авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Обоснование геотехнологических методов повышения экологической безопасности освоения маломасштабных месторождений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Сабянин Георгий Васильевич

ОБОСНОВАНИЕ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОСВОЕНИЯ МАЛОМАСШТАБНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальности: 25.00.36 «Геоэкология», 25.00.22 «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук

Научный руководитель доктор технических наук
Галченко Юрий Павлович
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Калабин Геннадий Валерьянович кандидат технических наук Овчаренко Оксана Васильевна
Ведущая организация ГОУ ВПО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»

Защита состоится 27 февраля 2007 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 002.074.01 Института проблем комплексного освоения недр РАН: 111020, Москва, Е-20, Крюковский тупик, 4, факс: (495)360 8960.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем комплексного освоения недр РАН.

Автореферат разослан « 26 » января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук Шрадер Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Развитие современной цивилизации основано на минеральном сырье, получаемом из литосферы. Геологическая заданность расположения месторождений полезных ископаемых приводит к тому, что добывающие предприятия играют роль авангарда техногенного вторжения в естественную биоту Земли. Между числом месторождений и количеством находящихся в них запасов устанавливается довольно строгая математическая зависимость: чем крупнее месторождение, тем оно реже встречается, и, наоборот. Эта зависимость имеет универсальный характер и указывает на постоянно расширяющуюся перспективу увеличения числа маломасштабных месторождений. Именно поэтому величина и характер экологических последствий их освоения в значительной степени определяют условия изменения биотопов и возможности сохранения естественной биоты.

Разработка любого месторождения в экологическом плане всегда представляет собой развитие во времени и пространстве природно-технической системы, в которой обе составляющие находятся в антагонистическом противоречии. При этом все экологические ограничения определяются законами развития природы, а возможности выполнения этих ограничений связаны с особенностями и свойствами применяемых геотехнологий. Поэтому в рамках поиска общей концепции совместного и бесконфликтного развития техно- и биосферы особую актуальность приобретает проблема коренного изменения самого подхода к созданию геотехнологий и формирования концептуально новой методологии их построения на принципах устранения причин экологических опасностей.

Объект исследований – процесс совершенствования природно-технических систем освоения маломасштабных месторождений.

Предмет изучения – изменение геотехнологии в условиях ужесточения экологических ограничений.

Цель диссертации – обосновать геотехнологические методы повышения экологической безопасности подземного освоения маломасштабных рудных месторождений.

Идея диссертации заключается в том, что в природно-технических системах подземной разработки месторождений защита природной составляющей обеспечивается путем трансформации принципов её функционирования в техническую составляющую.

Основные научные задачи:

  • исследование структуры природно-технических систем освоения маломасштабных месторождений и особенностей взаимодействия их природной и технической компонент;
  • обоснование требований к геотехнологиям в условиях экологического императива и биогенных путей их выполнения;
  • разработка методологии трансформации биогенных принципов в геотехнологию;
  • обоснование и исследование способов реализации биогенных принципов построения экогеотехнологий подземного освоения маломасштабных месторождений;
  • создание методических основ оценки экологических и экономических последствий применения экогеотехнологии.

В работе использован комплексный метод исследований: анализ и обобщение материалов литературных и фондовых источников, структурно-функциональный анализ и синтез, графоаналитический и гомеостатический методы, натурный эксперимент и аналитическая обработка его результатов.

Защищаемые научные положения:

  • определение понятия маломасштабного месторождения должно включать в себя экологическую составляющую в виде ограничения размера зоны техногенного поражения естественной биоты условиями развития процесса самовосстановления фитоценоза по короткопроизводному циклу;
  • экологическая безопасность природно-технических систем освоения маломасштабных месторождений определяется степенью единообразия принципов функционирования природной и технической составляющих этих систем;
  • при разработке маломасштабных месторождений выбор рациональных параметров экогеотехнологии определяется не только общепринятыми горногеологическими факторами, но и величиной показателя сложности формы рудных тел и степенью его анизотропии по падению и простиранию;
  • экогеотехнология освоения маломасштабных месторождений, построенная по биоинженерным принципам, даёт возможность изменения структуры экологического воздействия на естественную биоту и устранения наиболее опасных для биоты техногенных факторов.

Достоверность научных положений подтверждается соблюдением преемственности в отношении научных положений, обоснованных учеными-предшественниками и апробированных в процессе многолетнего применения в науке и практике; надёжностью применяемых традиционных методов исследований; достоверностью и представительностью используемой в расчетах информации; апробацией результатов на производстве и в широком кругу специалистов.

Научная новизна основных результатов диссертации заключается в теоретическом и методическом обосновании геотехнологических путей обеспечения экологической безопасности освоения маломасштабных месторождений.

В работе впервые:

  • систематизированы особенности строения природно-технических систем освоения маломасштабных месторождений, определяющих характер экологических последствий;
  • разработана классификация техногенных факторов горного производства при разработке маломасштабных месторождений;
  • установлены закономерности обращения вещества литосферы в процессе разработки маломасштабных месторождений;
  • обоснованы биоинженерные принципы построения экологически безопасных подземных геотехнологий
  • разработана методика количественной оценки изменчивости формы рудных тел жильного типа, выбора технологии очистных работ и параметров очистной выемки;
  • предложены концепция экологической цены продукции горного производства, метод её определения и критерий оценки степени экологической безопасности геотехнологии.

