Интегральная модель охраны окружающей среды региона интенсивной горной добычи Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------------ © Т. Т. Исмаилов, М.В. Эздеков,

2006

УДК 622.014.3:502.76

Т. Т. Исмаилов, М.В. Эздеков

ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РЕГИОНА ИНТЕНСИВНОЙ ГОРНОЙ ДОБЫЧИ

Экологическая безопасность горнодобывающего региона характеризуется рядом взаимоувязанных подсистем: экосистемы, источники загрязнений, системы защиты воздуха, почвы, гидросферы, поверхности и недр. Оптимизация параметров и характеристик систем производится по эколого-экономи-ческим показателям с помощью модели, которая включает функции цели, сравниваемые по критерию сохранности экосистем окружающей среды [1].

Исследованием закономерностей в процессе управления состоянием атмосферы устанавливается механизм взаимодействия и системные связи технологий и среды, а также пути загрязнения, что позволяет разработать модель системы, целью управления которой является превентивное прогнозирование загрязнения, а критерием эффективности - снижение уровня загрязнения среды горного региона.

При моделировании параметров потоков загрязнителей ставится задача уточнения показателя загрязнения, который становится критерием оптимальности прогноза. В процессе такого моделирования повышается эффективность природоохранной стратегии по сравнению с традиционным подходом [2].

При выработке природоохранных решений нами предложено при-менять интегральную модель распространения загрязнителей. Входными параметрами для такого моделирования являются величины выбросов источников загрязнения, характеристика вредных веществ, направление и скорость ветра, температура внешней среды и количество воды.

Величина прогнозируемого за-

грязнения определяется с использованием комплексного индекса загрязнения, учитывающего опасность загрязнения наиболее вредными веществами. С целью учета специфики и экологической значимости различных областей данный показатель дополняется коэффициентами приоритетности загрязняемых участков.

Целью управляющего центра является предотвращение превышения допустимых норм загрязнения, а критерием ее достижения - снижение риска возникновения опасного загрязнения региона.

Охрана экосистем окружающей среды сводится к минимизации негативных воздействий горными работами, в том числе:

Атмосфера:

- объем газовых загрязнителей при добыче и переработке минералов;

- объем пылевых загрязнителей при добыче и переработке минералов. Физическая модель минимизации:

V газ = 3 ■ к‘и ■ К° ■ кУ - к у) • К Гм3

■ ш ^ ‘ о м ¡л \ пыль 3

V пыль = 3 ■ К и ■ К и ■ К и(1 - К у) ■ Км М

где V!a3 - объем газовых отходов при добыче и переработке минералов, м3; Vnbi„b - объем пылевых отходов при добыче и переработке минералов, м3; 3 -

3 ‘

запасы полезного ископаемого, м ; к и -коэффициент извлечения при горном переделе, доли ед.; ки - коэффициент извлечения при обогащении, доли ед.; кМ - коэффициент извлечения при металлургическом переделе, доли ед.; ку

- коэффициент утилизации отходов добычи и переработки, доли ед.; кМ- коэффициент миграции газов при добыче и переработке, доли ед.;

max

кМ =f J V,V..к,,,'t,T,S,P

min

где V о - объем отходов добычи и переработки, м3; v - объем воды, участвующей в процессах добычи и переработки, м ; к син - коэффициент, учитывающий синергетику процессов в отвале; t - время хранения отходов; Т -температура процессов в отвале, градус;

пыль

P - атмосферное давление, апм.; км -

коэффициент миграции пыли при добыче и переработке, доли ед.:

max

к"Г =f JVо.V..F..t,T,S,p .

min

где F. - скорость воздуха в окрестностях отвала, м/с.

Гидросфера:

- объем жидких загрязнителей в процессе добычи и переработки минералов;

- объем загрязнителей при хранении отходов добычи и переработки сырья.

