автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Определение параметров горных предприятий на основе оптимизации эколого-экономических показателей

Министерство просвещения Украины КРИВОРОЖСКИЙ ГОРНОРУДНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ВИЛКУЛ ЮРИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ УДК 622.271:622.834.85

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Специальности: 05.15.03 — «Открытая разработка

месторождений полезных ископаемых»

05.26.01 — «Охрана труда

и пожарная безопасность»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кривой Рог-1994

Работа выполнена в Криворожском горнорудном институте

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Вызов В.Ф. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ткачук К.Н. доктор технических наук, профессор Дриженко А.Ю. доктор технических наук, профессор Федоренко П.И.

Ведущая организация — Государственный институт по проектированию предприятий горнорудной промышленности «Кривбасспроект».

Защита диссертации состоится 30 июня 1994 г. в 13 часов на заседании специализированного совета Д 068.11.01 при Криворожском горнорудном институте по адресу: 324033, Кривой Рог, ул. XXII партсъезда, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "2?" мая 1994 года.

Ученый секретарь специализированного совета,' канд. техн. наук, профессор

'С/

^стов Г.Т.

ош;ая характеристика работы

Актуальность исследований.' Разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается, как правило, негативным влиянием на окружатащз среду, нарушая ее природное равновесие.' Особенно это ощущается в крупных горно-добыващих регионах.' Примером монет служить Криворожский железорудный бассейн, на территории которого расположен целый комплекс карьеров, отвалов, шламохраншшщ и фабрик пяти горно-обогатительных комбинатов (ГОКов), являпаихся интенсивными источниками загрязнения окружавшей среды. Это приводит-к необратимым изменениям воздушного и водного бассейнов региона, ландшафта, ■ гидрогеологического рекима и снижению плодородия почвы.

Сложившаяся ситуация имеет тенденцию к усилению негативного влияния как на природу, так и на здоровье жителей региона, в котором за последние годы повысились показатели общей заболеваемости населения и возрос уровень профессиональных заболеваемос-тей работах, занятых в горнорудной отрасли. Одним из факторов, усугубляхшгх сложившуюся ситуацию, является близкое расположение пяти крупнейших ГСНов, выбросы вредных веществ которых нередко накладываются друг на друга.

3 настоящее время наметилась четкая тенденция - рассматривать горные предприятия как объекты природопользования с одновременной оценкой последствий кх техногенного воздействия на окруженную среду, а тахяе зоологические и экономические анализы развития.

Решению проблем развития горнопромышленных комплексов пос-вяцены работы Б.Г. Блияшжова, В.Ф» Бызова, Б.И. Иванова, А.И. Коваленко, Н.В. Мельникова, A.M. Михайлова, М.Г. Новокило-ва, М.Е. Певзиера, В.В. Гг.спс:ого, Б.А. Симкпна, Б.II. Тартаков-

ского, П.И. Томакова, К.Н. Трубецкого» Г.А. Холоднякова, B.C. Хохрякова, В.А. Щелканова и др.

Разработкой комплекса способов и средств снижения влияния выбросов и сбросов вредных веществ горнопромышленных предприятий на окружающую среду занимались такие ученые, как С.М. Андоньев, И.И. Афанасьев, П.В, Бересневич, Н.Э. Битколов, А„М. Гервасьев, AJ/i. Голышев, A.A. Гуркн, В.Ф. Гурьев,-А.Ю. Дриженко, Н.В. Дуб-ченко, П.А. Коузов, И.Н. Логачев, В.А. Минко, В.А. Михайлов, О.Д. Нейков, B.C. Никитин, А.И. Пирумов, С.Б. Старк, К.Н. Ткачук, К.З. Ушаков, С,С. Филатов, О.В. Фшшпьев, A.B. Хохряков, В.Н. Шацрицкий, Н.И, Е'еыдкой и др. Ими были предложены различные варианты экологической, экономической и технологической оценок работы горных предприятий.

Однако до настоящего времени отсутствуют критерии эколого-экономической оценки деятельности горнодобывающих предприятий с учетом их мощности, территориального расположения, горно-геологических условий разработки, уровня механизации, способов и средств сокращения влияния ГОКов на окрукашую среду, что не дает возможности осуществлять их эффективную эксплуатацию.

Таким образом, возникла настоятельная необходимость в решении важнейшей научно-технической проблемы, заключающейся в разработке научных основ оптимизации параметров горных предприятий, обеспечаваюпих эффективные э к о л о -го-экономические показатели эксплуатации месторождений промышленного региона.

Решению этой актуальной п р о б ,ч . е м ы и посвяшена настоящая диссертационная работа, цель которой - определить оптимальные параметры горних предприятий, обеспечивающие эффективные эколого-эконошиеские показатели.'

'В основу исследований положена идея, заключающаяся в соизмерении полезных результатов и вредных экологических последствий работы каждого ГСКа и определении на"этсй основе их параметров применительно к эксплуатация месторождения региона в целом. ■

Исследования, выполненные в данной работе, связаны с планом научных исследований Минпросвещения Украины - "Программа развития горнодобывающей промышленности Кривбасса в рыночных отношениях" и планами научных исследований ГСКов.

Основные защищаемые научные положения:

1,-При производстве нелезосодеряааей товарной продукции одинакового вида изменение мощности различных ГСКов по разному сказывается на изменении эколого-экономических показателей их деятельности.

2, На эколого-экономкческие показатели работы горных предприятий с открытым способом разработки основное влияние оказывают горно-геологические условия разработки к соотношение объемов производства различных видов яелезосодеряацей товаркой продукции.

3, Эколого-экономичсскую деятельность горних предприятий по добнче и переработке бедных келезкнх руд в товарную продукцию целесообразно оценивать по предложенному критерию, позволшдему сопоставлять их вредное воздействие на окружавдую среду с экономической эффективностью работ:-! как отдельного предприятия-так и региона в целом.

