Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля в Кузбассе

Скрынник, Леонид Степанович

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля в Кузбассе
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля в Кузбассе"

На правах рукописи

РГо ОД

2 2 ДЕК Ш

СКРЫННИК Леонид Степанович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОЕМКИХ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ УГЛЯ В КУЗБАССЕ

Специальность 11.00.11. - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2000

Работа выполнена в Кузбасском государственном техническом

университете

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Н.М. Качурин

доктор технических наук, профессор Н.Я. Репин

доктор технических наук, профессор Т.А. Краснова

Ведущая организация - Восточный научно-исследовательский

институт по безопасности работ в горной промышленности (ВостНИИ)

Защита состоится "

А." ______ _ 2000 года в часов

на заседании диссертационного совета Д063.47.06 в Тульском Государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, проспект Ленина, 92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан / &_2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., проф. ^ В.В. Ветров

И 310.5^0

Актуальность проблемы. На современном этапе развития экономики и формирования рыночных отношений в Российской Федерации охрана природы и рациональное использование природных ресурсов становится одной из важнейших задач общества. В Постановлениях правительства и Указах Президента России говорится о необходимости повышения эффективности мер по охране природы, широкого внедрения прогрессивных технологических процессов, развития комбинированных производств, обеспечивающих полное и комплексное использование природных ресурсов, сырья и материалов, исключающих или существенно снижающих вредное воздействие на окружающую среду.

Одним из видов производственной деятельности, наиболее сильно влияющих на состояние окружающей среды, является разработка месторождений полезных ископаемых. При их разработке изменяется естественный рельеф местности, нарушается гидрогеологический режим региона, загрязняются водные объекты и воздушная среда.

Остро вопрос охраны природы стоит в крупных топливно-энергетических комплексах восточных районов страны, в которых происходит интенсивная добыча угля. Одним из таких районов является Куз-басс^ где в настоящее время добывается более 100 млн.т угля в год. Высокая концентрация угледобывающих и перерабатывающих предприятий в бассейне, территория которого составляет всего 26,7 тыс.км2, развитие открытого способа добычи наряду с густой населенностью и развитыми химической, металлургической и другими отраслями промышленности, создают сложную экологическую обстановку.

Ситуация усугубляется высокой стоимостью природоохранных объектов, сложностью изыскания средств на финансирование, отсутствием в ряде случаев научно обоснованных рекомендаций по снижению отрицательного воздействия горных работ на окружающую среду и ликвидации последствий этого воздействия.

Существенное влияние на природные объекты оказывают процессы горного производства, в которых обращаются большие объемы воды, загрязненной взвешенными веществами, а именно: шахтный и карьерный водоотлив, гидравлическая закладка и заиловка выработанного пространства, гидровскрышные работы на карьерах. Низкая эффективность разделения таких дисперсных систем как шахтные и карьерные воды, отработанная вода при гидравлической закладке и заиловке, гидровскрышная пульпа приводит к сбросу неочищенных стоков сверх существующих норм в водоемы, потерям земли под гидроотвалами, ухудшению санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих и, в целом, росту экологической напряженности в зоне действия предприятия. Снижение вредного влияния добычи полезных ископаемых на окружающую природную среду в районах с развивающейся горной промышленностью является крупной научной проблемой, имеющей важное социальное и народнохозяйственное значение.

Работа выполнялась в соответствии с Региональной программой "Сибирь" (программа "Охрана природы индустриальных районов Сибири на примере Кузбасса") и целевой комплексной программой "Обеспечение комплексного использования основных видов минеральных ресурсов" и обобщает результаты более 10 научно-исследовательских тем и самостоятельных этапов исследований Кузбасского государственного технического университета, выполненных в период 1971- 99 гг. при непосредственном участии автора.

Цель работы - установление новых и уточнение существующих закономерностей массопереноса при водоемких технологических процессах гидрозакладки, заиловки и гидровскрыши для разработки теоретических положений экологически эффективных технологий и технических средств, обеспечивающих рациональное использование водных ресурсов.

Идея работы заключается в том, что экологическая эффективность технологий и технических средств процессов гидрозакладки, заиловки и

идровскрыши, обеспечивающих рациональное использование водных >есурсов, достигается в результате использования эффекта кольмата-щи дисперсных частиц, обработанных флокуляптами при управлении |)ильтрациопными потоками в породных массивах.

Основные теоретические положения, защищаемые автором:

1. Экологическая опасность гидравлической закладки выработанного пространства, профилактического заиливания, гидровскрыш-гых работ обусловлена высокой концентрацией дисперсных частиц в отработанной воде и низкой эффективностью используемых способов IX осаждения.

2. При обороте воды происходит ее насыщение взвешенными городными частицами и изменение их дисперсного состава в сторону уменьшения среднего размера, поэтому экологически рациональным направлением удаления дисперсных частиц является их осаждение в техногенных породных массивах, образуемых, в процессе горного производства.

3. Для предупреждения сброса концентрированных суспензий в модные объекты и обеспечения замкнутости систем водоснабжения технологических процессов коэффициент улавливания взвешенных частиц II каждом цикле оборота воды должен составлять не менее 0,8 - 0,9.

4. Пространственно-временные изменения структурных и фильтрационных характеристик техногенных породных массивов, обусловленные составом и свойствами исходного материала, способом их возведения, и характером последующих на них воздействий, являются причиной формирования массивов с различной водопроницаемостью и режимами фильтрации, а уплотнение и проилнвание крупнокусковых породных массивов приводит к переходу от турбулентной фильтрации суспензии в породных массивах к ламинарной фильтрации.

5. Безнапорная фильтрация оборотных вод в техногенных массивах из круппокускозых горных пород сопровождается

элиминированием взвешенных частиц в порах массива и, соответственно, осветлением воды, а интенсивность элиминирования зависит от структурных характеристик фильтрующего массива и дисперсной фазы.

6. Управление интенсивностью элиминирования дисперсных частиц и осветления воды обеспечивается агрегатированием дисперсной фазы с помощью полимерных флокулянтов. При этом необходимым условием применения полимеров в гидрозакладочных и заиловочных комплексах шахт является сохранение их флокулирующей активности при гидродинамическом и механическом воздействиях в пульповодах.

7. Очистка оборотных вод от загрязняющих их взвешенных дисперсных частиц с утилизацией осадка в техногенных породных массивах позволяет замкнуть системы водоснабжения водоемких технологических процессов горного производства и снизить ущерб, наносимый окружающей природной среде.

Методы исследования. Для решения проблемы использовался комплексный метод, включающий обобщение и анализ литературных источников и данных практики, экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях фильтрации воды и переноса взвесей в кусковых породных массивах, применение математического и физического моделирования структуры природных массивов и фильтрования в них взвесей, широкую промышленную проверку результатов и рекомендаций на шахтах и разрезах Кузбасса.

Достоверность научных положений подтверждается экспериментальными исследованиями, выполненными в лабораторных п натурных условиях процесса фильтрации и переноса взвесей в кусковых породных массивах, с использованием современных методов; сходимостью результатов статистического моделирования на ЭВМ и аналитических исследований структуры кусковых массивов и кольматации в них диспергированных веществ с экспериментальными данными; положительными результатами промышленных испытаний и внедрения

разработанных рекомендаций на шахтах и разрезах: "Коксовая", "Но-градская", им. Ворошилова, "Южная", "Грамогеинское шахтоуправление", "Черпиговсц", "Красногорский", "Томусинский" и другие.

Научная новизна разработанных теоретических положений заключается в следующем:

- предложена методика расчета фильтрации взвесенесущих потоков в кусковых породных массивах, образующихся при разработке месторождений полезных ископаемых, отличающаяся тем, что в ней учитываются наличие фильтрационных зон в породных массивах и изменение характера основного закона фильтрации, обусловленные воздействием сил горного давления, собственного веса пород и условиями формирования;

- предложены способы очистки высококонцентрированных суспензий от взвешенных веществ, отличающиеся тем, что элиминирование и утилизация дисперсных частиц осуществляется непосредственно в техногенных массивах, формируемых из горных пород без предварительной их подготовки и сортировки;

- предложен способ повышения интенсивности элиминирования дисперсных частиц в техногенных породных массивах, отличающийся тем. что повышение интенсивности элиминирования достигается изменением структурных характеристик дисперсной фазы с помощью высокомолекулярных синтетических флокулянтов;

- разработана математическая модель накопления многофракционных дисперсных частиц при повторном использовании технологической воды в гидрозакладочных и заиловочных процессах на угольных шахтах;

- обоснованы принципы создания локальных, замкнутых технологических схем водоснабжения гидрозакладочпых и заиловочных комплексов на основе осаждения взвесей в техногенных породных массивах с помощью синтетических флокулянтов, отличающиеся высокой технологичностью и эколого-экономической эффективностью.

Практическая ценность работы состоит в разработке технологии очистки промышленных сточных вод горнодобывающих предприятий от взвешенных веществ фильтрованием в массивах из отходов горного производства с использованием флокулянтов, а также способов снижения выноса мелких фракций при заиловке и гидравлической закладке выработанного пространства крупнокусковыми и зернистыми закладочными материалами, и сокращение потерь земли при гидравлических работах на разрезах.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при создании экологически безопасных схем водоснабжения гидрозакладочных и заиловочных комплексов, а также гидровскрышных работ на разрезах Кузбасса.

Рекомендации по приготовлению рабочих растворов флокулянтов, их дозированию и режиму подачи в технологические суспензии положены в основу нормативно-технических документов: "Временное руководство по использованию синтетических флокулянтов для очистки и удержания мелких частиц в закладочном массиве при гидравлическом способе закладки", утвержденное ОАО "Прокопьевскуголь" и "Рекомендации по формированию изоляционных барьеров в выработанном пространстве наклонных и пологих пластов шахт Кузбасса", утвержденные ГТУ "Главкузбассуголь".

Научные и практические результаты включены в учебные пособия: "Рациональное использование и очистка воды при разработке угольных месторождений Кузбасса" (1982г.), "Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах Кузбасса" (1996г.), а также используются при чтении курсов "Охрана природы", "Природопользование" и "Экономика природопользования" для студентов горных специальностей.

1989гг.), на Республиканских конференциях по проблемам охраны окружающей среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью (г.Кемерово, 1979, 1982гг.), на шестой Всесоюзной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов по физике горных пород и процессов (г.Москва, 1977г.), на Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири и задачам ускорения научно-технического прогресса (г.Кемерово, 1985г.), на Всесоюзной конференции "Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений" (г.Москва, 1989г.), на научно-практической конференции по проблемам улучшения работы предприятий в условиях перехода к рыночной экономике (г.Кемерово, 1990г.), на второй научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства и размещения отходов" (г.Москва, 1995г.), на первой международной конференции "Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства" (г.Тула, 1996г.), на третьей Международной научно-практической конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" (г.Кемерово, 1999г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано п 36 печатных работах, включая два учебных пособия.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения шести глав и заключения, списка литературы из 137 наименований литературных источников отечественных и зарубежных авторов и семи приложений. В ней содержится 288 страниц машинописного текста, в том числе 65 рисунков и 32 таблицы.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. профессору Рыжкову Ю.А., д.т.н. профессору Лесину Ю.В., д.т.н. профессору Гоголину В.А., к.т.п. Орлову В.Н. и к.т.н. Волкову А.Н. за многолетнюю организационную и методическую помощь и поддержку в проведении научных исследований.

Основное содержание работы

Решению отдельных вопросов из числа рассмотренных в данной работе посвящены исследования Ласкорина Б.Н., Брылова С.А., Бобылева A.A., Певзиера М.Е., Репина Н.Я., Горшкова В.А., Красавина А.П., Меркулова В.А., Мосина В.Н., Неберы В.П., Минца Д.М., Соколова Э.М., Шехтмана Ю.М., Качурина Н.М., Клячко В.А., Володина Н.И., Харченко В.А., Томакова П.И., Рыжкова Ю.А., Лесина Ю.В. и многих других авторов, внесших значительный вклад в изучение вопросов охраны и рационального использования водных ресурсов на горных предприятиях, использованию процесса фильтрации для очистки загрязненной воды, выбору средств и технологий для её очистки и защите поверхностных водоемов от загрязнений.