Научное значение диссертации. Разработан новый подход к решению проблемы экологической безопасности освоения маломасштабных месторождений, основанный на биоинженерных принципах построения геотехнологий и созданы теоретические основы выбора параметров этих геотехнологий с учётом локальной изменчивости формы рудных тел и неравномерности их оруденения.

Практическое значение диссертации заключается в создании типоразмерного ряда вариантов систем разработки с выемкой руды по простиранию, в конструкции которых учтены как технико-экономические требования, так и экологические ограничения.

Результаты работы могут быть использованы:

  • в практике научно-исследовательских и проектных институтов, связанных с проблемами освоения маломасштабных месторождений;
  • в практике оперативного руководства природоохранной деятельностью на предприятиях;
  • в качестве методического обеспечения при организации учебного процесса при подготовке специалистов в области геоэкологии и геотехнологии.

Личный вклад автора состоит: в выборе и научном обосновании методов исследования, разработке технологических способов реализации биогенных принципов построения экогеотехнологий подземного освоения маломасштабных месторождений, научной интерпретации полученных результатов и проведении промышленных испытаний технологии выемки жил вертикальными прирезками по простиранию. Все результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором и с достаточной полнотой отражены в публикациях.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований обсуждались на научных конференциях и симпозиумах: "Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельниковские чтения)" (Екатеринбург, ИГД УрО РАН, 1998), "Экологобезопасные технологии освоения недр Байкальского региона" (Улан-Удэ, 2000), "Научные и практические аспекты добычи цветных, редких и благородных металлов" (Хабаровск, ИГД ДВО РАН, 2000), "Физические проблемы разрушения горных пород" (Абаза, 2003), "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, РГГРУ, 2005), "Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых" (Москва, РГГРУ, 2006), "Неделя горняка" (Москва, МГГУ, 1999-2007).

Публикации. Результаты исследований отражены в 23 опубликованных работах; в изданиях, рекомендованных ВАК – 13. Новизна технологических решений защищена авторским свидетельством СССР и патентом РФ.

Структура и объем работы. Диссертация работа изложена на 162 страницах текста и состоит из введения, четырёх глав, заключения. Содержит 32 рисунка, 19 таблиц, список литературы из 119 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Освоение запасов любого месторождения неизбежно связано с полным или частичным разрушением как абиоты, так и биоты природных экосистем. При этом применяемые геотехнологии полностью определяют глубину дигрессии естественной биоты.

В мировой научной теории и практике исследованием экологических последствий антропогенной нарушенности земель начали активно заниматься с 60-х годов прошлого века. Большой вклад в решение экологических проблем при развитии минерально-сырьевого комплекса в нашей стране внесли академики В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев, Н.Н.Моисеев, К.Н.Трубецкой, В.И.Осипов, член-корр. РАН В.И.Данилов-Данильян, доктора технических наук Н.В.Демин, Г.В.Калабин, Н.Ф.Реймерс, М.Е.Певзнер, К.М.Петров, А.И.Агошков, Н.Н.Чаплыгин, Ю.П.Галченко, В.И.Папичев и др.

Выполненный анализ современных представлений о маломасштабном месторождении показал, что это понятие определяется, с различными нюансами, по величине разведанных запасов, а понятие малое предприятие – по экономическим характеристикам или численности персонала. Любое добывающее предприятие, вписанное в один из биомов естественной биоты Земли, следует рассматривать как детерминированную природно-техническую систему, в которой составляющие её части являются антагонистами по отношению друг к другу. Именно поэтому понятие маломасштабного месторождения, как объекта освоения запасов с разрушением части природной среды, должно включать в себя характеристику обеих составляющих.

Так как в рамках настоящей работы речь идёт о малом масштабе рассматриваемого добывающего предприятия и источника техногенных воздействий, то в основу идентификации этого объекта целесообразно положить принцип одноэтапности его существования. Поэтому независимо от формы идентификации маломасштабного месторождения по технико-экономическим факторам, определение этого понятия должно включать в себя экологическую составляющую в виде ограничения размера зоны техногенного поражения условиями развития процесса самовосстановления фитоценоза по короткопроизводному циклу.

Эти месторождения представляют собой самую многочисленную группу месторождений, относящихся по генезису к жильному типу и расположенных большей частью в районах с гористым рельефом на значительном удалении от транспортных магистралей. При этом основное количество осваиваемых и перспективных маломасштабных месторождений расположено в биомах первичной биоты, слабо затронутых антропогенным воздействием.

Горнотехнические условия разработки маломасштабных месторождений характеризуются преобладанием крутопадающих рудных жил сложной формы с различной степенью изменчивости по падению и простиранию мощностью от 0,5 до 4,5 метров с высоким качеством руды, но относительно невысокой рудоносностью, залегающих в породах средней и выше средней устойчивости. Более 70 % этих месторождений расположено в криолитозоне.

