Введение к работе
Актуальность работы. Природоохранные проблемы сопровождают любую деятельность человека и, тем более, такие ресурсоемкие работы как угледобыча. Поэтому в последние годы уделяется серьезное внимание экологической составляющей деятельности угольных компаний, которая вполне оправдана современными тенденциями экологизации производства.
Особое внимание уделяется крупнейшим и старейшим российским угледобывающим компаниям. Среди таких компаний выделяется филиал «Разрез «Черемховский» ООО «Компания «Востсибуголь», которая осваивает Черемховское угольное месторождение уже более века. Для города Черемхово с населением 55,6 тысяч человек угледобывающий комплекс играет весьма существенную социально-экономическую роль, являясь по сути бюджетообразующим.
Особенностями освоения Черемховского угольного месторождения являются применение бестранспортной системы разработки, большая длина фронта работ и соответственно большие параметры отвалов, существенные объемы взрывных работ, изношенность оборудования (парк машин и механизмов насчитывает около 30 единиц техники, введенных в эксплуатацию более 20-30 лет назад), а самое главное – близость горных работ непосредственно к г. Черемхово и другим поселениям, наличие большого количества источников загрязнения воздушной среды. Основными источниками загрязнения воздушной среды являются карьер, обогатительная фабрика, отвалы и хвостохранилище, технологические дороги и склады. Вредные вещества, выбрасываемые при массовых взрывах, разносятся ветром, загрязняя прилегающие территории, в том числе и населенные пункты. Все это создает значительную экологическую нагрузку как на персонал предприятия, так и на население, проживающее в этом регионе.
Поскольку горное предприятие является комплексным источником воздействия на окружающую среду, когда затрагивается воздушный и водный бассейн, земля, недра, животный и растительный мир, то оценка влияния этого воздействия на экологическую ситуацию в регионе является актуальной научной и практической задачей.
Целью настоящей работы является оценка уровня и распространения загрязненности воздушного бассейна угольной пылью и физического волнового загрязнения среды (акустического, вибрационного) от горного оборудования и разработки мероприятий по снижению экологических и профессиональных рисков.
Идея работы заключается в учете пространственно-временных закономерностей распространения загрязненности воздуха угольной пылью и физического волнового воздействия при зонировании территории действия горного предприятия для разработки мероприятий по снижению экологических рисков для населения города и профессиональных рисков для персонала предприятия.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Проанализировать природные условия, горнотехнические и экологические особенности в районе действия Черемховского угольного разреза.
-
Изучить закономерности выделения и распространения пыли в воздухе и уровни физических волновых воздействий в зависимости от типа горных машин.
-
Разработать комплекс интегральных показателей оценки экологического риска для населения, проживающего вблизи горных работ и персонала, обслуживающего горно-добычные комплексы.
-
Выполнить анализ заболеваемости персонала угольного разреза и населения, проживающего в зоне экологической нагрузки.
-
Разработать принципы зонирования антропогенного воздействия открытых горных работ на окружающую среду.
-
Разработать алгоритм управления экологическими рисками на угольных разрезах и технические решения, позволяющие их минимизировать.
Методы исследования. В работе для решения конкретных задач использовали комплекс методов: химико-аналитические для получения характеристик воздуха, методы мониторинга, лабораторного и натурного моделирования, экспериментальные работы по созданию оборудования для снижения экологической нагрузки по пыли и энергетическим воздействиям, разработке и опробованию приборов контроля пыли в кабине машинистов. Статистические методы использовали для обработки эксплуатационных данных горной техники, а также результатов лабораторных и натурных экспериментов.
Объект исследования – факторы экологического воздействия добычи угля открытым способом на персонал и состояние воздушной среды.
Предмет исследования – экологические и профессиональные риски на угольном предприятии при добычи угля открытым способом.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Оценка воздействия угледобывающего горного комплекса на воздушный бассейн должна базироваться на комплексном анализе поступающих в окружающую среду пылегазовых выделений и физических волновых воздействий.
-
Зонирование прилегающей к угольному разрезу территории должно основываться на данных экологического мониторинга и выявленных закономерностях образования, переноса, накопления пыли в зависимости от рабочих параметров горной техники и природы источников пылевыделения.
-
Комплексные меры по минимизации экологических рисков для персонала и населения горно-промышленных районов должны основываться на применении рациональных технологий пылеподавления в источниках образования путем применения мобильных установок, а для физических волновых воздействий – путем модернизации оборудования, кабин и исключения излишнего числа поворотных операций.
Научная новизна работы заключается в том, что:
-
Для угледобывающих районов разработана методика оценки экологического риска по пылевому и энергетическому воздействию на персонал угольного разреза в зависимости от типа применяемого при открытых горных работах оборудования.
-
Получены аналитические зависимости для расчета пылевой нагрузки, шумового и вибрационного воздействия на машинистов экскаваторов с учетом производительности и параметров оборудования – вместимости ковша и длины стрелы.
-
Разработаны алгоритмы оценки профессиональных рисков персонала карьера и мероприятия по их минимизации.
-
На основе анализа геоэкологических особенностей района и технических характеристик оборудования разработана матрица рекомендаций по выбору технологий минимизации пылевой нагрузки и рекомендации по составу и комплектности специальной техники и оборудования для пылеподавления.
-
Обоснована система мониторинга как мера минимизации риска для населения, проживающего вблизи горно-промышленного комплекса.
Практическая значимость и реализация результатов работы состоит в следующем:
Разработаны рекомендации по оценке экологического риска в районах угледобычи Восточной Сибири. Предложены меры обеспечения экологической безопасности персонала и населения в исследуемом регионе. Разработана конструкция пылемера и оросительно-вентиляционной установки.
Результаты разработок использованы в муниципальной программе «Экология города Черемхово и населенных пунктов», а также эксплуатационной документации филиала «Разрез «Черемховский» ООО «Компания «Востсибуголь».
Научные и практические результаты были использованы в Черемховском горно-техническом колледже и Иркутском государственном техническом университете при выполнении НИР по федеральной и межрегиональным программам, а также включены в учебно-методические материалы по курсу «Горная экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Охрана окружающей среды» для студентов специальностей направления «Горное дело».
Личный вклад автора в выполнении работы заключается в разработке методологии исследований, постановке целей и задач, планировании и проведении экспериментов, подготовке публикаций.
Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в материалах научно-практических конференций Иркутского государственного технического университета (2007-2009 гг.), в журналах «Безопасность труда в промышленности» (2006 г.), в журнале «Горное оборудование и электромеханика» (2008 г.), «Уголь» (2009-2010 гг.), Всероссийской конференции «Проблемы безопасности современного мира и управления рисками» (Иркутск, ИрГТУ, 2007 г.), на VII Межрегиональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и преподавателей образовательных учреждений среднего и высшего профессионального образования (Забайкальский горный техникум, Чита, 2007 г.), Всероссийской конференции «Теоретические и практические проблемы выживания, безопасности и развития Земной цивилизации в условиях современной исторической эпохи» (Иркутск, ИрГТУ, 2007 г.), Научно-практической конференции (чтения памяти А.А. Игошина) – Иркутск, ИрГТУ, 2007 г.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в пяти статьях в журналах, рекомендованных в списке ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 145 страницах машинописного текста, 30 рисунков, 44 таблиц, списка литературы из 138 наименований, 10 приложений.