Цель и идея работы, а также современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме, обусловили необходимость решения следующих задач:

1. Исследовать строение и фильтрационные свойства как понушо образующихся, так и специально формируемых кусковых породных массивов, для чего следует:

- установить сегрегацию кусковых горных пород при формировании техногенных породных массивов;

- выявить изменение водопроницаемости породных массивов иод воздействием горного давления и кольматации;

- выявить зоны фильтрации в закладочных массивах и отвалах вскрышных пород;

- определить характер зависимости скорости фильтрации в техногенных массивах от гидравлических градиентов.

2. Установить закономерности переноса взвешенных веществ при фильтрации воды в породных массивах, для чего необходимо:

- выделить факторы, влияющие на интенсивность осаждения взвешенных дисперсных частиц при фильтрации воды;

- установить зависимости интенсивности элиминирования взвешенных веществ от структурных характеристик дисперсной фазы и фильтрационной среды;

- дать количественную оценку интенсивности улавливания взвесей при фильтрации в техногенных породных массивах.

3. Разработать математическую модель накопления взвешенных веществ в оборотной воде при замкнутом водоснабжении технологических процессов горного производства, для чего необходимо:

- выделить в дисперсной фазе наиболее характерные фракции взвешенных веществ;

- установить зависимости накопления взвешенных веществ в оборотной воде от числа циклов при различной эффективности их улавливания;

- дать количественную оценку предельного накопления взвешенных веществ в повторно используемой технологической воде.

4. Разработать метод прогноза эффективности элиминирования взвешенных веществ в порах кусковых массивов, для чего следует:

- разработать модель техногенного породного массива для определения его структурных характеристик;

- провести численные эксперименты по изучению структурных параметров техногенных породных массивов со случайной упаковкой кусков и гранулометрией;

- выявить характерные особенности массопереноса дисперсных частиц при фильтрации воды в крупнокусковых породных массивах;

- выполнить предварительную оценку эффективности фильтрационной очистки воды от взвешенных веществ в техногенных породных массивах с различными структурными характеристиками.

5. Разработать, проверить в промышленных условиях и внедрить рекомендации по использованию эффекта элиминирования диспергированных веществ в кусковых породных массивах на угледобывающих предприятиях Кузбасса, для чего следует:

- разработать способ повышения интенсивности осаждения взвешенных веществ путем их агрегатирования с помощью флокуляитов;

- установить оптимальные расходы флокулянтов;

- провести исследования технологических свойств флокулянтов при использовании их в гидрозакладочных и заиловочных процессах на угольных шахтах;

- разработать принципы создания локальных замкнутых систем водоснабжения;

- провести промышленные испытания и внедрить разработанные рекомендации на угледобывающих предприятиях.

В водоемы Кузбасса ежедневно сбрасывают около одного миллиона кубометров шахтных и карьерных вод, основной загрязняющей примесыо которых являются тонкодисперсные породные и угольные частицы. Валовой сброс взвесей в открытые поверхностные водоемы достигает 300 т/суткн.

Общий экологический ущерб от вредного воздействия угольных предприятий на окружающую среду по данным компании "Росуголь" превышает 25 млн. руб/год, причем 40% ущерба приходится на Кузбасс, в том числе ущерб водным объектам региона составляет 89%.

Если вопрос очистки шахтных вод более или менее успешно решается, то карьерные воды до последнего времени остаются практически белым пятном. Это обусловлено такими особенностями водоотведения на карьерах, как значительные сезонные колебания уровня сброса и загрязненности воды, наличие, как правило, не одного, а нескольких водосбросов на предприятии, их удаленность друг от друга, частое изменение месторасположения водосбросов в связи с развитием и подвиганием горных работ.

Основным способом очистки карьерных вод сейчас является отстаивание в горизонтальных отстойниках и прудах-осветлителях, но он недостаточно эффективен и требует больших.площадей земли.

На шахтах с гидравлической закладкой выработанного пространства большой вынос мелких фракций закладочного материала отработанной воды из забоя делает невозможным создание гидрозакладочных комплексов с замкнутым водоснабжением. Концентрация взвесей в шахтной воде в среднем составляет 52-90 тыс. мг/дм3, и даже после всех предусмотренных и успешно осуществленных мероприятий по очистке воды их средняя концентрация составляет 19,6-28,5 тыс. мг/дм3, а валовой сброс загрязняющих веществ с шахтной водой превышает сброс десятков шахт, не применяющих гидравлическую закладку.

Использование на шахтах Кузбасса одного из эффективных способов борьбы с эндогенными пожарами - профилактическое проиливание выработанного пространства связано со значительными объемами воды, загрязненной взвешенными веществами до уровня 185 тыс. мг/дм3.

Самым эффективным и экономичным способом разработки рыхлых вскрышных пород на разрезах является гидравлической. Однако из-за низкой скорости оседания взвеси из пульпы землеёмкость гидроотвалов выше "сухих" отвалов в 2,5-4 раза, и это сводит на нет все преимущества гидравлического способа. К тому же рекультивация гидроотвалов является сложной технической задачей.

Таким образом, используемые в настоящее время на шахтах и разрезах способы отделения твердой фазы в таких суспензиях, как карьерные и шахтные воды, отработанная гидрозакладочная вода, гидровскрышная пульпа, недостаточно эффективны и не удовлетворяют возросшим экологическим требованиям. Имеющиеся технические решения зачастую не учитывают особенностей того или иного технологического процесса, физико-технических свойств горных пород, требуют значительных затрат.

Экологическая безопасность водоёмких технологических процессов может быть достигнута путём создания замкнутых систем их водоснабжения. Замкнутость систем водоснабжения можно обеспечить

только при эффективном удалении взвешенных частиц из воды в каждом цикле водооборота.

Для удаления взвешенных веществ и осветления оборотных вод могут быть использованы техногенные породные массивы, образуемые при разработке месторождений: закладочные массивы из кусковых материалов, обрушенные породы выработанных пространств, отвалы вскрышных пород на разрезах.

Для установления возможности замкнутого водоснабжения гидрозакладочных и заиловочных комплексов с высоким исходным содержанием взвешенных частиц разработана математическая модель их накопления в повторно используемой воде.

Содержание дисперсной фазы Сп в воде после "п" - кратного ее использования может быть представлена в виде интеграла:

где С0 - начальное содержание в воде дисперсных частиц; Р - доля в дисперсной фазе частиц с размером г; К - коэффициент эффективности улавливания в технологическом процессе частиц размером г; ц - коэффициент водооборота, учитывающий объем подниточной воды в системе водоснабжения.

В связи с тем, что в гранулометрическом составе обращающихся дисперсных частиц можно выделить три характерных класса: +50мкм, 50-5 мкм и -5 мкм, для которых с достаточной точностью можно определить эффективность улавливания К, выражение (1) записывается в следующем удобном для использования виде

Как видно из рис.1 накопление дисперсных частиц в оборотной воде до предельных величин происходит в первые5-10 циклов для эффективнос-тей улавливания К1 от 0,3 до 0,8, причём величина предельных накоплений

для К{=0,5 значительно возрастает и с уменьшением К, и в несколько раз превосходит начальное содержание взвеси в воде Сг).

Величина предельного накопления взвешенных частиц в оборотной воде на гидрозакладочных и заиловочных комплексах шахт находится как

Рис. 1. Изменение содержания взвешенных частиц н оборотной поде

В табл.1 приведены величины предельного накопления мелких фракций крупнокусковых н мелкозернистых закладочных материалов в случае замкнутого водоснабжения гидрозакладочных комплексов. При увеличении числа циклов и, соответственно, продолжительности непрерывной закладки выработанного пространства содержание взвешенных частиц увеличивается, причем интенсивность накопления взвеси тем выше, чем меньше эффективность улавливания частиц в закладочном массиве или отстойнике.

Таблица 1

Тип закладочного материала Предельное содержание мелких фракций в оборотной воде (тыс. мг/дм3) при эффективности их улавливаипя в закладочном массиве (1С), равной

0,2 0,3 0,5 0,7 0,8 0,9 0,95

Крупнокусковые материалы (С0=52 тыс. мг/дмО 244 142 61 26 15 6,8 3,2

Мелкокусковые и зернистые материалы (С0=134 тыс. мг/дм") 632 368 158 68 40 17,5 8,3

Достигнув определенного максимума значения содержание взвеси стабилизируется и в дальнейшем практически не возрастает. При существующих в настоящее время коэффициентах эффективности менее 0,5 , предельное содержание взвеси превышает 61-153 тыс. мг/дм3. Таким образом, для перевода гидрозакладочных и заиловочных комплексов на замкнутое водоснабжение необходимо повысить эффективность улавливания взвешенных частиц в закладочных массивах и в обрушенном пространстве.

Важнейшей структурной характеристикой кусковых породных массивов является гранулометрический состав. Гранулометрический состав может формироваться искусственно путем дробления и сортировки отдельных фракций породы в заранее заданных соотношениях или естественным путем в результате взрывного разрушения, обрушения под действием сил горного давления, при погрузочно - разгрузочных операциях. Гранулометрический состав таких массивов, как закладочные является, как правило, заданной характеристикой. При формировании отвалов лимитирующей величиной является только размер 16

наибольшего куска, а минимальный размер и содержание отдельных фракций не ограничиваются. Для кусковых массивов характерна высокая неоднородность состава: коэффициент неоднородности больше пяти. Под влиянием внешних воздействий происходит дополнительное измельчение пород в массиве. При нагрузке 10 МПа средневзвешенный диаметр крупнокускового закладочного материала из пород Кузнецкой свиты уменьшается с 3,2 х 10"2 до 1,6 х Ю-2 м. Интенсивному измельчению в результате выветривания и действия горнотранспортпого оборудования подвергаются верхние слои породных отвалов.

Строение массивов, представляющее собой совокупность структурно-текстурных признаков, определяется, в первую очередь, гранулометрическим составом исходного материала, технологией возведения массива и характером последующих воздействий на него.

Намыв закладочных массивов из кусковых материалов приводит к образованию косой слоистости с чередованием прослойков из круп-пых и мелких чаешц мощностью, соответственно, 0,17-0,25 и 0,05-0,07м. Угол ориентации прослойков к горизонтальной плоскости составляет 15-25°.

Формирование отвалов вскрышных пород сопровождается фракционированием разнозернистых пород по высоте отсыпаемого массива. Если в нижней части свежеотсыпанного массива средневзвешенный диметр куска породы составляет 1,3 м, то в верхней части порода представлена в основном фракцией 0,2м. Ряд исследователей условно выделяют по высоте отвала три слоя: нижний - крупнокусковый, средний - среднекусковый и верхний - мелкокусковый. Наибольшему воздействию внешних факторов и, следовательно, дополнительному измельчению и уплотнению после отсыпки массива подвергается верхний, мелкокусковый слой.

Водопроницаемость кусковых массивов с непрерывным гранулометрическим составом определяется, в первую очередь, содержанием мелких частиц. Установлено, что при увеличении содержания в

закладочном массиве фракции 0,25х103 м с 0 до 20% коэффициент фильтрации снижается сД,3х10"2 до 0,03х10"2 м/с. Причем при 6-7 % происходит изменение характера основного закона филь трации с квадратичной зависимости между скоростью фильтрации и гидравлическим градиентом па линейную.

