CC BY
30
УДК 622.235 О.В. Соколова
ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОВЛЕЧЕНИЯ В ХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ОБОРОТ ШАХТНЫХ ВОД ЛИКВИДИРУЕМЫХ УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА
В настоящее время социальноэкономическая ситуация в России стабилизируется. В то же время существует целый ряд проблем сдерживающих процесс улучшения условий жизни населения. В первую очередь - это состояние окружающей среды, которое в целом ряде регионов остается не благополучным. С учетом развития промышленного производства особенно обостряются проблемы водопользования. В целом ряде регионов России производственнохозяйственная деятельность длительное время осуществлялась без должно учета влияния на гидросферу. Это особенно характерно для угледобывающих регионов.
Ситуация усугубляется постоянно усложняющимися условиями подземной угледобычи - это углубление горных работ и воздействие на процесс угледобычи различных природных опасностей: повышение газоносности угольных пластов, газодинамические проявления, повышающаяся температура пород, повышенная минерализация шахтных вод и агрессивность глубинных пород.
Значительная нехватка объемов хозяйственно питьевой воды в шахтерских городах и поселках Восточного Донбасса обусловлена отрицательными гидрогеоэкологическими
последствиями горно-хозяйственной деятельности угледобывающих предприятий и их ликвидации, выражающихся в загрязнении водоносных горизонтов.
В настоящее время в программах социально-экономического развития региона предусматривается решение вопросов водопользования, имеются современные научно-технические отечественные и зарубежные решения, позволяющие эффективно вовлекать в хозяйственный оборот шахтные воды. В тоже время нет единого комплексного инструментария по эколого-эконо-мически эффективному вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий, где особенно остро стоят экологические проблемы.
Таким образом, для водного комплекса ликвидируемых шахт очевидна необходимость строительства очистных сооружений, поиска технических и технологических решений по стабилизации гидрологической ситуации и очистке шахтных вод, обеспечивающих снижение их негативного влияния на окружающую среду.
В основу проводимых исследований положен учет влияния различных факторов на экологические последствия для гидросферы ликвидации шахт Вос-
точного Донбасса. Предлагаемый подход базируется на анализе соответствующих технических, экологических, экономических и нормативно-правовых ограничений водопользования в регионе.
При этом необходимо учитывать, что в случае ликвидации группы шахт негативные экологические последствия усиливаются за счет взаимного влияния различных факторов. В связи с непредсказуемостью ряда процессов последствия могут приводить к потере контроля над ситуацией в искусственно созданных природно-техногенных системах, а из-за их масштабности имеют чрезвычайный характер. Проведенный анализ позволил выявить основные факторы, оказывающие негативное влияние на гидросферу:
- объемы ликвидируемого выработанного пространства и сложность его конфигурации;
- наличием смежных действующих шахт, безопасная доработка запасов которых должны быть обеспечена;
- уровень концентрации водоотведения из выработок ликвидированных шахт в ограниченном числе пунктов (групповые водоотливы);
- интенсивность изменения и ухудшения качества шахтных вод;
- формирование вод аномального состава (высокая минерализация до 19 г/л, с преобладанием сульфат-иона, высокое содержание железа - до 1 г/л, кислая реакция);
- развитость и природно-экологическая значимость территориального водного бассейна;
- состояние системы водопотребле-ния в регионе.
Таким образом, комплексная переработка шахтных вод для снижения негативного их воздействия на окружающую среду, учитывающая необходимость обеспечения водопотребления и возможность получения товарного продукта является важной региональной
задачей. Разработка конкретных рекомендаций для условий Восточного Донбасса требует учета экономических, социальных и экологических последствий вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий с полной оценкой затрат, выгод и ущербов через систему критериальной оценки.
Как уже отмечалось ранее, снижение негативного влияния на гидросферу шахтных вод ликвидируемых шахт следует решать одновременно с проблемой регионального водообеспече-ния. Определение параметров водопользования в настоящее время представляется достаточно сложным, особенно на долгосрочную перспективу, в связи с изменением структуры производства в регионе. На данном этапе есть смысл оценить потребности водопотребления с точки зрения существующих водозаборов, а не стремится к учету водопотребителей как таковых.
Следует также отметить, что в настоящее время на территории Восточного Донбасса действует около 40 водозаборов различной мощности, осуществляющих откачку, как подземных вод, так и вод речной сети и водохранилищ. В связи с этим, необходимо оценить степень загрязнения используемых упомянутыми водозаборами водных ресурсов, чтобы на последующих этапах исследований, определив возможность очистки шахтных вод ликвидируемых шахт сделать вывод о возможности замены водопользования из наиболее загрязненных водозаборов очищенными шахтными водами.
Проведенная систематизация мер по обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий позволила их сгруппировать по следующим этапам:
- управление водопритоками;
- стабилизация физико-хими-ческого состава шахтных вод;
- селективный водоотбор шахтных вод;
- очистка от основных загрязняющих ингредиентов;
- осветление очищенных вод;
- обеззараживание осветленных вод;
- водоподготовка и доставка водо-потребителям;
- утилизация осадков и товарная подготовка промышленных химпродук-тов;
- мониторинг и контроль качества водопотребления.
