Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Научно-методические основы и организационно-технологические методы охраны окружающей среды и рационального освоения россыпных месторождений Овешников, Юрий Михайлович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Овешников, Юрий Михайлович. Научно-методические основы и организационно-технологические методы охраны окружающей среды и рационального освоения россыпных месторождений : автореферат дис. ... доктора технических наук : 11.00.11 / Читинский техн. ун-т.- Санкт-Петербург, 1997.- 44 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-4/1083-0

Введение к работе

Актуальность проблемы. Добыча драгоценных камней и благородных металлов в современных условиях рыночной экономики приобретает все большее экономико-народнохозяйственное значение. Основной путь увеличения их добычи - интенсификация открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых, доля которого в настоящее время составляет более 75% общей их добычи. При разработке же россыпных месторождении, содержащих такие полезные ископаемые, на открытым способ приходится более 90% от общей добычи.

Обладая многими преимуществами, открытый способ разработки, учитывая все более возрастающие требования экологической безопасности к ведению горных работ, имеет ряд существенных недостатков: вызывает отчуждение и нарушение значительных по площади ранее освоенных и целинных земель, а также нарушение режима грунтовых и поверхностных вод на значительных площадях, сопровождается запы-леннем окружающей среды, приводящим к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Ведение горных работ, как правило, приводит к уничтожению и повреждению растительности, распугнва-нию и частичному уничтожению всего живого обитающего на отчуждаемых под горные работы землях. Происходит переселение отдельных видов животных и перенесение растений за пределы естественного ареала их распространешія в места, где они ранее не жили, т.е. ведешіе горных работ сопровождается интродукцией.

Другими словами, открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых сопровождается мощными воздействиями на все компоненты природной среды - литосферу, гидросферу, атмосферу, животный и растительный мир. Но наиболее сильное отрицательное влияние по характеру и масштабам воздействия на окружающую природную среду в силу специфичности условий залегания (как правило незначительные по глубине, но значительные по простиранию месторождения) оказывает разработка россыпных месторождений полезных ископаемых, в частности дражный и гидромеханизированный способы. Дражный способ разработки из-за значительного отрицательного воздействия на окружающую среду неоднократно подвергался сильной критике, что приводило к периодическому прекращению строительства новых драг в периоды 1976-1980 гг. и 1988-1993 гг. Однако, гидромеханизированный способ разработки россыпей по своим экологическим последствиям не уступает дражному, а в отдельных случаях и превосхо-

4 дит его. Поэтому проведение экологических обследований и исследований в районах ведения дражных и гадромеханшированных работ с целью разработки и внедрения инженерно-экологических мероприятий для улучшения экологической обстановки, и тем самым повышения эффективности разработки россыпных месторождений становится все более актуальным.

Цель работы. Научное обоснование, разработка и последовательная реализация методических основ и организационно-технологических методов, обеспечивающих эффективность охраны и рационального использования природной среды при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Идея работы заключается в практическом использовании на стадии проектирования и реализации технологий добычи залото-носных россыпей установленных закономерностей и форм проявлення негативного влияния технологических процессов па окружающую среду, что обеспечивает условия рационального природопользования в минимальный экологический ущерб.

Основные задачи работы заключаются в:

-оценке современного состояния охраны окружающей среды и использования природных ресурсов при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых в Восточных регионах страны;

установлении основных факторов и определении степени их воздействия на основные компоненты природной среды при дражных и гидромеханизированных разработках:

разработке методов комплексной оценки нарушенное земель и степени их использования при основных способах разработки россыпных месторождений;

научном обосновании прогрессивных технологических схем рекультивации нарушенных земель при дражных и гидромеханизированных разработках россыпей для различных горногеологических условий, в основу которых положено дальнейшее целевое направление использования восстанавливаемых земель;

промышленном подтверждении необходимости осуществления переоценки наиболее перспективных для последующего освоения техногенных россыпных месторождений;

обосновании эффективных технологических схем и технических средств очистки сточных вод при открытой разработке россыпных месторождений;

исследовании возможности эффективного комплексного использования в народном хозяйстве отходов горного производства после дражных и гидромеханнзированных работ на россыпных месторождениях;

обосновании средств и методов радикального повышения экономической эффективности открытой разработки россыпей с одновременным повышением экологической безопасности.