То же явление наблюдается при уплотнении массивов нагрузкой, однако интенсивность изменения фильтрационных свойств в этом случае зависит от прочности и водоустойчивости слагающих массивов пород. Более высокой прочностью и водоустойчивостью обладают песчаники и алевролиты, аргиллиты менее прочны и быстро разрушаются иод воздействием воды. Коэффициент размягчаемости, численно характеризующий водоустойчивость пород, для песчаников с прочным цементом достигает 1,0, для аргиллитов он не превышает 0,5. При нагрузке в 10 МПа, соответствующей статическому горному давлению на глубине 400м от земной поверхности, закладочные массивы из слабо прочных пород Кузнецкой свиты становятся практически водонепроницаемыми, в то время как коэффициенты фильтрации дробленых горельников и песков р. Оби составляют, соответственно, 0,3 и 0,5 от начальных значений.

Изменение фильтрационных свойств при уплотнении и кольма-тации приводит к образованию в намывных закладочных массивах участков с различной водонепроницаемостью - зон активной и ограниченной фильтрации. При возведении закладочного массива слоями в восходящем порядке зона активной фильтрации охватывает верхние, менее уплотненные и непроиленные слои на глубине 25-30 м (рис.2.). Водопроницаемость нижних слоев в десятки и сотни раз меньше, и они являются практически водоупором. Слоистость, образующаяся при намыве массива, существенного влияния на фильтрационные свойства не оказывает, т.к. коэффициент анизотропии водопроницаемости не превышает 1,55.

Рис.2. Формирование зоны фильтрации в закладочном массиве : а)---усадка массива по нормали

к напластованию; - . -. усадка массива по падению; _ полная усадка массива,

б) -коэффициент фильтрации массива.

В насыпных породных массивах, наоборот, наибольшей водопроницаемостью обладают нижние слои, сложенные более крупными кусками породы. Натурными экспериментами на отвалах вскрышных пород разрезов Кузбасса установлено, что коэффициент фильтрации верхнего, среднего и нижнего слоев свежеотсыпанпого отвала составляют, соответственно, 0,4; 0,7 и 8,4х10"2 м/с. Исходя из такого изменения водопроницаемости по высоте отвального массива в нем целесообразно выделять не три, а два слоя: нижний и верхний высотой, соответственно, 1/3 и 2/3 высоты отвала. С течением времени коэффициент фильтрации нижнего, крупнокускового слоя снижается до 1,2-1,7х10"2 м/с, верхнего мелкокускового слоя - до 0,002x10-2 м/с и менее.

Экспериментальные исследования процесса переноса взвесей в кусковых массивах проводились при фильтрации отработанной воды через закладочные массивы из крупнокусковых материалов на шахтах с гидрозакладкой и карьерных вод в отвалах вскрышных пород на угольных разрезах в Кузбассе. Установлено, что между концентрацией дисперсных частиц в фильтрующейся воде Сх и расстояйием, которое вода прошла в кусковом породном массиве х, существует экспоненциальная зависимость:

Сг = С0 схр(-7/х), (4)

где г) - показатель фильтрования, характеризующий интенсивность улавливания дисперсных частиц в массиве.

В результате натурных исследований установлено, что значения г| для закладочных массивов из дробленых пород Кузнецкой свиты составляют 0,026 при их возведении от центра выемочного участка к флангам и 0,0043 - от флангов к центру. На отвалах вскрышных пород в опытах были зарегистрированы значения показателя фильтрования от 0,001 до 0,057. Большой разброс значений ^ обусловлен высокой неоднородностью строения, состава, свойств пород и сроков отсыпки отвальных массивов.

Дисперсная (раза в рассматриваемых суспензиях представлена частицами крупностью Ю'МО7 м, причем основная часть (90-95%) имеет размер менее 5х1(>6 м. При фильтрации в зернистой среде происходит уменьшение средневзвешенного диаметра частиц. Вызвано это тем, что интенсивность улавливания крупных частиц в порах значительно выше, чем более тонких.

Экспериментальное определение показателя фильтрования связано с большими техническими трудностями, поэтому для практического использования эффекта элиминирования дисперсных частиц в кусковых породных массивах возникла необходимость в разработке метода прогнозирования осаждения взвесей и осветления воды.

Исследования процесса переноса взвесей в зернистых средах и разработкой методов расчета фильтров для очистки воды занимались известные отечественные и зарубежные ученые В.А. Жужиков, В.Б. Кленов, В.А. Клячко, Д.М. Минц, A.M. Фоминых, Ю.М. Шехтман, С.А. Шуберт, К. Айвес, В. Край, В. Мацкрле, А.Деб и другие. Однако фильтрация суспензий в крупнокусковых массивах имеет свои особенности, которые не учитываются при исследовании мелкозернистых фильтров. К ним о тносятся большая глубина проникновения взвешенных частиц в фильтрующий массив, меньшая зависимость водонепроницаемости от кольматации частиц, безнапорная фильтрация со свободной депресси-онпой поверхностью.

Представляя фильтрацию суспензии в зернистой среде как поток взвешенных частиц между сечениями с единичной площадью, процесс переноса дисперсных частиц в закладочных и насыпных породных массивах можно описать следующими уравнениями

= (5)

ах п 11

+ ^ = (6) dx di

где q1 - плотность по тока частиц; V - скорость фильтрации; п - пористость массива; 8 - площадь захвата переносимых водой частиц в единичном сечении; т - приращение плотности массива за счёт кольмата-ции; I - время.

С учётом особенностей фильтрации суспензий в крупнокусковых массивах при граничных н начальных условиях дс(0) = qтoc и т(х,0) = О решения уравнений (5) и (6) записываются в виде

0Г(*) = 2Г>«Ф(--*) (7)

8 8

Ф,0 = а.У(-схр(—х). (8)

-"« п п

При дт(х)=Сх и C()=qT() уравнение (7) соответствует эмпирической зависимости (4). Площадь сечения захвата 8 представляет собой сумму площади ссчения узких норовых каналов, в которых происходит механическое застревание взвешенных частиц, и части сечения широких норовых каналов, в которой происходит прилипание дисперсных частиц к стенкам пор в результате Ван-дер-Ваальсова взаимодействия. Исходя из этих предпосылок, показатель фильтрования т] можно представить как т]3 + т|п, где т|3 - характеризует интенсивность элиминирования частиц за счёт застревания, а г)п - за счёт прилипания к стенкам норовых каналов.

Получены формулы для определения показателей фильтрования по структурным характеристикам фильтрующего массива и дисперсной фазы, а также гидродинамическим условиям:

/7, =18.6^/«^''

77„ = лКТ/^¿{аЪу , (Ю)

где а - диаметр взвешенных частиц; Ъ - средний размер кусков массива; а - коэффициент размера пор к размеру частиц ; К - постоянная Больц-мана; Т - абсолютная температура воды; V - скорость фильтрации; ц -динамическая вязкость воды.

Таким образом, результаты исследований позволяют при известных структурных и фильтрационных характеристиках кусковых породных массивов прогнозировать эффективность улавливания взвешенных частиц и очистки воды в процессе фильтрации. Как следует из формул (7) и (8) при существующих структурных характеристиках и геометрических параметрах техногенных породных массивов невозможно получить высокую 80-90% степень очистки в процессе фильтрации в существующих породных массивах.

Согласно (9) и (10) необходимая степень очистки воды достигается только при крупности частиц 1х10"5 и более или при уменьшении размеров кусков фильтрующего массива до 1x10-2 м и менее. Как правило, технологические условия горного производства не позволяют изменять структурные характеристики техногенных породных массивов, поэтому был принят способ повышения эффективности осветления воды при фильтрации, основанный на укрупнении дисперсных частиц путем их агрегатирования с помощью высокомолекулярных синтетических флокулянтов.

Синтетические флокулянты в настоящее время нашли широкое применение в практике строительных работ, при очистке питьевой воды, при обогащении полезных ископаемых и в других отраслях промышленности. В опытном порядке флокулянты испытывались для очистки шахтных вод. Однако многие вопросы, относящиеся к технологии их применения, в частности, в гидрозакладочном и заиловочном процессах не были решены. В настоящее время механизм флокуляции дисперсных частиц, не раскрыт полностью. Известна наиболее распространенная теория взаимодействия флокулянтов с дисперсными частицами, согласно которой образование флокул объясняется водородной связью между гидроксилъным группами частиц и флокулянтов, что приводит к образованию флокул, скорость седиментации которых в сотни н тысячи раз выше скорости седиментации отдельных частиц.

В настоящей работе были исследованы флокулянты с различным молекулярным весом и характером действия, выпускаемые отечественной промышленностью : полиакриламид (ПАА), "Комета", "Метас", а также синтезированные в опытном порядке: полиэтиленимип (ПЭИ), полиоксэтилен и метацид.

Основными показателями флокулирующсй активности синтетических флокулянтов являются скорость седиментации и степень осветления. Установлено, что с увеличением расходов флокулянтов существенно изменяется скорость седиментации флокул и степень осветления воды, причем максимальная степень осветления у различных флокулянтов приблизительно одинакова. Прн начальной концентрации взвеси 40 тыс. мг/дм3, в осветленном слое она снижается и составляет 0,5-3 тыс. мг/дм3, а максимальные скорости седиментации флокул существенно различаются.

Более высокой флокулирующей активностью обладают полиакриламид и полиэтиленимип с молекулярной массой 5x104, с их применением максимальные скорости седиментации флокул достигают 3-5 мм/с и более. На рис.3, приведены оптимальные расходы ПЭИ и ПАА в зависимости от концентрации взвешенных веществ в суспензиях.

Рис.3. Зависимость оптимальных расходов ПАА и ПЭИ (р) от концентрации взвешенных частиц в суспензии (С)

Замечено, что с увеличением расстояния гидротранспортирования закладочной пульпы, обработанной флокулянтами, происходит уменьшение размеров флокул. Поэтому в работе была исследована механическая деструкция флокул ПАА и ПЭИ, для существующих в Про-копьевско-Киселевском районе диапазонов длин трубопроводов - до 1120 м. и скоростей гидротранспортирования закладочной пульпы -до 9,2м/с. Установлено, что при скорости движения закладочной пульны от 1 до 9 м/с средний диаметр флокул зависит в основном от расстояния их транспортирования и мало изменяется от скорости движения. Средний диаметр флокул, образованных ПЭИ, снижается с увеличением расстояния транспортирования по линейной зависимости, а ПАА- по гиперболической. Флокулируюшая активность полиакриламида на расстоянии 200м. снижается в 10 раз и полностью утрачивается на расстоянии 1000м, а полиэтиленимина - практически не изменяется в исследуемом диапазоне параметров гидротранспортирования.

Повышению флокирующей активности синтетических флокулян-тов, произведенных на основе полиакриламида, способствует их гидролиз щелочью ИаОН, а также совместное применение с другими флокулянтами. Установлено, что оптимальная степень гидролиза ПАА равна 11%, при этом максимальные скорости седиментации флокул достигаются при расходах гидролпзованного полиакриламида (ПААГ) в два раза меньших, чем при расходах обычного ПАА рис. (4).

Совместное применение ПАА и ПЭИ, а также ПААГ и ПЭИ увеличивает скорость седиментации флокул до 80-120мм/с рис (5).

Проведенные лабораторные исследования флокулирующей активности синтетических флокулянтов позволили установить, что наиболее эффективными флокулянтами являются полнакриламид, гидролнзовапный полиакриламид, полиэтиленимин, предварительно обосновать расходы и точки ввода реагентов с учетом деструкции для существующих режимов гидротранспортирования закладочной и заиловочной пульпы, а также применяемых заиловочных и закладочных материалов в Кузбассе.

Рис. 4. Изменение флакумирующей активности ПААГот степени гидролиза (а) при расходах полимера 10, 20 и 30 г/дм'

Рис. 5. Изменение флокулирующей активности ПА А (•) и ПААГ (•} при добавке полилпиленимина (х, О)

На основе проведенных исследований процесса загрязнения отработанной воды, её осветления с помощью физико-химических методов и накопления взвешенных частиц в повторно используемой воде разработаны принципы создания технологических схем водоснабжения гидрозакладочных и заиловочиых комплексов, состоящих в локальности, замкнутости и утилизации взвешенных частиц в пределах выемочного поля.

