CC BY
95
Key words: mining enterprise, optimizing, environmental factor, economical reaso-nability, mathematical model, linear programming.
Bogdanov Sergei Maratovich, postgraduate, ecology@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nikulin Ivan Borisovich, postgraduate, ecology@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kozmenko Nataliy Valerievna, postgraduate, galina stasamail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.85+ 622:502:622.33.012
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРОВАННЫХ ШАХТ КУЗБАССА
А.А. Маликов, Т.В. Корчагина, Л.Л. Рыбак, Р.В. Сидоров
Представлены результаты оценки негативных экологических последствий при ликвидации угольных предприятий в Кузбассе. Отмечено, что особое внимание следует уделять газодинамическому мониторингу, т.к. отрабатывались газоносные угольные пласты, склонные к самовозгоранию.
Ключевые слова: мониторинг, ликвидированная шахта, горный отвод, экологические последствия, метан, диоксид углерода, оксид углерода.
Для оценки негативных экологических последствий при ликвидации угольных предприятий в Кузбассе осуществляют горно-экологический мониторинг [1 - 2]. Особое внимание при этом уделяется газодинамическому мониторингу, т.к. отрабатывались газоносные угольные пласты, склонные к самовозгоранию. Это подтверждается фактическими данными по газоносности и химической активности углей Прокопьевского района Кемеровской области (табл. 1 - 2).
Таблица 1
Прогнозные ресурсы метана по угольным _пластам Кузбасса__
№ п/п Название пласта Балансовые запасы на гор. - 40 м, тыс.т Ресурсы метана, тыс.м3
1 VI Внутренний 2629 37435
2 IV Внутренний 9288 131119
Окончание таблицы 1
№ п/п Балансовые запасы Ресурсы
Название пласта на гор. метана,
- 40 м, тыс.т тыс.м3
3 III Внутренний 3759 57957
4 II Внутренний 2981 48032
5 I Внутренний 2804 46199
6 Характерный 1187 19068
7 Горелый 3370 50765
8 Лутугинский 1568 25890
9 Подлутугинский 134 1715
10 Прокопьевский II 1899 32572
11 Прокопьевский I 1157 17720
12 Мощный 6578 122823
Всего 37354 591293
Таблица 2
Оценка склонности к самовозгоранию некоторых _ угольных пластов Кузбасса__
Категория Инкубационный Дата
Пласт склонности к самовозгоранию период угля, сут. определения
Горелый Весьма склонный 43 24.08.2006
Прокопьевский II Склонный 54 15.10.2008
Прокопьевский I Склонный 54 15.10.2008
Мощный Весьма склонный 40 24.08.2006
Лутугинский Весьма склонный 49 24.08.2006
III Внутренний Весьма склонный 48 24.08.2006
IV Внутренний Весьма склонный 44 24.08.2006
II Внутренний Весьма склонный 46 24.08.2006
Двойной Склонный 56 06.12.2007
VI Внутренний Склонный 56 06.12.2007
I Внутренний Склонный 54 24.08.2006
Безымянный II Склонный 54 19.12.2007
Характерный Не склонный - 24.08.2006
В Кузнецком бассейне контроль газовой ситуации проводился на 19 горных отводах ликвидируемых шахт. В течение 2013 г. было отобрано 60 519 проб воздуха и сделано 128 099 анализов на содержание метана, диоксида углерода, оксида углерода, кислорода и водорода (табл. 3).
В этих зонах находятся 639 контролируемых объектов. Из них 85 объектов являются ликвидированными выработками, имеющими выход на дневную поверхность, 10 объектов - поверхностные здания и сооружения различного назначения, 538 жилых дома (61 из которых находятся в опасных зонах) и 6 терриконов.
Таблица 3
Объем исследований при газодинамическом мониторинге_
Объекты мониторинга 2012 год 2013 год
Объекты Пробы Анализы Объекты Пробы Анализы
Газодренажные трубы и терриконы 96 2305 5873 91 2089 5281
Газодренажные трубы и терриконы (ОВГСО) - 499 2495 - 420 2100
Жилой фонд, здания, сооружения 592 58704 120828 548 58010 120718
Всего 688 61508 129196 639 60519 128099
Показатели газодинамического мониторинга характеризуются нестабильностью газодинамических процессов. За 2013 год на 17 шахтах (89,5 %) регистрировалось наличие метана; на 19 (100 %) - наличие диоксида углерода и на 2 шахтах (10,5 %) - оксид углерода. С опасными концентрациями контролируемых газов выявлено следующее количество шахт: по метану - 6 (31,6 %), диоксиду углерода - 19 (100 %), оксиду углерода - 4 (21,2 %). Опасными были выделения следующих контролируемых газов.
По метану неоднократно выявлены превышения концентраций при замерах состава воздуха в газодренажных трубах по шахтам: «им.Волкова» - до 5,0 %; «Ноградская» - до 2,9 %; «им. Димитрова» - до 2,0 %; «Байда-евская» - до 11,5 %, «Нагорная» - до 3,6 %, «Новокузнецкая» - до 5,2 %.
По диоксиду углерода наличие регистрировалось на всех шахтах с превышением установленных норм. Концентрации по шахтам: «Анжер-ская» - до 2,2 %, «Судженская» - до 5,3 %; «Сибирская» - до 6,1 %; «Южная» - до 6,0 %; «Ягуновская» - до 2,4 %; «им. Волкова» - до 6,0 %; «Кольчугинская» - до 1,6 %, ш/у «Грамотеинское» - до 2,2 %; им. Ярославского» - до 4,0 %; «Суртаиха» - до 2,2 %; «Центральная» - до 15,0 %; «Ноградская» - до 1,1 %; «им. Димитрова» - до 3,0 %; «Байдаевская» - до 11,5 %; «Новокузнецкая» - до 4,7 %; «Шушталепская» - до 11,8 %. Содержание диоксида углерода в жилом секторе на горных отводах шахт «Южная», «Кольчугинская», «Пионерка» превышало установленные нормы.