Основные защищаемые положении.

  1. Основными факторами, определяющими особенности обоснования планируемых площадей земель под дражные работы, при расчете каждой составляющей земельного отвода, являются категория разве-данности запасов и группа выдержанности по распределению металла в месторождении, а также установленная оптимальная величина резерва площади для отработки забалансовых запасов.

  2. Выбор математических моделей для прогнозирования и достоверного определения объемов рекультивации нарушенных земель при дражной и пгдромеханизированной разработке россыпей должен осуществляться с учетом установленных рациональных параметров вскрышных, добычных и восстановительных работ, а также целевого направления рекультивации и конкретных горногеологических факторов, в первую очередь коэффициента каменистости рыхлых отложений месторождения.

  3. Повышение уровня извлечения металла из золотосодержащих песков, сокращение вовлечения новых земель и площадей для разработки и повышение полноты извлечения полезных ископаемых из недр возможно после проведення заверенных работ, переоценки "остаточных" запасов и их повторной отработки, основанных на учете сложных временных и пространственных законов изменения геокриологических условий месторождения и особенностей первичной отработки запасов.

  4. Повышение эффективности очистки сточных и оборотных вод гравитационными и физико-химическими методами при разработке россыпей обеспечивается наряду с разработанными централизованными системами оборотного водоснабжения транспортно-обогатительных комплексов применением для доочистки наполнителя фильтров геотекстильными материалами в режимах капиллярной и капиллярно-сифонной фильтрации на основе установленных зависимостей прогово-

дительности фильтра от высоты подьема и перепада давления фильтрующейся жидкости.

  1. Планирование инженерно-экологических мероприятий для снижения негативного воздействия на компоненты природной среды при открытой разработке россыпных месторождений до нормативных требований должно быть осуществлено на стадии проектирования на основе использования разработанных принципов построения прогнозируемых границ зон экологических изменений (влияния и воздействия), а также интенсивности, степени и опасности нарушений и загрязнений компонентов природной среды.

  2. Эффективное использование природных ресурсов на золотоносных россыпных месторождениях достигается на основе установленных состава и свойств отходов первоочередным доизвлечением из хвостов и отвалов промывки основного добываемого металла и попутных компонентов с последующим использованием горных и покрывающих пород для других целей с учетом использования органических торфяников, залегающих над месторождением.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

выявлены закономерности изменения объемов рекультивации и затрат на ее проведение от мощности драгируемой россыпи, коэффициента каменистости пород и целевого направления рекультивации;

установлена зависимость оптимального расстояния между дамбами с учетом горногеологических условий, толщины льда, намерзаемого за зимний период в водоеме и минимальной мощности воды у основания верхней дамбы, обеспечивающей нормальные условия жизнедеятельности фауны и флоры водоема в зимний период;

- впервые для геотекстильных материалов как наполнителей
фильтров, используемых для доочистки сточных и оборотных вод уста
новлены зависимости прогаводительности фильтра от высоты, подьема
и перепада давления фильтрующейся жидкости в режимах капиллярной
и капиллярно-сифонной фильтрации.

Обоснование и достоверность научных положений, выводов н рекомендаций подтверждается необходимым объемом использованных исходных данных и комплексностью выполненных исследований на 38 предприятиях; показателями корреляции результатов теоретических и экспериментальных исследований; достаточной сходимостью результатов моделирования, экспериментов и аналитических исследований с результатами промышленных испытаний (в пределах 95-97%); промыш-

7 ленной апробацией предложенных методов, критериев оценки и технологических схем и положительными результатами практического внедрения рекомендации на ряде предприятии.

