь. 1981. - № 4. - С. 36-37.

42. Божко В.П., Бобров А.И., Клишкань А.Ф. Слоевое скопление метана причина развития аварии на шахте // Безопасность труда в промышленности. - 1967. - № 9. - С. 10-12.

43. Бондарь И.И. Исследование газопроницаемости угольного массива посредством решения обратной задачи фильтрации газа методом конечных разностей. Дис. .канд.техн.наук. - Киев, 1966. - 198 с.

44. Бурчаков A.C., Ушаков К.З. Газовыделение в очистных забоях при разработке пласта "Верхняя Марианна" //Уголь.- 1959. № 11. - С. 42-44.

45. Бурчаков A.C., Переверзев Д.И. Влияние водонасышенности угля на его газопроницаемость // Научные труды МИРГЭМ. М., 1973. - Вып. 45. -С. 13-19.

46. Бусыгин К.К. Колебания концентраций метана в исходящих вентиляционных струях лав и участков // Вопросы безопасности в угольных шахтах: Сб.ст./МакНИИ. М., 1969. - Т. 20. - С. 3-12.

47. Бухны Д.И. Исследование газового давления в призабойной части лавы с целью совершенствования технологии очистной выемки выбросо-опасных пластов. -Дис. .канд. техн. наук. -М., 1976. 207 с.

48. Быков JI.H., Захаров Е.И., Соколов Э.М. Определение газопроницаемости угольных целиков // Известия вузов. Горный журнал. 1966. -№11.-С. 48-51.

49. Быков Л.Н., Левин Е.М., Соколов Э.М. Предварительный прогноз углекислотообильности шахт восточного Донбасса // Проектирование и строительство угольных предприятий: Сб.ст./М.: Недра, 1966. С. 66-68.

50. Быков Л.Н., Соколов Э.М., Левин Е.М. Состав рудничной атмосферы шахт восточного Донбасса и методы оценки уровня газовыделений и эффективности проветривания//Уголь Украины. 1967. - № 5. - С. 45-47.

51. Быков Л.Н., Левин Е.М., Соколов Э.М. Прогноз углекисло-товыделений из выработанных пространств в условиях шахт восточного Донбасса // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. -1967. -№ 6. -С. 20-23.

52. Васючков Ю.Ф. Диффузия метана в ископаемых углях // Химия твердого топлива. 1976. - № 4. -С. 76-79.

53. Васючков Ю.Ф. Теория и физико-химические способы управления свойствами и состоянием угольных пластов с целью их интенсивной дегазации. Дис. .докт.техн.наук. - М., 1982. - 519 с.

54. Вереда B.C. Природная газоносность песчаников глубоких горизонтов Донбасса // Техника безопасности, охрана труда и горно-спасательное дело. 1975.-№ 6.-С. 8.

55. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики. М.: Угле-техиздат. -1961. - 365 с.

56. Воронцов Е.В., Горбачев Л.Т. Расчет движения газа в угольном пласте в условиях квазилинейного закона фильтрации // Физико-технические проблемы разработки полезных, ископаемых. 1975. - № 4. - С. 83-91.

57. Вылегжанин В.Н. Алгоритм прогноза газовыделения в под160готовительную выработку // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 5. - С. 80-64.

58. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Угольные бассейны и месторождения европейской части СССР. М.: Недра, 1979. -Т.1.-627 с.

59. Газоносность угольных бассейнов и месторождений СССР. Генезис и закономерности распределения природных газов угольных бассейнов и месторождений СССР. М.: Недра, 1979. - Т. 3. - 219 с.

60. Гаськов В.В. Исследование режимов движения воздуха через наносы в лабораторных условиях // Вопросы горного дела: Сб.ст. /Кемерово, 1974. -С. 78-83.

61. Гленсдорф П., Пригожий И. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1973. - 376 с.

62. Голубев B.C. О равновесном и неравновесием термодинамических методах изучения гетерогенных процессов геохимической миграции // Физико-химическая динамика процессов магматизма и рудообра-зования: Сб. ст./Наука. Новосибирск, 1971. -С. 13-17.