4. При определении параметров ГСКов, обеспечивагацих предельно допустимую экологическую нагрузку на регион, необходимо учитывать не только выбросы отдельного предприятия, но и их территориальное размещение.

5. Эффективное управление эк о л ог о-экон ом ич е ск им состоять, региона достигается цутем использования разработанной методики, учитывающей комплексное влияние горно-геологических условий разработки, структуру производственных процессов, территориальное расположите объектов горно-обогатительного производства, способы и средства нейтрализации их вредного воздействия на окруяанцуто среду.

Научная новизна результатов исследований • заключается в следующем:

1. Установлены основные закономерности, отражающие влияние:

- горно-геологических и горнотехнологических условий разработки месторождений на экологическое состояние региона;

- производственной мощности комбинатов на эколого-экономи-ческие показатели разработки железорудных месторождений $

- организованных и неорганизованных выбросов ГОКов на образование зон концентраций пыли и газа в приземном слое атмосферы;

- технико-экономических показателей производства железосодержащей проекции на негативные экологические последствия работы ГСКов. •

2. Предложен новый критерий оценки и разработаны методы расчетов эколого-экономических показателей как отдельного ГСКа, так и промышленного региона.

3. Впервые на базе комплексной эколого-экономической оцен-

ки деятельности ГСКов разработаны научнкэ основы оптимизации их параметров.

Поставленная в диссертация цель определила применение комплексного метода исследования, гклгачзгацего анализ и научные обобщения практического опыта ра-0с1'>: горно-обогатительных комбинатов, в том числе и с позиций сложившейся инфраструктуры, аналитические исследования, экономико-математическое и имитационное моделирование, технико-экономический и социально-экологический анализы, аппарат системных решений, методы математической статистики, лабораторные и промышленные эксперименты.

Объектами исследований являлись технологические процессы добычи и переработки полезных ископаемых, а таклсе параметры горных предприятий с открытым способом разработки с точки зрения их влияния на окружакцую среду.

Достоверность научных поколений, вытекающих из них выводов и рекомендаций основывается на общепринятых положениях экономическом оценки эффективности работы ГОКов, технико-экономических анализах их деятельности с учетом принятой технологии работ, вида производимой продукции, приме-, няемых методов расчета вредного экологического воздействия на окрунаыдуи среду технологических процессов, материалах использования рекомендаций в проектных и научных организациях.

Научное значение работы заключается в разработке научных основ оптимизации параметров горных предприятий железорудного региона, обеспечивающих эффективные эколого-экономические показатели, базирующиеся на эколого-экономической оценке соизмерения полезных результатов и негативных эколсгичес-ких последствий работы горных предприятий.

Практическое значение работы состоит в разработке методики определения оптимальных параметров ГСКов, обеспечиваших снижение вредного воздействия на окружающую среду, и в установлении полей концентрации вредных выбросов от различных источников загрязнения в виде экологических карт»

• Реализация работ ы« Разработанные методики расчета эколого-экономической деятельности ГЖов и определения их параметров, а такие результаты исследований по негативному влшышо отдельных производств на окружающую среду приняты институтами "Кршзбасспроект", "Механобрчермет", НИГРИ, УНИИЕГЭ для использования в проектах реконструкции действующих и проектируемых ГСКов, для разработки инженерных мероприятий по снижет ник вредного влияния горного производства, составления нормативов предельно допустимых выбросов, а также разработки концепции развития горных предприятий Украины.

Отдельные положения диссертации применяются в учебном процессе в рабочих программах курсов: "Экология горного производства", "Охрана окружахцей среда" и "Проектирование горных предприятий" •

Апробация работы. Результаты исследований по диссертационной работе докладывались и обсуждались на ежегодных научно-техшгческкх конференциях Криворожского горнорудного института ( 1383-1993 гг. )} научно-технической конференции "Современное состояние и перспективы развития бурового оборудования нового типа" ( г. Челябинск, 1986 г. ); Всесоюзной научно-практической конференции "Новые организационные структуры в экономике" ( г. Ялта, 1991 г, ); конференции "Экология Кривбасса -проблемы и перспектива" ( г. Кривой Рог, 1993 г. ); научно-технических советах ГСКов Украины.

Отдельные разработки диссертационной работы экспонировались на ВДНХ СССР, где были отмечены тремя серебряными медалями.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 31 работе, в том числе в 5 авторских свидетельствах на пзобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 417 страницах машинописного текста, включает 114 рисунков, 95 таблиц, список использованной литературы• из 247 наименований. Диссертация состоит пз введения, шести глав и заключения. В приложении к диссертации приведены материалы и документы, подтверждавшие использование результатов работы.

Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору В.Ф. Вызову за научные консультации, докторам технических наук, профессорам В.Г. Близ токову и П.В. Бересневичу за постоянное внимание к исследованиям и ценные советы при обсуждении их результатов на разных этапах выполнения.

Автор выражает признательность сотрудникам лаборатории физико-технических проблем разработки рудных месторождений и кафедры открытых горных работ Криворокского горнорудного института, а такке работникам производства, научных и проектных институтов за содействие в сборе материалов и реализации результатов исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Поставленная в диссертационной работе цель достигнута выполнением исследований по структурной схеме, отраиавдей весь комплекс работ - от анализа состояния и перспектив развития ГОКов Кривбасса до установления основных закономерностей вредного влияния их работы на охрукелкуи сред1/, обоснования критерия оцеп-

ки эколого-эконошческой деятельности, классификация зон региона по пылегазовыдолению и определению оптимально параметров ГСКов Кривбасса.

