CC BY
21
Оригинальная статья
УДК 622.85:622.33:622.271:550.814 © Коллектив авторов, 2020
О создании федерального центра дистанционного мониторинга экологии горного производства в угледобывающей отрасли
- Р0!: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-2-68-72 -
ЗЕНЬКОВ И.В.,
доктор техн. наук, Заслуженный эколог РФ, профессор, магистрант
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», профессор ФГБУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва», инженер ИВТСО РАН, 660041, г. Красноярск, Россия, e-mail: zenkoviv@mail.ru
МОРИН А.С.,
доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия
БРОВИНА Т.А.,
старший преподаватель
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия
КОНДРАШОВ П.М.,
канд. техн. наук, заведующий кафедрой
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
660041, г. Красноярск, Россия
КИРЮШИНА Е.В.,
канд. техн. наук, доцент
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия
ФЕДОРОВ А.Б.,
канд. физ.-мат. наук, доцент
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
660041, г. Красноярск, Россия
ПАВЛОВА П.Л.,
канд. техн. наук, старший преподаватель
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
660041, г. Красноярск, Россия
ВОКИН В.Н.,
канд. техн. наук, профессор
ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»,
660041, г. Красноярск, Россия
ВЕРЕТЕНОВА Т.А.,
доцент ФГАОУ ВО Сибирский федеральный университет, 660041, г. Красноярск, Россия
БРЕЖНЕВ Р.В.,
канд. техн. наук, доцент ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, г. Красноярск, Россия
В статье раскрываются сущность, цель и задачи создания федерального центра по дистанционному мониторингу экологического состояния земель, нарушенных в ходе разработки угольных месторождений открытым способом. Информация, вырабатываемая федеральным центром, предназначена угольным разрезам для принятия управленческих решений при реализации природоохранной деятельности, а также для правоохранительных и надзорных органов.
Ключевые слова: открытые горные работы, угольные разрезы, дистанционный мониторинг, дистанционное зондирование Земли, федеральный центр дистанционного мониторинга, природоохранные мероприятия, охрана окружающей среды, восстановление экосистемы.
Для цитирования: О создании федерального центра дистанционного мониторинга экологии горного производства в угледобывающей отрасли / И.В. Зеньков, А.С. Морин, Т.А. Бровина и др. // Уголь. 2020. № 2. С. 68-72. 00!: 10.18796/0041 -5790-2020-2-68-72.
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая безопасность Российской Федерации является одним из главных направлений обеспечения национальной безопасности страны в долгосрочной перспективе, важнейшей составляющей демографической политики, необходимым условием реализации стратегического национального приоритета - повышения качества жизни российских граждан путем гарантирования высоких экологических стандартов жизнеобеспечения [1]. Самое пристальное внимание в ходе проведения экологической политики, прежде всего, должно быть направлено на промышленные территории с большой техногенной нагрузкой, и в частности, на угледобывающие регионы [1]. Как известно, к таким территориям относятся регионы с масштабной разработкой открытым способом угольных месторождений (Кузбасс, Красноярский край, Республика Хакасия, Иркутская область и др.), где в границах разрабатываемых месторождений происходит полная трансформация природной экосистемы в горнопромышленные ландшафты [2, 3, 4].
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО
ЦЕНТРА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА
ЭКОЛОГИИ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
На федеральном уровне одной из важнейших задач Правительства РФ является организация мониторинга экологического состояния территорий с горными работами как элемента экологической безопасности и контроль за реализацией мер по ее обеспечению. Органы государственной власти субъектов Российской Федерации во взаимодействии с федеральными органами государственной власти должны с учетом региональных особенностей реали-зовывать единую государственную экономическую политику в области обеспечения экологической безопасности, способствовать ведению мониторинга состояния промышленной экологии на своих территориях.
В области организации и управления обеспечением экологической безопасности необходимо осуществлять мониторинг, прогнозирование и контроль состояния нарушенных земель, атмосферного воздуха, сформировать государственные информационные ресурсы в сфере обеспечения экологической безопасности. Основные положения Экологической программы РФ должны быть отражены в Государственной автоматизированной системе управления в сфере недропользования. Предлагается выделить в «Программе...» [1] подпрограмму «Экология угледобывающего производства», предполагающую осуществление следующих основных мероприятий:
- создание системы автоматизированного ведения паспортов предприятий, разрабатывающих угольные месторождения открытым способом, на основе результатов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ);
- создание системы оперативного мониторинга комплекса показателей экологии горного производства;
- создание системы анализа угроз и рисков проведения мероприятий природоохранной деятельности, обеспечения экологической безопасности, выработки прогнозов, решений и рекомендаций в сфере управления этой деятельностью;
- обеспечение государственной поддержки дистанционного мониторинга земель, нарушенных в ходе масштабной разработки угольных месторождений.