Локальность схемы заключается в том, что вся вода используется в указанных процессах на одном или нескольких выемочных участках, обслуживаемых одним комплексом и не смешивается с остальной шахтной водой. Локальность обеспечивается рациональным выбором схем управления отработанной водой. Замкнутость схемы заключается в том, что первоначальный объем воды многократно используется в процессах гидрозакладки и заиловки, а незначительные ее потери восстанавливаются за счет подпитки. Замкнутость схемы обеспечивается осветлением воды до уровня, допускающего ее повторное использование существующими техническими средствами. Утилизация взвешенных частиц производится в пределах выемочного поля, что достигается их улавливанием и размещением непосредственно в породном массиве. Выполнение этого принципа позволяет осуществить замкнутость системы при помощи физико-химических способов осветления отработанной воды.

Для применения закладочных материалов и основных систем разработки с закладкой в Прокопьевско-Киселевском районе рекомендуются следующие технологические схемы водоснабжения гидрозакладочных комплексов, рис.6. Различные типы закладочных материалов и применяемых систем разработки обусловили отличие параметров технологических схем, а именно: объемов воды в замкнутых схемах водоснабжения, расходов флокуляптов, способов удержания мелких частиц в массиве. Разработанные технологические схемы допускают применение различных типов флокуляптов.

а)

ПАЛ - IX

----1

ЯоАд] I 7С1М>

е. -у-1

! ■ 1 , |£- 7 П

52 '><1 Л«

С I

Их,

б)

.'...'-.У. "- "

Рис.6. Локальная замкнутая технологическая схема водоснабжения гидрозакладочных комплексов шахт при намыве массивов с применением флокулянтов: а) из крупнокусковых пород, б) из мелкокусковых и зернистых закладочных материалов,

---вода для приготовления пульпы; —закладочная пульпа; - - - раствор флокулянтов

•-• осветленная вода

Расположение точки ввода рабочих растворов зависит от типа применяемого флокулянта. При использовании ПАА и его модификаций рабочий раствор вводится в пульпу непосредственно в забое, а при использовании ПЭИ - в смесительную воронку ГЗК. Промышленное испытание физико-химического способа осветления отработанной воды были проведены при разработке пластов Внутреннего, Горелого и Лу-тугинского системами поперечно-наклонных слоев и горизонтальных полос на шахтах "Коксовая", "Ноградская" и им. Ворошилова. В качестве флокулянтов применялся ПАА и ПЭИ. Ввод ПАА в закладочную пульпу осуществлялся в забое, ПЭИ - в смесительную воронку.

Анализ результатов промышленных испытаний физико-химического способа осветления отработанной воды показал его техническую целесообразность, что выражается в снижении выноса взвешенных частиц из закладочного массива на 70-80%.

Среднее содержание взвешенных частиц в отработанной воде после закладочного массива составило 6,4-20тыс.мг/дм3. При доосветлении отработанной воды в участковых отстойниках достигалась степень очистки воды до 1-1,5тыс.мг/дм3, достаточной для осуществления замкнутого водоснабжения гидрозакладочпых комплексов.

На рис.7 приведена рекомендуемая схема заиловочных работ с применением флокулянтов ПЭИ и ПАА. Обработка заиловочной пульпы флокулянтами может производиться как на поверхности шахт (рис.7 а,б), так и в подземных условиях (рис.7, в,г). Их испытание на шахтах "Южная" и "Грамотеинское шахтоуправление" показало их высокую зколого-экономическую эффективность.

Для сокращения потерь земли под гидроотвалами и повышения эффективности разделения гидровскрышных пульп на твёрдую и жидкую фазы разработаны схемы замкнутого водоснабжения гидровскрышных работ на разрезах с осветлением оборотной воды в отвалах коренных пород вскрыши, рис.8.

. гдмппеьс

1К'Ш>.нтн&х

утл шсяцвант

щяьпа ( . ,

«- «с зиияо$кц

[ З'Лл па&ачныи ! ¿(¡."^¡/тхс

пунъпс

'ЩагеШнШ

узея

т зашоЗчу

ргагешный узел

зоияоШзчный нацепке

л у яь па

реален®ньш

Рис. 7. Схемы использования флокулишпов при заиловке выработанного пространства на шахтах

Рис. 8. Схема замкнутого водоснабжения технологии комбинированного отвалообразования: 1 - нижний ярус; 2 - верхний ярус; 3 - траншея;

4 - пульпопровод; 5 - водосборник

Концентрация взвешенных глинистых частиц после фильтрования пульны через "сухие" отвалы, как показали промышленные испытания, не превышает 100мг/дм3, что значительно ниже допустимой концентрации для повторного использования воды в технологическом процессе.

Заключение

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности переноса и элиминирования дисперсных частиц при фильтрации высококонцентрированных суспензий через техногенные породные массивы с применением физико-химического способа обработки суспензий и утилизации осадка непосредственно в закладочном и заило-вочном массивах и отвалах горных пород, что расширяет область научных знаний и повышает эффективность разработанных малоотходных технологий гидрозакладки, заиловки и гидровскрыши и что, в свою очередь, позволяет снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование водных ресурсов в угледобывающих регионах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что экологическая опасность таких водоемких процессов добычи угля, как гидравлическая закладка выработанного пространства, профилактическое заиливание обрушенных пород, гидромеханизированная разработка наносов обусловлена, в первую очередь, высокой концентрацией дисперсных породных частиц в отработанной воде и низкой эффективностью используемых способов их осаждения. Оптимальным решением проблемы является создание замкнутых систем водоснабжения технологических процессов с улавливанием взвешенных дисперсных частиц непосредственно в техногенных породных массивах, образующихся в горном производстве: породных отвалах, закладочных массивах из кусковых материалов и массивах обрушенных пород в выработанном пространстве.

размера. Разработана математическая модель предельного накопления взвесей в оборотной воде. Выявлено, что для предупреждения сброса загрязненной воды в водные объекты и обеспечения безаварийной работы замкнутых систем водоснабжения технологических процессов добычи угля степень улавливания взвешенных частиц в каждом цикле оборота воды должна составлять не менее 80-90%.

3. Установлено, что в породных массивах образуются в процессе их формирования зоны с различной водопроницаемостью и режимами фильтрации. В отвальных массивах наибольшей водопроницаемостью обладают нижние слои высотой до 15м, в закладочных, наоборот, верхние -до 10м. При уплотнении и проиливании кусковых породных массивов квадратичная зависимость между скоростью фильтрации и гидравлическим градиентом переходит в линейную.

4. При фильтрации суспензий в техногенных породных массивах из крупнокусковых горных пород происходит улавливание взвешенных частиц в порах массива. Предложена математическая модель, связывающая интенсивность элиминирования механических примесей со структурными характеристиками фильтрующего массива и дисперсной фазы. При увеличении среднего размера кусков массива и уменьшении размеров взвешенных частиц интенсивность их улавливания снижается и оно осуществляется, в основном, за счет сорбций взвесей на стенках норовых каналов. При существующих структурных характеристиках и геометрических параметрах техногенных породных массивов практически невозможно обеспечить необходимую степень осветления воды.

5. Установлено, что аргегатировапие дисперсной фазы с помощью высокомолекулярных полимерных флокулянтов приводит к повышению интенсивности элиминирования взвесей в крупнокусковых массивах и, соответственно, к снижению их концентрации в оборотной зоде. Важнейшим технологическим свойством полимеров при использовании в гидрозакладочных и заиловочных комплексах шахт является их

агрегативная устойчивость при гидродинамическом и механическом воздействиях в пульповодах при скорости движения пульпы до 10 м/с.

6. Реагентная обработка отработанной воды с фильтрованием и утилизацией осадка в техногенных породных массивах обеспечивает повышение степени очистки вод в каждом цикле оборота на 70-80%, при котором не происходит насыщение оборотных вод дисперсными частицами, позволяя тем самым замкнуть системы водоснабжения технологических процессов и исключить сброс загрязненных вод в поверхностные водоемы. Улавливание мелких фракций непосредственно в гидрозакладочных массивах повышает их плотность на 10-15%.

7. Разработаны локальные схемы замкнутого водоснабжения гидрозакладочных и заиловочных комплексов, предусматривающие приготовление рабочих растворов реагентов на поверхности, их подачу в закладочные трубопроводы, очистку оборотных вод непосредственно и массивах, улавливание осветленной воды в участковых отстойниках и подачу ее на повторное использование.

8. Разработана технология профилактического заиливания выработанного пространства с использованием синтетических флоку-лянгов, которая предусматривает как централизованное так и локальное сгущение заиловочной пульпы. Повышение эффективности улавливания глинистой фазы в обрушенных породах позволяет сократить на 90% ее вынос на откаточные горизонты угольных шахт и обеспечить замкнутое водоснабжение заиловочных комплексов.

9. Предложена схема замкнутого водоснабжения гидровскрышных работ, основанная на замыве четвертичных отложений, разрабатываемых гидравлическим способом, в отвальные массивы коренных вскрышных пород, укладываемых "сухим" способом. Данная схема водоснабжения позволяет исключить потери земли под гидроотвалами, предупредить эндогенные пожары на отвалах и снизить затраты на их рекультивацию.

10. Разработанные схемы замкнутого водоснабжения водоемких технологических процессов добычи угля прошли промышленную

проверку на шахтах и разрезах Кузбасса и показали их высокую экологическую безопасность. В целом экономическая эффективность применения флокулянтов для осветления отработанной воды и создания на этой основе локальных технологических схем замкнутого водоснабжения гидрозакладочных и заиловочных комплексов только за счет сокращения потерь закладочного и заиловочного материалов составила 16 руб/м3 при закладке круииокусковыми и 24 руб/м3 - мелкозернистыми породами. Широкое внедрение их в производство позволяет значительно сократить затраты на природоохранные мероприятия при разработке угольных месторождений в Кузнецком бассейне.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник.Л.С. Компрессионно-фильтрационный прибор для испытания закладочных материалов // Подземная разработка мощных угольных пластов. - Кемерово, 1973. -С.218-222.-(Межвуз. сб./ Кузбас. политехи. ин-т;Вып.1).

2.Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрышшк Л.С. Подбор состава закладочных шихт II Вопросы горного дела. - Кемерово, 1975. - С.149-152.-( Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи. ин-т;№77).

3.Эффективность применения полиэтиленимина для очистки шахт-шх вод / Ю.А.Рыжков, Л.С.Скрышшк, Ю.В.Лесин и др. // Методы синтеза и пути использования полиэтиленимина в народном хозяйстве. -VI., 1976,- С.154-166.

4.Рыжков Ю.А., Скрышшк Л.С., Орлов В.Н. Результаты шахтных гепытаний опытно-промышленной установки для приготовления и до-ировки растворов флокулянтов в закладочную пульпу // Подземная »азработка мощных угольных пластов. - Кемерово, 1976.- С.84-88.-Межвуз. сб./ Кузбас. политехи, ин-т; Вып.4).

5.Рыжков Ю.А., Скрынник Jl.С. Применение флокулянтов для осветления гидрозакладочной воды // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Реф. сб. / ЦНИЭИуголь. - 1976.-№9. - С.27-28.

6.Рыжков Ю.А., Орлов В.Н... Скрынник Л.С. Физико-химические методы осветления воды при гидравлическом способе закладки выработанного пространства // Всесоюз. науч. конф. вузов СССР с участием НИИ "Комплекс, исслед. физ. свойств горн, пород и процессов": Тез. докл. - М., 1977.- С. 107.

7.Рыжков Ю.А., Орлов В.Н., Скрынник Л.С. Использование полп-этиленимина при гидравлическом способе закладки выработанного пространства на шахтах // Исследования в области химии полизтилсни-мина и его применение в промышленности. - М., 1977,- С.100-104.

8.Скрынник Л.С. Водоснабжение гидрозакладочных комплексов по замкнутому циклу // Материалы науч.-практ. конф. / Кузбас. поли-техн.ин-т. - Кемерово,1977.-С97.

