ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Обоснование темы и ее актуальность

В настоящее время с ростом масштабов и интенсификацией производства увеличивается и влияние человека на окружающую природную среду. А наиболее комплексно влияет на окружающую среду горное производство. Ведь добыча угля, сопровождающаяся откачкой шахтных и карьерных вод, выдачей на поверхность пустых пород, выбросами метана и пыли, а также деформацией земной поверхности, что приводит к загрязнению водных ресурсов, атмосферы и почвы. [1-4]

Комплексное воздействие шахты на окружающую среду требует и комплексного решения этого воздействия.

Каждая тысяча тонн подземной добычи сопровождается выдачей на поверхность 110-150 м3 пород, тысяча тонн обогащения угля – складированием 100-120 м3 пород. Для того чтобы избежать накопления породы и деформаций земной поверхности, а также получить дополнительный экологический эффект необходимо закладывать породу в выработанное пространство, которое образуется от очистной выемки угля. Шахтная порода является также природным материалом для строительства, сырьём для химической промышленности, материалом для приготовления сельскохозяйственных удобрений [5]. Такое использование породы обеспечит экономию средств и позволит сохранить земли, которые были бы нарушены деятельностью специализированных предприятий по добыче минерального сырья для строительных материалов.

Фотография.Плоский породный отвал

Рисунок 1 – Плоский породный отвал

Разработан целый ряд технических решений, чтобы снизить вредное влияние на природную среду сброса откачиваемых вод из горных выработок (сброс в региональную гидрографическую сеть попутно-добываемых шахтных вод составляет около 0,9 млрд. м3 в год (10 м3 на тонну угля))[2]. Это позволит изменить подход к откачиваемым водам и использовать их на питьевые и технические нужды предприятий и населения. Для этого необходимо произвести соответствующую обработку и очистку шахтных вод, после чего они могут не только сбрасываться в водоёмы, но и широко использоваться в отрасли для пылеподавления, отвода тепла для шахтных кондиционеров, гидротранспортирования закладочного материала и угля, гидродобычи и обогащения угля. А также для полива сельскохозяйственных земель, но только в том случае, если степень ее минерализации будет соответствовать установленным нормам.

Основную опасность и вредность представляет метан, который выделяется при добыче угля. Он является главным источником взрывов и пожаров на шахте, а также сильным парниковым газом, создавая парниковый эффект, удерживает тепло в земной атмосфере. Поэтому, по моему мнению, задача использования метана является приоритетной. Извлечение метана угольных месторождений позволит решить одновременно несколько задач: использовать извлеченный метан для выработки электроэнергии, тепла и т. д.; уменьшить выбросы метана в атмосферу, снизить объем выделения метана в горные выработки и тем самым повысить безопасность и эффективность добычи угля [8].

Оценка газового энергетического потенциала одних только донецких шахт показала, что в пределах их горных отводов содержится более 26,5 млрд.м3 шахтного метана, который по своим свойствам идентичен природному газу Уренгойского месторождения. Запасы метана на отдельных шахтах колеблются от 0.2 до 4.7 млрд. м3. Например, в недрах шахты «Южнодонбасской №3»–3-3.5 млрд.м3

Формирование технологической схемы использования метана шахты Южнодонбаская №3

Рисунок 2 – Формирование технологической схемы использования метана шахты "Южнодонбаская №3"

Необходимость добычи газа из угольных пластов в промышленных масштабах объясняется следующим:

  1. Украина обладает значительной частью мировых запасов каменных углей, месторождения которых отличаются высокой угленасыщенностью и газоносностью [6].
  2. Добыча газа на всех стадиях отработки шахтного поля (до начала освоения месторождения угольными шахтами, в период их эксплуатации и после закрытия) обеспечивает наиболее полное использование природных ресурсов месторождения, повышает эффективность угледобычи и безопасность ведения горных работ в подземном пространстве.
  3. Практически осуществимой и экономически выгодной добычу шахтного метана делает наличие современных эффективных технологий.
  4. Это позволяет повысить роль шахтного метана в топливно-энергетическом балансе страны[7,9-10].
Схема дегазации газоносного массива при проходке вертикальных выработок

Рисунок 3 – Схема дегазации газоносного массива при проходке вертикальных выработок,а–скважины бурятся с дневной поверхности б–скважины бурятся из специальных камер

2. Цель и задачи исследования

Целью предоставленной работы является обоснование и выбор технологии рационального использования природных ресурсов в условиях шахты «Южнодонбасская №3», а также эффективность их внедрения.

Для достижения цели необходимое выполнение следующих задач:

  1. Проанализировать исследования в области рационального использования природных ресурсов;
  2. Провести анализ экологической ситуации на шахте «Южнодонбасская №3»;
  3. Осуществить анализ и оценку применяемых технологий рационального использования природных ресурсов;
  4. Выполнить обоснование направлений и критериев рационального использования природных ресурсов;
  5. Экономически обосновать технологические решения по рациональному использованию природных ресурсов.

Объект исследования:природные ресурсы шахты «Южнодонбасская №3/».

Предмет исследования: технологические решения по рациональному использованию природных ресурсов.

Методы исследования: систематизация, аналитический, метод моделирования, решения ситуационных задач, прогнозирования, статистической обработки данных.

3. Обзор исследований и разработок

При анализе рассматриваемой темы исследования разбиваются на несколько направлений:

  1. Комплексно;
  2. По ресурсам.

Комплексно проблема рационального использования природных ресурсов рассматривается такими авторами как Н.А. Архипов, Е.А. Ельчанинов, Д.Т. Горбачёв в учебнике "Добыча угля и рациональное природопользование", авторами Астахов А.С., Малышев Ю.Н., Пучков Л.А., Харченко В.А. в учебнике "Экология: горное дело и природная среда", а также в учебнике «Рациональное природопользование в горной промышленности» таким авторами как Ю.М. Арский, Н.А. Архипов, В.Д. Аюров.

По ресурсам данный вопрос рассматривали:

В частности, проблему метана рассматривали в своих трудах Кузера С.В., Дриздник И.Д., Кафтан Ю.С., Должанская Ю.Б. в таком учебнике как «Извлечение шахтного метана и защита окружающей среды», Касимов О.И., Касьянов В.В., Радченко В.В. «Опыт и перспективы использования метана, который выделяется из шахт, которые закрыты», а также многие другие.

Проблему использования шахтных вод рассматривали сотрудники нашего университета в своих трудах Матлак Е.С., Явруян А.Ю., Моргунов В.М., Беляева Е.Л. «О нетрадиционном подходе к решению проблемы снижения загрязненности шахтных вод взвешенными веществами на основе концепции устойчивого эколого-экономического развития», а также в своих статьях Минаев А.А., Матлак Е.С., Аверин Г.В. «О максимальном вовлечении шахтных вод в хозяйственное водоснабжение Донбасса», Горошков В.А. «Очистка и использование сточных вод предприятия угольной промышленности» и многие другие.

Проблему использования шахтной породы рассматривали профессор Артамонов В.Н. со своими учениками в их научно-исследовательских работах, а именно Макарова Т. В. в магистерской работе на тему: «Выбор и обоснование технологических решений по рациональному использованию породы в условиях шахты «Украина», Чудновец В.Л. в магистерской работе на тему: «Обоснование направлений комплексного использования шахтной породы в качестве вторичного сырьевого ресурса», Лоскутова Е.В. в магистерской работе на тему: «Выбор и обоснование экологических и технологических решений по рациональному использованию породы как ресурса в условиях шахты «Щегловская-Глубокая», а также Василишина А.Н. в магистерской работе на тему «Усовершенствование комплексного использования породы (как природного ресурса) в условиях шахты «Россия» и многие другие.

4. Предлагаемая научная новизна

Научная новизна – разработка и обоснование технологических решений рационального использования природных ресурсов с учетом определения наиболее значимых проблем и их соответствующее решение в условиях шахты «Южнодонбасская №3».

Научная новизна раскрывается в следующих результатах достижения:

  • осуществлено прогнозирование объема добычи шахтной воды, породы и используемого метана на шахте при их максимальной добыче с применением методов математического моделирования;
  • обоснование направлений рационального использования шахтной воды, породы и шахтного метана в условиях реального предприятия на основе анализа существующих технологических решений;
  • выполнено технико-экономическое обоснование использования шахтной воды, породы и извлекаемого из шахты метана как сырьевых ресурсов и возможностей их использования.

Практическая ценность – даны практические предложения по обоснованию направлений использования шахтной воды, породы и метана, предложены технологические решения с учетом условий шахты.

Выводы

Экологические проблемы, связанные с выдачей на поверхность породы, очисткой шахтной воды и извлечение метана очень актуальны и требуют их рассмотрения и решения. Данный вопрос необходимо рассматривать комплексно, но необходимо рассматривать и приоритетность использования природных ресурсов, в моей магистерской работе приоритетность отдается использованию шахтного метана, так как этот вопрос в условиях данного предприятия стоит наиболее остро. В результате моей магистерской работы будут получены данные, которые можно будет использовать на шахте «Южнодонбасская №3», тем самым улучшив экологическую обстановку и возможно здоровье населения. Также может быть получен экономический эффект для шахты от использования шахтного метана, воды и породы непосредственно на самом предприятии.

Список источников

  1. Н.А. Архипов, Е.А. Ельчанинов,Д.Т. Горбачёв «Добыча угля и рациональное природопользование»– М.: Недра, 1987.–285с.
  2. Астахов А.С., Малышев Ю.Н., Пучков Л.А., Харченко В.А. «Экология: горное дело и природная среда»: Учеб.для вузов.–М.: Издательство Академии горных наук, 1999. -367с.: ил.
  3. «Экология горного производства»: Учебник для вузов/ Г.Г. Мирзаев, Б.А. Иванов, В.М. Щербаков, Н.М. Проскуряков.–М.: Недра, 1991.–320с.: ил.
  4. Красавин А.П. Защита окружающей среды в угольной промышленности. – М:Недра,1991.-221с.
  5. Леонов П.А., Сурначев Б.А. Породные отвалы угольных шахт. – М.:Недра,1970.-112с.
  6. Меркулов В.А. Охрана природы на угольных шахтах.– М.:Недра,1991.-184с.
  7. 7. Рациональное природопользование в горной промышленности: Учебное пособие для вузов / [Ю.М. Арский, Н.А. Архипов, В.Д. Аюров и др. Под общей ред. В.А. Харченко.–3-е изд.] – М.: МГГУ, 2000. – 443с.
  8. Сохранение окружающей природной среды на горнодобывающих предприятиях: монография / [С.С.Гребенкин, В.К.Костенко, Е.С.Матлак и др.]–под общ. ред. Гребенкина С.С и Костенко В.К. – Д.: «ВИК», 2009. – 505 с.
  9. Угольное производство как источник техногенного воздействия на земную атмосферу / Г. Л. Майдуков // Уголь Украины. 2008. № 2. –с. 27-34.
  10. Шапарь А. Г. Экологические проблемы горнодобывающей отрасли и некоторые пути их решения // Горный журнал. – 2005. № 5, май. – С. 20–23.