В связи с большой географической дисперсией объектов открытой угледобычи на территории России оценивать состояние экологии горного производства на этой территории предлагается путем создания федерального центра дистанционного мониторинга экологии земель, нарушенных в ходе недропользования, а также качества атмосферного воздуха. Предлагается вменить в обязанности федерального центра выработку информации экологического характера для предприятий недропользования, а также предоставление информации в природоохранные и надзорные органы для принятия ими управленческих решений. Параллельно с этим считаем целесообразным создание филиалов федерального центра в регионах.
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФЕДЕРАЛЬНОГО ЦЕНТРА ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
При формировании информационной базы по предприятиям угледобычи в каркас информационной системы в обязательном порядке должны быть включены блоки, в которых отражаются: результаты работ по горнотехнической рекультивации, проводимой горнодобывающими предприятиями (факт и объем снятия почвенного слоя); результаты работ по биологической рекультивации, наличие или отсутствие процессов самовосстановления растительной экосистемы; эффективность протекания этих процессов и др. Производится дистанционный мониторинг степени влияния загрязнения воздушного бассейна при работе горных и транспортных машин, проведении взрывных работ на загрязнение рекультивированных земель.
Дистанционный мониторинг выполняют в два этапа: на первом (подготовительном) этапе на космоснимках выделяют объекты горнопромышленных ландшафтов (карьеры, породные отвалы, хранилища отходов обогащения угля) для проведения на их поверхности мониторинга с прорисовкой их границ, определяют площади каждого объекта горнопромышленного ландшафта. На втором этапе по результатам дешифрирования космосним-ков определяют классы ландшафта - участки без растительного покрова, техногенные водоемы, вскрытые или отработанные угольные пласты, участки с растительным покровом. Подбирают космоснимки из ретроспективного периода с длиной лага 20-25 лет. Проводят дешифрирование поверхностей исследуемых объектов.
Предлагаемая блок-схема информационных потоков в мониторинге экологического состояния горного производства в угледобывающих регионах с консолидацией информации на федеральном уровне для принятия управленческих решений представлена на рисунке.
Схема информационных потоков в трехуровневом мониторинге экологии угледобывающего производства с использованием информации дистанционного зондирования
Создание федерального центра ДЗЗ решает ряд задач. Главная задача деятельности центра ДЗЗ - всестороннее способствование сохранению и восстановлению биоразнообразия на землях, нарушенных в ходе производства открытых горных работ на угольных месторождениях. Вторая задача - оценка восстановления растительного покрова как за счет производства работ по рекультивации земель, так и за счет действия природных факторов самовосстановления. Результаты оценки передаются угледобывающим предприятиям. Третья задача - контрольная с позиции правоведения - передача информации в надзорные органы. Четвертая задача - контроль за воздухом, оценка эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу и оценка ее влияния на загрязнение земель. Решение еще одной задачи направлено на совершенствование доступности системы информационного обеспечения состояния экологии для населения, проживающего в угледобывающих регионах.
Вышесказанное позволяет выделить основной субъект в мониторинге - угледобывающее предприятие, экологические показатели и характеристики которого выступят основой для формируемой информационной базы со всесторонним охватом наиболее значимых показателей для внесения предложений, поправок и дополнений в перечень осуществляемых природоохранных мероприятий.
В обрабатываемых информационных потоках и данных формируют таблицы, описывающие многомерные массивы однородных элементов: показатели исследуемых объектов (площадь, наличие или отсутствие почвенного слоя на поверхности объектов и тому подобное), фактографические данные (продуктивность травянистого покрова, состояние древостоя и тому подобное). На первом этапе работы задачи этого класса предлагаем решать путем создания специальных таблиц в формате .хЬ, которые заполняются специалистами центра ДЗЗ и пересылаются по электронной почте на сервер угледобывающей компании (предприятия), где администратор импортирует полученные данные в свою базу. Для исправления ошибок в получаемых данных предусмотрен Web-интерфейс редактирования.
