Екологічна небезпека території розміщення породних відвалів вугільних шахт: методи оцінки, система і алгоритм управління

Abstract

У дисертації вирішено актуальну науково-прикладну задачу удосконалення системи управління екологічною безпекою території з породними відвалами вугільних шахт на основі розробки нових методів та алгоритмів оцінки ступеня забруднення території, що формується внаслідок дефляції і ерозії поверхні відвалів, та розробки технологічних рішень з регулювання цих процесів при залученні відвалів до складу структурних елементів регіональних екологічних мереж. У результаті польових досліджень зроблено кількісну оцінку інтенсивності забруднюючого впливу породних відвалів на прилеглу територію внаслідок процесу ерозії їх схилів, виявлено можливість управління цим процесом за допомогою біологічної рекультивації відвалів. У результаті удосконалення методології вивчення дефляції та проведення лабораторних досліджень визначено закономірності цього процесу на відвалах, встановлено показники дефляційної стійкості відвальної породи у непорушеному стані та її фракцій, визначено потенційно можливий рівень дефляції на відвалах Луганській області. На базі теоретичних досліджень розроблено математичну модель процесів вітрового переносу породи на прилеглу територію та визначено просторові закономірності її відкладення. Розроблено систему дистанційного оцінювання екологічної небезпеки породних відвалів та оптимізації управління нею при використанні відвалів як структурних елементів регіональної екологічної мережі.

В диссертации решена актуальная научно-прикладная задача усовершенствования системы управления экологической безопасностью территории с породными отвалами угольных шахт на основе разработки новых методов и алгоритмов оценки степени загрязнения территории, которая формируется в результате дефляции и эрозии поверхности отвалов, и разработки технологических решений по регуляции этих процессов при привлечении отвалов в состав структурных элементов региональных экологических сетей. В результате полевых исследований сделана количественная оценка интенсивности загрязняющего влияния породных отвалов на прилегающую территорию в результате процесса эрозии их склонов, обоснована возможность управления этим процессом с помощью биологической рекультивации отвалов. В результате усовершенствования методологии изучения процесса дефляции и проведения лабораторных исследований определены закономерности этого процесса на отвалах, установлены показатели дефляционной устойчивости породы в ненарушенном состоянии и составляющих ее фракций, определен потенциально возможный уровень дефляции на отвалах в Луганской области. На базе теоретических исследований разработана математическая модель процессов ветрового переноса породы на прилегающую территорию и определены пространственные закономерности ее отложения. Разработана система дистанционного оценивания экологической опасности породных отвалов и оптимизации управления ею при использовании отвалов как структурных элементов региональной экологической сети путем выбора наиболее целесообразного состава системы существующих и новых природоохранных мероприятий. Разработан способ диагностирования участков горящей породы на породных отвалах по инфракрасным снимкам, сделанным в строго определенном интервале длин волн. Выполненные с использованием функции Планка расчеты показали, что для температуры поверхности 80-300°С этот интервал составляет 4 - 10 мкм. Для проверки экологической возможности использования отвалов как объектов экосети выполнена экологическая оценка насаждений на отвалах. В результате было установлено, что при естественном или искусственном зарастании породных отвалов травянистой растительностью и создании лесонасаждений формируется условно нормальное качество окружающей среды, что позволяет рекомендовать отвалы с развитым фитоценозом как объекты Национальной экологической сети. Обоснована техническая возможность использования породных отвалов угольных шахт в экологической сети, а также выполнено обоснование системы принятия возможных решений для управления экологической безопасностью терриконов при их включении в схему экологической сети. В результате исследований установлены диагностические признаки распознавания экологических коридоров в виде балочной сети и ядер в виде лесных массивов на фоне окружающей территории.

In dissertation the actual scientifically applied task of estimation of ecological safety of territory of coal mines waste dumps placing on the basis of exposure of conformities to the law of its contamination by the products of deflation of surface of dumps and ground of algorithm of the system of making a decision from the management of waste dumps an ecological danger was decided. As a result of the field researches the quantitative estimation of intensity of contaminating influence of waste dumps on adjoining territory as a result of process of erosion of their slopes was done, possibility of this process control by biological recultivation of waste dumps was found out . As a result of improvement of methodology of study of process of deflation on dumps conformities to the law of this process on dumps are certain, the indexes of deflation firmness of barren rock in the undisturbed state and its factions are set, the level of deflation is potentially possible are certain in the Lugansk area. On the base of theoretical researches the mathematical model of processes of wind transference of barren rock on adjoining territory was developed and spatial conformities to the law of its deposit were certain. The system of the distance evaluation of ecological danger of waste dumps and optimization of management by it at the use of dumps as structural elements of regional ecological network were developed.