Методы исследований. Для решения поставленных задач был использован комплекс современных методов исследования: анализ и научное обобщение литературных источников, статистических и практических данных; наблюдения, замеры и опытные работы в промышленном масштабе; аналитические, графические и графоаналитические методы; моделирование процессов загрязнения природной среды на ЭВМ; эксперименты и результаты внедрения рекомендащш в производственных условиях; технико-эколого-экономическая оценка полученных данных; методы математической статистики с применением ЭВМ.

Практическое зиаченпе работы заключается в следующем:

обоснована необходимость переоценки и повторной разработки техногенных россыпных месторождений драгами, при которых повышается эффективность добычных технологий и снижаются площади вовлекаемых в разработку новых земельных ресурсов;

разработаны комплексные методики определения показателей нарушения земель и проведения инженерных расчетов по определению объемов планировки дражных, бульдозерных и экскаваторных вскрышных отвалов на площади 1 га при различных горно-технолого- геологических условиях выбора технологических схем н рекультивации в зависимости от предлагаемого конкретного целевого направления использования восстанавливаемых земель; разработан программный комплекс для расчета показателей рекультивации дражных полигонов;

внедрены методические указания по составлению в проектах раздела "Рекультивация нарушенных земель после разработки россыпных месторождений Забайкалья";

впервые даны рекомендации по комплексному использованию природного сырья россыпных месторождений, покрытых органическими торфяниками, позволяющие наладить производство торфоминераль-ноаммиачных удобрений, товаров народного производства, питательных брикетов, теплоизоляционных плит и другой продукции народного хозяйства попутно с ведением основных работ по добыче минеральных компонентов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом АН СССР, планами важнейших научно-технических проблем государственного комитета Совета Министров СССР по науке

8 и технике № 123. от 21.04.76 "Разработать комплекс научно-технических мероприятий по максимальному предотвращению отрицательного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду", комплексной проблемой ВПО "Союззолото" КП-4 ОП. координационными планами НИР горных вузов и факультетов Минвуза СССР на 1981-85 гг. (приказ Минвуза СССР. № 798 от 31.07.81) и МпнГео СССР (приказ № 201. от 11.05.85). а также около 40 прямых договоров с предприятиями.

Реализация результатов работы. Основные научные положения и рекомендации диссертации использованы Ленским отделом комплексного проектирования Новосибирского филиала ГИПРОЦветмет и АООТ "Забайк&тцветметНИИпроект" при составлении проектов на разработку и рекультивацию россыпных месторождений АО "Лензолото" и АО "Забайкалзолото". Разработаны и внедрены в производство "Методические указания по составлению в рабочих проектах раздела "Рекультивация нарушенных земель после разработки россыпных месторождений Забайкалья", утвержденные Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ. Разработана и внедрена региональная временная инструкция по рекультивации нарушенных земель при разработке россыпей объединением "Забайкалзолото", утвержденная Читинским облисполкомом 2.11.1984 г. и временная инструкция по рекультивации нарушенных земель при гидравлической разработке россыпей объединением "Амурзолото". утвержденная Амурским облисполкомом 16.07.1986 г. От внедрения отдельных технологий по повторной отработке техногенных россыпных месторождений и рекультивации нарушенных земель на 6 приисках в ПО "Лензолото" и "Забайкалзолото" в период 1981 про 1989 тт. получен фактический экономический эффект 212 тыс.рублей (в ценах до 1989 г.). В период с 1990 г, по 1996 г. на основе проведенных автором комплексных исследований разработаны и внедрены на 38 предприятиях Забайкалья организационно-технологические методы снижения отрицательного воздействия на компоненты природной среды, позволившие получить среднегодовой эколого-экономнческий эффект от предотвращения ущерба природной среде в сумме более 1 млрд.600 млн. рублей. Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении автором лекций по дисцишпшам "Инженерная экология» и «Экология горного производства". "Ресурсосберегающая и малоотходная техноло-гия","Процессы горного производства", выполнении курсовых и ди-

пдомных проектов в Читинском Государственном техническом университете.