Физическая модель минимизации:

1/3 0 ‘ о м.. спок 3

V п = 3 ■ Ки ■ Ки ■ Ки(1 - Ку)■ Км М

1/3 о ‘ о м.. ч спок 3

V р = 3 ■ Ки ■ Ки ■ Ки(1 - КУ)■ Ксин■Км м

где V 3п - объем загрязнителей при добыче и переработке минералов, м3; v 3 -

V хр

объем загрязнителей при хранении от-

3

ходов, м ; 3 - запасы полезного ископаемого, м3; к, - коэффициент извлечения при горном переделе, доли ед.; К° - коэффициент извлечения при обогащении, доли ед.; км - коэффициент извлечения при металлургическом переделе, доли ед.; ку - коэффициент утилизации отходов добычи и переработки,

спок

доли ед.; Км - коэффициент миграции промышленных стоков, доли ед.;

max

кТ =f JV о V .Кс.,. t,Ts.p

min

где V о - объем отходов добычи и переработки, м3; v - объем воды в процессах добычи, переработки и хранения, м3; Ксцн - коэффициент, учитывающий синергетику процессов в отвале; t - время хранения отходов; Т - температура процессов в отвале, градус; p - атмосферное давление, апм.

Литосфера:

- объем миграции загрязнителей почвы из отходов добычи и переработки;

- площади земель, занимаемых под отвалы отходов добычи и переработки;

- объем обрушенных по технологическим причинам земель.

Физическая модель минимизации:

V ар = 3 ■ К и ■ К и ■ Ки(1 - К у) • КмМ

з V 3

V оф = -V м3

0 г о м

О = 3 ■ Ки Ки Ки „2

и зем О 1 М

Интегральная физическая модель управления экологией округа минимизацией минерального загрязнения его экосистем формируется на основании полученных аналитическими и экспериментальными исследованиями зависимостей:

¿V:=Vо-Vо-V:=Vо км+

1

. , пь:ь . . ср . . п з

+Уо Км +Vо■ KИ+Vо ■ KИ+Vо ■ к„’м

V = 3

V обр V ’ м

3 ■

Ки Ки Ки м2

5 з

где \/ - объем загрязнителей при до-

V загр

быче и переработке минералов, м3; 3

3

- запасы полезного ископаемого, м ; КІ - коэффициент извлечения при горном переделе, доли ед.; ки - коэффициент извлечения при обогащении, доли ед.; кМ - коэффициент извлечения при металлургическом переделе, доли ед.; К - коэффициент утилизации отходов

добычи и переработки, доли ед.; кМ -коэффициент миграции загрязнителей в почву, доли ед.; / ф- объем обрушения

массива и земной поверхности над ним, м3; V я - объем образованных в массиве

пустот, м3; V - объем заложенных пустот, м3; 5 - площадь земли для хране-

ния отходов, м ; С - норматив отведе-

2/ 3

ния земли для хранения отходов, м /м .

Интегральная физическая модель описывает сумму ущерба экосистемам окружающей среды в ходе добычи полезных ископаемых. Уравнения решаются совместно методом перебора. Значения входящих в рас-четы величин определяются опыт-ным путем для конкретных условий эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Инструментом оптимизации модели являются:

- технология добычи полезного ископаемого;

- технология утилизации отходов всех фаз.

Технико-экономические показатели оптимизированной по экологическому фактору технологии Qф(t) являются функцией времени и состоят из детерминированной составляющей Qg(t) и случайной функции времени E (0.

Условие оптимальности имеет вид:

8(0

где IА - производственная мощность;

а - коэффициент ее использования; t -время реализации ресурсосберегающих технологий; З - доля затрат; К - коэффициент динамичности.

Целевой функцией математической модели эколого-экономического регулирования производства является максимум прибыли от снижения потерь минералов в недрах.

Математическая модель позволяет обосновать эффективность природосберегающих технологий с применением метода дискретного программирования при достаточном информационном обеспечении.

н

н

1. Голик В.И., Еналдиев А.Ф. Влияние продуктов переработки руд на окружающую среду. Горный информационно-аналитичес-кий бюлл. 2004. № 12.

2. Голик В.И., Эздеков М.В.Гареев А.М. Геоэтика и перспективы добычи твердого минерального сырья в ЮФО.УП межд. конф. «Новые идеи в науке о земле». М. 2005.

— Коротко об авторах

Исмаилов Тахир Турсунович - кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет.

Эздеков Магомет Владимирович - аспирант, Северо-Кавказский горнометаллургический институт.

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

ДИССЕРТАЦИИ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕ РСИТЕТ

НАНИЕВА

Бэла

Муратовна

Кинематические и динамические характеристики движения измельчаемого материала в корпусе центробежной мельницы вертикального типа

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХУЗМИЕВ Исследование и разработка подсистемы 05.13.12 к. т. н.

Максим автоматизированного анализа динамиче-

Маратович ских режимов сложных систем для

СА11Р СУ технологическими объектами

к.т.н