63. Голубев A.A. Результаты изучения газоносности пород и прогноз газовыделений из них // Уголь Украины. 1978. - № 10. - С. 46-47.

64. Горбачев А.Т. Приближенное решение задачи неустановившейся фильтрации газа, из угольного пласта при плоском одномерном течении // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых: 1968. -№6. - С. 58-64.

65. Горбачев А. Т., Кажихов А. В. Численный расчет двумерной фильтрации газа в угольном массиве // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1970. - № 5. - С. 37-43%.

66. Горбачев А.Т., Алексеев Г.В., Воронцов Е.В. Численное исследование одномерных задач дегазации угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1972. - № 5. - С. 74-83.

67. Горбачев А.Т., Алексеев Г.В., Воронцов Е.В. Численные расчеты161трехмерных задач дегазации угольных пластов // физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 2. - С. 63-92.

68. Горбачев А.Т., Алексеев Г.В., Воронцов Е.В. О трехмерным задачах дегазации угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных, ископаемых. 1975. - № 3. - С. 108-111.

69. Гращенков Н.Т. Особенности газовой динамики при работе ВМП // Безопасность труда в промышленности. 1977. - № 9. - С. 49-51.

70. Геребенщиков А.А., Бочаров JI.A., Лунев В.Н. Влияние краевой части пласта на его газопроницаемость // Техника безопасности; охрана труда и горноспасательное дело. 1981. - № 8. - С. 7.-8.

71. Данно М., Такимото М., Ока Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование истечения газа из угольного пласта // Нихон когикай-си. 1972. - Т. 88. - № 1015. - С. 527 -532.

72. Дж. М.Т.Томпсон. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. М.: Мир, 1985.-245 с.

73. Дмитриев A.M., Куликова К.Н., Бодня Г. В. Проблемы газоносности угольных месторождений. М.: Недра, 1982. - 263 с.

74. Дмитриев A.M., Куликова Н .Н., Бодая Г В. Прогноз газоносности участка поля строящейся шахты "Самсоновская-Западная" // Научные сообщения ИГД им. А.А.Скочинского: Сб.ст./ М., 1976. Вып. 143. - С. 31-35.

75. Дмитриев A.M. Анализ и пути совершенствования методов определения газоносности угольных месторождений. М.: ВИЭМС, 1975. - 37 с.

76. Дмитриев A.M., Куликова Н.Н. Прогноз природной газоносности усовершенствованными методами для проектирования угольных шахт // Техника безопасности и горноспасательное дело: Сб.ст./ ЦНИЭИуголь. " М., 1974.-С. 61-65.

77. Дополнение к "Руководству по проектированию вентиляции угольных шахт". -М.: Недра, 1981. 79 с.

78. Дьяков В.В., Лупин В.В., Родин В.Е. О методах имитации и измерения вредных примесей при аэродинамическом моделировании// Физическое162моделирование тепловентиляционных и пылевых процессов: Сб.ст./Апатиты, 1977. С. 67-90.

79. Дягтерев А.П., Деев Ю.В., Кривицкий М.В. Определение характера изменения трещинной газопроницаемости призабойной зоны очистных выработок // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. -1980. -№3. С. 16-18.

80. Шупахина Е.С., Устинов H.H. Газовыделение из отбитого угля // Научные сообщения МГД им. А.А.СКОЧИНСКОГО / Недра. М.,1967. - С. 2636.

81. Зеленецкий В.А., Козлов В.Г., Мусохранов Г.Ф. Об аэродинамическом сопротивлении пористых сред //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1976. - № 6. -С. 150-153.

82. Зельдович Л.Б., Компанеец A.C. К теории распространения тепла при теплопроводности, зависящей от температуры // К 70-летию А.Ф.Иоффе/АН СССР. М., 1950. - С. 61-71.

83. Зинченко И.Н., Ковалев Ю.М. О всплесках концентрации метана при реверсировании вентиляционных струй // Известия вузов. Горный журнал. 1977.-№ 6. -С. 50-53.

