Профилактика загрязнения воздушной среды при открытой разработке рудных месторождений

Приведены сведения о профилактике загрязнения воздушной среды при открытой разработке рудных месторождений. Дана оценка актуальности проблемы загрязнения атмосферы. Предложена система минимизации загрязнения атмосферы за счет соблюдения ограничивающих критериев. Предложена математическая модель, целевой функцией которой является минимум пылевыделения, а ограничивающими условиями – переменные факторы. Дана справка о разработке основ экологии горнопромышленных регионов. Сформулированы подходы к постановке исследований технологий минимизации объема пыли и установления системных связей и закономерностей в процессе управления состоянием атмосферы. Предложена типизация пыли и источников пылеобразования. Произведено ранжирование окрестностей карьера на зоны по опасности загрязнения пылью. Исследована интенсивность пылевыделения при осуществлении технологических процессов. Приведены результаты исследования источников образования и концентрации пыли в карьерной атмосфере в сравнении с аналогами. Дана оценка технологий связывания пыли. Предложен интегральный показатель состояния атмосферы карьера. Разработан алгоритм управления состоянием атмосферы, включающий этапы управления риском загрязнения. Приведены результаты моделирования путей решения проблемы методом полного перебора. Установлено, что эффективность мероприятий по минимизации загрязнения пылью описывается функцией. Каждый из объектов пыления имеет индивидуальную характеристику, которая может оперативно пополняться. Система прогнозирования величины выбросов пыли включает в себя разработку выходной функции, модели технологических процессов и переходной функции. Предлагаемая система контроля состояния атмосферы обеспечивает увеличение эффективности атмосферно-охранной стратегии.

Панфилов И. А., Антамошкин О. А., Федорова Н. В., Дерюгин Ф. Ф., Бянкин В. Е. Профилактика загрязнения воздушной среды при открытой разработке рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 11-1. – С. 252–264. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_111_0_252.

Панфилов Илья Александрович^1,2 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: crook_80@mail.ru, НОЦ Технологии искусственного интеллекта МГТУ им. Н.Э. Баумана, Антамошкин Олеслав Александрович^1,2 — д-р техн. наук, профессор, зав. лабораторией, e-mail: oleslav24@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5976-5847,
Федорова Наталья Владимировна^1,2 — канд. экон. наук, доцент, доцент, e-mail: nvfed@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0391-8266,
Дерюгин Федор Федорович³ — инженер-исследователь, e-mail: deryugin040301@yandex.ru,
Бянкин Владислав Евгеньевич³ — лаборант-исследователь, e-mail: borck3420@gmail.com,
¹ Сибирский федеральный университет,
² Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва,
³ Иркутский национальный исследовательский технический университет.

Антамошкин О.А., e-mail: oleslav24@gmail.com.

1. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Габараев О. З., Кожиев Х. Х. Минимизация влияния горного производства на окружающую среду // Экология и промышленность России. — 2018. — Т. 22. — № 6. — С. 26—29. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-6-26-29.

2. Валиев Н. Г., Пропп В. Д., Вандышев А. М. Кафедре горного дела УГГУ — 100 лет // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 130—143.

3. Лискова М. Ю. Негативное воздействие, оказываемое на окружающую среду предприятиями по добыче и обогащению калийно-магниевых солей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2017. — Т. 16. — № 1. — С. 82—88.

4. Vrancken C., Longhurst P. J., Wagland S. T. Critical review of real-time methods for solid waste characterisation: Informing material recovery and fuel production // Waste Management. 2017, vol. 61, pp. 40—57. DOI: 10.1016/j.wasman.2017.01.019.

5. Босиков И. И., Клюев Р. В. Методы системного анализа природно-промышленной системы горно-металлургического комплекса. — Владикавказ: СКГМИ, 2015. — 124 с.

6. Hebblewhite B. K. Geotechnical risk in mining methods and practice: critical issues and pitfalls of risk management / Proceedings of the First International Conference on Mining Geomechanical Risk. Perth: Australian Centre for Geomechanics, 2019, pp. 99—308.

7. Качурин Н. М., Стась Г. В., Корчагина Т. В., Змеев М. В. Геомеханические и аэрогазодинамические последствия подработки территорий горных отводов шахт Восточного Донбасса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2017. — № 1. — С. 170—182.

8. Голик В. И., Дмитрак Ю. В., Комащенко В. И., Разоренов Ю. И. Экологические аспекты хранения хвостов обогащения руд в горном регионе // Экология и промышленность России. — 2018. — Т. 22. — № 6. — С. 35—39. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-6-35-39.

9. Diego I., Torno S., Torano J., Menendez M, Malcolm G. A practical use of CFD for ventilation of underground works // Tunnelling and Underground Space Technology. 2011, vol. 26, pp. 189—200.

10. Shutaleva A., Martyushev N., Nikonova Z., Savchenko I., Abramova S., Lubimova V., Novgorodtseva A. Environmental behavior of youth and sustainable development // Sustainability. 2022, vol. 14, no. 1, article 250. DOI: 10.3390/su14010250.

11. Крупская Л. Т., Орлов А. М., Голубев Д. А., Колобанов К. А., Филатова М. А. Оценка экологической опасности накопленных отходов переработки минерального сырья закрытых горных предприятий в Приамурье и Приморье // Горные науки и технологии. — 2020. — № 5(3). — С. 208—223. DOI: 10.17073/2500-0632-2020-3-208-223.

12. Golik V. I., Klyuev R. V., Martyushev N. V., Brigida V., Efremenkov E. A., Sorokova S. N., Mengxu Q. Tailings utilization and zinc extraction based on mechanochemical activation // Materials. 2023, vol. 16, no. 2, article 726. DOI: 10.3390/ma16020726.

13. Уфимцев В. И., Андроханов В. А., Куприянов О. А., Уфимцев Ф. Г. Плодородный слой почвы как фактор восстановления зональных фитоценозов на отвалах угольной промышленности // Вестник КузГТУ. — 2019. — № 6(136). — С. 64—71. DOI: 10.26730/19994125-2019-6-64-71.

14. Бригида В. С., Кожиев Х. Х., Сарян А. А., Джиоева А. К. Пространственно-временные задачи геоэкологии — междисциплинарный подход // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 4. — С. 20—32. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-4-0-20-32.

15. Игнатьева М. Н., Юрак В. В., Душин А. В., Стровский В. Е. Техногенные минеральные образования: проблемы перехода к экономике замкнутого цикла // Горные науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 2. — С. 73—89. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-4-0-20-32.

16. Марков С. О., Мурко Е. В., Непша Ф. С. Гранулометрический состав отвальных массивов разрезов Кузбасса // Горные науки и технологии. — 2021. — № 6(4). — С. 259—266. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-4-259-266.

17. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future pro spects // Hydrometallurgy. 2015, vol. 157, pp. 306—324. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.08.022.

18. Li G., Zhou Q., Zhu Z., Luo J., Rao M., Peng Z., Jiang T. Selective leaching of nickel and cobalt from limonitic laterite using phosphoric acid: An alternative for value-added processing of laterite // Journal of Cleaner Production. 2018, vol. 189, pp. 620—626. DOI: 10.1016/j. jclepro.2018.04.083.

19. Корчагина Т. В., Степанов Ю. А., Бурмин Л. Н. Метод оценки экологических показателей воздействия на окружающую среду в районах размещения угольных предприятий // Уголь. — 2018. — № 8. — С. 119—123. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-8-119-123.

20. Чотчаев Х. О., Бурдзиева О. Г., Заалишвили В. Б. Зонирование высокогорных территорий по геоэкологическим нагрузкам, обусловленным геодинамическими и климатическими воздействиями // Геология и геофизика Юга России. — 2021. — № 11(1). — C. 81—94.

21. Rezanov V. A., Martyushev N. V., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Kukartsev V. A., Grinek A. V., Skeeba V. Y., Lyosin A. V., Karlina A. I. Study of melting methods by electric resistance welding of rails // Metals. 2022, vol. 12, no. 12, article 2135. DOI: 10.3390/met12122135.

22. Сафронова О. С., Ламанова Т. Г., Шеремет Н. В. Результаты исследования естественного восстановления растительного покрова на вскрышных отвалах, возникших в 1990-е годы в Республике Хакасия // Уголь. — 2018. — № 7. — С. 68—77. DOI: 10.18796/00415790-2018-7-68-71.

23. Филимонов В. А., Горина Л. Н. Особенности разработки системы управления охраной труда на основе процессного подхода // Записки Горного института. — 2019. — Т. 235. — С. 113. DOI: 10.31897/pmi.2019.1.113.

24. Torno S., Torano J., Ulecia M., Allende C. Conventional and numerical models of blasting gas behaviour in auxiliary ventilation of mining headings // Tunnelling and Underground Space Technology. 2013, vol. 34, pp. 73—81.

25. Carriere R., McGuire C., McLaren E., Witow D. Studying operational improvements in blast gas clearing using ventilation control / Proceedings of the 16th North American Mine Ventilation Symposium. 2017, pp. 7—16.