Добыча сырой железной руды открыты},! способом и переработка ее до товарной .продукции - концентрата, агломерата 'и окатышей -осуществляется пятью крупными горно-обогатительнкМи комбинатами, • в составе которых.десять действующих карьеров. Максимально возможную производительность этих карьеров по руде молено определить укрупненно по наличию активного рудного фронта работ. Расчеты показывают, что активный рудный фронт ыокет достигнуть более 21 км,- объемы добываемой неокисленпой руды.могут превысить 250 млн.тонн при объеме вскрышных работ более 207 млн.м3 в год. Такие возможности карьеров Кркпбасса позволяют обеспечить железосодержащей продукцией металлургический комплекс Украины до 2010 года. • ■

Вместе с тем в настоящее время на Укршпш возникли значительные проблемы с энергоресурса\;п. Ориентация г ор ц о-;,; е т аллурги-ческого комплекса на страны СЭВ и его распад привели к переориентации рынков сбыта продукции ГСКов. Это, в свою очередь, привело к снижению производства на данном этапе и к сложности в прогнозировании объемов выпуска продукции. В таких условиях практически невозможно установить основные закономерности эколо-го-эконоигсеской деятельности ГСКов Кривбасса. В это!; связи в Настоящих исследованиях рассмотрен наиболее стабильны]! за последнее время период их работы, который приходится на 13881990 годы.

Деятельность ГСКов сопровождается значителышми шлегазовы-. выбросами к большими площадями отчуждаемых земель. Однако они не находятся в логической взапмоскш: с экономической эф-

фективностыо работы ГСКов. Так, например, для НКГОКа характерны значительные выбросы, по сравнению с другими ТСКагш, при довольно небольшой прибыли. И наоборот, СевГСК при"сравнительно небольших выбросах тлеет Солыдую прибыль.

Основными источниками вредного воздействия на окружающую среду являются карьер, отвалы, дробильные, обогатительные фабрики, .фабрики по производству окатншей» аглойабрики и шламохра-нилиаа.

Из "изложенного следует, что вредное воздействие ГСКов на окружающую среду выражается, презде всего, в отчугдении земли, общая площадь которой в Крявбассе составляет более 25 тыс«га, в суммарном пылегазовыделенил, которое составляет более 960 тыс', тонн в год. Источника!,ш наибольшего гшлегазовгщедекия на ГЖах являются фабрики по производству агломерата и окатышей. Работа всех горно-обогатительных комбинатов Неблагоприятно влияет на водный бассейн региона, загрязняя реки внсокомикералкзованнымл водами. Из карьеров еяегодно откачивается более 17 млн.м3 высокоминерализованных вод.

Манно .выделить несколько основных направлений уменьшения вредного воздействия горно-обогатительного производства на ок- • рушащую среду. Наиболее результативным из них является снижение производства товарной продукции. Второй путь - применение специальных способов и средств пылегазоподавления по всей технологической цепи. Третий - замена технологий ила отдельных процессов на более экологичные. Но все не наибольший интерес представляет направление, которое монет быть реализовано без снпяеши объемов производства и увеличения затрат, - распределение объемов производства на более экологичные предприятия. Это возможно в случае установления влияния объемов горно-сбога-

тктельного производства на эхолого-эконсмические показатели его работы.

Рассмотрим результаты исследований влияния объемов производства на экономические показатели и негативное воздействие ГСКов на окруженную среду.

Количество пылегазошделения из карьера в зависимости от производственной мощности комбината можно определить по формуле

¿ИкО-УУк) , Ма , Мо

Вп= Ре* ^аРеа-, /год , (I)

Ук • _

где Мк . Ма Е Мо - количества металла соответственно в товарном концентрате, агломерате и окатышах, т/год; -

влахиость концентрата,' доли ед.; Рек , Реа и Ре0 -содержание железа соответственно в концентрате, агломерате и окатышах, доли ед.; » и ~ выход из руды соот-

ветственно концентрата, агломерата и окатышей, доли ед.; п -коэффициент вскрыши, т/т; с!« - суммарное шлевыделение из карьера при выемке I т горной пассы, г.

Как следует из формулы ( I ), мощность комбината выражена количества.! металла в производимой железосодержащей товарной продукции. Расчеты, выполненные по этой формуле, позволили установить влияние производительности каждого комбината М на пылегазовыделение из карьеров Вк ( рис. I ). Точка ф на каждом графике показывает объем пылегазовыделения в карьерах при фактически,! объеме производства в товарной продукции.

Сравнительную оценку можно представить более наглядно, трансформировав эти завис«мости в зависимость приращения коли-

Вк.тыс.т 2.75 2,50 2,25 S, 00 (.75 1,50 1,85 t,00 0,75

pé,

i i

! 1

t*~ 1

4 / V 1 1 .

/ i 1 1 -

É г' Ф 1

1 1 4 /Ф i t 1

i 1 1 i i -- гТТГ,

Рис. I. Влияние модности комбинатов на шлегазо-внделеняе из карьеров

2 4 6 8 Ю М.млн.т

честяа пшевиделения авк от приращения объемов металла лМ г товарной продукции ( рис. 2 ).

Рис. 2. Влияние приращения объема металла в товарной продукции комбинатов на прирааение количества пылевнделешй из кярьеров

Анализ рис» I и 2 показывает, что наибольшее пылевыделение связанное с объемами цроизводства (добычи), - на карьерах СевГШа, а наибольшее щщряцение пылевыделения — на карьерах ЦГСКа.

Пылевыделение с рабочей поверхности отвалов В«« , в

также при разгрузке и укладке город в отвалы В

ОЙ

выражен-

ное в зависимости от количества металла в железосодержащей товарной продукции комбината, мояно определить по формулам

Мг

МкО-УУк), Мд _

Ре* Уа Рва Ре с

п

Я81Ы1

/М«(НЦ М0 , М0 У

2Гк ЛИ.

( 2

с101'Г/гВД'

В

о*

М.» =Арпс*

год '

( з

где - высота отвала, м; - угол откоса отвала, град} а0 - производительность отвала, м3/год; Ар - длина активного рудного фронта карьера, ы; с!

01

- пылевыделение с

I ь. поверхности отвала в год с учетом коэффициента нестационарности атмосферных условий, г/м2; с1С2 - то же при разгрузке и укладке в отвал I м3 пустых пород, г.

С учётом этих формул определено влияние производительности комбината на пылевыделение отвалов и влияние прираления производительности комбината на прирадение пылевыделения с отвалов пустых пород. При тэт см установлено, что наименьшее количество

«9

шли выделяется с отвалов ИнГСКа, а наибольшее - с отвалов СевГЖа. Вместе с тем наибольшее приразение' пылевыделения при одинаковом приращении производительности ГСКов наблюдается на отвалах ЦГШа.

Что касается суммарных организсвашшх пыдогазош делений, то их количество, в зависимости от производительности комбината, можно определить из выражения

где М^ , Ма и М„ - количество металла соответственно в концентрате, агломерате и окатышах, т/год; , с{агд

и с10 - удельное пы легазовыделение соответственно при производстве концентрата, агломерата и окатышей.

Построенные графические зависимости показывают, что производство товарной продукции на НКГСКе и КТЖе сопровождается наибольшим организованным пнлегазовнделением при слояивпейся на каждом комбинате структуре производства.

Ежегодное отчуждение земли карьерами и отвалами определяется по формуле

МкО-УУк) Ма 4 Мв

гда - протяженность верхнего рабочего уступа, м; кр.р

длина активного рудного фронта работ в карьере, м; И у, - высота рудных уступов, м; Ч1 - плотность руда, т/м3.

Влияние мощности комбинатов М на ежегодное отчуждение земли карьерами и отвалами приведено на рис. 3..

Рис. 3. Графики зависимости ежегодного отчуждения земли карьерагли (а) и отвалами (б) от мощности комбинатов

А на рис, 4 показано влияние приращения производственной модности комбинатов Д. М на приращение отчуждения земли карьерами и отвала}.:п.

Как слезет из рис. 3 и 4 наибольшее отчуждение земли карьерами имеет место на СевГСКе, а отвалами - на ККГОКе; в то яе время наибольшее приращение отчуждения земли карьерами и отвала».«! наСлвдается на ЦГСКе.

Чаким образом, впервке для горно-обогатительнгх комбинатов установлен.! количественные зависимости пклегазовнделения различных источников и отчуждения земли под карьер» и отвали

Рис. 4. Влияние приращения производственной мощности комбинатов на приращение отчуждения земли карьерами (а) я отвалами (б)

от объемов производства металла в железосодержащей товарной продукции. Из этого можно сделать важный вывод о том, что в силу различия горно-геологических условий разработки месторождений, структуры и технологии производства товарной продукции одинаковые изменения мощности различных комбинатов приводят к разным изменениям их вредного воздействия На окружающую среду.

При этом значительный интерес представляет не только экологическое воздействие ко\"бпната, но и экономические результаты их работы. С этой позиции пакное значение приобретают также установленные нами количественные зависимости годорой прибыли комбината от его производительности, из которых следует, что единственным убыточным предприятием в исследуемый период является ЦГСК, Естественно, пен Сгкыпе его производительность, тем

больше убыток. Ноиболыцую прибыль на одну тонну металла в товарНой продукции обеспечивает СевГСК, а наименьшую ( из прибыльных предприятий ) - ИнГОК,' Таким образом, возникает необходимость в комплексной эколого-экономической оценке деятельности ГСКов.

Учитывая вышеизложенное, необходимо исследовать существующие способы и средства снижения вредного воздействия горных предприятий на окруяакцу» среду и затраты на их применение.

■ Анализ литературных источников и практики применения различных способов и средств снижения вредного воздействия горных предприятий показал, что их можно классифицировать на технологические, организационные и инженерно-технические. Нами рассмотрены основное способы и средства снижения вредного воздействия на окружавшую срелу источниками всех технологических процессов ГСКа. При этом получены формулы, позволяющие определить эффективность различных способов и средств снижения негативного воздействия и затраты на их применение. В качестве примера Приведем формул! для определения величины снижения пылегазовы-дедения на карьерах А и затрат на способы и средства

пнлегазоподавления Зку :

МиР-УУ«), Мд + Мр

^ (НП)с1к сЦ . /,д-> ( 6 X

3 » * . рУС/Г0Д, ( 7 )

¡Гк 7

Где а^ - величина снижения шлег аз отделения от применяемых способов и средств пнлегазоподавления, г/т; Скц - зат-

«ч

раты на применяемые способы и средства пнлегазоподавления, руб/т.

Выполненные исследования показали, что применяемые в на-сг'окдее врем способы и средства снижения вредного воздействия ГСКов не обеспечивают существенного улучшения экологической обстановки региона. Использование не более эффективных способов и средств снижения вредного воздействия потребует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. При современном состоянии экономики Украины это выполнить невозможно. Вместе с тем применяемые способы и средства снижения вредного воздействия на конкретном ГСКе следует учитывать при разработке методики эколого-экономической оценки региона.

Объем пылегазовых наделений из карьеров во многом зависит от объема вскрышных работ и качества добываем« руд. Нами получены формулы для определения объемов пылевгделений Вк-П и газовыделений :

деления, т/год; т - коэффициент горной массы, т/т.

Расчеты по эти,: формулам позволили построить графические

Угод » ( 8 )

зависимости количества пылевыделений в карьерах от качества добываемой руды и коэффициента вскрыши ( рис. 5- ).

Рис. 5. Влияние качества добываемой руды (а) и коэффициента вскрыли (б) на количество пылевыделений в карьерах

Из рис. 5 видно, что количество пылевыделений из карьера возрастает с увеличением коэффициента вскрыши и снижается при добыче руды лучшего качества. Очевидно, для улучшения экологической обстановки в карьерах необходимо выбирать ре.т.нм горных работ, характеризующийся меньшими коэффициентами вскрыши и луч-шш качеством руда. Однако чаде всего не удается выбрать реним горюа работ в карьере, характеризухкийся одновременно минимальными коэффициентами вскркаи и наилучшим качества.! руда, так как взаимосвязь этих показателей обусловлена горно-геологическим

строением месторождения. Поэтому иесбхздгл такой показатель, который отражал бы совместное влияние объемов вскрши и качеств? руды на величину пылегазовыделений. Проведение исследования показали, что таким показателем является коэффициент горной

мпссы

СЮ)

Таким образом, для улучшения экологической обстановки- в районах разработки необходимо стремиться к уменьшению коэффициента горной массы, который можно использовать при экологической оценке горных работ.

Вместе с тем при эколого-эконсмической оценке горных работ следует учитывать уровень комплексной механизации технологических процессов на карьере. Нами были проанализированы различные виды механизации: буровые станки, экскаваторы, технологический транспорт, бульдозеры, дробилки. Следует отметить, что на разных карьерах применяется неодинаковый тип оборудования и транспорт. При этом наиболее экологичней является технология, при которой-используется шароп.ечный станок CEU-250 ЬШ, экскаватор ЭКГ-8И, яелезнодорожнкй электрофицированный транспорт - суммарное пылегаз овнделение 11,3 • I03 мг/м3. Наихудший, с точки зрения выделения вредных примесей, вариант со-чония: станок огневого бурения, экскаватор ЗКГ-12,5, автотранспорт (автосамосвал НО т)- суммарное пылевыделение 4662,6 • IÛ3 мг/м3. В данном случае экспертная оценка технологий совпадает с количественной: лучшая и худшая, с точки зрения экологии, технологии набрали соответственно 4,37 и 207,01 баллов. Так как оценка произведена по средним показателям выбросов вредных примесей в карьерах Кривбасса, то с учетом шлегазовы-

деления при транспортировании принято расстояние откатки I км для всех сравниваемых вариантов.

При сравнительной оценке пы лег аз оввделе ния в карьерах Кривбасса с учетом сложившихся структур механизации производственных процессов установлено, что наименьше удельные выбросы вредных примесей зафиксированы на ЕГСКе.

Результаты теоретических исследований также подтверждают, что на карьере КГСКа применяется лучшая, с точки зрения экологии, технология горных работ.

Таким образом, можно выбрать наиболее экологичную технологию для любого карьера. Но тан как она может оказаться экономически невыгодной,•то в каждом случае необходимо выполнять ком-, плексную эколого-экономическую оценку. Очевидно, более целесообразной будет технология, обеспечивавшая минимальное количество вредных выбросов на один рубль прибыли, получаемой от разработки месторождения

РГЦк-РГСп -Р(1"п)[с5-с^е,-д

где Р(1"*П) - объем горной массы, извлекаемой из карьера, м3; Р - объем руды, добываемой в карьере, м3; П - коэффициент вскрши, ьгУм3; Р 2ГЦК - стоимость концентрата, подученного из добытой в карьере руда, руб; у • - выход концентрата из руды, доли; - оптовая цена концентрата, руб/т; Р ^С^ -затраты на передел всей руды в концентрат, руб$ С^ - затраты на передел в себестоимости I т концентрата, руб; С^ Ст4

ит - затраты на извлечение из карьера I м3 горной массы,

руб/м3; , Off - затраты на обуряванко горной массы» руб/м3; Ся - затраты па экскавацию горной массы, хзуб/м3; С-

Э

затраты на транспортирование I м3 горней массы, руб/м3.

Учитывая внивизлокешюс мокно сделать гквод о том, что околого-эконсмяческуа оценку горно-обогатительного комбината неесхидпмэ производить по соотношении суммарного пылогазовнде-

Эколого-экономическуэ оценку деятельности горных предприятий промышленного региона мсето характеризовать соотношением суммарного пылегазовкделенпя этих предприятий к суммарной их прибыл:», от производства товарной продукции. Для получения наибольшего эколого-экономического эффекта работы предприятия и промышленного региона в целом эти соотношения необходимо минимизировать . Причем, при определении прибыли следует учитывать суммарные затраты комбината на производство продукции и затра- , ты на пылегазоподавление. С учетом изложенного предложен критерий эколого-эконемической сценки деятельности отдельного ГСКа

лония к прибыли от реализации товарной продукции.

—'Ш1П

( 12 )

и совместной деятельное» Г®ов прошяле иного региона

min 5 ( 13 )

Где У В^ - суммарный объем пылег аз отделений ^ -х объектов ГЖа, т/г од { АВ^ - суммарное уменьшение пылегазо-внделения ^ -х объектов ГЖа от применения различных способов йылегазоподавления. т/год: иЪ\ - суммарные затраты на нейтрализацию вредного воздействия j -х объектов комбината на окружающую среду, руб/год; . ^ - количество объектов ГОКа, вредно воздействующих на окружанцую среду; I - индекс суммирования показателей по различным ГЖам,

Для эколого-экономической оценки деятельности горно-обогатительных комбинатов нами разработана математическая модель эксплуатации месторождений региона в виде комплекса программ для ЭВМ. Укрупненная блок-схема этого комплекса включает следу кщие основные пакеты: формирования интегральных эколого-экономических показателей производств комбинатов; пропорциональное изменение экономико-экологических характеристик показателей производств комбината; оптимизацию структуры звеньев производств комбинатов, для получения рациональных значений эколого-экономических показателей; анализа влияния параметров отдельных производств и их показателей, а также структурных решений на интегральные характеристики региона.

Формирование показателей комбината путем математического моделирования его работы производится с помощью разработанной блок-схемы, учитывающей формирование эколого-экономических показателей карьера, фабрик» шламохранилиш, отвалов, а также способы в средства галегазоподавления на всех технологических Процессах. Это дает возможность произвести необходимые расчеты для полной эколого-экономической оценки деятельности ксубината' с последующим определением его оптимальных параметрои.

Олтимиз эхшя производится с использомчте« метода стагисти-

ческих испытаний: генерируется последовательность случайных чисел, в соответствии с которой формируется вариант распределения производительности и средств пылегазскодавления, рассчитываются экологические и экономические показатели варианта; вычисляется критерий эколого-экономической эффективности ис-сле^омого варианта распределения производительности и средств пылегазоподавления. После перебора заданного, числа вариантов в файле оптимальных вариантов накапливается заданное число оптимальных вариантов, из которьх выбирается наиболее приемлемый с точки зрения эколого-экономических показателей. Блок-схема оптимизации объемов производства по ГСКам приведена на рис. 6.

Таким образом, разработанная методика позволяет решать широкий круг вопросов, связанных с определением параметров горных предприятий с учетом их производительности, прибыли, нанесения ущерба окрухате'л среде и дополнительных затрат на улучшение экологической обстановки в регионе до допустимых норм. Наш рассмотрены возможные варианты эколого-зкономпчес-кой деятельности ГОСов при варьировании их производительности в диапазоне от +20 до +50,ь. Анализируя эти варианты, можно сделать вывод о том, что только за счет рационального перераспределения нагрузки по комбинатам, без снижения производства металла по регио;гу, мс.эдо уменьшить суммарное пклегазо— выделение на 10-15?' без дополнительных затрат.

Предложенная методгл-:а и комплекс программ позволяет поставить на научную основу разработку концепции эколого-технологи-ческого развития горнорудной промышленности Кривбасса, обеспечивающей рациональную загрузку горно-обогатительных предприятий при минимальном экологическом ущербе как для отдельного предприятия, так и для всего региона.

Рис. С. Блок-схема оптимизации объемов производств по ГСКам

На основании расчетов экологического состояния региона, влияния атмосферных условий на формирование'зон концентрации пылегазовых выбросов, а также полученных закономерностей изменения концентрации пыли и газов в зависимости от различных источников загрязнения установлены зоны с различной концентрацией вредных выбросов. Анализируя полученные данные, мошо сделать вывод с том, что наибольшие загрязнения приходятся на приземные зоны атмосферы ЦГСКа, НКГСКа и КЗГСКа. Так, максимальные концентрации неорганической пыли в приземном слое атмосферы ЦГОКа достигают 30 долей ПДК, а НКГСКа и ЕГЖа - 100 долей ПДК. Площади зон загрязнения приземной атмосферы с концентрацией пыли выше ПДК составляют для ИнГСЖа - 20,63 г£, СевГСКа -20,92 .106 ЦГЖа - 76,45 «Ю6 м2, КГЖа - 13,44 ,10е м2, НКГЖа - 9,14 .1Й6 Ы2.

По разработанной методике-определены существуйте и воэмож- -ные снижения объемов выбросов, которые были использованы для установления зон с различной концентрацией вредных веществ в приземном слое атмосферы. Результаты этих исследований позволили составить экологические карты, отражающие негативное влияние деятельности как отдельного ГОКа, так и совместно всех ГЖов региона. •"

Экологические карты представлены в виде изолиний загрязнения приземного слоя атмосферы как при существупдих объемах вредных выбросов, так и при возможно достижимом их снижении'^ Эти карты наглядно свидетельствуют, что внедрение рекомендаций по выполненным исследованиям позволяют снизить концентрацию вредных вешеств в атмосфере яилых районов Кривбасса в 3-5 раз по сравнению с существуйте5!,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований осуществлено теоретическое обобщение и решена крупная проблема по разработке научных основ развития гоного региона и оптимизации параметров горных предприятий, обеспечивавдкх снижение вредного воздействия на окружаюцую среду. Решение этой проблемы имеет большое народнохозяйственное и социальное значение, так как дает возможность без дополнительных затрат улучшить экологическую обстановку в.крупнейшем железорудном регионе.

Основное выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Определено вредное воздействие горно-обогатительного производства на окружапцую среду, которое проявляется в отчуждении более 25 тыс.га земли, суммарном лылегазовыделешш, составляющем около 960 тнс.т в год, в загрязнении водного бассейна - ежегодно откачивается 17-18 млн.м3 карьерной воды,

2. Предложены методы расчета количественных зависимостей вредного воздействия горно-обогатительного производства на окружающую среду от объемов товарной продукции и горно-геологических условий месторождений. Для всех ГОКов Кривбасса установлены количественные зависимости годового пылегазовыделения различных источников и отчуждения земли под карьеры и отвалы от годовых объемов производства металла в железосодержащей товарной продукции. Установлено, что одинаковые изменения мощности различных комбинатов приводят к различным изменениям их вредного воздействия на окружапцую среду.

3. Произведен анализ современных способов и средств снижения вредного воздействия горно-обогатительного производства на окружапцую среду, Определена эффективность указанных средств,

которая колеблется в пределах 30-80$ и зависит от физпчзских свойств и типа горных пород, используемой технологии разработки месторождения, метеорологических факторов. Основными способами и средствами сокращения организованных технологических к аспирадионных выбросоз, применяемых в настоящее.время па фаб-pssfx ГСКов, являются инженерно-технические» из которых главная роль принадлежит очистке Енброссв от вредных примесей. На ГСКах Кривбасса эксплуатируется более 1000 аппаратов очистки выбросов, около трехсот из которых установлены на технологических. агрегатах, остальные - в аспирациошшх системах. Эксплуатируемые на ГСКах Кривбасса очистные аппараты очшают выбросы только от пылевых примесей. Эффективность способа пылеподавле-ния неорганизованных выбросов не превышает 40-5СЙ,

В результате установлено, что применяемые способы и средства снижения вредного воздействия ГСКов на окружающую среду не обеспечивают нормативов по предельно допустимым выбросам. Замена их на более эффективные потребует значительных затрат , а в отдельных случаях - и реконструкцию производств.

4. Установлено, что вредное воздействие горно-обогатительного производства на окружакцую среду можно уменьшить путем: снижения объема товарной продукции в целом по региону или перераспределения его по мере возможности на менее вредные предприятия; замены технологи! или отдельных процессов производства железосодержащей продукции на более экологичные; применения специальных способов нейтрализации вредного воздействия по всей технологической цепочке производства товарной продукции.

■ 5. Эколого-экономическую оценку этих направлений необходима производить по соотнопению суммарного пылегазовыделеиия при работе горного предприятия и прибыли этого предприятия от pea-

лиэацин товарной продукции;' Зколого-экономическую же оценку деятельности горных предприятий промышленного региона следует характеризовать соотношением суммарного пылегазотделения горных предприятий региона и суммарной прибыли промышленного региона от цроизводства товарной продукции.

Предложен новый критерий эколого-экономической оценки деятельности как отдельного горно-обогатительного комбината, так и горных предприятий региона. В основу критерия положен системный гчет суммарного объема пылегазовыделения объектов ГСКа, суммарное уменьшение такового от применения различных способов и средств пылегазоподавления и суммарные затраты на снижение вредного воздействия объектов комбината на окружающую среду."

Для получения максимального эколого-экономического. эффекта работы предприятия и промышленного региона в целом эти соотношения необходимо минимизировать. Установлено, что коэффициент горной массы находится в тесной корреляционной взаимосвязи с предложенным критерием эколого-экономической деятельности горного предприятия.

6. Разработаны методика и математическая модель общей эколого-экономической оценки деятельности горно-обогатительных предприятий и региона в целом. Установлено влияние горно-обогатительного производства на эколого-экономические результаты деятельности предприятий. Методика позволяет оптимизировать параметры ГСКов Крквбасса, обеспечиваюцие эффективные эколого-экоиомпческие показатели.

Рациональное соотношение производств по ГОКам Кривбасса . позволяет при сохранении объемов производства и прибыли снизить экологическую нагрузку на регион на 10-15$.

7. При сложишейся в настоящее время тенденции к снижению

сутл,тарного объема производства железосодержащей продукции ■ ГОКами региона на 35-4С$ и по количеству содержащегося в ней металла'на 25-3общие объемы вредных выброооз за счёт рационального перераспределения объемов производства, определенного ко разработанной методике, уменьшаются в 2-2,5 раза.

2. Составлены экологические карты региона,( представленные в виде изолиний загрязнения приземного слоя атмосферы как при сутаествукцих объемах вредных выбросов,' так п при вбзмояно достижимом их снижении.

9. Результаты исследований по оптимизации параметров ГСКов и вредному влиянию отдельных производств на окружавшую среду приняты институтами "Кривбасспроект", "Механобрчермот", НКГРИ, УНИйЕГЭ для использования в проектах реконструкции действующих и проектируемых ГСКов, при разработке инженерных мероприятий по снижению вредного влияния горного производства, составлении нормативов предельно допустимых выбросов, а также при разработке концепции развития горных регионов Украины.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

,1, Определение параметров систем усреднения качества руд на горно-обогатительных комбинатах. /Соавторы: В.Ф. Вызов, И.И. Максимов //Горный журнал. - 1982. - ß 8, - С. 59-63.

2. Об усреднении качества руд при объединении грузопотоков, /Соавторы: В,Г, Близнюков, И.И. Максимов //Металлургическая и горнорудная 'промышленность» - 1882, - $ 2.' - С. 64-65.

3. Влияние параметров экскаваторных забоев на частотный состав колебаний качества руды, /Соавторы: В.Ф, Вызов, И.И, Максимов //Колыма..- 1983. - № 4, - С, 12-14. .

4. Особенности колебаний качества руды при циклично-лоточной технологии, /Разраб.руд.месторождений: Респ.меквед.науч.-техн.сб. - 1983. - Вып. 35. - С. 88-91.

5. Электротермошаротечное бурение (ЭТИ) как составная часть комбинированной технологии. Тезисы докладов научно-технической конференции "Современное состояние и перспективы развития бурового оборудования нового типа". /Соавторы: В.Ф. Еызов, А.И. Евтушенко, В.Д. Ицхакин, }.'.!.!, Браверман, С,А. Костркков //Челябинск. - 1986. - С. 29-30,

6. Математическое моделирование работы перегрузочного комплекса, оборудованного перегрунателем-дозатором при перегрузке горной массы с конвейерного в железнодорожный транспорт. /Соавторы: В.Ф. Вызов, O.A. Гуляева, В.Д, Ицхакин //Киев, - 1986, -43 с. - Деп. в УкрНИИГИ, ¿5 1837 Ук-Ш.

7. Разработка и внедрение системы планирования оперативного учета и анализа технико-экономических показателей комплекса .обогащения ЙнГОКа с применением ЭВМ третьего поколения. /Соавторы: В.Ф. Еызов, O.A. Гуляева, В.Д. Ицхакин, Л.А. Захарова

/Лиев. - 1986» - 5 с» - Деп. в УкрНШТИ, ji> 1638 Ук~86.

8. Электротермошарошечное бурение (ЭТИ!) в условиях Ингу-лецкого ГСКа. Тезис« докладов научно-технической конференций "Современное состояние и перспективы развития бурового оборудования нового типа". /Соавторы: Браверкан М.М., Вызов В.Ф., Евтушенко А.И., Ицхакин В.Д., Кострюков С.А. //Челябинск, 1986, - С. 28-29,

9. Определение амплитудно-частотного состава колебаний качества объединенного рудопотока карьера. /Соавторы: З.Ф. Вызову И.И. Максимов, В.А. Завсегдашний, C.B. Литвинов //Киев. -1988. - II с. -Деп. в УкрНИШГИ, Л IIC2 Ук-88.

10. Влияние горно-геологических условий разработки на величину вредного воздействия горных предприятий на окружающую среду. /Соавторы: В.Г. Близнкков, В.А. Ковальчук //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1989. - të II. - С. 71-73.

II; Технология, механизация и организация откркткх горных работ. /Соавторы: В.Ф. Вызов, В.А. Завсегдашний, C.B. Литвинов //Кривой Рог: КГРИ. - I98S. - 60 с.

12. Пути повышения эффективности огневого расширения сква-яин. /Соавторы: В.Ф. Ензов, В.Д. Шрсакин, А.И. Евтушенко /Лиев. - 1989. - 5 с. -'Деп. в УкрНИШГИ, 1Ь IOOI Ук-89.

13. Обеспыливание воздуха при возможном складировании хвостов обогащения в подземних отработанных камерах. /Соавторы:

B.Ф. Бызов, В.Г. Слюсаренко, А.Е. Лапшин, А.К. Гацклй //Горный журнал. - 1990. - № 12. - С, 46-50.

14. Интеграционно-градиентный метод определения направления углубки карьера. /Соавторы: В.Ф. Бнзов, В.А. Завсегдашний,

C.В, Литвинов //Разраб.руд.месторождений: Респ.межвед.науч,-техн.сб. - 1990. - Вып. 49. - С. 20-26.

15» Математическое и программное обеспечение автоматизированной системы управления качеством руды в карьере. /Соавтор: Ю.Б, Селезнев //Разраб.руд.месторождений: Респ.меявед.науч.-техн.сб. - 1991. - Вып. 51. - С. 77-80.

16. О возможностях снижения вредных выбросов в атмосферу за счет перераспределения мощностей ГСКов Кривбасса. /Соавторы:

B.Г. Близнюков, В,А. Ковальчук //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1992, - 1 3. - С. 46-48.

17. Состояние и перспективы развития АСУП комбината. /Соавторы: В.Ф., Вызов, В .Д. Ицхакин, A.B. Галкин //Горный яурнал. -

1992. - И 5. - С. 14-17.

18. Зависимость iOTOBöro к выемке запаса горной массы от степени неподтверждеййя промышленных запасов руды в контурах карьера. /Соавторы: В»?« Близников, С.А. Жуков //Разраб.руд. месторождений: Респ.мёжвед<науч.-техн.сб. - 1993. - Вып. 54. -

C. 53-59.

19. Исследование изменения объемов пылевых выбросов при агломерационном производстве. //Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1993* - Jí 3. - С. 48-49.

20. Критерий эколого-эконокической оценки деятельности горных предприятий. /Соавторы} В.Г. Близнюков, В.А. Ковальчук, С.А. Жуков //Разраб,руД»месторождений: Респ.межвед.науч.-техн. сб. - 1983. - Вып. 54. - С. 3-8.

21. Приземная концентрация выбросов вредных твердых частиц ГСКов Кривбасса. /Соавтор: Лосьев В.Г. //Проблемы повышения эффективности горнорудного производства. - НИГРИ, Кривой Рог,

1993. - С. 31-35.

22. Критерий эколого-эксномической оценки комплексной механизации карьера. /Соавторы: Близников В.Г., Бересневич П.В.

//Проблемы повышения эффективности горнорудного производства. -НИГРИ, Кривой Рог, 1993. - С; 15-22.

23. Влияние параметров выбросов на концентрацию пыли в приземном слое атмосферы Южного промузла Крлвбасса. - Киев, 1994. -15 с. - Деп. в ШГБ Украины, № 912 Ук-94.

24. Загрязнение приземной атмосферы ГСКов выбросами пыли от организованных источников выделения различной высоты. -Киев, I9S4. - 13 cv - Деп. в ШГБ Украины, № 911 Ук-94.

25. Влияние технологических процессов производства товарной руда на объемы вредных выбросов в окружающую среду. -Киев, 1994. - II с. - Деп. в ШГБ Украины, В 910 Ук-94.

26. Газозагрязнение приземной атмосферы выбросами организованными источниками комбината ЦГСКа. - Киев, IS94. - 15 с. -Деп. в ГНГБ Украины, № 909 Ук-94.

27. А.с, И 1475714, БОЗ В 7/00, Способ получения строительного песка из отходов обогащения магнетитовых кварцитов. /Соавторы: В.Ф. Вызов, Г.Н. Бондаренко, В.Д. Ицхакин, В.Ф. Корчаков, АД. Станков, Н.Ф. Филиппов, АД. Юртаева (СССР) - 4294012/2303. Заявлено ffi.08.-87. Опубл. янв. 89. Бюл. й 16. - 1989. -

С. 48.

28. A.c. 1528070. Способ подготовки рудных уступов к взрыванию. - íi 4385936/03. Заявлено 29.СВ.88. Опубл. 2.12.89.

Бюл. ¡i 45, - 1989. - С. 251.

29. A.c. 1535962, Е 21 В 7/14. Устройство для огневого бурения и расширения скважин. /Соавторы: В.Ф. Вызов, А.И, Евтушенко, Б.Д. Ицхакин, A.B. Кривошеев, С.А. Кострюков (СССР) -

Я 4385324/31-03. Заявлено 1.03.88. Опубл. 5.01.90. Бюл, )г 2. -i960. - С. 128.

30. A.c. 1725338, В 65 65/32. Способ дозирования горной массы. /Соавторы: В.Ф. Вызов, Н.И. Гордиенко, i.A. Мироненко,

В .В. Кийло, М.В. Михайленко (СССР) -Л 4653322/22-11. Заявлено 17.02,89. Опубл. 29.01.91. Бюл. № I41. - 1992. - С. 82.

31. A.c. 1737949. Способ подготовки горных пород к выемке. - ß 4755771/22-Ш. Заявлено 3„11.89, Опубл. 29.01.91. Бюл. № 20. - 1992. - С, 241,

Всего по теме диссертации опубликовано 56 работ.

Подписано к печати 5.05.94 г. Усл.печ, л, 2, Заказ № к2 Хмпая 100 экз. Ротапринт НКГРИ, г. Кривой Рог