По оксиду углерода превысили норму замеры (из газодренажных труб) по шахтам «Центральная», «Ноградская», «Шушталепская», «Капитальная». На горных отводах 8 шахт был проведен газовый мониторинг жилого фонда: на 6 (75,0 %) из них регистрировалось выделение метана с концентрациями в пределах норм, на 8 (100 %) - наличие диоксида углерода, в том числе на 3 (37,5 %) с концентрациями, превыщающими предельно допустимые нормы (горные отводы шахт «Южная», «Кольчугин-ская», «Пионерка»).
Следует отметить, длительные исследования показали, что информа-
ционная технология обмена информацией по прогнозу последствий, обусловленных аэрогазодинамическими и теплофизическими процессами после ликвидации нерентабельных шахт, связана с конкретными технологиями управления в технологической системе добычи угля и ликвидации шахты [3 - 5]. Логический уровень базовой информационной технологии в организационном управлении отображается как в моделях организации информационной деятельности по реализации рутинных операций решения информационных задач, так и в моделях принятия решений по оптимизационным задачам управления [6]. Структурно-функциональная схема подсистемы оценки экологических последствий представлена на рисунке
ЦЕНТР ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Прогнозная модель оценки экологических последствий
Динамические закономерности аэрогазодинамических процессов
Динамические закономерности теплофизиче-ских процессов
£
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
Аэрогазодинамические и тепловые процессы
Поглощение атмосферного кислорода
Самонагревание угольного скопления
Самовозгорание породного отвала
Газообмен с Земной поверхностью
Источник воздействия
Угольное скопление на поверхности породного отвала
Выработанные пространства и подработанные
газоносные горные породы
Структурно-функциональная схема оценки экологических последствий при закрытии шахт Кузбасса
Усовершенствованная методика оценки экологических последствий, обусловленных аэрогазодинамическими и теплофизическими процессами после ликвидации нерентабельных шахт, позволила обосновать целесообразность доработки оставшихся запасов коксующихся углей [7]. С учетом разработанных подходов к прогнозной экологической оценке сформирована производственная программа ООО «Прокопьевскуголь», которая позволит выйти на устойчивую работу предприятий с обеспечением стабильной добычи угля при интенсификации природоохранной деятельности. На практике доказана эффективность системы комплексного геоэкологического мониторинга на территориях горных отводов ликвидируемых шахт,
включающая подсистемы мониторинга аэрогазодинамических и тепловых процессов.
Список литературы
1. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С. А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России// Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.
2. Качурин Н.М., Воробьев С.А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых// Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3. С.126 - 134.
3. Геоинформационные системы и социально-экономические данные / Н.М. Качурин и [др]// Известия ТулГУ. Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. 2001. С. 22 - 26.
4. Качурин Н.М., Зоркин И.Е., Качурина О.Н. Оценка инвестиционного климата в проектах рационального природопользования// Известия ТулГУ. Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. 2002. С.185 - 188.
5. Качурин Н.М., Белая Л. А., Зоркин И.Е. Принципы и результаты геоэкологического мониторинга параметров окружающей среды// Известия ТулГУ. Естественные науки. 2009. Вып. 1. С.217 - 228.
6. Качурин Н.М., Белая Л.А., Корчагина Т.В. Геоэкологический мониторинг и оценка воздействия на окружающую среду горнопромышленного региона// Известия вузов. Горный журнал. 2010. № 6. С. 32-37.
7. Качурин Н.М., Белая Л. А., Агеева И.В. Концептуальные положения повышения эффективности геоэкологического мониторинга промышленных регионов// Безопасность жизнедеятельности. 2010. № 5. С. 28-33.
Маликов Андрей Андреевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, ecology@ tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, зам. директора, t.korchagina@,pk-ugol.ru , Россия, Прокопьевск, ООО «Прокопгипроуголь»,
Рыбак Леонид Львович, асп., ecology@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Сидоров Роман Владимирович, директор, r.sidorov@pk-ugol.ru , Россия, Прокопьевск, ООО «Прокопгипроуголь» GAS DYNAMIC MONITORING MINING LEASES TERRITORIES OF KUZNETSK BASIN
LIQUIDATED MINES
A.A. Malikov, T. V. Korchagina, L.L. Ribak, R. V. Sidorov
Results of evaluating negative environmental consequences by liquidating coal enterprises in Kuznetsk Basin were submitted. It's noted that special attention must be given by gas dynamic monitoring because gaseous and disposed to spontaneous combustion seams were taken out.
Key words: monitoring, liquidated mine, mining lease, environmental consequences, methane, carbon dioxide, carbon oxide.
Malikov Andrei Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, ecology@tsu. tula. ru , Russia, Tula, Tula State University
Korchagina Tatiyna Victorovna, candidate of technical sciences, deputy director, t.korchaginaapk-ugol.ru , Russia, Prokopievsk, OOO "Prokopgiprougol",
Ribak Lenid Livovich, postgraduate, galina stasa mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sidorov Roman Vladimirovch, Director, r.sidorovapk-ugol.ru , Russia, Prokopievsk, OOO "Prokopgiprougol"