Для удобства пользователя информационной системой, формируемой по результатам ДЗЗ, создана форма «Карточка объекта горнопромышленного ландшафта», отражающая накапливающуюся в базе данных информацию о состоянии формируемой растительной экосистемы на поверхности объектов. В ходе обработки и дешифрирования космоснимков, поступающих из космоса в хранилище информации об экологическом состоянии исследуемых объектов, применяют как стандартные пакеты ПО, так и адаптированное программное обеспечение. В качестве моделей, описывающих результаты природоохранной деятельности угледобывающего предприятия, предлагаем применить рейтинговые (интегральные) оценки. Это открывает возможность для более качественного комплексного анализа, поскольку исследуемые объекты оцениваются с различных сторон. С помощью интегрального показателя вся совокупность экологических показателей разбивается на несколько групп по степени проявления анализируемых свойств. Параллельно проводится ранжирование внутри каждой группы.
В качестве методической основы для построения рейтингов используется метод «эталонного объекта горнопромышленного ландшафта», построенный на практическом применении известного в математической статистике приема, оперирующего формулой среднеквадратиче-ского отклонения для определения степени разброса анализируемых величин (количественные и качественные оценки экологических показателей) от некоторого базисного ориентира. Таким образом, определяется «расстояние» от каждого объекта в исследуемой совокупности до объекта эталонного. Степень близости каждого отдельного предприятия к эталонному и определяет его место в рейтинге.
Применительно к действующим угледобывающим предприятиям данный подход может быть реализован пошагово, в следующей логической последовательности. В регионе со схожими природно-климатическими характеристиками рассматриваются N объектов, подлежащих рей-ти н говому ра нжи ровани ю. После соответствующей идентификации характеристик из всех значений выбирается наилучшее, которое характеризует условно-эталонный объект, где получены наиболее приемлемые экологические показатели восстановления экосистемы. Исходные показатели для каждого объекта горнопромышленного ландшафта стандартизируются по отношению к условно-эталонному объекту по известным формулам. Далее для каждого объекта, на поверхности которого проводится дистанционный мониторинг, определяется величина сред-неквадратического отклонения всех его показателей от условно-эталонных значений, которая и берется в основу формируемой рейтинговой оценки. Таким образом, можно делать заключение о необходимости корректировки масштабов природоохранных мероприятий на объектах, экологические показатели которых в значительной степени отличаются в меньшую сторону от аналогичных показателей условно-эталонного объекта.
Использование ГИС-инструментария позволяет осуществлять анализ экологического состояния земель, нарушенных горными работами, и открывает новые возможности построения специализированных тематических карт с нанесением классов ландшафтов, в том числе видов растительного покрова, их площадей и границ на исследуемых объектах.
Подготовка к внедрению вышеописанных технологий и принятие квалифицированного решения об инвестициях в мероприятия по охране окружающей среды (ООС) любого горнодобывающего предприятия предполагают наличие:
• четко обозначенных краткосрочных и стратегических целей внедрения инновационных технологий в области ООС;
• персонала, прошедшего подготовку в области ООС;
• детального описания существующих процессов в технологиях проведения мероприятий по ООС и их пересмотра в зависимости от приоритетных целей (известные принципы реинжиниринга бизнес-процессов);
• сравнительного анализа существующего на предприятии положения, связанного с состоянием аппаратного и программного обеспечения, применяющимися протоколами, стандартами и подобного для определения потребностей в инвестициях в природоохранные мероприятия на перспективу;
• разработки экологических требований к ресурсам проекта (какие материальные и человеческие ресурсы - качество, величина - и в какое время следует эти ресурсы оплачивать);
• возможности и понимания горнодобывающим предприятием своей миссии в области ООС.
Рекультивация земель зачастую является единственным фактором, определяющим восстановление растительной экосистемы на объектах горнопромышленного ландшафта. Поэтому все технологические процессы, начиная от подготовки продуктивной техногенной смеси для ее нанесения на поверхности породных отвалов и хранилищ отходов обогащения угля до выращивания саженцев для их высадки на рекультивируемые поверхности с последующим уходом за ними, являются ключевыми моментами при формировании вклада угледобывающего предприятия в сохранение биоразнообразия на землях, изъятых под нужды недропользования.
В этой ситуации цели и задачи управления природоохранной деятельностью угледобывающего предприятия могут быть достигнуты при использовании информационных технологий. На любом предприятии остро стоит проблема получения информации об адекватности проведенных природоохранных мероприятий, поскольку приоритетной является главная производственная цель - обеспечение максимально возможного объема добычи угля на месторождении. Поэтому работа федерального центра по мониторингу экологии угледобывающих производств позволит снабдить предприятия информацией о ходе восстановительных процессов, происходящих на рекультивированных объектах в ходе формирования экосистемы.
В конечном итоге использование информационных систем в управлении при родоохра нной деятел ьностью в формате угледобывающей промышленности позволит эффективно и оперативно разрабатывать проекты по экологизации нарушенных земель, выполняемых согласно Указу Президента РФ от 19 апреля 2017 г. № 176 [1]. Именно благодаря этим свойствам информационные системы, созданные на основе результатов дистанционного мониторинга, могут выступать в качестве эффективного инструментария оценки экологического состояния, то есть являться основой для принятия управленческих решений угледобывающими предприятиями в области ООС. С применением информационных систем в экологизации горных производств достигаются значимые конкурентные преимущества.
При вложении угледобывающим предприятием инвестиций в природоохранные мероприятия в распределении финансовых ресурсов прослеживаются два принципиально различающихся временных этапа. На первом этапе возможности информационных технологий должны обеспечить сокращение времени на выработку решения о первоочередности реализации тех или иных природоохранных мероприятий, то есть на понимание того обстоятельства, на каких предприятиях в регионе в первую очередь и с какой эффективностью должны быть реализованы инвестиции в ООС. На втором этапе главная цель природоохранной деятельности меняется и должна быть направлена на анализ достигнутого, определение результатов реализованных мероприятий по ООС, что может быть эффективно и быстро выполнено с привлечением ресурсов ДЗЗ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итоги, отметим, что создание федерального центра дистанционного мониторинга в формате России позволит генерировать два вида информации: консультативного характера для угледобывающих предприятий и оценочного характера для природоохранных ведомств. Весьма важным фактором будет являться то обстоятельство, что вся информация, полученная в ходе дистанционного мониторинга, в полном объеме освобождена от субъективистских оценок.
Список литературы
1. Указ Президента Российской Федерации от 19 апреля 2017 г. № 176 «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года».
2. Дистанционное зондирование в экологии топливно-энергетического комплекса России и стран Азии / И.В. Зеньков, Ю.П. Юронен, И.М. Барадулин и др. Красноярск: Издательство Сибирского федерального университета, 2016. 308 с.
3. Угольные разрезы России из космоса. Горные работы и экология нарушенных земель / И.В. Зеньков, В.В. Заяц, Б.Н. Нефедов и др. Красноярск: Издательство Сибирского федерального университета, 2017. 519 с.
4. Топливно-энергетический комплекс России из космоса / И.В. Зеньков, В.В. Коростовенко, В.А. Миронкин и др. Угольные разрезы, тепловые станции, промышленная экология. Красноярск: Издательство Сибирского Федерального университета, 2019. 616 с.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.85:622.33:622.271:550.814 © Collective of authors, 2020
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 2, pp. 68-72 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-2-68-72
Title
ABOUT THE CREATION OF A FEDERAL CENTER FOR REMOTE MONITORING OF THE ECOLOGY OF MINING IN THE COAL INDUSTRY Authors
Zenkov I.V.1, 2, Morin A.S.1, Brovina T.A.1, Kondrashov P.M.1, Kiryushina E.V.1, Fedorov A.B.1, Pavlova P.L1, Vokin V.N.1 , Veretenova T.A.', Brezhnev R.V.1
1 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2 Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
Authors' Information
Zenkov I.V., Doctor of Engineering Sciences, Merited Ecologist of the Russian Federation, Professor, e-mail: zenkoviv@mail.ru Morin A.S., Doctor of Engineering Sciences, Head of department Brovina T.A., Senior lecturer
Kondrashov P.M., PhD (Engineering), Head of department
Kiryushina E.V., PhD (Engineering), Associate Professor
Fedorov A.B., PhD (Physical and mathematical), Associate Professor
Pavlova P.L., PhD (Engineering), Senior lecturer
Vokin V.N., PhD (Engineering), Professor
Veretenova T.A., Associate Professor
Brezhnev R.V., PhD (Engineering), Associate Professor
Abstract
The paper reveals the essence, purpose and tasks of creating a federal center for remote monitoring of the ecological condition of lands disturbed during open pit mining of coal deposits. The information generated by the federal center is intended for coal mines for making managerial decisions in the implementation of environmental activities, as well as for law enforcement and regulatory authorities.
Keywords
Surface mining, Open-pit coal mines, Remote monitoring, Remote sensing of the Earth, Federal center for remote monitoring, Environmental measures, Environmental protection, Ecosystem restoration.
References
1. Ukaz Prezidenta RossiyskoyFederatsii ot 19 aprelya 2017g. N 176 "OStrategii ekologicheskoy bezopasnosti Rossiyskoy Federatsii na period do 2025 goda"
[Decree of the President of the Russian Federation of April 19, 2017 No. 176 "On the Strategy for the Environmental Safety of the Russian Federation for the period until 2025"]. (In Russ.).
2. Zenkov I.V., Yuronen Yu.P., Baradulin I.M. et al. Distantsionnoye zondirov-aniye v ekologii toplivno-energeticheskogo kompleksa Rossii i stran Azii [Remote sensing in the ecology of the fuel and energy complex of Russia and Asian countries]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2016, 308 p. (In Russ.).
3. Zenkov I.V., Zayats V.V., Nefedov B.N. et al. Ugol'nyye razrezy Rossii iz kosmosa. Gornyye raboty i ekologiya narushennykh zemel' [Open-pit coal mines of Russia from space. Mining and ecology of disturbed lands]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2017, 519 p. (In Russ.).
4. Zenkov I.V., Korostovenko V.V., Mironkin V.A. et al. Toplivno-energeticheskiy kompleks Rossii iz kosmosa [Fuel and energy complex of Russia from space] / Ugol'nyye razrezy, teplovyye stantsii, promyshlennaya ekologiya [Coal mines, thermal stations, industrial ecology]. Krasnoyarsk, SFU Publ., 2019, 616 p. (In Russ.).
For citation
Zenkov I.V., Morin A.S., Brovina T.A. et al. About the creation of a federal center for remote monitoring of the ecology of mining in the coal industry. Ugol' -Russian Coal Journal, 2020, No. 2, pp. 68-72. (In Russ.). DOI: 10.18796/00415790-2020-2-68-72.
Paper info
Received October 20, 2019 Reviewed November 16,2019 Accepted December 20,2019
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
СУЭК внедряет электронную систему предсменных осмотров
На предприятиях Сибирской угольной энергетической компании в Красноярском крае идет внедрение электронной системы предсменных осмотров. Пилотными стали предприятия в г. Назарово - Назаровский разрез и Назаровское горномонтажное наладочное управление (ГМНУ).
«Пять в одном» - именно столько исследований состояния организма одновременно проводит специальный роботизированный комплекс. Температура, артериальное давление, пульс, отсутствие алкогольного и наркотического опьянения - на выявление этих показателей у «электронного врача» уходит чуть больше минуты. Затем сотрудник получает заключение на бумажном носителе о допуске к работе либо о необходимости получить консультацию у врача.
Предсменный медицинский осмотр является обязательным на предприятиях СУЭК. Электронная система позволяет ускорить процесс освидетельствования персонала. При этом исключается человеческий фактор - фиксируются только объективные показания приборов. Кроме того, все данные осмотра фиксируются в формате «фото и видео» и хранятся в памяти умного устройства.
На Назаровском разрезе приступили к работе три таких комплекса, еще один запущен в ГМНУ. Назаровцы первыми среди коллег красноярских предприятий СУЭК получили подобные терминалы и уже провели их тестовые испытания.
«Комплексы оперативно решают важную задачу - на производственные объекты попадают только те, кто получил допуск и не имеет медицинских противопоказаний, - комментирует заведующая ведомственным здравпунктом ООО «МСЧ Угольщик» Галина Гайзулина, - что имеет важнейшее значение с точки зрения сохранения жизни и здоровья не только работника, но и его товарищей, и всего коллектива».
Добавим, приобретение электронных комплексов является частью комплексной программы СУЭК по сохранению здоровья сотрудников и повышению безопасности производства. Благодаря такой работе уровень производственного травматизма в СУЭК с 2006 г. снижен в 6,5 раза; показатель LTIFR (Lost Time injury Frequency Ratio - коэффициент частоты несчастных случаев, принятый в мировой практике как основной индикатор эффективности компании в области охраны труда и ПБ) уменьшен в 4 раза.