84. Ермеков М.А. К вопросу нарастания давления в угольных пластах с глубиной // Известия вузов. Горный журнал. 1962. - № 4. -С. 70-73.

85. Ермеков М.А., Хидурели P.C., Сипович A.M. Прогноз метаноносно-сти угольных пластов по фактическому газовыделению в горизонтальные подготовительные выработки // Технология разработки месторождений полезных ископаемых: Сб.ст./Караганда, 1973. С. 227-231.

86. Ефремов К.А., Дубов Г.П., Дьячков А.И. Газообильность каменноугольных шахт. М.: Недра, 1968. - 208 с.

87. Ефремов К. Л., Пролыгин Д.М. Коэффициент неравномерности газовыделения как параметр прогноза газообильности шахт // Вопросы безопасности в угольных шахтах: Сб.ст. /М., 1969. Т. X. - С. 48-62.

88. Карев В.И., Коваленко Ю.Ф. Теоретическая модель фильтрации га163за в газосодержащих угольных пластах//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1988. № 6. - С. 47-55.

89. Карпов Е.Ф., Клебанов Ф.С., Фирганек Б. Природные опасности в шахтах» способы их контроля и предотвращения. М.: Недра, 1961.-471 с.

90. Касимов О.И., Капиев Р.Э. О точности определения фактического газовыделения на выемочных участках//Вопросы проветривания шахт Донецкого бассейна: Сб.ст./М., 1969. -С. 113-122.

91. Качурин Н.М. фильтрация газа в угольных пластах при конечной скорости распространения давления // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ. -Тула, 1983. С. 56-62.

92. Качурин Н.М. Газовыделение на очистных участках шахт Подмосковного бассейна, при изменении давления воздуха// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. ст./ТулПИ. Тула, 1983. -С. 74-80.

93. Качурин Н.М. Прогноз газовыделений в подготовительные выработки с использованием гиперболического уравнения фильтрации // Физико-технические проблемы управления воздухообменом в горных выработках больших объемов: Сб.ст./JI., 1983. С. 83.

94. Качурин Н.М., Гусев Н.Д. Газовыделение из угольного пласта в подготовительные выработки при разработке глубоких горизонтов // Известия вузов. Горный журнал. 1984. - №8. - С. 46-50.

95. Качурин Н.М. Физическая модель и математическое описание процесса газовыделения из угля при очистных работах на больших глубинах // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ. Тула, 1984. - С. 43-48.

96. Качурин Н.М. Линеаризованные уравнения фильтрации метана в угольных пластах //Разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ. Тула, 1984. С. 48-53.

97. Качурин Н.М., Кузнецов В.В., Бакунин Е.И., Гусев Н.Д. Прогноз метанообильности очистных участков глубоких шахт восточного Донбасса и164оценка допустимой нагрузки на лаву./ТулПИ. Тула, 1985. - 27 с. - Деп. в ЦНИЭИуголь 25.06.85, № 3406.

98. Качурин Н.М. Прогноз метановыделения из вмещающих пород на очистных участках// Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ. Тула, 1986. -С.87-92.

99. Качурин Н.М. Выбор закона сопротивления движения газа в угольных пластах и зонах обрушения при проектировании вентиляции шахт // Проблема охраны труда: Сб. ст./Рубежное, 1986. -С. 78-79.

100. Качурин Н.М. Влияние очистных работ на фильтрационные свойства вмещающих пород при выемке пологих пластов/ТулПИ.- Тула, 1986. -25 с. Деп. в ЦНИЭИуголь 13.08.86, № 3749.

101. Качурин Н.М. Оценка газоносности вмещающих пород и угольных пластов // Геология, поиски и разведка твердых горючих ископаемых. Геоло-гопромышленная оценка угольных месторождений. Сб.ст./ТулПИ. Тула, 1986.-С. 96-102.