При выборе и обосновании технологического регламента очистки шахтной воды следует учитывать следующие основные требования:
- максимальное использование построенных ранее сооружений для откачки и очистки воды с возможной минимизацией дополнительных расходов на монтаж и эксплуатацию комплекса очистки воды;
- автоматизация основных технологических процессов очистки;
- обеспечение возможности дальнейшего использования очищенной воды для хозяйственно-питьевых нужд Восточного Донбасса.
Проведенные исследования показывают, что для выбора эколого-эконо-мически эффективных вариантов вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий, требуется соразмерить затраты по всем мероприятиям и эффекты от снижения экологических ущербов, рационализации водопользования и реализации попутно извлекаемых химических реагентов.
В связи с вышеизложенным, эколо-го-экономическую оценку эффективности вариантов вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод следует
осуществлять посредством экономикоматематического моделирования. В качестве целевой функции модели выступает показатель эколого-экономической эффективности, как отношения эффектов от регулирования водопользования в районах ликвидации угледобывающих предприятий к соответствующим издержкам.
Данная модель имеет следующий вид:
"I (• рп+1лЧсп • ксп1. р:)
-л• р3 +1 (УКРвт - ев
+уп (рп _ еп ))
Ит' ІЇт ^іїт"
в,
ХХЧ(3в + 3* + зс° + зог + зо;
, ;
+зоб + зв- + з- + з; -р;
(і)
ограничения:
КС,
IV,; (2), IIКф ^ (3>
п ; п 1 •К+г^1
'іпі
Ув Уп
I УГ — і (4>, I -У? — 1 (5>
т У,т
I Рв
в
Пт
Т
—рвтф (б>,
' уп
т у,т
I РП
/ Vі Пт
_______
Т
— Рїф (7>
где і - индекс варианта вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса; ; - шахтного водозабора; , - индекс года; I - индекс вида сбрасываемого загрязняющего вещества; п - индекс вида приемника сточных вод; т - индекс вида потребителя хозяйственно-питьевых вод или химических реагентов; ЭЭ - эко-лого-экономическая эффективность вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, руб/руб.; V - объем водопритока
шахтных вод, тыс. м3/год; V - объем сбрасываемых в поверхностные водоемы и на рельеф неочищенных сточных вод, тыс. м3/год; V - объем воды направляемой на водопотребле-ние, тыс. м3/год; V - объем реализации химических реагентов т/год; Р -плата за сброс неочищенных шахтных вод, руб/ м ; 5 - площадь нарушенных земель, Га; Р - плата за землю, тыс. руб. /га; К - концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, мг/ м3; Р - плата за негативное воздействие на окружающую среду тыс. руб. /кг; Р - плата потребителей за водопользование, руб/м3; Р - цена реализации химических реагентов, руб/т; С - эксплуатационные затраты системы водопотребления, руб/ м3; С -эксплуатационные затраты на производство химических реагентов, руб/т; Зв- - удельные капитальные затраты на уп^рав/тение водопритоками тыс. руб/м ; 3е- - удельные капитальные затраты на стабилизацию физикохимического состава шахтных вод, тыс. руб/м3; Зв- - удельные капитальные затраты на селективный водоотбор шахтных вод, тыс. руб/м3; Зч— удельные капитальные затраты на очистку от основных загрязняющих ингредиентов, тыс. руб/м3; 3°е- -удельные капитальные затраты на ос-
1. «Методические указания по оценке гидрогеологических условий ликвидации угольных шахт» утверждены Минтопэнерго РФ 02.12.97.
2. Агапов А.Е. Эколого-экономичес-кая оценка и систематизация мер по снижению негативных экологических последствий
ветление очищенных вод, тыс. руб/
3 '-юб
м ; З - - удельные капитальные затраты на обеззараживание осветленных вод, тыс. руб/м3; З3"- - удельные капитальные затраты на водоподго-товку и доставку водопотребителям, тыс. руб/м3; З- - удельные капитальные затраты на утилизацию осадков и товарную подготовку промышленных химпродуктов, тыс. руб/ м3; 3 -удельные капитальные затраты на мониторинг и контроль качества водопотребления, тыс. руб/м3; в - коэффициент дисконтирования; у - булева переменная.
Модель функционирует в системе ограничений: по объемным и качественным характеристикам сбрасываемых вод (2, 3>; на соответствие объемов водопотребления и реализации хим. продукта имеющемуся спросу (4, 5>; на соответствие тарифов по водо-потреблению и цен реализации хим. продукта рыночным условиям (6, 7>.
Экономико-математическая модель позволяет осуществить оценку вариантов вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий с учетом устранения негативных последствий водопользования для окружающей среды.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ликвидации угольных шахт. М.: МГГУ,
2003.
3. Аюров В.Д., Петров И.В., Шашкова О. Г. Моделирование состояния экосистем угледобывающего региона. М., МГГУ, Сб. науч. трудов. «Эколого-экономические проблемы природопользования», 2000. ШИН
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------
Соколова О.В. - кафедра «Экономика природопользования», Московский государственный горный университет.
Рецензент д-р экон. наук, проф. И.В. Петров.
