CC BY
27
УДК 556:504
СИСТЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОДЗЕМНОЙ
ДОБЫЧИ УГЛЯ
Н.М. Качурин, Р. А. Ковалев, В.И. Сарычев, К. А. Головин
Выполнен анализ информации по утилизации отходов в Подмосковном, Донецком и Кузнецком угольных бассейнах. Приведены результаты эколого-экономических исследований эффективности добычи коксующихся угля на закрываемых шахтах Про-копьевского района Кузбасса.
Ключевые слова: отходы, террикон, эколого-экономическая эффективность, математическая модель, оптимизация.
Долгосрочная программа развития угольной промышленности России нацелена на реализацию потенциальных конкурентных преимуществ российских угольных компаний и переход к инновационному социально ориентированному типу экономического развития страны. При этом предполагается обеспечить высокий уровень экологической безопасности в угольной отрасли. Планируется увеличение производительности труда в 5 раз к 2030 г. Прогнозный диапазон рациональных объемов добычи угля в 2030 г. должен составить 380...430 млн т. Президент России В.В. Путин отмечает, что за предстоящие полтора-два года необходимо совершить настоящий рывок в повышении конкурентоспособности российской экономики. Минерально-сырьевые ресурсы России являются частью ее национального богатства и той природной базой, опираясь на которую, развивается экономика России. А научные исследования, связанные с экологической оценкой реструктуризации и диверсификации угольной промышленности, позволят реформировать экономику страны во многих промышленных отраслях на собственной природно-ресурсной базе.
Результаты анализа существующей базы данных государственной статистической отчетности по Кемеровской и Тульской областям показали, что, во-первых, проблема утилизации отходов - это экологическая проблема регионального масштаба и, во-вторых, промышленные отходы характеризуются разнообразием состава и свойств, широким спектром направлений использования. Информационная база данных по имеющимся и вновь образующимся отходам позволяет установить стоимость вторичного сырья, требования к хранению и вторичной переработке для оптимального решения проблем рационального природопользования. На территориях горнодобывающих регионов России имеются отходы, которые вследствие повышенной токсичности или ряда других причин не нашли широкого применения ни в одной отрасли народного хозяйства, в том числе и в производстве строительных материалов [1 - 2].
К числу малоиспользуемых отходов относятся: феррованадиевые шламы, содержащие агрессивные кислоты (НБ, HCl, H2SO4, H3PO4), отходы угледобычи, буроугольные золы, шлам газоочистки доменных печей и
312
другие отходы. Необходимость наращивания объемов добычи угля в Кузбассе приводит к образованию и складированию новых объемов твердых минеральных отходов. В результате перемещения и складирования отходов происходит формирование техногенных массивов, негативные последствия которого характеризуются трансформацией ландшафтов, ухудшением состояния атмосферы, сокращением площадей земель, пригодных для сельскохозяйственного пользования, загрязнением почвенного покрова, развитием эрозионных процессов, изменением гидрологического и гидрогеологического режима района.
На территории Подмосковного угольного бассейна, где добыча угля прекращена, загрязнению подвергаются все типы ландшафтов. В то же время особое внимание следует обратить на проблему отходов, поскольку даже приближенные расчёты указывают на то, что за 150-летнюю историю разработки углей бассейна в Тульской области было добыто не менее 1271,44 млн т угля. Таким образом, на дневной поверхности скапливалось в виде различных отходов производства более 317,85 млн т горных пород (25 % от объёма добычи товарной продукции). В тех случаях, когда породы складируются в терриконах, с течением времени за счёт интенсивного окисления происходит вынос ряда химических элементов, в том числе и токсичных. В принципе, происходит кучное сернокислотное выщелачивание.
Растворы серной кислоты образуются в результате окисления минералов, содержащих серу, под воздействием атмосферных осадков. В зависимости от «возраста» терриконов степень выноса элементов из его тела может быть самой разнообразной. В результате того, что на подавляющем большинстве шахт Восточного Донбасса выработанное техногенное пространство затоплено или происходит затопление его верхних горизонтов, отмечено повышенное количество провалов, образовавшихся над ранее ликвидированными наклонными и вертикальными стволами. Как правило, зафиксированные на выходах пластов, провалы земной поверхности приурочены к подготовительным выработкам и краевым частям целиков угля, ориентированным по падению пласта, по границе выработанного пространства. Выполненное литохимическое опробование и лабораторный анализ почв и грунтов вокруг пяти породных отвалов ликвидируемого шахтоуправления «Мирное» в Ростовской области на площади 216,0 га свидетельствуют о том, что по двум объектам из пяти категория загрязнения почв - опасная [3 - 4].