102. Качурин Н.М. Выделение метана из подработанных и над-работанных пород в выработанное пространство очистного участка // Известия вузов. Горный журнал. 1987. - № 2. - С. 54-59.

103. Качурин Н.М. Математическое описание термодинамической системы уголь-газ на основе обобщенного закона сопротивления фильтрации газа // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ. — Тула, 1988. -С. 5-10.

104. Качурин Н.М., Бакунин Е.И. Факторы, влияющие на газообильность очистных участков углекислотометанообильных шахт // Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб.ст./ТулПИ.165-Тула, 1989. С. 132-136.

105. Кизряков А.Д., Колотов В.М. Влитие надработки на газовыделение в подготовительные выработки // Анализ и оптимизация .технологических схем проведения горных выработок и выемка полезных ископаемых: С б. ст./Караганда, 1961. -С. 107-110.

106. Клебанов Ф.С. Аэродинамические методы управления метано-выделением в угольных шахтах. М.: им. А.А.Скочинского, 1974. - 31 с.

107. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях. М.: Наука, 1974. -136 с.

108. Клебанов Ф.С., Романченко С.Б. Расчет аварийных вентиляционных режимов на шахтах с несколькими вентиляторами главного проветривания // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1986, - № 4. - С. 91-94.

109. Ковалев И.М. Движение жидкости и газа в угольном пласте с учетом диффузионного процесса десорбции газа // Известия вузов. Горный журнал. 1974. - № 6. - С. 77-82.

110. Некоторые задачи движения газа и жидкости в угольном пласте. -Дисс. .канд.физ.-мат.наук. Донецк, 1975. - 112 с.

111. Колмаков В. А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. М.: Недра, 1981. - 135 с.

112. Колмаков В. А. О расчете скорости движения текучих при переменных значениях давления, сопротивления среды и режима // Вопросы рудничной аэрологии: Сб.ст./КузПИ. Кемерово, 1976. - С. 203-209.

113. Колмаков В.А. Разработка теории переноса метана в деформируемых массивах горных пород и атмосфере выработок с целью создания безопасных условий в шахтах. -Дисс. . .докт. техн. наук. Кемерово, 1980. -476 с.

114. Косенко Б.М. Количество метана в угленосной толще Донбасса // Уголь Украины. 1980. - № 12. - С. 38-39.

115. Кравцов А.И. Влияние геологических условий на газоносность166угольных месторождений. М.: Недра, 1950. - 89 с.

116. Красноштейн А.Е., Файнбург Г.З. Метод расчета стационарного распределения концентрации газообразных примесей в вентиляционной сети произвольной сложности // Вентиляция шахт и рудников: Сб. ст./ЛГИ. -Л., 1978. -С. 26-33.

117. Красноштейн А.Е. Научные основы процессов формирования и нормализации аэрозольного состава атмосферы калийных рудников. Авто-реф., дисс. .докт.техн.наук. - Л., 1977. - 37 с.

118. Кригман Р.Н. Расчет газопроницаемости угольного пласта по данным о газовыделении из скважин // Известия вузов. Горный журнал. 1970. -№ 8. -С. 67-70.

119. Кристеа Н. Подземная гидравлика. М.: Гостоптехиздат, 1961. - Ч. 1.-343 с.

120. Кричевский P.M. О выделении метана из угольного массива в подготовительные выработки // Бюллетень МакНИИ. 1947. - №16. - С. 22-31.

121. Кричевский P.M., Метод прогноза газовыделения в подготовительные выработки угольных шахт Донбасса. Дисс. .канд. техн.наук. -Макеевка, 1950.-210 с.

122. Кричевский P.M. О природе внезапных выделений газа с выбросом угля // Бюллетень МакНИИ. 1948. - № 16. - С. 6-13.

123. Кузьмин Д.В., Мибчуани А.Г., Спектор Б.А. К оценке точности определения ожидаемой газообильности участков // Сб.научных трудов МакНИИ по безопасности работ в горной промышленности/Донбасс. Макеевка, 1978.-№ 2.-С. 45-50.