9.Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник Л.С. и др. О переводе гидрозакладочных комплексов шахт Кузбасса на замкнутое водоснабжение // Кузбас. политехи, ин-т,- Кемерово, 1977. - С.90-99.

Ю.Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник Л.С. Осветление отработанной воды при гидравлической закладе на мощных крутых пластах // Материалы Всссоюз. семинара "Охрана окружающей природ. Среды на предприятиях М-ва угольной пром-ти СССР" (апр. 1976г.). - М., 1977. - С.86-87.

11 .Временное руководство по использованию синтетических флокулянтов для очистки воды и удержания мелких частиц в закладочном массиве при гидравлическом способе закладки. Утв. 06.09.77 / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, Л.С.Скрынник и др. - Прокопьевск, 1977.-29с.

12.3амкнутое водоснабжение гидрозакладочных комплексов / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, В.Н.Орлов, Л.С.Скрынник // Безопасность труда в пром-сти. - 1978.-№11- С.39-40.

1 З.Рыжков Ю.А., Скрынник Л.С. Безотходная технология процесса гидравлической закладки в угольных шахтах // Материалы 1-ой Респ.

koih}). "Проблемы окружающей среды в р-нах с интенсивно развивающейся пром-стью". - Кемерово, 1979. - С. 79.

14.Рыжков Ю.А., Орлов В.Н., Скрынник Л.С. Применение поли-лиэтнленимнна для осветления шахтных вод с высокими концентрациями взвешенных веществ // Темат. сб. науч. тр. / АН СССР. Ин-г нефте-хим. синтеза им. A.B. Топчиева. - М., 1980.- С.92-97.

15.Скрынник Л.С. Экономическая эффективность применения флокулянтов для очистки шахтных вод // Материалы науч.-практ. конф. -Кемерово, 1981.-Ч.2.-С.215.

16. Рациональное использование и очистка поды при разработке угольных месторождений Кузбасса: Учеб. пособие / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, В.Н.Орлов, Л.С.Скрынник Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1982. - 80с.

17.Скрынник Л.С. Экономическая оценка эффективности малоотходной и безотходной технологии гидравлической закладки // Материалы 2-ой Респ. конф. "Проблемы охраны окружающей среды в р-нах с интенсивно развивающейся пром-стыо", 12-14 окт.1982. - Кемерово, 1982, - 4.2. -- С.197-200.

18.Скрынник Л.С. Осветление шахтных вод// Материалы 2-ой Респ. конф. "Проблемы охраны окружающей среды в р-нах с интенсивно развивающейся пром-стыо",12-14 окт.1982.- Кемерово, 1982.- 4.2. - С.102.

19.Скрынник Л.С., Луценко М.В., Воронина А.И. Ущерб окружающей природной среде при подземной разработке угольных месторождений // Разработка месторождений полезных ископаемых: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф.,12-14 апр.1983. - Кемерово, 1983. - С.108 - 109.

20. Рыжков Ю.А., Орлов В.Н., Скрынник Л.С. Разработка и промышленная проверка безотходных технологических процессов гидрозакладочных и заиловочных работ на шахтах Кузбасса // Материалы Всесоюз. конф. "Развитие произвол, сил Сибири и задачи ускорения науч.-техн. прогресса". -Кемерово ,1985,- С.21-22.

21.Орлов В.Н., Скрынник Л.С., Тихонов Г.С. Повышение производительности профилактического заиливания выработанного про-

страиства // Производительность труда и технический прогресс на угольных шахтах Кузбасса: Сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1985. - С.94-100.

22.Орлов В.Н., Скрынннк Л.С. Интенсификация технологии возведения гипсовых перемычек с добавкой полиакриламида // Интенсификация технологических процессов на шахтах: Межвуз. сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. -- Кемерово, 1988. - С.54-58.

23.Гоголин В.А., Карасев A.B., Скрынник JI.C. и др. Рекомендации по формированию изоляционных барьеров в выработанном пространстве наклонных и пологих пластов шахт Кузбасса. ГТУ "Главкузбассу-голь". - Кемерово, 1988. -42с.

24.Скрынник Л.С. Экономическая эффективность природоохранной деятельности шахт Кузбасса // Материалы Всесоюз. техн. конф. "Интенсив, и безотход. технология разраб. угол, и сланцевых месторождений". - М., 1989,- С.38-39.

25.Скрышшк Л.С. Определение ущерба окружающей природной среде Кузбасса при подземной добыче угля // Материалы науч.-практ. конф. "Вклад ученых ин-та и его выпускников в развитие производ. сил Кузбасса". - Кемерово, 1990. - С.132-133.

26.Скрынник Л.С., Максимкина Л.М. Адсорбция метацида и ее влияние на флокуляцию загрязнённых шахтных вод / Кузбас. поли-техн. иИ-т.-Кемерово, 1990,-14с. Деп.ЦНИЭИугле 26.03.90, №5103.

27.Скрынник Л.С. Экономический механизм регулирования состояния окружающей природной среды // Материалы науч.-практ. конф. "Проблемы и пути улучшения работы предприятий в условиях перехода и регулирования рыноч. экономики". - Кемерово,1990. - 4.2.

28.Скрынник Л.С. Панжинская Е.Б. Экономическая оценка природоохранной деятельности предприятий ПО "Северокузбассуголь" // Социально-экономические проблемы Кузбасса в условиях перехода к рынку: Межвуз. сб. науч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1993. - С.113-116.

29.Лесин Ю.В., Скрышшк Л.С. Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах Кузбасса: Учеб. пособие / Кузбас. гос. техн. ун-т,- Кемерово, 1996.-78 с.

30.Скрынник Л.С. Использование метацида для очистки шахтных юд // Докл. 2-ой пауч.-техн. конф. "Эколог, проблемы горн, пр-ва, пе->сраб. и размещение отходов". - М., 1995.- С.251-254.

31.Скрынник Л.С., Лесин Ю.В., Гоголин В.А. Математические мо-(ели переноса взвешенных частиц в массивах разрушенных горных по->од // Информационные технологии в горной промышленности: Сб. 1ауч. тр. / Кузбас. политехи, ин-т. - Кемерово, 1996. - С.37-39.

32.Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник Л.С. Способ очистки юды на шахтах и разрезах // Материалы 1-ой Междунар. конф. 'Проблемы создания эколог, чистых и ресурсосберегающих техноло-ий добычи полез, ископаемых и перераб. отходов гор. пр-ва". -Гула, 1996. -С.37-39.

33.Скрынник Л.С. Применение флокулянтов в процессах заиловки I гидравлической закладки // Информационные технологии в горной фомышленности: Сб. науч. тр. / Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 996. - С.92-98.

34. Скрынник Л.С., Наседкин С.Ю. Ущерб окружающей среде от громышленных выбросов шахты в атмосферу // История становления и раз-1ития инженерно-экономического факультета КГИ - КузПИ - КузГТУ / Сузбас. гос. техн. ун-т. - Кемерово, 1999. - С. 162-164.

35.Гегальчий Н.Е., Михайлов В.Г., Скрынник Л.С. Сборник задач ю экономике природопользования / Кузбас. гос. техн. ун-т. - Кемеро-ю,1999.-60с.

36.Скрынник Л.С, Лесин Ю.В. Повышение эффективности очистки >боротных вод при гидравлических работах // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: Материалы III Междунар. науч.-практ. :онф., Кемерово, КузГТУ, 16-18 нояб. 1999 г.-Кемерово 1999,- С.116

Содержание диссертации, доктора технических наук, Скрынник, Леонид Степанович

Введение.

1. Экологизация процессов добычи угля при реструктуризации и развитии угольного производства в Кузбассе.

1.1. Экологические последствия разработки угольных месторождений в Кузнецком бассейне.

1.2. Воздействие на природные объекты водоёмких технологических процессов добычи угля.

1.2.1. Влияние на окружающую природную среду гидравлической разработки четвертичных отложений на угольных разрезах.

1.2.2. Загрязнение водной среды на шахтах, применяющих гидравлическую закладку и профилактическое проиливание выработанного пространства.

1.3. Цель и задачи исследования.

Выводы. •

2. Характеристика дисперсных систем водоёмких технологических процессов.

2.1. Методика исследований.

2.2. Образование дисперсных систем. Их концентрационная и гранулометрическая характеристика.

2.3. Изменение состава дисперсных систем при их движении в породных массивах.

2.4. Предельное насыщение дисперсных систем в замкнутых схемах водоснабжения.

Выводы.

3. Структурно-текстурные особенности и фильтрационные свойства техногенных породных массивов на шахтах и ргуз-резах.

3.1. Методика исследований.

3.2. Гранулометрический состав породных массивов.

3.3. Особенности строения техногенных массивов.

3.4. Фильтрационные свойства техногенных массивов горных пород и их пространственно-временные изменения.

3.5. Формирование фильтрационных зон в массивах.

Выводы.

4. Математическое моделирование техногенных породных массивов и элиминирования дисперсных частиц при фильтрации суспензий.

4.1. Существующие структурные модели горных пород.

4.2. Моделирование породных массивов со случайной упаковкой кусков.

4.3. Определение структурных характеристик породного массива. эд>сре ктивнооти

4.4. Прогнозирование фильтрационной очистки воды от взвешенных породных частиц

Выводы.

5. Исследование физико-химического способа разделения дисперсных систем в замкнутых схемах водоснабжения технологических процессов добычи угля.

5.1. Показатели флокулирующей активности синтетических флокулянтов и методика исследования.

5.2. Выбор эффективных флокулянтов.

5.3. Определение оптимальных расходов полиакриламида и полиэтиленимина при осветлении оборотной воды

5.4. Способы повышения флокулирующей активности полиакриламида.

5.5. Исследование деструкции флокул, образованных ПАА и ПЭИ при транспортировании с заиловочной и закладочной пульпой по трубопроводу.

Выводы. 1^

6. Разработка экологически безопасных схем водоснабжения технологических процессов добычи угля.

6.1. Разработка схем замкнутого водоснабжения гидрозакладочных комплексов.

6.1.1. Промышленная установка для приготовления и дозирования рабочих растворов флокулян

6.1.2. Прогнозирование выноса дисперсных частиц отходящей отработанной водой из закладочных массивов при использовании флокулян

6.1.3. Результаты промышленных испытаний способа осаждения дисперсных частиц в закладочных массивах с помощью синтетических фло-кулянтов.

6.1.4. Рекомендуемые схемы замкнутого водоснабжения при гидравлической закладке выработанного пространства.

6.1.5. Эколого-экономическая оценка рекомендуемых схем водоснабжения.

6.2. Разработка технологии заиловочных работ с использованием синтетических флокулянтов.

6.2.1. Приготовление исходной заиловочной пульпы.

6.2.2. Приготовление и дозировка растворов фло-кулянтов в заиловочную пульпу.

6.2.3. Технология централизованного сгущения заиловочной пульпы и оборотного водоснабжения заиловочного комплекса.

6.2.4. Технология локального сгущения заиловочной пульпы.

6.2.5. Особенности ведения заиловочных работ при формировании изоляционных барьеров (поясов) исходной пульпой, обработанной флокулянтами.

6.3. Разработка технологии водоснабжения гидровскрышных работ с очисткой оборотной воды в отвальных массивах.

6.3.1. Схемы замыва наносов в отвальные массивы коренных пород вскрыши.

6.3.2. Промышленные испытания совместной укладки наносов и коренных пород, разрабатываемых гидравлическим способом.

6.3.3. Эколого-экономическая оценка разработанной технологии водоснабжения гидровскрышных работ.

Выводы.

Введение Диссертация по географии, на тему "Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля в Кузбассе"

Остро вопрос охраны природы стоит в крупных топливно-энергетических комплексах восточных районов страны, в которых происходит интенсивная добыча угля. Одним из таких районов является Кузбасс, где в настоящее время добывается более 100 млн.т угля в год. Высокая концентрация угледобывающих и перерабатывающих предприятий в бассейне, территория которого составляет всего 26,7 тыс.км , развитие открытого способа добычи наряду с густой населенностью и развитыми химической, металлургической и другими отраслями промышленности, создают сложную экологическую обстановку.