Один из двух опасных объектов - породный отвал № 5 бис шахты № 47 - находится в жилом секторе города Шахты. Например, на территории Шахтинского угольного района Ростовской области в течение III квартала 2008 г. было ликвидировано девять провалов земной поверхности общим объемом 5493 м3, в том числе дефекты изоляции вентиляционного и технологического каналов, чем обеспечена безопасность жизнедеятельности местного населения.
По результатам длительных наблюдений установлено, что в большие и малые реки Ростовской области вместе с техногенными водами ликвидируемых шахт поступило 137000 тонн загрязняющих веществ и около 500 тонн общего железа. Основными шахтами-загрязнителями являются шахта «Глубокая», ШУ «Мирное», им. Красина, им. Кирова, №15 ШУ «Несветаевское», «Комиссаровская», ШУ «Бургустинское», «Восточная», ШУ «Краснодонецкое», «Тацинская». Результаты газомониторинга свидетельствуют об устойчивой взаимосвязи концентрации выходящих шахтных газов и времени года. Проникновение вредных газов в подвалы и погреба жилого сектора регистрируется в основном с наступлением теплого периода года и при пониженном атмосферном давлении. Газовыделения с опасными концентрациями отмечаются и при высоком атмосферном давлении.
Основной целью государственной политики в области развития угольной промышленности России является удовлетворение спроса на российский уголь на внутреннем и внешнем рынках. В этой связи важнейшими задачами угольной промышленности становятся сохранение и наращивание производственного и экономического потенциала отрасли, создание гибкой и эффективной системы организации производства угольной продукции в условиях рыночных отношений. Наращивание потенциала угольной отрасли должно обеспечить снижение риска в энергообеспечении экономики России и стабилизацию топливно-энергетического баланса [5 - 6].
Угольная промышленность России среди других отраслей топливно-энергетического комплекса (ТЭК) имеет наиболее обеспеченную сырьевую базу. Общие балансовые запасы угля в России оцениваются в 200 млрд т., из которых 105,4 млрд т по состоянию на 01.01.2018 г. детально разведаны и составляют сырьевую базу отрасли (запасы категории А+В+С1 действующих, строящихся угледобывающих предприятий и разведанных резервных участков, подготовленных для строительства новых шахт, разрезов и прирезки к полям действующих предприятий). Промышленные запасы энергетических углей на действующих предприятиях оцениваются в 14,6 млрд т, из которых 44 % составляют каменные и 56 % - бурые угли. Промышленные запасы углей для коксования оцениваются в 3,7 млрд т, из которых более половины составляют угли ценных марок. При этом свыше 80 % (до 3 млрд т) промышленных запасов углей для коксования сосредоточено в Кузнецком бассейне.
Основной объём (до 80 %) балансовых запасов приходится на районы Западной и Восточной Сибири. Для открытого способа добычи пригодны почти 60 % этих запасов. Наиболее благоприятные для извлечения высококачественные каменные угли сосредоточены в основном в Кузнецком бассейне. По запасам углей, пригодных для разработки открытым способом, Кузбасс занимает второе место после Канско-Ачинского бассейна, по степени их промышленного освоения - первое. Кузнецкие угли отличаются высокими потребительскими свойствами и соответствуют мировым
314
стандартам качества. Удовлетворение потребности экономики страны в угольном топливе будет связано, прежде всего, с развитием добычи угля в бассейнах федерального значения - Кузнецком и Канско-Ачинском. Предусматривается также развитие добычи на месторождениях Восточной Сибири (Мугунское, Тугнуйское) и Дальнего Востока (Ургальское, Огод-жийское, Эльгинское). Добычу угля в Печорском и Донецком бассейнах, имеющих межрегиональное значение, но характеризующихся высоким уровнем производственных затрат на добычу, предусматривается поддерживать на достигнутом уровне, учитывая высокую потребность в печорских коксующихся и энергетических углей для Северного и Северозападного районов.