Личный вклад автора:

основная идея работы, постановка задач исследований, разработка методологии ил решения, на начальном этапе проведение исследований . в дальнейшем научно-методическое руководство исследованиями, результаты которых призедены в диссертационной работе;

разработка теоретических основ исследования полноты и эффективности использования земельных отводов на россыпях Лены и Забайкалья и предложений по отчуждению их оптимальной площади;

участие в разработке методик расчета планировочных объемов и показателей нарушения земель при открытой разработке россыпей и рекультивации:

организация и проведение промышленного эксперимента по оценке "остаточных" запасов в техногенных россыпях Лены, разработка и обоснование принципов и методических основ проведения заверочных работ и переоценки техногенных россыпных месторождений;

обоснование, разработка и внедрение новых технолопгческих схем рекультивации в связи с увеличением высоты отвалов при глубокой экскаваторной вскрыше торфов, а также бульдозерных схем рекультивации с учетом коэффициента каменистости песков, мощности драгируемой россыпи и целевого направления рекультивации, т.е. с учетом конкретных геологических условий биологического этапа рекультивации на предприятиях АО "Легоолото"\ "Амурзолото" и "Забайкалзолото";

обоснование, разработка и внедрение технолопгческих схем оборотного водоснабжения с активацией очищенной воды;

натурные и экологические обследования на приисках Восточной Сибири и Забайкалья с целью выявления границ зон экологических изменений и использование методов построения зон функционально-структурной перестройки применительно к россыпным месторождениям, информация о которых позволяет разработать комплекс инженерно-экологических мероприятий по охране и рациональному использованию природных ресурсов;

разработка и внедрение рекомендаций по комплексному использованию природных ресурсов на ряде приисков Забайкалья и Амурской области.

10
Автор выражает глубокую признательность акад.МАНЭК, чл.-корр.
АЕН РФ. профессору, доктору технических наук А.В.Рашкину.
чл.корр.АЕН РФ , профессору, доктору технических наук В.П.Мязнну,
чл.-корр.ВРАГН, профессору, доктору техшгческих наук

М.В.Костромину за методическую помощь и поддержку, которые онн оказали автору в ходе выполнения работы, а также всем сотрудникам кафедры РМПИ Читинского государственного технического университета, руководству и сотрудникам предприятий АО "Лензолото", "Забайкалзолото" и "Амурзолото". Читинского областного комитета по экологии и природопользованию оказавшим содействие в организации и проведении лабораторных и натурных исследований.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях Читинского Государственного технического университета (1976-1995 гг.); научно-технических советах ПО "Лензолото", "Якутзолото". 'Забайкалзолото". "Амурзолото",; заседании горногеологической секции научно-технического Совета МЦМ СССР "Научно-технические проблемы рекультивации земель, нарушенных при добыче и обогащении полезных ископаемых", п.Иршанск, 1979г.; областных научно-пракпгческих конференциях, г.Чита, 1978, 1981, 1982.1986 гг.; VII Всесоюзной научной конференции ВУЗов СССР с участием научно-исследовательных институтов "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов", Москва, 1981 г.; институте "ВостСибГИПРОЗем", г.Чита. 1982 г.; Всероссийской выставке "Комплексное использование природных ресурсов - Томск - 84"; IX Всесоюзной научной конференции "Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов", Москва, 1987 г.; Московском геологоразведочном ішституте (1980-1983); региональной конференции "Повышение эффективности разработки месторождений полезных ископаемых Восточной Сибири", Иркутск, 1988 г.; Краевой конференции "Совершенствование методов поисков и разведки, технологии добычи и переработки руд с целью улучшения комплексного освоения недр и охраны окружающей среды", Красноярск, 1988 г.; зональном научно-методическом семинаре "Опыт организации научно-исследовательской работы студентов в ВУЗах зоны", Красноярск, 1988 г.; Всесоюзном совещании (Мельниковские чтения) "Минерально-сырьерые ресурсы и комплексное их освоение", посвященном 80-летию со дня рождения видного ученого академика Мельникова Н.В., Сарапул, 1989 г.; Всесоюзном научно-техническом

совещании "Интенсификация гидромеханизированных работ и подводной добычи с применением погружных гидронасосов*'. Москва, 1989 г.: Всесоюзной научной конференции "Физические процессы горного производства", Москва. 1991 г.; Ленинградском горном институте 1989-1990 гг.; Межреспубликанской научно-практической конференции "Пути решения эколого-технологических задач на горных предприятиях". г.Ташкент. 1991 г.; в Областном комитете по земельным ресурсам и землеустройству. г.Чита. 1995 г.; в Управлении Читинского округа Гостехнадзора России, г.Чита, 1996 г.; в областном комитете по экологии и природопользованию г.Чита.1996 г.; на международной конференции "Экологически чистые технологические процессы в решении проблем охраны окружающей среды" - "Экотехнология - 96", г.Иркутск, 1996г.; на международной научно-практической конференции "Хозяйственно-питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использования*', г. Пенза, 1996 г.

Отдельные технологические разработки экспонировались на ВДНХ в 1982 г. (тематическая выставка "Ученые Минвуза РСФСР народному хозяйству").

Публикации. Основные научные положения и материалы по теме диссертации изложены в 42 печатных работах, в том числе одна монография. 5 брошюр.

Объем и струїсгура работы Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложена на 392 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 61 таблицу, список литературы из 273 наименований и 11 приложений на 43 страницах.

В первой главе дается характеристика современного состояния проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов на открытых горных работах, выполнен анализ литературных источников и результатов научных исследований по рекультивации земель, дана характеристика добычи россыпного золота и приведена краткая характеристика гидрогеологических и природно-климатических условий россыпей Восточной Сибири и Забайкалья.

Во второй главе обоснована концепция рационального землепользования с учетом возможности повторной разработки техногенных россыпей и последующей рекультивации нарушенных земель.

В третьей главе изложены основные теоретические положения по технологии восстановления нарушенной поверхности, предложена методика определения показателей нарушения земель и комплексная ме-

12 тодика определения объемов рекультивационных работ для дражных и

гидромеханизированных разработок.

Четвертая глава посвящена изысканию эффективных технологий восстановления нарушенных земель на россыпных месторождениях на основе обобщения производственного опыта рекультивации, совершенствования существующих технологических схем, разработки новых и их промышленной апробации и внедрения.

В пятой главе проанализированы формы нарушения и загрязнения водотоков при разработке россыпей, обобщены результаты исследований по влиянию качества технологической воды на эффективность извлечения золота; в соответствии с поставленными задачами даны рекомендации по внедрению новых технологических схем очистки сточных вод; на основе теоретических и экспериментальных исследований научно обосновано применение геотекстильных материалов, технически реализованное в изготовленном опытном образце применительно к способу доочистки сточных вод от загрязняющих примесей.

В шестой главе приводятся результаты анализа форм воздействия на атмосферу, совершенствования и внедрения методов охраны воздушного бассейна при открытой разработке россыпных месторождений.

Седьмая глава посвящена проблеме повышения эффективности использования природных ресурсов, решение которой предлагается за счет утилизации и комплексного использования отходов для дражных и гидромеханизированных разработок с изложением результатов практического внедрения в ассоциации *Амурзолото'\

В заключении обобщены результаты исследований в соответствии с поставленными задачами и даны рекомендации по внедрению перспективных направлений совершенствования и развития методов охраны окружающей среды и рационального использовании природных ресурсов при разработке россыпных месторождений открытым способом.