Идея работы заключается в том, что экологическая эффективность технологий и технических средств процессов гидрозакладки, заиловки и гидровскрыши, обеспечивающих рациональное использование водных ресурсов, достигается в результате использования эффекта кольматации дисперсных частиц, обработанных флокулянтами при управлении фильтрационными потоками в породных массивах.

Основные теоретические положения, защищаемые автором:

1. Экологическая опасность гидравлической закладки выработанного пространства, профилактического заиливания, гидровскрышных работ обусловлена высокой концентрацией дисперсных частиц в отработанной воде и низкой эффективностью используемых способов их осаждения.

2. При обороте воды происходит ее насыщение взвешенными породными частицами и изменение их дисперсного состава в сторону уменьшения среднего размера, поэтому экологически рациональным направлением удаления дисперсных частиц является их осаждение в техногенных породных массивах, образуемых в процессе горного производства.

3. Для предупреждения сброса концентрированных суспензий в водные объекты и обеспечения замкнутости систем водоснабжения технологических процессов коэффициент улавливания взвешенных частиц в каждом цикле оборота воды должен составлять не менее 0,8 -0,9.

4. Пространственно-временные изменения структурных и фильтрационных характеристик техногенных породных массивов, обусловленные составом и свойствами исходного материала, способом их возведения, и характером последующих на них воздействий, являются причиной формирования массивов с различной водопроницаемостью и режимами фильтрации, а уплотнение и проиливание крупнокусковых породных массивов приводит к переходу от турбулентной фильтрации суспензии в породных массивах к ламинарной фильтрации.

5. Безнапорная фильтрация оборотных вод в техногенных массивах из крупнокусковых горных пород сопровождается элиминированием взвешенных частиц в порах массива и, соответственно, осветлением воды, а интенсивность элиминирования зависит от структурных характеристик фильтрующего массива и дисперсной фазы.

6. Управление интенсивностью элиминирования дисперсных частиц и осветления воды обеспечивается агрегатированием дисперсной фазы с помощью полимерных флокулянтов. При этом необходимым условием применения полимеров в гидрозакладочных и заило-вочных комплексах шахт является сохранение их флокулирующей активности при гидродинамическом и механическом воздействиях в пульповодах.

Достоверность научных положений подтверждается экспериментальными исследованиями, выполненными в лабораторных и натурных условиях процесса фильтрации и переноса взвесей в кусковых породных массивах, с использованием современных методов; сходимостью результатов статистического моделирования на ЭВМ и аналитических исследований структуры кусковых массивов и кольматации в них диспергированных веществ с экспериментальными данными; положительными результатами промышленных испытаний и внедрения разработанных рекомендаций на шахтах и разрезах: «Коксовая», «Ноградская», им. Ворошилова, «Южная», «Грамотеинское шахтоуправление», «Черниговец», «Красногорский», «Томусинский» и других.

Научная новизна разработанных теоретических положений заключается в следующем:

- предложен способ повышения интенсивности элиминирования дисперсных частиц в техногенных породных массивах, отличающийся тем, что повышение интенсивности элиминирования достигается изменением структурных характеристик дисперсной фазы с помощью высокомолекулярных синтетических флокулянтов;

- разработана математическая модель накопления многофракционных дисперсных частиц при-повторном использовании технологической воды в гидрозакладочных и заиловочных процессах на угольных шахтах;

- обоснованы принципы создания локальных, замкнутых технологических схем водоснабжения гидрозакладочных и заиловочных комплексов на основе осаждения взвесей в техногенных породных массивах с помощью синтетических флокулянтов, отличающиеся высокой технологичностью и эколого-экономической эффективностью.

Рекомендации по приготовлению рабочих растворов флокулянтов, их дозированию и режиму подачи в технологические суспензии положены в основу нормативно-технических документов: «Временное руководство по использованию синтетических флокулянтов для очистки и удержания мелких частиц в закладочном массиве при гидравлическом способе закладки», утвержденное ОАО «Прокопьевск-уголь» и «Рекомендации по формированию изоляционных барьеров в выработанном пространстве наклонных и пологих пластов шахт Кузбасса», утвержденные ГТУ «Главкузбассуголь».

Научные и практические результаты включены в учебные пособия: «Рациональное использование и очистка воды при разработке угольных месторождений Кузбасса» (1982г.), «Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах Кузбасса» (1996г.), а также используются при чтении курсов «Охрана природы», «Природопользование» и «Экономика природопользования» для студентов горных специальностей.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертации докладывались на Всесоюзных семинарах по охране окружающей среды на предприятиях Минуглепрома СССР (г.Москва, 1976, 1989гг.), на Республиканских конференциях по проблемам охраны окружающей среды в районах с интенсивно развивающейся промышленностью (г.Кемерово, 1979, 1982гг.), на шестой Всесоюзной конференции вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов по физике горных пород и процессов (г.Москва, 1977г.), на Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири и задачам ускорения научно-технического прогресса (г.Кемерово, 1985г.), на Всесоюзной конференции "Интенсивная и безотходная технология разработки угольных и сланцевых месторождений" (г.Москва, 1989г.), на научно-практической конференции по проблемам улучшения работы предприятий в условиях перехода к рыночной экономике (г.Кемерово, 1990г.), на второй научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства и размещения отходов" (г.Москва, 1995г.), на первой международной конференции "Проблемы создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий добычи полезных ископаемых и переработки отходов горного производства" (г.Тула, 1996г.), на третьей Международной научно-практической

13 конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" (г.Кемерово, 1999г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 36 печатных работах, включая два учебных пособия.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Скрынник, Леонид Степанович

238 Выводы

1. Основным элементом замкнутых систем водоснабжения водоёмких технологических процессов добычи угля, служащим для улавливания и утилизации накапливающихся в оборотной воде тонкодисперсных породных частиц, могут служить техногенные породные массивы: отвалы пустых пород, закладочные массивы из кусковых материалов, обрушенные породы выработанных пространств. Такое использование породных массивов соответствует целям их образования и наиболее оптимально вписывается в технологический процесс.

2. При небольших размерах породных массивов, когда не обеспечивается необходимая степень осветления воды для повторного её использования, повышение эффективности осаждения взвесей при фильтрации воды в массиве достигается путем обработки исходных гидрозакладочных и заиловочных смесей синтетическими флокулян-тами. Для приготовления и ввода рабочих растворов флокулянтов в пульпу разработана, изготовлена и испытана в шахтных условиях опытно-промышленная установка, отличающаяся компактностью в конструктивном отношении и надежностью в эксплуатации.

3. Разработанные схемы замкнутого водоснабжения прошли испытания в промышленных условиях на гидрозакладочных, заиловочных и гидровскрышных комплексах, показали высокую эффективность и технологичность и рекомендованы к внедрению на угольных шахтах и разрезах Кузбасса.

4. Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля при внедрении рекомендуемых схем водоснабжения обеспечивается за счет предотвращения истощения и загрязнения водных объектов, улучшения санитарно-гигиенических условий труда горнорабочих, устранения опасности возникновения эндогенных

239 пожаров, снижения потерь земли под отвалами и создания благопри ятных условий для рекультивации.

Экономический эффект от внедрения разработанных схем водо снабжения технологических процессов на основе применения флоку лянтов составляет 860 тыс.руб/год.

240

Заключение

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности переноса и элиминирования дисперсных частиц при фильтрации высококонцентрированных суспензий через техногенные породные массивы с применением физико-химического способа обработки суспензий и утилизации осадка непосредственно в закладочном и заи-ловочном массивах и отвалах горных пород, что расширяет область научных знаний и повышает эффективность разработанных малоотходных технологий гидрозакладки, заиловки и гидровскрыши и что, в свою очередь, позволяет снизить техногенную нагрузку на окружающую среду и обеспечить рациональное использование водных ресурсов в угледобывающих регионах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

2. При многократном повторном использовании технологической воды происходит насыщение ее взвешенными породными частицами и изменение их дисперсного состава в сторону уменьшения среднего размера. Разработана математическая модель предельного накопления взвесей в оборотной воде. Выявлено, что для предупреждения сброса загрязненной воды в водные объекты и обеспечения безаварийной работы замкнутых систем водоснабжения технологических процессов добычи угля степень улавливания взвешенных частиц в каждом цикле оборота воды должна составлять не менее 80-90%.

3. Выполненный комплекс натурных и лабораторных исследований позволил установить, что пространственно-временные изменения структурных и фильтрационных характеристик техногенных породных массивов, определяемые составом и свойствами исходного материала, способом его возведения и характером последующих воздействий, являются причиной формирования в породных массивах зон с различной водопронецаемостью и режимами фильтрации. В отвальных массивах наибольшей водопроницаемостью обладают нижние слои высотой до 15м., в закладочных, наоборот,- верхние-до 10м. При уплотнении и проиливании кусковых породных массивов квадратичная зависимость между скоростью фильтрации и гидравлическим градиентом переходит в линейную.

4. При фильтрации суспензий в техногенных породных массивах из крупнокусковых горных пород происходит улавливание взвешенных частиц в порах массива. Предложена математическая модель, связывающая интенсивность элиминирования механических примесей со структурными характеристиками фильтрующего массива и дисперсной фазы. При увеличении среднего размера кусков массива и уменьшении размеров взвешенных частиц интенсивность их улавливания снижается и оно осуществляется, в основном, за счет сорб-ций взвесей на стенках поровых каналов. При существующих структурных характеристиках и геометрических параметрах техногенных породных массивах в ряде случаев невозможно обеспечить необходимую степень осветления воды.

5. Установлено, что аргегатирование дисперсной фазы с помощью высокомолекулярных полимерных флокулянтов приводит к повышению интенсивности элиминирования примесей в крупнокусковых массивах и, соответственно, к снижению концентрации взвесей в оборотной воде. Важнейшим технологическим свойством полимеров при использовании в гидрозакладочных и заиловочных комплексах шахт является их агрегативная устойчивость при гидродинамическом и механическом воздействиях в пульповодах при скорости движения пульпы от 1 до 10 м/с.

6. Реагентная обработка отработанной воды с фильтрованием и утилизацией осадка в техногенных породных массивах обеспечивает повышение степени очистки вод в каждом цикле оборота более 90%, при котором не происходит насыщение оборотных вод дисперсными частицами, позволяя тем самым замкнуть системы водоснабжения технологических процессов и исключить сброс загрязненных вод в поверхностные водоемы.

7. Раработаны локальные схемы замкнутого водоснабжения гидрозакладочных комплексов, предусматривающие приготовление рабочих растворов реагентов на поверхности, их подачу в закладочные трубопроводы, очистку оборотных вод непосредственно в массивах, улавливание осветленной воды в участковых отстойниках и подачу ее на повторное использование в гидрозакладочных комплексах.

Такие схемы водоснабжения исключают потерю оборотных вод и попадание их в шахтный водоотлив, а также аварийный сброс загрязненных вод в поверхностные водоемы.

Улавливание мелких фракций непосредственно в гидрозакладочных массивах повышает их плотность на 10-15%.

8. Разработана технология профилактического заиливания выработанного пространства с использованием синтетических флокулянтов, которая предусматривает как централизованное так и локальное

243 сгущение заиловочной пульпы. Повышение эффективности улавливания глинистой фазы в рбрущенных породах позволяет сократить на 90% ее вынос на откаточные горизонты угольных шахт и обеспечить замкнутое водоснабжение заиловочных комплексов.

9. Предложена схема замкнутого водоснабжения гидровскрышных работ, основанная на замыве четвертичных отложений, разрабатываемых гидравлическим способом, в отвальные массивы коренных вскрышных пород, укладываемых «сухим» способом. Данная схема водоснабжения позволяет исключить потери земли под гидроотвалами, предупредить эндогенные пожары на отвалах и снизить затраты на их рекультивацию.