Комплексную оценку эколого-экономической эффективности доработки оставшихся запасов коксующихся углей на закрываемых шахтах целесообразно осуществлять на основе интегрированных относительных показателей ценности дорабатываемых запасов и антропогенного воздействия на окружающую среду закрываемых шахт. Осуществлять оценку эколого-экономической эффективности доработки оставшихся запасов углей на закрываемых шахтах с учетом абсолютных значений не даст наилучшего решения из-за многообразия переменных. Эколого-экономическая оценка, влияющая на результативность доработки оставшихся запасов коксующихся углей закрываемых шахт и с учетом ввода новых шахт Кузбасса в размере до 2,4 млн т осуществляется на основе разности ценности дорабатываемых запасов углей и экологических последствий, создаваемых в процессе закрытия шахт. Определяющим уровнем целесообразности доработки оставшихся запасов выступает, по мнению авторов, относительный интегральный эколого-экономический критерий В.Г. Гридина [3, 7]. Это позволило сформулировать задачу оптимизации в следующем виде:
"ЗЩ- (Э + Н)
Т = 1£
— К
Э(1 + ен — I)1' э
® тах; (1)
о^-(2)
Э(1 + ен — 1)1
Кэ > 0, Кэ (ХКв.р.+Кв.с.+Кз.р.+Ко.п.) > 0, ЗЦп > Э+Н, (3)
где Т - критерий В.Г. Гридина; 1 - период прогноза, 1, 2, 3, .... ,п, год; З -оставшиеся запасы на шахтах, т; Ц - цена единицы продукции их освоения, руб./т; Э - суммарные затраты, необходимые для их доработки, руб.; ^ - удельный коэффициент качества коксующихся углей в цене продукции; (1 + ен — 1)1 - коэффициент дисконтирования; ен - нормативная процентная ставка; 1 - уровень инфляции, %; Н - налоги на прибыль, руб.; ] - индекс шахты.
Практическая апробация усовершенствованной методики оценки воздействия на окружающую среду при подземной добычи коксующихся углей наглядно свидетельствует о повышении эффективности прогнозных оценок. Это достигается за счет широкого применения вычислительных
экспериментов и результатов имитационного моделирования экологических последствий с использованием адекватных закономерностей формирования пылегазовых выбросов, сбросов и нарушения земель. Усиление техногенного воздействия в Кузнецком бассейне связано как с увеличением объемов добычи, так и с наибольшей концентрацией угледобывающих предприятий.
Усовершенствованная методика оценки экологической безопасности и эффективности рационального освоения месторождений при подземной добыче угля позволила обосновать целесообразность доработки оставшихся запасов коксующихся углей по 4 шахтам из 18 предприятий АО «Прокопьевскуголь». С учетом выявленных подходов сформирована производственная программа АО «Прокопьевскуголь», которая позволяет выйти на устойчивую работу предприятий с обеспечением стабильной добычи угля при интенсификации природоохранной деятельности [8 - 10].
Разработанные рекомендации позволили осуществить поэтапную переориентацию производственных процессов предприятий компании на соблюдение условий ограничений по основным экологическим требованиям. При этом достигается снижение нагрузки на окружающую природную среду: выбросы загрязняющих веществ в атмосферу - на 21 %, с достижением к 2015 году нормативных требований по основным ингредиентам; сбросы в водоемы - на 17 %; площади отторгаемых земель - на 4 %; потери полезных компонентов - на 18 %.
На практике доказана эффективность системы комплексного геоэкологического мониторинга на территориях горных отводов ликвидируемых шахт, включающая подсистемы гидрогеологического мониторинга; гидрологического мониторинга; газового мониторинга; геодинамического мониторинга; мониторинга земельных ресурсов; мониторинга технических работ. Доказано, что оценка эффективности инвестиционных проектов должна базироваться на достоверном прогнозе динамики основных экономических показателей природопользования, обеспечивающего функционирование предприятия [11]. При этом прогнозные значения этих показателей должны быть согласованы с основной методикой расчета эффективности реальных инвестиций.
Длительные исследования показали, что информационная 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 [12]. 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. Структурно-функциональная схема подсистемы оценки экологических последствий представлена на рисунке.
Рис. 1. 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.
Список литературы
1. Гридин В.Г., Ефимов В.И., Агеева И.В. Анализ некоторых эколо-го-экономических показателей развития угольной промышленности Кузбасса в 2005 г. и задачи на 2006 // Горный информационно-аналитичес-кий бюллетень. Отд. вып. Экологические проблемы Кузбасса. М.: МГГУ, 2006. С. 24-30.
2. Гридин В.Г., Ефимов В.И., Агеева И.В. Наиболее острые экологические проблемы Кемеровской области и мероприятия по их решению// Горный информационно-аналитический бюллетень. Отд. вып. Экологические проблемы Кузбасса. М.: МГГУ, 2006. С. 35-39.
3. Ефимов В.И., Гридин В.Г., Агеева И.В. Эколого-экономические перспективы развития добычи угля в Кузнецком бассейне. Геотехнологии и защита окружающей среды. Тула: ТулГУ. 2006. №2. С. 39 - 46.
4. Абрамкин Н.И., Агеева И.В. Математические модели разработки угольных пластов на малых глубинах // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ, 2009. С. 22-28.
317
5. Качурин Н.М., Комиссаров М.С., Белая Л.А., Агеева И.В. Комплексная оценка состояния окружающей среды промышленно развитого угледобывающего региона // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. Науки о Земле, Тула. 2009. Вып. 5. С. 226 -234.
6. Концептуальные положения повышения эффективности геоэкологического мониторинга промышленных регионов/ Э.М. Соколов [и др.]// Безопасность жизнедеятельности. 2010. Вып. 5. С. 28 - 32.
7. Эколого-экономическая оценка эффективности подземной геотехнологии добычи угля / Н.М. Качурин, В.П. Сафронов, А.Б. Копылов, Е.А. Машинцов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле, Тула. 2011. Вып. 2. С. 14-20.
8. Проблемы экологической безопасности освоения месторождений при подземной добыче угля / Н.М. Качурин, А.П. Саломатин, Л.Л. Рыбак,
B. Л. Рыбак // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2012. Вып. 2. С. 17 - 30.
9. Концептуальные положения мониторинга параметров окружающей среды при добыче полезных ископаемых / Н.М. Качурин, В.В. Факто-рович, Л.Л. Рыбак, В.Л. Рыбак // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2013. Вып. 1. С. 3 - 14.
10. Эколого-экономическая оценка эффективности проектов добычи и переработки полезных ископаемых / Н.М. Качурин, Е.И. Зоркин, Л.Л. Рыбак, Ю.Ю. Дианов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2013. Вып. 1. С. 177 - 187.
11. Математическое моделирование предельно допустимых пылега-зовых выбросов горных предприятий в атмосферу / Н.М. Качурин, В.И. Ефимов, С. А. Воробьев, Л.Л. Рыбак // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014. Вып. 4. С. 10 - 16.
12. Метановыделение на земную поверхность для территорий горных отводов ликвидированных шахт Кузбасса / Н.М. Качурин, Д.Н. Шку-ратский, Л.Л. Рыбак, Р.В. Сидоров // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. Вып. 1. С. 42 - 47.
13. Процессы тепломассообмена на породных отвалах шахт Кузбасса / Н.М. Качурин, А. А. Воробьев, Л.Л. Рыбак, Р.В. Сидоров // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. Вып. 1.
C. 48 - 56.
Качурин Николай Михайлович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, есо1о-gy_Jsu_tula@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ковалев Роман Анатольевич, д-р техн. наук, дир. института, ecology_tsu_tula@,mail.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сарычев Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, sarvchew@mail.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Головин Константин Александрович, д-р техн. наук, зав. кафедрой, sarychevy а тдИ. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SYSTEMS CONCEPT OF EVALUATING ENVIRONMENTAL EFFICIENCY AND SAFETY OF UNDERGROUND COAL MINING
N.M. Kachurin, R.A. Kovalev, V.I. Sarychev, K.A. Golovin,
Information analysis by wastes utilization in Moscow, Donets and Kuznetsk Coal Basins were realized. Results of environmental-economical researches on evaluating coking coal production efficiency at liquidated mines of Prokopyevsk District in Kuznetsk Basin are discussed.
Key words: wastes, waste bank, environmental-economical efficiency, mathematical model, optimization.
Kachurin Nikolai Mihailovich, doctor of technical science, professor, chief of a department, ecology_tsu_tula@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kovalev Roman Anatolievich, doctor of technical science, director of the institute, ecology_tsu_tula@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sarychev Vladimir Ivanovich, doctor of technical science, professor, sary-chevy@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Golovin Konstantin Alexandrovich, doctor of technical science, head of the department, sarychevy@ mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 070.4:030(1-32)
ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ПОДГОТОВКА РЕГИОНАЛЬНОГО ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКОГО ИЗДАНИЯ
К.В. Дементьева
Выявлена специфика редакторской подготовки региональных энциклопедических изданий, определены ключевые моменты редактирования подобных изданий на примере регионального энциклопедического издания «Мордовия» в двух томах. Сделаны финансовое обеспечение и расчет себестоимости, определение отпускной цены и рен-табельностирассматриваемого издания.
Ключевые слова: энциклопедия, издательская подготовка, Мордовия, издание, оформление, словарь.
Формирование информационного общества тесно связано с формированием новой культурной парадигмы и процессами глобализации. В связи с активным развитием Интернета и повсеместным применением современных гаджетов происходит изменение значения и роли информации в социуме. Следовательно, приходится искать новые подходы к изданию традиционной печатной книги, чтобы обеспечить ее конкурентоспособность в широком информационном и культурном пространстве.
В связи с вышеизложенным представляется научно значимой проблема поиска путей оптимизации печатных энциклопедических изданий для широкого круга читателей, способных систематизировать наиболее значимую информацию о регионах.