Развитием систем и технологий разработки жильных месторождений малой и средней мощности занимались многие крупные ученые-горняки: академик М.И.Агошков, доктора технических наук А.Ф.Назарчик, Н.Х.Загиров, Ю.П.Галченко, Е.И.Панфилов, А.М.Фрейдин, В.В.Кравцов, В.М.Лизункин, Л.И.Ляхов, Ш.Н.Мамедов, Г.А.Курсакин, кандидаты технических наук Д.И.Рафиенко, Л.А.Мамсуров, В.В.Чудаков, А.И.Подковыркин, М.З.Латышев, М.Е.Мухин и многие другие. В результате горная промышленность получила большое количество экономически эффективных вариантов систем и технологий разработки для разнообразных горногеологических условий, но без учёта экологических ограничений.

В перспективном развитии геотехнологий освоения маломасштабных месторождений ярко выражена тенденция применения высокопроизводительного самоходного оборудования на основе геометризации очистных выработок без учета особенностей внутреннего строения, рудоносности и сложности формы отрабатываемых жил.

Техногенное воздействие горного производства на биоту природных экосистем имеет достаточно сложную внутреннюю структуру и включает в себя различные виды поражения живых организмов, вплоть до полного уничтожения биоты.

По причинам своего возникновения все техногенные факторы геотехнологий достаточно четко разбивается на две большие группы:

  • являющиеся прямым следствием антропогенного разрушения литосферы и формирования в ней нового литосферного объекта – техногенно измененных недр;
  • зависящие от характера применяемых при техногенном изменении недр геотехнологий.

По времени существования техногенных факторов можно выделить:

  • существующие только в период эксплуатации месторождения;
  • существующие при эксплуатации месторождения и после её завершения;
  • появляющиеся после завершения эксплуатации месторождения.

По возможностям снижения экологической опасности реального добывающего предприятия техногенные факторы (и их воздействия) делятся на:

  • устранимые за счет введения в технологию дополнительных мероприятий;
  • устранимые за счет замены применяемой технологии;
  • неустранимые для данного вида производства.

По характеру воздействия на биоту природных экосистем:

  • изменяющие условия жизнеобеспечения элементов биоты;
  • изменяющие среду обитания элементов биоты за счет загрязнения биотопа агентами, ранее в нем не присутствовавшими;
  • приводящие к прямому и полному уничтожению биоты.

Идентификация добывающего предприятия, как природно-технической системы, означает, что на эту систему распространяются все общие противоречия между техно- и биосферами. В целом ряде работ, развивающих идеи устойчивого развития, было показано, что единственным разумным способом преодоления подобных противоречий является переход к стратегии коэволюции, обеспечивающей равные возможности развития в рамках одной системы двух несовместимых (антагонистических) подсистем на основе согласования уровня техногенных нагрузок на биоту с порогом её устойчивости и условиями самовосстановления.

На пути реализации коэволюционных идей всеобщее признание получил тезис о том, что природопользование является единственной основой существования человека, но при его осуществлении необходимо ориентироваться на экологический (биологический), а не технократический императив.

Экологический императив, представляет собой систему действий по гармонизации взаимоотношений техно- и биосферы, включающую в себя совокупность технологических, биологических, законодательных и нравственных решений и принципов, взаимно детерминированных таким образом, что только совместное их применение может обеспечить сохранение возможности функционирования и эволюции естественной биоты Земли в условиях развития технократической цивилизации.

Поэтому путь к разрешению противоречий между техно- и биосферой в области освоения недр проходит через превращение геотехнологий в экогеотехнологии, построенные на принципах функционирования биологических систем, отличающихся изначальной экологической чистотой.

Из определения понятия системы вообще – как "единого целого, функционирующего благодаря взаимодействию определенным образом организованных элементов...", следует отметить, что жизнеспособность и экологичность биологических систем определяется кроме структуры, также и характером взаимодействия входящих в неё элементов:

  • получение ресурсов и переработка отходов происходят в рамках замкнутого кругооборота всех элементов;
  • существование за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно;
  • на каждом трофическом уровне биосистемы производится только новая биомасса, количество которой обратно пропорционально длине пищевых цепей;
  • устойчивость и жизнеспособность экосистем определяется состоянием их фитоценоза, структура и видовой состав которого зависят от эдификаторной синузии;
  • развитие биологической эволюции в биосистеме необратимо.

В отличие от традиционной бионики, реализующей стремление воссоздать приборы и устройства, которые копируют по своим функциям и возможностям определённые элементы биоты, построение экологически безопасных геотехнологий или целых природно-технических систем возможно на основе переноса и смысловой трансформации только принципов взаимодействия элементов биоты. Поэтому, учитывая антагонистический характер противоречий между техно- и биосферой, общую методологию решения проблемы целесообразно строить на основных положениях гомеостатики о способах поддержания жизненно важных параметров взаимодействующих систем путём управления противоречиями.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.