Екологічна безпека гірничопромислових комплексів західного регіону України

Abstract

Розширено і конкретизовано наукові основи екологічної безпеки гірничопромислових комплексів. Розроблено методологічні засади геоекологічного аналізу територій порушених гірничодобувною діяльністю, Обґрунтовані принципи екологічної безпеки територій гірничого підприємства на стадії ліквідації та запропоновані методики контролю напружено-деформованого стану гірських порід та аналізу геохімічної ситуації навколо місць накопичення гірничих відходів. Проведений комплексний екологічний аналіз соляних та сірчаних комплексів Передкарпаття з переліком основних порушень досліджуваних територій. Створено математичну модель процесів фільтрації витоків із хвостосховищ в ґрунті, яка дозволяє встановити основні закономірності процесу формування ареалу забруднень, а розв'язок задачі виражає залежність швидкості фільтрації від просторових координат і часу та дозволяє реалізувати задачу про дію плоского джерела. Запропоновані методи та заходи керованого контролю екологічною безпекою природно-техногенних систем гірничопромислових комплексів та впроваджені на території Яворівського та Калуського гірничорудних районів для усунення техногенних наслідків діяльності підприємств та контролю за екологічним станом довкілля під час відновлення території.

Диссертационная работа посвящена решению важной научно-прикладной проблемы по разработке и внедрению научных и методологических основ экологической безопасности горнопромышленных комплексов на стадии ликвидации. Разработаны научные основы геоэкологического анализа горнопромышленного комплекса на разных стадиях функционирования, которые базируются на рассмотрении природно-техногенной системы горного комплекса с точки зрения иерархической, функциональной, компонентной структур с определенными функциональными характеристиками антропогенных изменений элементов окружающей среды. Обоснованы принципы и предложена методология оценки экологической безопасности территории, которая находится под влияния горнодобывающих комплексов на стадии ликвидации предприятия, что базируются на изучении зон техногенного влияния от каждого технологического объекта и обеспечении физической, химической стабильности отходов горного производства. Для обеспечения экологической безопасности территории необходима оценка напряженно-деформированного состояния горных пород в местах развития геомеханических и инженерно-геологических нарушений и анализ геохимических изменений в зоне влияния отходов горнопромышленного предприятия, которые проводятся с использованием аналитических и экспериментальных исследований составляющих окружающей среды. Реализация предложенных методологических принципов разрешает разрабатывать, внедрять эффективные методы и средства мониторинга территорий, нарушенных горнодобывающей деятельностью, а также проводить оценку риска территории горнодобывающего комплекса и прогнозирование состояния окружающей среды после завершения эксплуатации, что является основой для разработки плана ликвидации и технической рекультивации территории предприятия. Проведен комплексный экологический анализ соляных и серных комплексов Предкарпатья с перечнем и характеристикой геохимических, гидрогеологических, инженерно - геологических нарушений исследуемых территорий. Выделены зоны с развитием опасных геологических процессов и предложены мероприятия по управляемому контролю и управлению экологической безопасностью Яворовского и Калушского горнопромышленных районов на стадии завершения эксплуатации месторождений полезных ископаемых. На основе выполненных исследований создана информационно-справочная система горнопромышленного района, которая используется государственным управлением экологии и природных ресурсов в Ивано-Франковской области для информирования заинтересованных предприятий, органов, граждан о состоянии окружающей среды горнопромышленных предприятий на стадии ликвидации. Разработан метод прогнозирования гидрохимической ситуации в зоне накопления отходов горного производства на основе созданной математической модели гидродинамических процессов фильтрации жидкости в пористой среде с помощью решения задачи о действии плоского источника в массиве грунта. Установлены закономерности фильтрации вредных веществ из хвостохранилищ в процессе формирования ареала загрязнения грунтовых вод, где источником вредных веществ считается площадь дна хвостохранилища, которая моделируется множеством параллельных линий, расположенных в одной плоскости с некоторым шагом. Проведена апробация модели в промышленных условиях и доведена ее адекватность. Предложены методы контроля напряженно-деформированного состояния горных пород и анализа геохимической ситуации вокруг мест накопления горных отходов. Разработаны мероприятия управляемого контроля экологической безопасностью природно-техногенных систем горнопромышленных комплексов, которые делятся на технологические, профилактические и служат для устранения техногенных последствий деятельности предприятий, контроля экологического состояния окружающей среды реализованы на предприятиях Западного региона Украины. Проведены эколого-геофизические исследования методом естественного импульсного электромагнитного поля Земли в районах разработок открытым методом калийных и серных месторождений разрешили определить напряженно-деформированное состояние горных пород в зонах влияния горнодобывающих предприятий и выделить участки с развитием опасных геологических процессов. Внесены для рассмотрения дополнения и изменения в законодательные акты: „Горного закона Украины", „Кодекса Украины о недрах", проекта закона «О ликвидации горных предприятий» и предложены способы информатизации общественности о состоянии окружающей среды территории горнопромышленного комплекса в результате обоснования стратегии, тактики, использования методов управляемого контроля техногенно-экологической безопасностью горнопромышленных комплексов. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе для студентов специальности „Экология и охрана окружающей среды".

The thesis deals with the expanded and specified scientific background of the ecological safety of industrial mining complexes at the stage of liquidation. The Methodological principals have been developed for geoecological analysis of the territories destroyed by mining activity. There have been asserted the principals of ecological safety of the territories under mining industry at the stage of liquidation and methods have been offered to control the deformation mode of rocks and analysis of geochemical situation round the places of mining wastes accumulation. A complex ecological analysis has been conducted of the saline and sulfur complexes of the Precarpathia which included a list of mam troubles found on the investigated areas. A mathematical model of the leakage filtration processes from tailing dumps in soil makes it possible to determine the main regularities of the process of pollution areal formation. The solution of the problem shows the dependence of filtration velocity on spatial values and time and permits to consider the problem about the influence of plane source in soil massif. In the thesis there have been offered the methods and measures for the regulated control of ecological safety of natural-technogenic systems of industrial mining complexes. They were successfully applied on the territory of Yavoriv and Kalush mining territories to eliminate the technogenic consequences of enterprises' activity and to control the ecological state of the environment during the process of territory renewal.