10. Разработанные схемы замкнутого водоснабжения водоемких технологических процессов добычи угля прошли промышленную проверку на шахтах и разрезах Кузбасса и показали их высокую экологическую безопасность. Внедрение их в производство позволяет значительно сократить затраты на природоохранные мероприятия при разработке угольных местрождений в Кузнецком бассейне.

244

Библиография Диссертация по географии, доктора технических наук, Скрынник, Леонид Степанович, Кемерово

1. Конституция Российской Федерации: Принята всенародным голосованием 12.12.93. - М.: Новая Волна, 1999.- 63с.

2. Техногенное загрязнение природной среды. 4.1 / Соколов Э.М., Мелехова Н.И., Качурин Н.М. и др.; под ред. Качурина Н.М. -Тула: Тульский гос. ун-т, 1998.-99с.

3. Меркулов В.А. Охрана природы на угольных шахтах.- М.: Недра, 1981.- 184с.

4. Горное право: Учеб. для студентов вузов / Моск. гос. горн. ун-т. М., 1997.- 320с.

5. Ансеров Ю.М., Дурнев В.Д. Машиностроение и охрана окружающей среды.- Л.: Машиностроение. Ленингр.отд-ние. 1979.-224с.

6. Одум Е. Экология /Пер. с англ. и предисл. В.В.Алпатова М.: Просвещение, 1968.- 167с.

7. Программа социально-экономического развития угольной промышленности Кузнецкого бассейна в 1994-1995 и 2000 годах и прогноз до 2010 года /Кузбассгипрошахт.- Кемерово, 1994.- 105с.

8. Грицко Г.П., Кочетков Р.Н., Лазаренко С.Н. Угольная промышленность: состояние и перспективы развития //Уголь.- 1999. -№4.- С.21-24.

9. Малахов С.М., Раскин В.Г. Экологический кризис и ситуация в Кузбассе // Проблемы обеспечения экологической безопасности в Кузбасском регионе/ Кузбас. отд-ние Рос. эколог, акад.; Кузбас. гос. техн. ун-т. Кемерово, 1999. - Кн.1.-С. 4-21.

10. Охрана окружающей среды : Учеб. для вузов / С.А.Брылов, Л.Г.Грабчак, В.И.Комащенко и др.; Под ред. С.А.Брылова, К.Штродки.- М.: Высш. шк., 1985.- 272с.

11. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров : Учеб. для вузов / Под ред. В.В.Ржевского- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1985.- 272с.

12. Шахты Кузбасса; Справочник / В.Е.Брагин, П.В.Егоров, Б.В.Красильников и др.; Под ред. П.В.Егорова.- М.: Недра, 1994.-325с.

13. Реструктуризация угольной промышленности (Теория. Опыт. Программы. Прогноз) / Ю.Н.Малышев, В.Е.Зайденварг, В.М.Зыков и др.; Под общ.ред. Ю.Н.Малышева. М.: Росуголь, 1996.- 536с.

14. Требования к качеству шахтных и карьерных вод, используемых для технических и хозяйственно-бытовых нужд предприятий угольной промышленности / ВНИИОСуголь.- Пермь, 1986. 12с.

15. Нурок Г.А., Лутовинов А.Г., Шерстюков А.Д. Гидроотвалы на карьерах.-М.: Недра, 1977 311с.

16. Томаков П.И., Гальперин A.M., Подгорный М.С. Эффективно использовать территории гидроотвалов на разрезах Кузбасса //Уголь.- 1985.- №9.- С.28-31.

17. Гальперин A.M., Дьячков Ю.Н. Гидромеханизированные и природоохранные технологии.- М.: Недра, 1993.- 252с.

18. Экология и охрана природы при открытых горных работах: Учеб. пособие для студентов вузов / П.И.Томаков, В.С.Коваленко, А.М.Михайлов, А.Т.Калашников М.: Изд-во Моск. гос. горн, унта, 1994.- 417с.

19. Томаков П.И., Коваленко B.C. Рациональное землепользование при открытых горных работах. М.: Недра, 1984.- 213с.

20. Полищук А.К., Михайлов A.M., Заудальский И.И. Техника и технология рекультивации на открытых разработках.- М.: Недра, 1977. 214с.

21. Калишевский В.Н. Эффективность совместного складирования отходов обогащения и вскрышных пород // Горн, журн.- 1981. -№2. С.25-27.

22. Клинин В.М., Соколова Е.М., Устиновская С.А. О способах совместного складирования жидких и твёрдых отходов углеобогащения//Уголь Украины. 1987. - №2.-С.41-43.

23. Опыт строительства и рекультивации гидроотвала «Березовый лог» / В.М.Павленко, В.М.Алыпов, Н.П.Кравченко и др. // Гид-ротехн. стр-во. 1985. - №9. - С.32-35.

24. Красавин А.П. Охрана и использование водных ресурсов в угольной промышленности России. // Материалы междунар. конгр. "Вода: экология и технология". М., 1994. - Т. III. - С.803-812.

25. Красавин А.П. Научные проработки в области рекультивации земель на открытых горных работах // Материалы Всесоюз. семинара «Охрана окружающей природ, среды на предприятиях М-ва угол, пром-сти СССР» (апр. 1976г.). М., 1977.- С.31-33.

26. Временные методические указания по рекультивации нарушенных земель в угольной промышленности: Утв. М-вом угол, промети СССР 22.10.79/ Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-конструкт, ин-т охраны окружающей природ, среды в угол, пром-сти.- Пермь, 1980.-300с.

27. Комбинированный способ отвалообразования / Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Рыбаков Б.Н., Невежин Ю.С. // Добыча угля открытым способом: Науч.-техн. реф. сб. / ЦНИЭИ уголь. 1977,- №9.- С.9-11.

28. А.с. 1263850 СССР, МКИ 4Е 21 С 41/00. Способ отвалообразования вскрышных пород / А.С. Ташкинов, С.А. Прокопенко.- № 3856646/22-03; Заявлено 18.02.85; Опубл. 15.10.86., Бюл.№38 // Открытия. Изобретения.- 1986.- №38.- С. 135.

29. Закладочные работы в шахтах: Справочник / Под ред. Бронникова Д.М., Цыгалова М.Н. М.: Недра, 1989. - 400с.

30. Гидравлическая закладка выработанного пространства на угольных шахтах / Под ред. А.С.Кузьмича. М.:Недра, 1975. - 232с.

31. Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. -М.:Недра, 1984. 224с.

32. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт: Утв. М-вом угол, пром-сти СССР 05.01.75. М.:Недра, 1976. -303с.

33. Солодухин М.А. Инженерно-геологические изыскания для промышленного и гражданского строительства. М.:Недра, 1975. -274с.

34. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. 5-е изд. - М.: Наука, 1984. - 831с.

35. Рыжков Ю.А. Вынос мелких фракций при гидравлическом способе закладки // Изв. вузов. Горн. журн. 1974.-№4.-СЗ-7.

36. Возведение закладочного массива способом намыва. / И.И.Барсуков, П.Г.Михайлов, А.А. Гуттер и др. // Совершенствование технологии разработки крутых угольных пластов Кузбасса.-1975.-№26.-С.128-133.

37. Способ управления отработанной водой при механизированной выемке угля. / П.Г.Михайлов, Е.А.Протопопов, Ю.В.Розе, Ю.И.Войнаховский // Совершенствование технологии разработки крутых угольных пластов Кузбасса.-1975.-№26.-С. 154-162

38. Технологические схемы заиловочных работ для предупреждения и тушения эндогенных пожаров в шахтах восточных райрнов России. Кемерово, 1979. - 191с.

39. Шпирт М.Я. Безотходная технология: утилизация отходов добычи и переработки твёрдых горючих, ископаемых / Под ред. Б.Н.Ласкорина. М.:Недра, 1986. - 255с.

40. Кивилис С.С. Техника измерения плотности жидкостей и твёрдых тел. М.: Стандартгиз, 1959.-243с.

41. Временное руководство по использованию синтетических флокулянтов для очистки воды и удержания мелких частиц в закладочном массиве при гидравлическом способе закладки. Утв. 06.09.77 / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, Л.С.Скрынник и др. Прокопьевск, 1977.-29с.

42. Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород: (Рук. к лаб. занятиям по инженер. геологии):Учеб. пособие для вузов. Л.: Недра. Ленингр. отд-ние, 1972.-312с.

43. Гриффите Дж. Научные методы исследования осадочных пород: Пер. с англ. М.:Мир, 1971. - 421с.

44. Покровский В.Н., Аракчеев Е.П. Методы непосредственного выделения примесей. М., 1978. - 102с. - (Итоги науки и техники. Сер. Охрана природы и воспроизводство природных ресурсов/ВИНИТИ; Т.2).

45. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. -М.: Стройиздат, 1964. 156с.

46. Журба М.Г. Очистка воды на зернистых фильтрах. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1980. - 200с.

47. Шехтман Ю.М. Фильтрация малоконцентрированных суспензий. М.:Изд-во АН СССР, 1961.-211с.

48. Ives К. Water Research/ 1970.-ч,№3-Р.201-203.

49. Требования к качеству шахтных и карьерных вод, используемых для технических и хозяйственно-бытовых нужд предприятий угольной промышленности. Утв. Упр. охраны природы Минуглепро-ма СССР 17.10.85 / ВНИИОСуголь. Пермь, 1986. - 12с.

50. Замкнутое водоснабжение гидрозакладочных комплексов / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, В.Н.Орлов, Л.С.Скрынник // Безопасность труда в пром-сти. 1978.-№11- С.39-40.

51. Исследование коэффициента фильтрации закладочных материалов из дроблёных коренных пород/Ю.А.Рыжков, М.В.Лебедян-цев, Ю.В.Лесин и др.//Разработка свиты крутых пластов. Кемерово, 1972.-С. 148-157.-(Сб. науч. тр./Кузбас. политехи. ин-т;№39).

52. Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник.Л.С. Компрессионно-фильтрационный прибор для испытания закладочных материалов // Подземная разработка мощных угольных пластов. Кемерово, 1973. - С.218-222.-(Межвуз. сб./ Кузбас. политехи. ин-т;Вып.1).

53. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика: Учеб. для вузов. -2-е изд., перераб. и доп . М.:Стройиздат, 1972.-648с.

54. Справочное руководство гидрогеолога. В 2т. Т.2/ Под ред. В.М.Максимова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.:Недра , 1979. - 295с.

55. Развитие исследований по теории фильтрации в СССР (1917-1967).-М.:Наука, 1969. 545с.

56. Ибрагимов М.Н., Горлов B.C., Баринов А.С. Опыт применения способа смолизации для закрепления насыпных грунтов с большим содержанием органики // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1972. - №3.-С.17-21.

57. Рыжков Ю.А., Волков А.Н., Гоголин В.А. Механика и технология формирования закладочных массивов. М.:Недра, 1985. - 191с.

58. Шванов В.Н. Песчаные породы и методы их изучения. -Л.:Недра, 1969. 248с.

59. Разработать проектную документацию на фильтрующие массивы для очистки карьерных вод: Отчёт о НИР (промежуточ.) / Укр-НИИпроект; №ГР 0035099. Киев ,1986. - 54с.

60. Лесин Ю.В., Прокопенко С.А. Снижение потерь земли при отвальных работах // Безопасность труда в пром-сти. 1986. - №2. -С.29-30.

61. Репин Н.Я., Бирюков А.В., Ташкинов А.С. Технологические свойства пород угольных разрезов: Учеб. пособие / Кузбас. политехи. ин-т. Кемерово, 1975. - 145с.

62. Пагурова В.И. Таблицы неполной гамма-функции. М., 1963.-72с.

63. Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В. О некоторых закономерностях фильтрации воды в гидрозакладочных массивах // Физико-техн. проблемы разраб. полез, ископаемых. 1974. - №6 - С.63-67.

64. Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В., Скрынник Л.С. Подбор состава закладочных шихт // Вопросы горного дела. Кемерово, 1975. -С. 149-152.-( Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи. ин-т;№77).

65. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых угольных пластов / К.А.Ардашев, Н.И.Куксов, А.С.Шалыгин и др. М.:Недра, 1975. - 232с.

66. Рыжков Ю.А., Лесин Ю.В. Формирование зон фильтрации в закладочных массивах // Вопросы горного дела. Кемерово , 1975. -С.153-158.- ( Сб. науч. тр./ Кузбас. политехи. ин-т;№77).

67. Рациональное использование и очистка воды при разработке угольных месторождений Кузбасса: Учеб. пособие / Ю.А.Рыжков, Ю.В.Лесин, В.Н.Орлов, Л.С.Скрынник Кузбас. политехи, ин-т.- Кемерово, 1982. 80с.

68. Лысенко М.П. Состав и физико-механические свойства грунтов.-2-е изд., перераб. и доп. М.:Недра, 1980. - 272с.

69. Скрынник Л.С, Лесин Ю.В. Повышение эффективности очистки оборотных вод при гидравлических работах // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири: Материалы III Междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, КузГТУ, 16-18 нояб. 1999 г.-Кемерово 1999.- С.116.

70. Ромм Е.С. Структурные модели порового пространства горных пород. Л.:Недра, 1985. - 240с.

71. Рогов Е.И., Грицко Г.И., Вылегжанин В.Н. Математические модели адаптации процессов и подсистем угольной шахты. Алма-Ата:Наука, 1979. - 240с.

72. Кузнецов С.В. Об одной модели пористого грунта. (Геометрические параметры и коэффициент фильтрации грунта) // Прикладнаяматематика и техн. физика. 1961. - №1.-С.89-93.

73. Тарасов Б.Г., Колмаков В.А. Газовый барьер угольных шахт. -М.гНедра, 1978. 200с.

74. Аюкаев Р.И., Кивран В.К. Исследование структуры пористых тел методом математического моделирования // Докл. АН СССР. -1974. Т.215, вып.5. - С.1142-1145.

75. Аюкаев Р.И., Кивран В.К. Исследование функции радиального распределения пористых тел на математических моделях // Кинетика и катализ. 1975. - Т.16, №4. - С.1051-1055.

76. Аюкаев Р.И., Кивран В.К., Аэров М.В. Исследование граничного эффекта в пористых средах методом их математического моделирования // Теорет. основы хим. технологии. 1977. -Т.II, №1. -С.53-58.

77. Применение ЭВМ в исследовании физико-структурных свойств пористых материалов: Учеб. пособие / Р.И.Аюкаев, В.А.Воробьёв, В.К.Кивран, В.П.Корякин Куйбышев, 1976. - 155с.

78. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисление характеристик гранулометрического состава. М.:Металлургиздат, 1959. - 437с.

79. Лесин Ю.В., Гоголин В.А. Математическое моделирование упаковки частиц массивов разрушенных горных пород // Изв. вузов. Горн. журн. 1987. - №3. - С.7-10.

80. Рыжков Ю.А., Орлов В.Н. Метод определения удельной поверхности кусковых закладочных материалов // Изв. вузов. Горн, журн. 1975. - №11. - С.11-16.

81. Кивран В.К., Аюкаев Р.И. Исследование пористых тел методами математического моделирования их структуры // Инженер.-физ.журн. -1976.-Т.30, №4. С.733-734.

82. Радовский Б.С.Плотностьбеспорядочной упаковки твёрдых частиц сферической формы // Изв. АН СССР. Механика твёрдого тела. 1972. - №4. - С.195-198.

83. Bernal q.D., Finney q.Z. Random pacring of spheres in non rigid containers // Nature. - 1967. - V.214, №5085. - P.265-266.

84. Воробьёв В.А., Кивран В.К., Корякин В.П. Применение физико-математических методов в исследовании свойств бетона. -М.:Высш. шк., 1977. -271с.

85. Истомина B.C., Буренкова В.В. О расчётных размерах пор в фильтрах // Тр./ ВНИИ водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инженер, гидрогеологии. 1969. - С.67-81.

86. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы математической физики. Среда из невзаимодействующих частиц. М.:Наука, 1973. -351с.

87. Michaels A.S. and Morelos Q Polyelectrolyte Adsorption by Kao-linite// Indystrial and Enggchemist. -1965.- V.47, №9.- P.21-24.

88. Кузькин С.Ф., Небера В.П. Синтетические флокулянты в процессах обезвоживания. М.: Госгортехиздат, 1963. 244с.

89. Healy G.W. and La Мег V.H. The Adsorptions-alocculation Reactions of a Polymer with an Aqueous Golloudal Dispersion// The gournal of Pshysical Chemistry. 1952. - V.66, №10.-P.12-14.

90. Борц М.А., Каминский B.C., Степанова Д.И. О применениии гидролизованного полиакриламида для флокуляции угольных шла-мов// Обогащение угля и химическая переработка топлив.- М., 1968.-С.66-74.-(Тр./Ин-т горючих ископаемых;Т.ХХ1У, вып.II).

91. Герасимова Е.В., Горловский С.И. Применение флокулянтов на обогатительных фабриках // Применение полимеров в угольной промышленности / ЦИИТЭИугля.-М.,1963.-С.25-59.

92. Эффективность применения полиэтиленимина для очистки шахтных вод / Ю.А.Рыжков, Л.С.Скрынник, Ю.В.Лесин и др. // Методы синтеза и пути использования полиэтиленимина в народном хозяйстве. М., 1976.- С.154-166.

93. Гембицкий П.А., Жук Д.С., Каргин В.А. Полиэтиленимин.- М.: Наука, 1971.-203с.

94. Савицкая М.И., Холодова Ю.Д. Полиакриламид.- Киев: Техника, 1989.-140с.

95. Скрынник Л.С. Использование метацида для очистки шахтных вод // Докл. 2-ой науч.-техн. конф. «Эколог, проблемы горн, пр-ва, перераб. и размещение отходов». М., 1995.- С.251-254.

96. Шламы, .их улавливание и обезвоживание / Т.Г.Фоменко, И.С.Благов, А.М.Коткин, В.С.Бутовецкий М.: Недра, 1968.-204с.

97. Фоменко Т.Г., Бутовецкий B.C., Погарцева Е.М. Водно-шламовое хозяйство углеобогатительных фабрик.- М.: Недра, 1974.-270с.

98. Временное руководство по использованию синтетических флокулянтов для очистки воды и удержания мелких частиц в закладочном массиве при гидравлическом способе закладки: Утв.06.09.77 / Ю.А. Рыжков, Ю.В.Лесин, Л.С.Скрынник и др. Прокопьевск, 1977. -29с.

99. Соколов Э.М., Володин Н.И. и Пашков В.П. Защита водного бассейна: Учеб. пособие / Тульский гос. ун-т.- Тула, 1999.-129с.

100. Кичигин В.И. Агрегация загрязнений воды коагуляцией: Учеб. пособие для вузов. М.: Ассоц. строит, вузов,1994.-100с.

101. Борц М.А., Гупало Ю.П., Степанова Д.И. Влияние гидродинамических условий среды на флокуляцию шламов// Тр.ИОТТ.-1971 .-№1.-С.32-34.

102. Фоменко Т.Г., Бутовецкий B.C., Погарцева Е.М. Рекомендации по эксплуатации водно-шламового хозяйства углеобогатительных фабрик // Обогащение и брикетирование угля: Реф. сб./ ЦНИЭИ-уголь. - 1978.- №5.-С.1-4.

103. Евменова Г.Л. Влияние деструкции полимерных флокулянтов на их флокулирующую активность // Обогащение руд: Сб. науч. тр. / Иркут. гос. техн. ун-т. Иркутск ,1994.- С.71-77.

104. Bitter J.H. Der Einflub der turbulenten Strommung einer flochul-erten Suspension auf die Klarung //Aufber-Techn.-1962.- №3.-P.27-31.

105. Sr. inz.Andzei Tobairyk. Flokulanty, ich wfasnasei ibadania // Pzzeglad Gorniczy.- 1969.- T.XXY(LVI), №2.1(845).-P.94-98.

106. Фоменко Т.Г, Погарцева Е.М. Разрушение флокул механическим путём//Тр.ин-та УкрНИИУглеобогащение. 1973.- T.II.-C.11-18.

107. Долженкова А. Н., Кузьмина 3. П. Уточнение методикиопределения электрокинетического потенциала по потенциалу протекания// Обогащение руд. 1973.- №2 (104).-С.25-28.

108. Лесин Ю.В., Скрынник Л.С. Охрана водных ресурсов на шахтах и разрезах Кузбасса: Учеб. пособие / Кузбас. гос. техн. ун-т.- Кемерово ,1996.-78с.

109. Скрынник Л.С., Максимкина Л.М. Адсорбция метацида и её влияние на флокуляцию загрязнённых шахтных вод / Кузбас. политехи. ин-т.- Кемерово, 1990.-14с. Деп.ЦНИЭИугле 26.03.90, №5103.

110. Слейтер Р.В., Кларк Д.П., Китченер Д.А. Химические факторы, влияющие на флокуляцию минеральных шламов под действием полимеров// Междунар. конгр. 8-й по обогащению полез, ископаемых, Ленинград, июнь 1968:Тр.- Л.,1969 .-Т.1 .-С.316-324.

111. Вейцер Ю.И., Минц Д.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды.- М.: Стройиздат, 1975.-117с.

112. Рыжков Ю.А., Орлов В.Н., Скрынник Л.С. Применение полили-этиленимина для осветления шахтных вод с высокими концентрациями взвешенных веществ// Темат. сб. науч. тр./АН СССР. Ин-т нефтехим. синтеза им. А.В. Топчиева. М., 1980.- С.92-97.

113. Борц М.А., Степанова Д.И., Чернеева П.И. Влияние условий подачи раствора флокулянта на эффективность осветления суспензий// Обогащение и брикетирование угля: Реф.сб./ЦНИЭИуголъ.-1970.-№7-8.-С.32-33.

114. Применение полиэтиленимина для осветления антрацитовых суспензий / Л.Д.Александрова, М. А. Борц, Д.И.Степанова, Г.Р.Соловьёв // Обогащение и брикетирование угля: Реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1976. №9.-С.5-6.

115. Скрынник JI.C. Осветление шахтных вод// Материалы 2-ой Респ. конф. «Проблемы охраны окружающей среды в р-нах с интенсивно развивающейся пром-стью», 12-14 окт.1982.- Кемерово, 1982.4.2. С.102.

116. Скрынник JI.C. Экономическая эффективность природоохранной деятельности шахт Кузбасса // Материалы Всесоюз. техн. конф. «Интенсив, и безотход. технология разраб. угол, и сланцевых месторождений». М., 1989.- С.38-39.

117. Рыжков Ю.А., Скрынник JI.C. Применение флокулянтов для осветления гидрозакладочной воды // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Реф. сб. / ЦНИЭИуголь. 1976.-№9. - С.27-28.

118. Рыжков Ю.А., Орлов В.Н., Скрынник JI.C. Использование полиэтиленимина при гидравлическом способе закладки выработанного пространства на шахтах // Исследования в области химии полиэтиленимина и его применение в промышленности. М., 1977.- С.100-104.

119. Оборудование шахтных стационарных установок. Каталог-справочник./ЦНИЭИуголь. М., 1986.-175с.

120. Временная типовая методика оценки экономической эффективности малоотходных технологических схем переработки минерального сырья:Утв. 23.11.83 / JI.А.Барский, В.З.Персиц, К.Г.Гофман и др.-М.,1983.-54с.

121. Рациональное природопользование в горной промышленности / Ю.М.Арский, Н.А.Архипов, В.Д.Аюров и др.; Под общ. ред. В.А.Харченко -М.: Недра, 1995.- 444с.

Информация о работе

Скрынник, Леонид Степанович
доктора технических наук
Кемерово, 2000
ВАК 11.00.11

Диссертация

Повышение экологической безопасности водоемких процессов добычи угля в Кузбассе - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы