CC BY
26
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2020;(12):89-102 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.33 DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-89-102
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО РЕГИОНА
Е.В. Макридин1, М.А. Тюленев2, С.О. Марков2, Ю.В. Лесин2, Е.В. Мурко2
1 АО «СУЭК-Кузбасс», Ленинск-Кузнецкий, Россия 2 Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева (КузГТУ),
e-mail: [email protected]
Аннотация: Угольная промышленность входит в первую десятку отраслей, оказывающих наибольшее негативное воздействие на окружающую среду. Это воздействие проявляется в заборе воды из природных источников, сбросе загрязненных сточных вод в водные объекты, выбросе вредных веществ в атмосферу, изъятии из землепользования и нарушении земель, образовании и размещении отходов производства во внешних породных отвалах. Проблема обеспечения экологической безопасности в угольной промышленности и сохранения благоприятной окружающей среды в районах размещения объектов угольной промышленности является сложной, требует разработки и реализации целого комплекса мероприятий. С другой стороны, при открытой разработке угольных месторождений образуются значительные объемы отходов — вскрышных скальных и полускальных пород. Складирование этих пород в большинстве случаев затруднено в связи с ограниченными площадями земель, отчуждаемых под отвалы, а также с ограниченными возможностями по использованию выработанного карьерного пространства. При постоянном увеличении масштабов ведения открытых горных работ растут и объемы карьерных сточных вод, требующих очистки. Одним из перспективных направлений решения данного вопроса является низкозатратная технология очистки сточных вод угольных предприятий с использованием отходов горного производства — вскрышных пород. Ключевые слова: искусственный фильтрующий массив, карьерные сточные воды, очистка промышленных стоков, водоотлив, фильтрование
Для цитирования: Макридин Е.В., Тюленев М. А., Марков С. О., Лесин Ю. В., Мурко Е.В. Использование вскрышных пород для повышения экологической безопасности угледобывающего региона // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2020. -№ 12. - С. 89-102. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-89-102.
Overburden management towards higher safety in coal mining regions
E.V. Makridin1, M.A. Tyulenev2, S.O. Markov2, Yu.V. Lesin2, E.V. Murko2
1 SUEK-Kuzbass JSC, Leninsk-Kuznetskiy, Russia 2 T. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, Russia, e-mail: [email protected]
Abstract: Coal mining is on the list of top ten industries producing the most adverse impact on the environment. This impact includes water withdrawal from natural sources, discharge of polluted mine effluents in water bodies, emission of harmful substances in air, land withdrawal and disturbance, as well as placement of mine waste in external dump storages. Ecological safety
© Е.В. Макридин, М.А. Тюленев, С.О. Марков, Ю.В. Лесин, Е.В. Мурко. 2020.
of coal mining and friendly environment in coal mining areas is a challenging problem calling for an appropriate campaign to be developed and undertaken. Open pit mining of coal results in considerable accumulation of hard overburden and half-rock. Dumping is confined to limited areas above ground and inside mined-out pit voids. With persistently increasing size of open pit mines, the volume of pit effluents to be treated also grows. One of the promising ways of this problem solution is a low-cost technology of coal mine waste water treatment using mining rejects, namely, overburden rocks.
Key words: artificial filter mass, open pit mine waste water, industrial effluent treatment, water handling, filtering.
For citation: Makridin E. V., Tyulenev M.A., Markov S. O., Lesin Yu. V., Murko E. V. Overburden management towards higher safety in coal mining regions. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2020;(12):89-102. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-89-102.
Введение
В поверхностные водные объекты предприятиями угольной промышленности в 2017 г. было сброшено 458,9 млн м3 сточных вод, что на 21,3 млн м3, или на 4,9%, больше, чем в 2016 г.; из них 345,1 млн м3 загрязненных (с превышением нормативных требований). Значительный объем сброса загрязненных сточных вод обусловлен отсутствием на части выпусков очистных сооружений и неэффективной работой действующих сооружений механической очистки. Подобная картина наблюдается и по другим годам [1 — 5]. Положительным результатом является снижение сброса загрязненных сточных вод без предварительной
очистки на 15,2 млн м3, или на 12,2%, а также увеличение сброса нормативно очищенных вод на 10,5 млн м3 (на 13,6%). Достигнутый результат получен за счет строительства новых и модернизации действующих очистных сооружений на основе использования современных технологий на шахтах им. А.Д. Рубана, «Котинская» (АО «СУЭК-Кузбасс»), «Усковская», «Ерунаковская^1И» (ООО «РУК»), шахтах «Южная» (филиал АО «Черниговец» — АО ХК «сДС-Уголь»), АО «Междуречье» и других.
Материалы. Постановка вопроса
По данным [1, 2] в ряду видов экономической деятельности в составе сточ-
2017 г.
2018 г.
Сельское, лесное хозяйство, охота,
рыболовство и рыбоводство
Добыча полезных ископаемых
Обрабатывающие прошводства
Обеспечение алеетрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха
1 1 1 1 ] ll I ]2 I 3 1,42 1 2 '■ |3
81,96 167 16,37 78,58 1,| 20,38
1 2 3 1 2 П 3 □
22,86 18,06 59,07 21,61 21,79 56 ,60
1 1 □ 3 □ □ 1 2 3 Г D □
16,65 Ы 7" ',03 15,15 0.03 74 ,81
1 П П 23 1 у г 0,45
95,13 + 95,52 ■ ■a
1 II 1 II 1 1 1 1 1 u
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1 Нормативно-чистые 2 ■ Нормативно-очищенные 3 ■ Загрязненные Рис. 1. Структура сточных вод по видам экономической деятельности в 2017-2018 гг. Fig. 1. Waste water per types of economic activity in 2017-2018
ных вод преобладают нормативно чистые стоки. К ним относятся «сельское, лесное хозяйство, охота, рыболовство и рыбоводство» (81,96-78,58% от общего объема сточных вод), «обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха» (95,1395,52%). По такому виду деятельности, как «добыча полезных ископаемых», преобладают загрязненные сточные воды; их доля в общем объеме сточных вод составили в 2018 г. 59,07% и 56,6% соответственно (рис. 1).
Анализ данных по сбросу загрязняющих веществ в составе сточных вод в поверхностные природные водные объекты в РФ за 2010-2018 гг. (табл. 1) показал значительное сокращение сброса подавляющего числа загрязняющих веществ. В частности, за восемь последних лет учитываемый сброс по бензолу и фосфатам сократился более чем в 10 раз, по азоту аммонийному - более чем в 5 раз, по ртути — почти в 3 раза, ванадию — в 3 раза, железу — почти в 2 раза. По таким металлам, как марганец, медь, цинк, показатели снизились примерно в 2 — 3 раза.
За период 2010 — 2018 гг. произошло снижение значений основных показателей уровня загрязнения сточных вод: сокращение сброса по взвешенным веществам составило 37%, по сухому остатку — 28%; по биохимическому потреблению кислорода (БПКполн) — 33%. Снижение показателя ХПК (химическое потребление кислорода) за рассматриваемый период оказалось незначительным и составило 1%.
За этот же период наблюдался определенный рост сброса сточных вод в поверхностные природные водные объекты по ряду загрязнителей: по нефти и нефтепродуктам сброс увеличился на 1%; (ионов калия, натрия, хлоридов, сульфатов, нитратов и карбамида): по калию — на 214%, по карбамиду — на 104%,
по натрию — на 152%, по нитратам — на 106%, по хлоридам — на 111%.
Сокращение объема сброса загрязненных сточных вод, отводимых в поверхностные водоемы, за рассматриваемый период в целом по Российской Федерации составило около 18% при гораздо более существенном сокращении содержания в них загрязняющих веществ по различным компонентам, что демонстрирует факт улучшения качества сточных вод и снижения тем самым загрязняющей нагрузки на водные объекты РФ. Это свидетельствует о достижении ощутимого результата от проведения водоохранных и водосберегающих мероприятий, несмотря на значительные по масштабам и не устраненные до настоящего времени недостатки в области водопользования.
Таким образом, несмотря на имеющиеся экологические проблемы, обозначенные природоохранные мероприятия и разработка и внедрение инновационных технологий снижают степень техногенного воздействия открытой разработки угля на окружающую среду как в целом, так и на поверхностную и подземную гидросферу региона в частности.
Качественные показатели
карьерных сточных вод
Суммарные значения объемов загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах хозяйствующих субъектов РФ с 2010 г. по 2018 г. по данным Минприроды [1 — 5] приведены в табл. 1.
По Кузбассу карьерные сточные воды до очистных сооружений имеют следующие основные загрязнители [22 — 25]:
• взвешенные твердые вещества (частицы вмещающих пород и угля);
• растворимые соли (сульфаты, карбонаты, хлориды, нитраты, нитриты, попадающие в воду в результате выщелачивания, активизирующегося при про-
Таблица 1
Объемы загрязняющих веществ (2010—2018 гг.) Contaminant volumes (2010-2018)
Загрязняющие вещества 2010 2014 2015 2016 2017 2018 2018 в% к 2017 2018 в% к 2010
Показатели степени загрязнения сточных вод
ХПК, т 309 882 323 266 316 606 309 072 306 438 10 304 265* 3362,6 3325,2
БПК полный, т 198 219 148131 148 962 138 541 131 883 95 67
Сухой остаток, тыс. т 9479,6 6630 7707,6 6993,9 5654,9 6793,9 120 72
Взвешенные вещества, т 275 725 200 330 190 366 191 551 188 645 173 728 92 63
Нефть и нефтепродукты, т 2638,7 2044,4 2023,7 1918,8 1957,6 2661,7 136 101
Ионы тяжелых металлов
Железо (Ре2+, Ре3+) (все растворимые в воде формы), т 6482,81 2975,09 2560,48 2383,27 2137,02 3005,7 141 46
Никель (ЫР+), кг 37 364,2 30 940,7 28159,6 28 339,3 22 854,1 30 284 133 81
Марганец (Мп2+), кг 525 309 375 690 327 323 323 668 241 387 242 024 100 46
Медь (Си2+), кг 73 876 51114 48173 32 385 31272 27 020 86 37
Цинк ^п2+), кг 588 679 404 136 411 080 365 317 223 024 213 987 96 36
Свинец (РЬ) (все растворимые в воде формы), кг 8969 7608 5695 5102 6151,3 4153,1 68 46
Ртуть (Нд2+), кг 18,94 9,46 8,98 9,95 4,54 7,13 157 38
Хром (Сг3+), кг 24 849 11732 13 088 13 577 16 353 19 602 120 79
Ванадий (V), кг 6801 3541 3437 2791 2245,7 2158,4 96 32
Основные катионы сточных вод
Калий (К+), т 30126,4 53 850,6 64 861,2 69 098,5 83 494,8 64 458,5 77 214
Кальций (Са2+), т 215 610,3 377 019,5 336 823 466 814 156 485 398 755 255 185
Натрий (Ыа+), тыс. т 304,15 352,62 401,9 414,02 439,06 462,16 105 152
Бор (по В3+), кг 106163 101430 99 203 107145 88 547,4 94 668,1 107 89
Магний (Мд) (все растворимые в воде формы), т 37 440,9 35 293,8 35 576,8 35 140,4 31 397,5 32 890 105 88
Алюминий (А1_3+), т 979,51 516,76 488,86 534,97 504,98 507,93 101 52
Фосфаты (по Р), т 228 257,5 26 018,9 23 569,4 17 584,1 17 285 15 994 93 7
Основные анионы сточных вод
Хлориды (С1), тыс. т 5662,45 6705,58 5570,24 5656,11 5798,00 6286,3 108 111
Сульфат-анион (сульфаты) (Б04), тыс. т 1915,4 1760,73 1855,43 1962,8 2217,6 1737,2 78 91
Нитрат-анион (N0^"), тыс. т 366,43 424,61 421,18 423,79 404,81 387,92 96 106
Нитрит-анион (М02"), т 6537,8 6678,3 6047,5 6515,3 6277,5 5597,4 89 86
Фтор (Р"), т 2505,6 2409,7 2206,2 2011,9 1967 1766 90 70
Соединения азота
Азот общий, т 36 452,8 27 745,2 25 496,1 35 619 28 452,8 31 526,3 111 86
Азот аммонийный, т 297 218,1 104 822,6 67 769,4 65 771,4 55 449,8 51 018,5 92 17
Мочевина (карбамид), т 4318,7 4965 5537,8 4950,8 6388,6 4492,8 70 104
Водорастворимые сульфопроизводные лигнина
Лигнин сульфатный, т 11 945,7 11 395,4 10 554,2 10 003,6 9 617,1 12 555,2 131 105
Лингосульфат аммония, т 7864,1 3189,8 3181,9 3392,3 3023,5 2755,8 91 35
Прочие органические соединения
ОП-Ю, СПАВ, смесь моно-и диалкил-феноловых эфиров полиэтилен-гликоля, т 1841,9 1359,8 1390,5 1633,6 1785,2 1372,1 77 74
Бензол, кг 761,5 84,24 91,59 40,45 38,77 54,31 140 7
Фенол, кг 27 991 17 652 16110 18 228 14 287 21154 148 76
Формальдегид, кг 105 760,3 82180,2 82 316,8 82 922,4 85 571,2 80 294,3 94 76
Жиры/масла (природного происхождения), т 4098,9 2168,9 2050 2147 1710,6 1917,5 112 47
Таблица 2
Содержание некоторых примесей в карьерных водах разрезов Кузбасса Content of some impurities in waste water of open pit mines in Kuzbass
Разрез Содержание примесей, мг/л*
взвешенные вещества нефтепродукты
«Кедровский» 20,5/67,2 0,42/0,8
«Черниговский» 73,5/200 0,03/0,08
«Моховский» 316,6/1094 4,82/20
«Краснобродский», участок Краснобродское поле 712/5964 4,36/13
«Краснобродский», участок Новосергеевское поле 11,2/65,6 1,5/5
«Краснобродский», участок Вахрушевское поле 158,9/3300 2,81/10,2
«Киселевский» 93,5/210 8,26/28
«Прокопьевский» 21,3/254 0,32/2,2
«Красногорский» 36,7/142 0,03/0,07
«Томусинский» 979,7/1315,5 0,12/5
«Междуречье» 398/1103,1 1,43/4,0
«Сибиргинский» 71,2/2580 0,02/0,12
«Ольжерасский» 47,9/493,5 0,68/7,0
«Задубровский» 23,4/40 0,012/0,012
Среднее значение (по среднему) 211,74 1,77
* В числителе приведены средние, а в знаменателе максимальные значения.
сачивании подземных и поверхностных вод через разрушенные породы, а также при вымывании продуктов взрывания при проведении буровзрывных работ);
• нефтепродукты (попадающие в грунт, а затем в воду в процессе работы выемочно-погрузочного и транспортного оборудования).
В меньшей степени воды при ведении горных работ подвержены биологическому загрязнению, которое активизируется при насыщении вод кислородом и, следовательно, при последующем активном размножении микроводорослей и аэробных бактерий.
Негативное воздействие на окружающую среду сбрасываемых вод горнодобывающих предприятий заключается в химическом загрязнении поверхност-
ных вод гидросферы солями тяжелых металлов, органическими веществами (нефтепродуктами), а также частицами угля и вмещающих пород [12, 17].
Средние концентрации взвешенных веществ и нефтепродуктов в сточных карьерных водах Кузбасса приведены в табл. 2.
Объемы карьерных стоков
Объемы забора воды горнодобывающими предприятиями РФ (по данным Минприроды России [1, 3]) приведены в табл. 3.
Объемы забора воды в бассейне реки Оби составили 9,28 млрд м3.
Объемы сброса очищенных и не-доочищенных карьерных и шахтных сточных вод в водоемы РФ в 2014 г. со-
2017 г.
2018 г.
Л
Сельское, лесное хозяйство, охота,
рыболовство и рыбоводство Добыча полезных ископаемых
Обрабатывающие производства
Обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха
6663,
880,89
19798,93
221«
2.8
■ ¡632,44
5207,96
Ю53.93
1
E
■■■
14090,54
10000 15000 20000 25000 о
5000 10000 15000 20000 25000 „3
0 5000
млн м* млн м"
Рис. 2. Водопотребление из природных источников и потери воды при транспортировке, по видам экономической деятельности в 2017—2018 гг.
Fig. 2. Water consumption from natural sources and water loss in transport per types of economic activity in 2017-2018
Таблица 3
Объемы карьерных стоков Volumes of effluents from open pit mines
Объем забора воды, млн м3/год 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г.
Общий объем 78 955,5 75 220,5 72 052,6 69 924,7 70 806,8 68 614,3 69 498,5 68 887,6
Горнодобывающими и перерабатывающими предприятиями 1485 1709 1707 1688 2626 н/д н/д 1407,9
ставлял соответственно 398 млн м3 и 996,0 млн м3 [6].
В отраслевом разрезе в 2018 г. (см. рис. 2) объем забора воды при добыче полезных ископаемых стоит на
третьем месте после энергогенерации и сельского хозяйства и составляет 5207,96 млн м3, или на 22% меньше по сравнению с показателем 2017 г. Несмотря на общее снижение объемов
млн м3 млн м'
Рис. 3. Сброс сточных вод в поверхностные водные объекты в разрезе видов экономической деятельности в 2017 г.
Fig. 3. Waste water discharge in surface water bodies per types of economic activity in 2017
Рис. 4. Расположение очистных сооружений: общий план (а), увеличенное изображение (б) Fig. 4. Arrangement of sewage treatment facilities: a — general plant; b — enlarged image
сброса сточных вод при добыче полезных ископаемых (до 1385,27 млн м3 в 2018 г.), в абсолютном значении эта цифра является весьма значительной, особенно если учесть достаточно высокое загрязнение данного типа стоков.
Объемы водоотведения при добыче полезных ископаемых составляют 1407,92 млн м3, или 3,3% (рис. 3).
Для решения вопроса очистки загрязненных стоков целесообразным представляется использование отходов гор-
Рис. 5. Крупнокусковый материал для возведения искусственного фильтрующего массива Fig. 5. Coarse material for construction of artificial filter mass
ного производства — вскрышных скальных и полускальных пород. Это связано прежде всего с их значительными объемами при открытой угледобыче; с их подходящими физико-механическими свойствами (низкая размокаемость, высокая прочность и относительно высокая удельная поверхность отдельных кусков). Это связано с благоприятным литологическим составом вмещающих толщ: аргиллиты, алевролиты, песчаники и их углистые разности, а также малые объемы кристаллических магматических и метаморфических горных пород.
Результаты
Для проведения натурного эксперимента по фильтрации карьерных сточных вод на одном из горнодобывающих предприятий Кузбасса (разрез «Камы-шанский» АО «СУЭК-Кузбасс») была выбрана площадка в непосредственной близости от существующих очистных сооружений (рис. 4). Также были отобраны определенные объемы вскрышных пород из кровли и почвы отрабатываемых пластов (рис. 5).
В проводимом эксперименте устанавливалась зависимость коэффициента фильтрации от гранулометрического состава горной массы. На основе анализа выполненных ранее работ по изучению движения суспензий в пористых средах [7-11, 13-16, 18-21] в качестве статистической модели зернистой среды была использована модель Козени-Кармана [7]. Модель пористой среды Козени-Кармана представляет собой случайно упакованные частицы сферической формы одинакового размера. В рамках этой модели в единице объема существует в единственном числе поровый канал заданного гидравлического радиуса, в поперечном сечении представляющий собой равносторонний треугольник, что позволяет в этом кана-
ле рассчитать среднюю скорость течения жидкости. Скорость, получаемая из закона Дарси, в сравнении с рассчитанной скоростью дает нужную зависимость коэффициента фильтрации от гранулометрического состава. Полученная зависимость для трехфракционной смеси имеет вид:
0,351 2 ,л ,1,606
Кф=-К3(1-д1-д2)
Ч
+ (1)
/ — N 1 -0,814 Л -0,234
где ц — динамическая вязкость жидкости, Па-с; /?з — среднее значение размера частиц, м; <7^ — относительное содержание первой и второй фракции в смеси, доли ед.; т^ Г2 7Ъ — средние размеры частиц каждой фракции, м.
Выводы
Полученные результаты показывают перспективность применения раздробленных вскрышных пород разрезов Кузбасса в качестве фильтрующего материала в искусственных фильтрующих массивах. Использование зависимости (1) необходимо для расчета гранулометрического состава смеси взорванных горных пород с целью обеспечения требуемого коэффициента фильтрации и показателя фильтрования. Рациональный гранулометрической состав материала для искусственного фильтрующего массива позволит увеличить степень очистки воды по сравнению с материалом, использованным без предварительной подготовки.
Помимо вышесказанного, оптимизация грансостава наполнителя для искусственного фильтрующего массива позволит определить наиболее подходящий фракционный состав для, с одной стороны, снижения коэффициента
фильтрации, а с другой стороны — повышения показателя фильтрования. Варьирование гранулометрического состава в определенных пределах позволит управлять и сроком эффективной работы фильтрующего массива, что немаловажно для горных предприятий с
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
большим сроком службы. Кроме того, использование (рециклинг) твердых отходов горного производства, к которым относятся вскрышные породы, позволяет улучшить экологическую обстановку [26 — 32] в угледобывающем регионе в целом.
1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году». - Электронный ресурс: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_ sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_20l7_/ - Загл. с экрана.
2. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году». - Электронный ресурс: http://gosdoklad-ecology.ru/2018/ -Загл. с экрана.
3. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2014 году». - Электронный ресурс: http://www.mnr.gov.ru/docs/gosudar-stvennye_doklady/o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_fede-ratsii/142679/?sphrase_id=53390. - Загл. с экрана.
4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году». - Электронный ресурс: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_ sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/http_new_mnr_gov_ ru_docs_gosudarstvennye_doklady/ - Загл. с экрана.
5. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году». - Электронный ресурс: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_ i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2016_/ - Загл. с экрана.
6. Матвеева В.А. Оценка и снижение техногенного воздействия ОАО «Ковдорский ГОК» на поверхностные воды: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - СПб.: НМСУ «Горный», 2015.
7. Бэр Я., Заславский Д., Ирмей С. Основы фильтрации воды. - М.: Мир, 1971. - 452 с.
8. Areepitak T., Ren J. Model simulations of particle aggregation effect on colloid exchange between streams and streambeds // Environmental Science & Technology. 2011. Vol. 45. No 13. Pp. 5614-5621.
9. Arnon S, Marx L. P., Searcy K. E, Packman A. I. Effects of overlying velocity, particle size, and biofilm growth on stream-subsurface exchange of particles // Hydrological Processes. 2010. Vol. 24. Pp. 108-114.
10. Esakkimuthu T., Sivakumar D., Akila S. Application of nanoparticles in wastewater treatment // Pollution Research. 2014. Vol. 33. No 3. Pp. 567-571.
11. Gupta S. K, Ramesh K. S, Sameer S. Decentralised wastewater treatment, a sustainable approach for use in developing country environment // Pollution Research. 2015. Vol. 34. No 1. Pp. 111-120.
12. Khayrulina E, Maksimovich N. Influence of drainage with high levels of water-soluble salts on the environment in the Verhnekamskoe potash deposit, Russia // Mine Water and the Environment. 2018. Vol. 37. Pp. 595-603. DOI: 10.1007/s10230-017-0509-6.
13. Jones J. I., Murphy J. F., Collins A. L., Sear D.A., Naden P. S, Armitage P. D. The impact of fine sediment on macro-invertebrates // River Research and Applications. 2012. Vol. 28. No 8. Pp. 1055-1071.
14. Karwan D. L, Saiers J. E. Hyporheic exchange and streambed filtration of suspended particles // Water Resourse Research. 2012. Vol. 48. Pp. 15 — 19.
15. Karwan D. L, Gravelle J.A., Hubbart J. A. Effects of timber harvest on suspended sediment loads in Mica Creek, Idaho // Forest Science. 2007. Vol. 53. No 2. Pp. 181 — 188.
16. Lei L, Jian L, Yutao W, Nvjie W, Renqing W. Cost-benefit analysis and payments for watershed-scale wetland rehabilitation: a case study in Shandong Province, China // International Journal of Environmental Research. 2011. Vol. 5. No 3. Pp. 787 — 796.
17. Maximovich N. G., Khayrulina E. Artificial geochemical barriers for environmental improvement in a coal basin region // Environmental Earth Sciences. 2014. Vol. 72. No 6. Pp. 1915 — 1924.
18. Sharma M. M, Yortsos Y. C. Transport of particulate suspensions in porous media: Model formulation // AlChE Journal. 1987. Vol. 33. No 10. Pp. 1636 — 1643.
19. Xu S., Gao B., Saiers J. E. Straining of colloidal particles in saturated porous media // Water Resourse Research. 2006. Vol. 42. Pp. 12 — 16.
20. Zamani A., Maini B. Flow of dispersed particles through porous media — deep bed filtration // Journal of Petroleum Science & Engineering. 2009. Vol. 69. No 1 — 2. Pp. 71 — 88.
21. Zheng Xi-lai, Shan Bei-bei, Chen Lei, Sun Yun-wei, Zhang Shu-hui Attachment-detachment dynamics of suspended particle in porous media: experiment and modeling // Journal of Hydrology. 2014. Vol. 511. Pp. 199 — 204.
22. Gogolin V.A., Lesin Yu.V. The research methods' review of the natural and tech-nogenic rock massifs stability // Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2018. No 3. Pp. 42 — 55.
23. TyulenevM, MarkovS., Makridin E, Lesin Yu, Gogolin V. Determination of the artificial filtering massif location for purification quarry wastewaters of Kamyshansky open pit mine // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 105. Article 02022. DOI: 10.1051/e3sconf/201910502022.
24. Tyulenev M, Garina E, Khoreshok A., Litvin O., Lesin Yu., Maliukhina E. A method of effective quarry water purifying using artificial filtering arrays // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 50. No 1. Article 012035. DOI: 10.1088/17551315/50/1/012035.
25. Tyulenev M., Lesin Yu., Litvin O., Maliukhina E., Abay A. Increasing the reliability of the work of artificial filtering arrays for the purification of quarry waste water // E3S Web of Conferences. 2017. Vol. 21. Article 02019. DOI: 10.1051/e3sconf/20172102019.
26. Калашников В. А., Горбачев А. В. Некоторые результаты опытно-промышленных испытаний оболочечных фильтровальных конструкций из геотекстильных и геотекстиле-подобных материалов // Техника и технология горного дела. — 2018. — № 3. — C. 56 — 79. DOI: 10.26730/2618-7434-2018-3-56-79.
27. Данилов А. С., Матвеева В. А., Пашкевич М. А. Оценка техногенных массивов как источников экологической опасности // Мир русского слова. — 2017. — № 2. — С. 115 — 120.
28. Калашников В. А., Горбачев А. В. Разработка низкозатратной технологии обезвоживания угольного шлама обогатительных фабрик с применением оболочечных фильтровальных конструкций // Техника и технология горного дела. — 2019. — № 3. — C. 36 — 59. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-3-36-59.
29. Цехлар М., Рыбар П., Михок Я., Энгель Я. К вопросу о классификации запасов минеральных ресурсов // Техника и технология горного дела. — 2019. — № 1. — C. 4 — 23. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-1-04-23.
30. Гаршин О. О., Старцева Ж. Ф. Методика проведения эксперимента по обезвоживанию водоугольной пульпы в условиях обогатительной фабрики шахты им. С.М. Кирова // Техника и технология горного дела. — 2019. — № 2. — C. 33 — 41. DOI: 10.26730/26187434-2019-2-33-41.
31. Быкова М. В., Пашкевич М. А. Снижение экологической опасности загрязненных нефтепродуктами почв на производственных объектах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S7. — С. 392 — 403.
32. Пашкевич М. А., Матвеева В. А., Данилов А. С. Исследование миграции загрязняющих веществ с территорий техногенных массивов Кольского полуострова // Горный журнал. — 2019. — № 1. — С. 17 — 21. ЕШ
REFERENCES
1. Gosudarstvennyy doklad «О sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v2017godu» [State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2017»], available at: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyaniij_ob_okhrane_okru-zhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ob_okhrane_ okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2017_/ (accessed 01.04.2020). [In Russ].
2. Gosudarstvennyy doklad «О sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v2018godu» [State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2018»], available at: http://gosdoklad-ecology.ru/2018/ (accessed 01.04.2020). [In Russ].
3. Gosudarstvennyy doklad «О sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v2014godu» [State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2014»], available at: http://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/o_ sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/142679/?sphrase_ id=53390 (accessed 01.04.2020). [In Russ].
4. Gosudarstvennyy doklad «О sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v 2015 godu» [State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2015»], available at: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ob_ okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/http_new_mnr_gov_ru_docs_gosu-darstvennye_doklady/ (accessed 01.04.2020). [In Russ].
5. Gosudarstvennyy doklad «O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii v2016godu» [State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2016»], available at: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okru-zhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ob_okhrane_ okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2016_/ (accessed 01.04.2020). [In Russ].
6. Matveeva V. A. Otsenka i snizhenie tekhnogennogo vozdeystviya OAO «Kovdorskiy GOK» na poverkhnostnye vody [Assessment and reduction of technogenic influence of Kov-dorsky GOK on surface waters], Candidate's thesis, Saint-Petersburg, NMSU «Gornyy», 2015.
7. Ber Ya., Zaslavskiy D., Irmey S. Osnovy fil'tratsii vody [Principles of water percolation and seepage], Moscow, Mir, 1971, 452 p.
8. Areepitak T., Ren J. Model simulations of particle aggregation effect on colloid exchange between streams and streambeds. Environmental Science & Technology. 2011. Vol. 45. No 13. Pp. 5614—5621.
9. Arnon S., Marx L. P., Searcy K. E., Packman A. I. Effects of overlying velocity, particle size, and biofilm growth on stream-subsurface exchange of particles. Hydrological Processes. 2010. Vol. 24. Pp. 108 — 114.
10. Esakkimuthu T., Sivakumar D., Akila S. Application of nanoparticles in wastewater treatment. Pollution Research. 2014. Vol. 33. No 3. Pp. 567—571.
11. Gupta S. K., Ramesh K. S., Sameer S. Decentralised wastewater treatment, a sustainable approach for use in developing country environment. Pollution Research. 2015. Vol. 34. No 1. Pp. 111 — 120.
12. Khayrulina E., Maksimovich N. Influence of drainage with high levels of water-soluble salts on the environment in the Verhnekamskoe potash deposit, Russia. Mine Water and the Environment. 2018. Vol. 37. Pp. 595-603. DOI: 10.1007/s10230-017-0509-6.
13. Jones J. I., Murphy J. F., Collins A. L., Sear D. A., Naden P. S., Armitage P. D. The impact of fine sediment on macro-invertebrates. River Research and Applications. 2012. Vol. 28. No 8. Pp. 1055 — 1071.
14. Karwan D. L., Saiers J. E. Hyporheic exchange and streambed filtration of suspended particles. Water Resourse Research. 2012. Vol. 48. Pp. 15-19.
15. Karwan D. L., Gravelle J. A., Hubbart J.A. Effects of timber harvest on suspended sediment loads in Mica Creek, Idaho. Forest Science. 2007. Vol. 53. No 2. Pp. 181-188.
16. Lei L., Jian L., Yutao W., Nvjie W., Renqing W. Cost-benefit analysis and payments for watershed-scale wetland rehabilitation: a case study in Shandong Province, China. International Journal of Environmental Research. 2011. Vol. 5. No 3. Pp. 787-796.
17. Maximovich N. G., Khayrulina E. Artificial geochemical barriers for environmental improvement in a coal basin region. Environmental Earth Sciences. 2014. Vol. 72. No 6. Pp. 19151924.
18. Sharma M. M., Yortsos Y. C. Transport of particulate suspensions in porous media: Model formulation. AlChE Journal. 1987. Vol. 33. No 10. Pp. 1636-1643.
19. Xu S., Gao B., Saiers J. E. Straining of colloidal particles in saturated porous media. Water Resourse Research. 2006. Vol. 42. Pp. 12-16.
20. Zamani A., Maini B. Flow of dispersed particles through porous media - deep bed filtration. Journal of Petroleum Science & Engineering. 2009. Vol. 69. No 1-2. Pp. 71-88.
21. Zheng Xi-lai, Shan Bei-bei, Chen Lei, Sun Yun-wei, Zhang Shu-hui Attachment-detachment dynamics of suspended particle in porous media: experiment and modeling. Journal of Hydrology. 2014. Vol. 511. Pp. 199-204.
22. Gogolin V. A., Lesin Yu.V. The research methods' review of the natural and tech-no-genic rock massifs stability. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2018. No 3. Pp. 42-55.
23. Tyulenev M., Markov S., Makridin E., Lesin Yu., Gogolin V. Determination of the artificial filtering massif location for purification quarry wastewaters of Kamyshansky open pit mine. E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 105. Article 02022. DOI: 10.1051/e3sconf/201910502022.
24. Tyulenev M., Garina E., Khoreshok A., Litvin O., Lesin Yu., Maliukhina E. A method of effective quarry water purifying using artificial filtering arrays. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 50. No 1. Article 012035. DOI: 10.1088/17551315/50/1/012035.
25. Tyulenev M., Lesin Yu., Litvin O., Maliukhina E., Abay A. Increasing the reliability of the work of artificial filtering arrays for the purification of quarry waste water. E3S Web of Conferences. 2017. Vol. 21. Article 02019. DOI: 10.1051/e3sconf/20172102019.
26. Kalashnikov V. A., Gorbachev A. V. Some results of pilot tests of shell filter constructions made of geotextile and geotextile-like materials. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2018, no 3, pp. 56-79. [In Russ]. DOI: 10.26730/2618-7434-2018-3-56-79.
27. Danilov A. S., Matveeva V.A., Pashkevich M. A. Evaluation of technogenic massifs as sources of environmental hazard. Mir russkogo slova. 2017, no 2, pp. 115-120. [In Russ].
28. Kalashnikov V.A., Gorbachev A. V. Development of a low-cost technology for coal slurry dewatering from concentration plants with the use of shell filter constructions. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2019, no 3, pp. 36-59. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-3-36-59.
29. Tsekhlar M., Rybar P., Mikhok Ya., Engel' Ya. On the issue of mineral reserves' classification. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2019, no 1, pp. 4-23. [In Russ]. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-1-04-23.
30. Garshin O. O., Startseva Zh. F. Experimental technique of the coal-water pulp dewatering at S.M. Kirov mine's concentrating plant. Journal of Mining and Geotechnical Engineering. 2019, no 2, pp. 33-41. [In Russ]. DOI: 10.26730/2618-7434-2019-2-33-41.
31. Bykova M. V., Pashkevich M. A. Reducing environmental hazard of oil-contaminated soils at production facilities. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019, no S7, pp. 392-403. [In Russ].
32. Pashkevich M.A., Matveeva V. A., Danilov A. S. Study of migration of pollutants from the territories of anthropogenic massifs of the Kola Peninsula. Gornyi Zhurnal. 2019, no 1, pp. 1721. [In Russ].
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Макридин Евгений Владимирович1 — аспирант, заместитель директора
технического (по перспективному развитию) разрезоуправления АО «СУЭК-Кузбасс»,
Тюленев Максим Анатольевич1 — канд. техн. наук, доцент, профессор,
Марков Сергей Олегович1 — канд. техн. наук, доцент,
Лесин Юрий Васильевич1 — д-р техн. наук, профессор,
Мурко Елена Викторовна1 — канд. техн. наук, доцент,
начальник отдела аспирантуры, докторантуры,
1 Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева (КузГТУ). Для контактов: Тюленев М. А., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS E.V. Makridin1, Graduate Student;
Deputy of Technical Director (for Perspective Development) of Surface Mining Office,
SUEK-Kuzbass JSC, 652507, Leninsk-Kuznetskiy, Russia,
M.A. Tyulenev1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
Professor, e-mail: [email protected],
S.O. Markov1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
Yu.V. Lesin1, Dr. Sci. (Eng.), Professor,
E.V. Murko1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor,
Chief of Graduate and Doctoral Studies Department,
1 T. Gorbachev Kuzbass State Technical University, 650000, Kemerovo, Russia. Corresponding author: M.A. Tyulenev, e-mail: [email protected]
Получена редакцией 18.03.2020; получена после рецензии 05.08.2020; принята к печати 20.11.2020. Received by the editors 18.03.2020; received after the review 05.08.2020; accepted for printing 20.11.2020.
_ A _
РУКОПИСИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА ТЕМПЕРАТУРЫ И АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДАТЧИКА DHT11
(№ 1230/12-20 от 23.09.2020; 11 с.) Шогенова Залина Асланбековна1 — старший преподаватель, e-mail: [email protected], Жилов Ислам Анзорович1 — магистр, Созаев Ильяс Исхакович"1 — магистр, Макоев Ислам Аскербиевич1 — магистр, e-mail: [email protected].
1 Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, Нальчик, Россия.
Рассмотрен метод разработки аппаратно-программного комплекса мониторинга температуры и атмосферного давления на основе датчика DHT11. Температура и влажность — одни из важнейших параметров технологических процессов. Они обладают некоторыми особенностями, вызывающими необходимость применения большого количества методов и технических средств для их измерения.
Ключевые слова: аппаратно-программный комплекс, мониторинг, атмосферное давление, датчик, агротехника, микроклимат.
DEVELOPMENT OF A HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR MONITORING TEMPERATURE AND ATMOSPHERIC PRESSURE BASED ON DHT11 SENSOR
Z.A. Shogenova\ Senior Lecturer, e-mail: [email protected],
I.A. Zhilov, Magister, I.I. Sozaev\ Magister, I.A. Makoev\ Magister, e-mail: [email protected].
1 Kh.M. Berbekov Kabardino-Balkarian State University, 360004, Nalchik, Russia.
The article considers a method for developing a hardware and software system for monitoring temperature and atmospheric pressure based on the DHT11 sensor. Temperature and humidity are one of the most important parameters of technological processes. It has some fundamental features, which necessitates the use of a large number of methods and technical means for its measurement.
Key words: hardware-software complex, monitoring, atmospheric pressure, sensor, agricultural technology, microclimate.