124. Кузьмин Д.В., Бобров А.И. Динамика газовыделения в очистной167выработке и борьба со скоплениями метана у выемочных комбайнов // Уголь. 1978 - № 7. - С. 25-30.

125. Кузьмин Д.М., Михайлов В.И. Зависимость остаточной газоносности добытого угля от степени измельчения и времени, прошедшего с момента отделения от массива // Сборник научных статей аспирантов Мак-НИИ/Донбасс. -Макеевка; 1968. С. 5-12.

126. Кузнецов A.A., Качурин Н.М. Местные скопления углекислого газа в протяженных подготовительных выработках/ТулПИ, Тула, 1986. - 31 с. -Деп. в ЦНИИЭИуголь 19.06.86, № 3630.

127. Кузнецов C.B. Движение жидкости и газа в разрабатываемом угольном пласте // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -1971. № 4. - С. 3-7.

128. Кузнецов С. В., Кригман Р.Н. К вопросу о решении обратной задачи радиальной фильтрации газа в угольном пласте // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1973. - № 5. - С. 84-68.

129. Кузнецов C.B., Ковалев Ю.М. Остаточная газоносность угля на поверхности забоя и газовыделение в выработанное пространство// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1975. - № 3. - С. 2124.

130. Кузнецов C.B., Ковалев Ю.М. Газовыделение из отбитого угля в забое // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. -1975.-№ 4.-С. 20-23.

131. Кузнецов C.B., Бобин В.А. К вопросу о кинетике десорбции при газодинамических явлениях в шахте // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1980. - №1. - С. 58-65.

132. Кузнецов C.B., Кригман Р.Н. Природная проницаемость угольных пластов и методы ее определения. М.: Наука, 1978. - 173 с.

133. Лайгна К.и., Блюм М.Ф., Виирлайд А.Х. Турбулентная диффузия в стратифицированных потоках подземных выработок//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 1. - С. 96-98.

134. Лайгна К.Ю. Анализ и усовершенствование метода расчета массо-обмена при конвективно-диффузионном переносе примесей в подземных горных выработках // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. - № 4. - С. 110-1137

135. Лайгна К.Ю., Поттер Э.А. Турбулентное струйное течение воздуха в сквозных выработках // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1989. -№ 3. - С. 91-101.

136. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.-Л.: Госгортехиздат, 1947. - 244 с.

137. Лидии Г.Д. Газообильность каменноугольных шахт СССР. М.: АН СССР, 1949.-345.

138. Лидин Г.Д. Газовый баланс шахт, прогноз их газосбнльности и способы управления газовыделением // Энциклопедический справочник "Торное дело". М.: Углетехиздат, 1959. - Т. 6. - С. 347-389.

139. Лидин Г.Д. К вопросу о закономерности выделения метена из угля, отторгнутого от массива // Управление газовыделением и пылеподавлением в шахтах: Сб.ст./Недра. М., 1972. - С. 37-41.

140. Лидин Г.Д., Эттингер И.Л., Шульман И.М. О возможности теоретического расчета потенциальной метаносности угольных пластов на больших глубинах // Уголь. 1973. - № 5. - С. 13-15.

141. Газообильность каменноугольных шахт СССР/Галазов P.A., Айру-ни А.Т., Сергеев И.В. и др. М.: Высшая школа, 1981. - 200 с.

142. Аэрогазодинамика углекислотообильных шахт / Качурин Н.М., Ковалев P.A., Ефимов В.И., Бобовников А.Л. // М. Издательство МГГУ. -2005.-345 с.

143. Качурин Н.М. Перенос газа в породоугольном массиве / Известия169вузов. Горный журнал. 1991. - № 1. - С. 43-47.

144. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л.: Госэнергоиздат. - 1963. - 535 с.

145. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа.- 1967, - 600 с.

146. Лыков A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1963. - 471 с.

147. Лыков A.B. Тепло-массообмен. Справочник. М.: Энергия, 1978.480 с.

Информация о работе

Косов, Олег Иванович
кандидата технических наук
Тула, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Оценка экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы