Эколого-экономическая оценка влияния функционирования и ликвидации шахт Кузбасса на водные ресурсы тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Эколого-экономическая оценка влияния функционирования и ликвидации шахт Кузбасса на водные ресурсы"

На правах рукописи

КУЛАГИН Владимир Сергеевич

УДК 622 014.3:351.823.3:622.5.003.13

Эколого-экономическая оценка влияния функционирования и ликвидации шахт Кузбасса на водные ресурсы

Специальность 08.00.05-«Экономика и управление народным хозяйством» (экономика природопользования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель:

доктор экономических наук, профессор Петров Иван Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор,

Архипов Николай Александрович

кандидат экономических наук,

Каплунов Юрий Валентинович

Ведущая организация: Центр социально-экологического мониторинга Восточного Донбасса.

Защита диссертации состоится <$$> февраля 2005 года Й^^на заседании диссертационного совета Д-212.128.01 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан <5$> января 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета:

кандидат экономических наук, доцент Александр Викторович Мясков

Обшая характеристика работы

Актуальность работы. Интенсивное развитие угольной промышленности Российской Федерации характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений. При этом добыча угля сопровождается значительными негативными воздействиями на экосистемы.

Реструктуризация, проводимая в угольной промышленности, повлияла на динамику природоохранных показателей и в особенности на гидрогеологическую ситуацию практически во всех (за малым исключением) угледобывающих регионах страны. В соответствии с программой реструктуризации прекратили добычу угля предприятия с обшим объемом сточных вод 308,7 млн. м3, основная доля которых (76%) относится к категории загрязненных. Основное загрязняющее действие на водные объекты (реки, озера, подземные водоносные горизонты) оказывают сточные воды шахт и разрезов, откачиваемые на дневную поверхность одновременно с добычей угля и сланца (в среднем 3,5 м3 на одну тонну твердого топлива).

Несмотря на предпринимаемые меры, положение с охраной водных ресурсов складывается неблагоприятно, особенно в регионах, где осуществлено значительное сокращение угольных предприятий, а на действующих предприятиях наращивается угледобыча. Особенно остро это проявляется в Кузнецком угольном бассейне.

Таким образом, в условиях ужесточения экологических требований, на федеральном и региональном уровнях, и роста объемов угледобычи, для обеспечения устойчивого развития угледобывающего производства в Кузбассе и предотвращения негативного влияния угольных шахт на водные ресурсы необходима эколого-экономическая оценка влияния

функционирования и ликвидации шахт на гидросферу, что является актуальной научной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка механизма эколого-экономической оценки влияния действующих и ликвидируемых шахт на водные ресурсы и выбора мер по его снижению.

Идея диссертационной работы состоит в следующем: при эколого-экономической оценке прямых и косвенных ущербов, наносимых угледобычей водным ресурсам Кузбасса, необходим учет, как разных этапов развития производства, так и степени гидрогеологической взаимосвязи группы действующих и ликвидируемых шахт.

Объект исследования - функционирующие и ликвидируемые угольные шахты и подвергающиеся их воздействию водные экосистемы Кузбасса.

Предметом исследования работы являются методы эколого-экономической оценки влияния шахт, находящихся на разных этапах развития производственной деятельности, на водные ресурсы и выбора мероприятий по предотвращению данного влияния.

Научные положения, разработанные лично соискателем;

• Для снижения негативного влияния угольных шахт, находящихся на разных этапах развития производства на гидросферу, необходимо проведение комплекса взаимосвязанных водоохранных мер, формируемых на основе систематизации горнотехнических и горногеологических факторов, с учетом гидрогеологической взаимосвязи между шахтами и затрат по водному циклу.

• Эколого-экономическую оценку негативного влияния угледобычи на гидрогеологическую ситуацию необходимо осуществлять с использованием предложенного показателя деградации гидросферы и статистических зависимостей объема водопритока от горнотехнических и горно-геологических факторов.

• Выбор мероприятий по снижению негативных последствий влияния функционирования и ликвидации шахт на гидросферу следует производить на основе разработанного механизма, включающего экономико-математическую модель эколого-экономической оценки издержек и ущербов по водному циклу.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием представительной статистической информации по производственной деятельности угледобывающих предприятий и состоянию окружающей среды в угледобывающих регионах;

- корректным применением современных методов исследования и сходимостью расчетных данных с практическими результатами;

- положительным результатом апробации предложенного механизма для группы шахт ОАО «Компания «Кузбассуголь».

Научная новизна исследования заключается в:

- разработке методического подхода к эколого-экономической оценке негативного влияния шахт, находящихся на разных этапах производства, на водные ресурсы и последующему выбору мероприятий по его предотвращению;

- определении зависимостей влияния горнотехнических факторов на степень деградации гидросферы, впервые позволяющих отследить интенсивность загрязнения водных экосистем функционирующими и ликвидируемыми угольными шахтами с учетом выявленных горнотехнических и горно-геологических взаимосвязей;

- разработке системы показателей оценки степени деградации гидросферы и эколого - экономической эффективности водоохранных мер, учитывающих условия гидравлических взаимосвязей между ликвидируемыми и смежными с ними действующими шахтами.

Научное значение заключается в выявлении закономерностей, описывающих негативное влияние шахт, находящихся на разных этапах производства, на степень деградации гидросферы, и формировании моделей, позволяющих учитывать комплекс эколого-экономических издержек по водному фактору группы смежных угольных шахт, при определении комплекса водоохранных мероприятий.

Практическое значение работы состоит в возможности использования предложенного механизма в производственной деятельности угольных компаний при выборе природоохранных и технико-технологических решений по охране водных ресурсов.

Реализация выводов и рекомендации работы. Разработанный механизм использован при формировании программы снижения негативных экологических последствий для гидросферы в районе ликвидации шахты «Бирюлинская» и функционирования шахты «Первомайская».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на семинарах кафедры «Экономика природопользования» Московского государственного горного университета (2001-2003 гг.); конференциях «Неделя горняка-2002», «Неделя горняка-2003» (Москва, МГГУ).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы три научные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит список литературы из 80 наименований, 9 рисунков, 20 таблиц.

Основное содержание работы.

Угольная промышленность России играет важную роль в топливно-энергетическом балансе страны. По прогнозным оценкам, удельный вес угля в топливно-энергетическом балансе будет увеличиваться и его добыча в России к 2010 г. достигнет 280-320 млн.т.

Предприятия угольной промышленности оказывают существенное негативное воздействие на все компоненты окружающей природной среды. Это воздействие проявляется в деградации гидросферы, природного ландшафта и атмосферного воздуха угледобывающих регионов, загрязнении территорий твердыми, жидкими и пылегазообразными отходами производства, что нарушает сложившуюся сбалансированность природной среды и ухудшает условия жизнедеятельности человека.

Поэтому для решения стоящих перед отраслью задач интенсификации угледобычи необходимо принятие технических решений на основе эколого-экономической оценки влияния угледобычи на одну из важных составляющих природной среды - гидросферу, для чего необходима разработка соответствующего механизма.

Различным аспектам эколого-экономической оценки угледобывающего производства посвящены научные работы ученых: А.С. Астахова, Н.А. Архипова, В.Т. Коваля, А.П. Красавина А.В. Мяскова, И.В. Петрова, ВА. Умнова, М.А. Ревазова, В.А. Харченко, М.А. Ястребинского и др. В этих работах рассмотрены вопросы повышения эффективности природоохранных мероприятий, принципы рационального природопользования и охраны окружающей среды, проблемы оценки ущерба наносимого горнодобывающими предприятиями.

Большое внимание в научной литературе наряду с проблемами охраны и рационального использования недр, земельных угодий и воздушного бассейна уделяется поверхностным и подземным водным ресурсам. Проблемам водопользования в угольной промышленности

посвящены научные труды таких ученых, как: Е.А. Ельчанинов, Ю.В. Каплунов, А.Г.Скворцов, А.А. Харионовский и др.

Наиболее сложными и недостаточно исследованными к настоящему времени являются вопросы, обусловленные взаимовлиянием ликвидируемых и действующих шахт Кузбасса на гидрологическую ситуацию с учетом динамики протекающих процессов и эколого-экономической эффективности мероприятий по снижению негативного влияния угледобычи на гидросферу.

Реализация поставленной в диссертационной работе цели осуществлялась путем проведения этапов исследований, таких как:

-анализ эколого-экономической ситуации в отрасли и научных исследований по вопросам эколого-экономической оценки воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы;

-систематизация видов негативного воздействия функционирующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы;

-анализ факторов, оказывающих влияние на степень воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы, и разработка соответствующих моделей;

-разработка показателя оценки степени деградации гидросферы. -разработка экономико-математической модели эколого-экономической оценки воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы;

-разработка механизма эколого-экономического обоснования мер по снижению негативного влияния действующих и ликвидируемых шахт на гидросферу.

В результате рассмотрения проектов шахт Кузбасса, находящихся в гидрогеологической взаимосвязи с закрытыми шахтами, была выявлена необходимость эколого-экономической оценки влияния функционирующих и ликвидируемых шахт на водные ресурсы, и определения основных

показателей, характеризующих степень деградации гидросферы, а также, учета влияния факторов горного производства. Проведенный анализ влияния на водные ресурсы действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса позволил систематизировать факторы горного производства. А также с учетом экспертных оценок определена степень их негативного влияния на деградацию гидросферы табл. 1.

Как видно из представленных данных, фактором, предопределяющим уровень негативных экологических последствий для гидросферы от угледобычи, является объем водопритока, который в свою очередь зависит от горнотехнических и горно-геологических условий на шахте. Для определения влияния факторов горного производства на объем водопритока по шахте р (м3/ч) исследовались характеристики разных групп шахт Кузбасса. Любая шахта, исходя из горно-геологических условий, объемов добычи и спроса может находиться в разных стадиях развития с возможным наращиванием добычи, с условно-постоянным объемом угледобычи или снижением объемов угледобычи (закрытия). В связи с этим нами рассматривались именно эти группы шахт: -шахты с возможностью наращивания добычи:

<5Я= 200,9+0,08Уг+0,6Н+0,575Ь+0,41\У+0,68тг-2,441, (1)

г*= 0,86,

-шахты с условно-постоянным объемом угледобычи:

0„= 240,1 - О.ЗгУ+О^Н+ЬвИ^+г^т - 0,91Н*-2,441, (2)

-шахты намеченные к закрытию:

д,=607,74+0,69Н+2,69Ь+16>89Уг-0,098т+7,10"4Уй-3>9х10'^2-5х1061, (3)

гН9,

Оценка степени негативного влияния на Кузбасса.

гидросферу факторов, горного производства на

действующих и

ликвидируемых шахтах

Таблица 1

1* п/п Степень влияния факторов на деградацию гидросферы

Факторы Вид негативного воздействия на гидросферу

1 Загрязнение подземных вод 2 Загрязнение поверхностных вол 5 Провалы эечной поверз ности б Б Осушенных земель 7 3 Заболоченных земель 8 Переток вод из закрытых в действ} юшие шахты 9 Прорыв поверхностных вод в горные выработки

1 Водоприток, водообильность таете сильное сильнг е сильное сильное сильное сильное сильное

2 •Количество н протяженность горных выработок сильное умеренна сильное умеренное умеренное енпьное сипьнпе

3 -Скорость под витания очистного забоя сильное умеренное сильное слабое слабое слабое умеренное

4 использования шахтных вод сильное сильное спабое слабое слабое слабое слабое

5 •Степень износа системы водоочистки сильное сильное слабое слабое слабое слабое слабое

6 -Срок службы предприятия омытое сильное сильное сильное сильное слабое умеренное

7 -Пл/бин* разработки. сильное сильное умеренное серенное умеренное умеренное уме резное

8 -Мощность пластов сильное умственное сильное сильное умеренное умерезигое умеренное

9 •Угол падения пластов слабое слабое умеренное слабое умеренное слабое слабое

10 Приток воды в рабочее пространство слабое умеренм к слабое сильное сильное сильное сильное

11 -Среднегодовой приток волы сильное сильное умеренное слабое слабое сильное умеренное

12 •Годовая добыча сильное умеренн >е умеренное слабое слабое сильное умеренное

13 -Произволсгвенн ая мощность сильное умеренное умеренное умеренное умеренное умеренное слабое

14 -Нагрузка на очистной забой умеренное слаб-ю слабое слабое слабое слабое умеренное

15 -Кол-во пересекаемых водоносных горизонтов сильное слаб-« сильное сильное сильное сильное умеренное

16 •Количество пластов сильное слаб« сильное умеренное умеренное сильное умеренное

17 -Подработка поверхностных гидросистем умеренное сильнее сильное сильное сильное умеренное сильное

18 -Нарушение работы систем водоотлива сильное сильное слабое умеренное умеренное сильное умеренное

где: V- годовой объем выдаваемой горной массы (угля и вмещающих пород), тыс.тонн/год; Н- средняя глубина разработки, м; L- общий объем горных выработок, тыс.м3; W- объем подготовительных выработок проходимых за год, км/год; соответственно мощность и количество пластов, м; I- нагрузка на лаву, тонн/смену, г2- коофициент корреляции.

Анализ представленных зависимостей позволяет сделать вывод, что влияние горнотехнических факторов на объем водопритока по шахтам достаточно сильное, по каждой группе коэффициенты корреляции изменяются от 0,84 до 0,9, а критерии надежности имеют достаточно высокие значения, что свидетельствует о возможности использования их для учета объемов водопритоков по рассматриваемым группам шахт в принимаемых интервалах достоверности.

Рассмотренные статистические модели позволяют выявить среди горнотехнических факторов те, которые оказывают наибольшее влияние на объем водопритока. Снижение количества очистных забоев за счет концентрации горных работ (новых технологий) приводит к снижению водопритока. Уменьшение количества одновременно разрабатываемых пластов на один, в отдельных случаях может привести к уменьшению водопритока от 20м3/ч до 513м3/ч или от 2% до 50%.

Проведенный анализ позволяет выявить основные показатели оценки степени деградации гидросферы, для условий Кузбасса данными показателями являются суммарный объем сброса загрязненных сточных вод, загрязнение поверхностных и подземных вод, минерализация, кислотность, провалы земной поверхности, осушение и заболачивание земель, переток вод из закрытых в действующие шахты. С учетом природоохранных требований необходимо формирование комплекса водоохранных мероприятий. Практика развития угольной промышленности позволяет среди общего перечня этих мероприятий те, которые являются наиболее эффективными для данного региона: А - бурение водоотливных скважин с

целью понижения уровня подземных вод, Б - строительство водоотливных комплексов с погруженными насосами, В - сохранение на ликвидируемой шахте водоотливного комплекса, Г - создание системы открытых и закрытых дренажных канав для сбора и отвода воды на подтопляемой территории, Д -поддержание уровня затопления ликвидируемых шахт на определенном уровне за счет сохранения водоотлива, бурение водопонизительных скважин с погруженными насосами, Е - гидроизоляция стволов действующих шахт, Ж - сооружение герметических перемычек в горных выработках, соединяющих ликвидируемые и действующие шахты, 3 - тампонаж скважин различного назначения для использования перетока шахтных вод, И -очистка изливов имеющимися на ликвидируемой шахте очистными сооружениями, К - передача изливов на очистные сооружения действующих шахт, Л - закачка изливов шахтных вод в соседние ликвидируемые шахты, не имеющие изливов с предварительной очисткой, М - строительство новых очистных сооружений, Н - применение сухого способа ликвидации шахты с сохранением водоотлива, О - тампонаж скважин различного незначения в пределах шахтного поля, П - устройство герметичных перемычек в горных выработках, Р - сбор и отвод поверхности вод с территории горного отвода, С - устройство противофильтрационных завес, Т - ликвидация имеющихся провалов на поверхности горного отвода, У - химическое упрочнение массива, Ф - организация перепуска шахтных вод через существующие водоперепускные скважины. Для одновременного учета вида негативного воздействия на гидросферу и мероприятия которое может предотвратить данное воздействие, проведена их систематизация.

Исходя из степени воздействия (табл.1) возможно формирование адекватных водоохранных мер. Слабое воздействие характеризуется незначительными изменениями окружающей среды и вызывает необходимость применения специальных (пассивных) защитных мероприятий. При среднем воздействии влияние предприятий на

окружающую среду более существенно, но оно устранимо при проведении специальных (активных) защитных мероприятий. При сильном воздействии происходят весьма существенные (критические) изменения в окружающей среде, требующие для своего устранения выполнения целого комплекса защитных и восстановительных мероприятий (мало -и безотходных).

С учетом выявленных закономерностей между факторами горного производства и видами деградации гидросферы, рассмотрены технические решения по устранению негативного влияния угледобычи на гидросферу с их отнесением к пассивным, активным и малоотходным мероприятиям.

В первую очередь это наиболее распространенные в отрасли пассивные технические решения, основной целью которых является только откачка шахтных вод с целью снижения обводненности рабочих мест и горных выработок. Таких мероприятий большинство, они характеризуются более низким уровнем издержек, но, в конечном счете, приводят к экономическим потерям за счет снижения надежности работы насосных установок и трубопроводов и к дополнительным затратам на поверхностных очистных сооружениях. В этом случае выдаваемая вода имеет повышенную концентрацию взвешенных веществ, что снижает срок эксплуатации оборудования в несколько раз.

Активные мероприятия, помимо задач присущих пассивным, решают задачи снижения выдачи на поверхность шахтных вод и стабилизации параметров по содержанию взвешенных веществ за счет применения устройств забора осветленной воды. Эффективность данных мероприятий оценивается на сопоставлении затрат на ее осуществление и результатов на поверхностных очистных сооружениях с учетом экологических факторов.

Наиболее прогрессивным техническим решением являются меры, относящиеся к мало- и безотходным. Мало- и безотходным мероприятиям присущи задачи, свойственные как первой, так и второй системам, а также задаче максимального использования шахтных вод. При этом к

мероприятиям, используемым в активных системах, добавляются специальные очистные сооружения, размещаемые в горных выработках. Для этих целей в настоящее время применяются установки подземной очистки шахтных вод, с использованием этих вод при пылеподавлении. Данные мероприятия характеризуются селективной выдачей шахтных вод на поверхность с управлением водным режимом шахты. К ним относится перехват внешнего (динамического) потока подземных вод до поступления в шахту с помощью водопонижающих скважин. Это позволяет сократить объем главного водоотлива, откачивать шахтную воду без загрязнения и даже использовать ее для целей водоснабжения.

Таким образом, для рассматриваемого региона были выбраны водоохранные мероприятия с их систематизацией по степени эффективности, моменту и месту проведения на функционирующих и ликвидируемых шахтах (табл. 2).

Проведенные мероприятия характеризуются соответствующими затратами, которые входят составной частью в суммарные затраты по водному циклу, также включающие эксплуатационные затраты по водоотливу и платежи за негативное воздействие на гидросферу.

На базе представленных моделей (1-3) и матрицы (табл. 2), проанализированы экономические показатели работы групп шахт, расположенных на одном шахтном поле и находящихся в гидрогеологической взаимосвязи, и выявлены суммарные затраты по водному циклу с одновременной оценкой влияния на них горногеологических и горнотехнических факторов. Проведенные исследования позволили разработать следующую экономико-статистическую модель: Бв =0,75+6,75<32+11 * 10'3Н:+2,8\У2+0,25УГ

Матрица оценки эффективных технических решений.

_ __Таблица 2

~в « Вид негативного воздействия на гидросферу (деградация) Ив Р 1 1 я * 1 с. ■ в а Технические решения (А-Ф)

Вид мероприятия (X, У, Ъ> Э)

Момент промлпм (1« П. 11!)

Место про вед енп« (|, 2,3.4,5)

А Б В г д Е ж 3 и К л М н П р С т ш У Ф

1 Суммарный объем сброса загр. ст. вод >10000 <10000 V4, Уш V1,, У'в Х<и Хт У2п У2., У, х!„ У. в'п

2 Загрязнение поверхностных вод 1Г«1очлдк кМочлдк х\ X4, у, у» У» г\ У» Уп Уп х20 У,

3 Концентрации загрязняющих веществ 1Г"<|<И4ПДС к*>нгопдс у, У2и Х'ш Уш Хщ У2- Уп У., х'п Уп

4 Минерализация > 10% < »0% У*и у» Уп УШ Х*„ У2о Уп У| Уп

5 Кислотность >1000} КГ/дат* Ую Уш X*. у- у0 У| хг„

б Р- провалы земной поверхности >1000»»' <1000»^ У» У. У. Уп Уш 5г„

7 Б осушенных земель >10% <10% У*. У, Х'с Ус в2,

8 5 заболоченных земель >104 <10% х4, х5, У4« Х\ц Уш 2*111 X4, У, Хг„ Уи

9 Переток вод из закрытых* действующие ш. >104 <10% Х*| х*П У5ш X4» V, У!ш У2П Уд У'о X1, В1!]) Б'Ш

Х- «активные» мероприятия; Y- «пассивные» мероприятия; Z- «мало-и безотходные»мероприятия; 5-«противоаварийные» мероприятия; I- до начала ведения горных работ; П-в процессе ведения горных работ; Ш- в процессе закрытия шахт; 1- в очистном забое; 2- в подготовительных выработках; 3- в процессе транспортировки воды по выработкам; 4- на поверхности; 5- в месте сброса.

где: 8В- суммарные затрат по водному циклу млн. рублей; р -расчетный объем водопритока, м3/час; Н-глубина разработки, м; объем

подготовительных выработок, проходимых за год, км/год; V- годовой объем выдаваемой горной массы, тыс.тонн/год; т- мощность пласта, м; I-нагрузка на лаву, тонн/смену.

При этом выявлено, что в разных точках затопления, ликвидируемых шахт формируются разные уровни затрат по водному фактору. Наибольшие проблемы возникают в моменты пиковых водопритоков при максимальных уровнях затопления шахт. Для того, чтобы предотвратить эти воздействия необходима разработка специального комплекса мер, которые характеризуются эффективностью и соответствующими затратами.

На основе проведенных исследований выявлена зависимость между затратами, направленными на проведение мероприятий по предотвращению негативного воздействия, оказываемого действующими и ликвидируемыми шахтами, и показателями, характеризующими степень нарушения гидросферы, к которым отнесены: площадь осушенных и заболоченных земель; суммарный объем загрязненных сточных вод; степень концентрации загрязнений в поверхностных и подземных водах; объем перетоков (прорывов) вод из закрытых в действующие шахты.

Для одновременного учета характеристик нарушения гидросферы с учетом проведенного анализа и экспертных оценок была определена степень их влияния на уровень деградации гидросистемы как комплексный показатель. С учетом характеристик негативного влияния действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса разработан инструментарий оценки степени деградации гидросферы, основные показатели которой представлены в табл.3.

Так как каждое из рассматриваемых воздействий в разной степени влияет на общую деградацию гидросферы, то необходима оценка их

весомости, поэтому для расчета степени деградации гидросферы рекомендуется использовать комплексный показатель следующего вида:

Оценка влияния ликвидируемых и смежных действующих шахт на водные ресурсы Кузбасса, через показатели деградации гидросферы

"аблица.З

Вяа негативного воздействия на гидросферу Степень bimchchbb ирактернстмк яептмвиого воздействия я« гидросферу Бяллы весомости upumpt влнвнм N4 Общую дегралммп гидросистем, г.

Едиимт а мерен мя обозначения Еднвищ ■змсаеммя долей воздейстявя t

1 Суммарный объем сброса загрязненных сточных вод тыс.м3 V 0,1 5

2 Загрязнение поверхностных вод мг/м3 2Г 0,05 9.5

3 Загрязнение подземных вод мг/м3 ^поа 0,1 9.5

4 Минерализация мг/м3 Z" 0,05 8

5 Кислотность рН Z" 0,2 9

б Провалы земной поверхности тыс.м3 р 0,1 9

7 Осушение земель га S0 0,1 5

8 Заболочслание земель га S' 0,1 8

9 Иеретох вод из закрытых в дейет вуюшие шахты тыс.м3 <у 0,05 6

тГ упт ума уи ук р по о'

Чу Ч2гю Ч^ Чр 6/4? Ч^' Ч&" ^

где: ¿V- изменение объема сброса загрязненных сточных вод, тыс/м3; изменение загрязнения поверхностных вод, мг/м3; ¿1?- изменение минерализации, мг/л; ¿р- изменение кислотности, рН; изменение объема провалов земной поверхности, тыс.м3; ¿8"- изменение площади осушенных земель, га; а83-' изменение площади заболоченных земель, га; дрп-изменение объема перетока вод из закрытых в действующие шахты, тыс.м3.

Проведенный анализ издержек обусловленных необходимостью проведения водоохранных мероприятий в Кузбассе позволил разработать структуру формирования издержек (И), связанных с проведением мероприятий, уменьшающих эколого-экономический ущерб действующих и

ликвидируемых шахт на гидросферу при использовании технических решений, представлена следующим образом: И=/(3Х+3У+32+38), (6) где: 3У -затраты по комплексу пассивных мероприятий, тыс.руб. (данные затраты зависят от общей протяженности водоотводящих канавок, км; количества участковых, главных водосборников и водоотливов, количество горизонтальных отстойников и резервуаров-осветлителей, единиц; их характеристик: эффективности очистки, %; содержания взвешенных веществ после очистки, мг/дм2),

3х - затраты по комплексу активных мероприятий, тыс.руб. (эти затраты определяются системой раздельной выдачи воды, единиц; пропуском шахтных вод через выработанное пространство, м3; их характеристиками:- эффективностью очистки, %; содержанием взвешенных веществ после очистки, мг/дм2),

З2 -затраты комплекса мало - и безотходных мероприятий, тыс.руб. (этот комплекс охватывает: специальные очистные сооружения, размещаемые в подземных горных выработках, единиц. Их характеристики: эффективность очистки, %; содержание взвешенных веществ после очистки, мг/дм2; раздельный водосбор шахтных вод, м3; раздельный водоотлив шахтных вод, м),

- комплекс затратных мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций, тыс. руб. (предусматривает технические решения по водорегулированию, обеспечивающие безопасность ведения горных работ на всех этапах существования горнодобывающего предприятия посредством возведения защитных водо - и газонепроницаемых перемычек в горных выработках, химического упрочнения горного массива, м, организации перепуска шахтных вод через существующие водо-перепускные скважины, м ).

Ряс 1. Блок-схема механизма эколого-экономического обоснования мер по снижению негативного влияния действующих и ликвидируемых шахт на гидросферу.

При недостаточности водоохранных мер возможны ущербы гидросфере (У) от функционирования угледобывающих предприятий, оцениваемые следующим образом:

У = УГ8+УД03, (7)

где - удельный территориальный экологический ущерб, руб/га;

Б - площадь нарушенных земель, га; Уя- удельный ущерб действующего предприятия, руб/м3 воды; (У - объем загрязненных сточных

3

вод, тыс. м .

Применение мало - и безотходных мероприятий позволяет получить дополнительные доходы, определяемые по формуле:

1>(о''д',+од<зя+вспд3)) (8)

где удельный доход от использования очищенных шахтных вод, тыс. руб/м3 год; удельный доход от передачи вод другим пользователям, тыс. руб/м3 год; удельный доход от снижения платежей по

водопользованию, тыс. руб/м3; (3"- объем использования очищенных шахтных вод, тыс. м 3; объемы передачи вод другим пользователям тыс.м3.

С учетом представленных экономических элементов задача определения рациональных затрат, обеспечивающих реализацию природоохранной деятельности при функционировании и ликвидации шахт и эффективных мер по снижению негативного воздействия на гидросферу района до необходимого уровня или полной их ликвидации, может быть решена на основе использования методов экономико-математического моделирования. С целью комплексной оценки эколого-экономического влияния функционирования и ликвидации шахт предлагается экономико-математическая модель с целевой функцией минимизации суммарных издержек при условии учета затрат на осуществление мероприятий по снижению негативных последствий и возможного дохода от вовлечения в оборот очищенных вод. С учетом изложенного экономико-математическая

модель оценки издержек (ик), и ущербов, влияния действующих и ликвидируемых шахт на водные ресурсы может быть представлена в следующем виде:

и«=Е ЕЕК^у-А,,) РгЧ^тт. (9)

Данная модель функционирует при ограничениях:

йкир

ЩС.

•г» 51,

(10)

(11) (12) (13)

где:; к - индекс водоохранных мер; п- индекс загрязняющего вещества; 1 - индекс года проведения мероприятия; ¡-индекс предприятия; ] - индекс технических решений; (3 - коэффициент дисконтирования; у - Булева переменная; 0 - объем сброса загрязняющих веществ т/год; К- концентрация в сбрасываемых водах загрязняющих веществ мг/м3; С- средства, привлекаемые для финансирования водоохранных мероприятий, тыс.руб. Угаш- минимальный объем добычи, млн.т. V"- • фактический объем добычи, млн.т. Ур- объем добычи в соответствии с договором угольной компании, млн.т.

На основе проведенных исследований, экономико-статистических моделей и выявленных закономерностей, разработанной экономико-математической модели сформирован механизм эколого-экономической оценки и выбора возможных вариантов снижения негативных последствий, оказываемых на водные ресурсы функционирующими и ликвидируемыми шахтами. Механизм оценки состоит из блоков анализа, блоков принятия

решений, экологических и экономических ограничений и процедуры выбора варианта с минимальными эколого-экономическими издержками (рис.1).

С учетом разработанного инструментария было рассмотрено влияние ликвидируемой шахты «Бирюлинская» и действующей шахты «Первомайская» на водные ресурсы с формированием и выбором варианта мероприятий, предотвращающих или снижающих негативные экологические последствия.

В процессе сравнения рассматривались эколого-экономически приемлеммые варианты с различными видами природоохранных и природовосстановительных мер и, соответственно, разными затратами по снижению негативных экологических последствий с учетом перетока шахтных вод ликвидируемой шахты на функционирующую шахту «Первомайская». В результате был выбран вариант мер, включающий:

-сооружение дополнительного временного водоотлива для приема избыточного объема воды, поступающей с шахты «Бирюлинская»;

-бурение па поле шахты «Бирюлинская» водопонижающих и наблюдательных скважин и оборудование их погруженными насосами для откачки воды и поддержания сниженного уровня затопления шахты, исключающего переток воды на шахту «Первомайская»;

-тампонаж барьерного целика между шахтами твердеющими глиноцементными растворами для снижения проницаемости массива и перетока воды на шахту «Первомайская»;

-реконструкция водоотлива шахты «Первомайская» на дополнительный прием 300м3/ч.

Реализация этих мер позволит снизить издержки по водному циклу шахты. Эколого-экономический эффект обусловленный снижением платы за загрязнение окружающей природной среды, стабилизацией угледобычи на шахте «Первомайская» и ликвидацией ущерба от подтопления земли в зоне расположения шахты «Бирюлинская» составит 6183 тыс. руб.

Заключение

В результате выполненных исследований в диссертационной работе решена актуальная научная задача по обеспечению устойчивого развития угледобывающего производства в Кузбассе, и предотвращению негативного воздействия угольных шахт на водные ресурсы, с использованием эколого-экономической оценки влияния функционирования и ликвидации шахт на гидросферу.

Основные выводы и рекомендации.

1. При оценке негативного влияния на гидросферу шахт Кузбасса, находящихся на разных этапах производства, целесообразно учитывать специфику их воздействия, исходя из вероятностного характера возникновения такого влияния и необходимости надежного финансирования мероприятий по его предотвращению.

2. При формировании комплекса водоохранный мер на функционирующих и ликвидируемых шахтах необходимо использовать предложенную систематизацию влияющих горнотехнических и горногеологических факторов и мер по снижению негативного воздействия шахт на гидросферу.

3. Для эколого-экономической оценки негативного влияния угледобычи на гидрогеологическую ситуацию, необходимо использовать статистические зависимости объемов водопритока от горнотехнических и горно-геологических факторов, разработанный показатель деградации гидросферы и экономико-статистическую модель влияния факторов производства на затраты по водному циклу.

4. Суммарные эколого-экономические издержки и ущербы формируемые в результате влияния функционирующих и ликвидируемых шахт Кузбасса, на водные ресурсы, следует определять на основе разработанной экономико-математической модели с целевой функцией минимизации затрат, учитывающей предложенные ограничения.

5. Эколого-экономическую оценку, и выбор вариантов, снижающих негативные экологические последствия влияния шахт, находящихся на разных этапах производства, следует осуществлять с использованием разработанного механизма, учитывающего, причинно-следственные связи между экономическими и технологическими параметрами рассматриваемых объектов и возможные экологические последствия принимаемых решений.

6. Разработанный механизм был использован при оценке мер по снижению негативного влияния ликвидируемой шахты «Бирюлинская» и действующей шахты «Первомайская» на водные ресурсы с формированием и выбором варианта мероприятий, предотвращающих или снижающих негативные экологические последствия. Эколого-экономический эффект обусловленный снижением платы за загрязнение окружающей природной среды, стабилизацией угледобычи на шахте «Первомайская», и ликвидацией ущерба от подтопления земли, в зоне расположения шахты «Бирюлинская», составит 6183 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Кулагин B.C. Учет эколого-экономических факторов ведения горных работ на угольных шахтах-М, МГГУ, ГИАБ 2003. № 9, С. 175.

2. Кулагин B.C., Петров И.В. Экономико-математическая модель выбора эффективных мероприятий по снижению экологических последствий, обусловленных гидравлической взаимосвязью между закрытыми и смежными действующими шахтами Сб. научных работ. Вып. 6 -Шахты: изд. Южно-Российского отделения АГН, 2003, С. 40-45.

3. Кулагин B.C., Казаков В.Б., Петров И.В. Эколого-экономическая оценка и выбор комплекса мер, снижающих негативное воздействие действующих и ликвидируемых шахт на водные ресурсы-М, МГГУ, ГИАБ 2004 №6, С. 132-135.

Подписано в печать 2005. Формат 60x90/16

Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. ЗаК. §91 Типография Московского государственного горного университета, Москва, Ленинский проспект,6

i 2172

11 ("?П5

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Кулагин, Владимир Сергеевич

Введение.

Глава 1. Анализ эколого-экономической ситуации в отрасли и научных исследований по вопросам эколого-экономической оценке воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы.

1.1 Анализ эколого-экономической ситуации в угольной промышленности Кузбасса.

1.2 Анализ научных исследований по проблеме эколого-экономических и гидрогеологических последствий возникающих при работе и закрытии шахт.

1.3 Обоснование научной задачи, цели и этапов исследования.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Методологические основы оценки воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы.

2.1 Систематизация видов негативного воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ft ресурсы.

2.2 Анализ факторов оказывающих влияние на степень воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Механизм формирования и эколого-экономического обоснования мер по снижению негативного влияния на водные ресурсы угольных шахт Кузбасса. ^

3.1 Систематизация мер по снижению воздействия действующих и ликвидируемых шахт Кузбасса на водные ресурсы.

3.2 Разработка механизма формирования, оценки и выбора мер по снижению воздействия действующих и ликвидируемых шахт

Кузбасса на водные ресурсы.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка рекомендаций по снижению негативного влияния на гидрогеологическую и экологическую ситуацию угольных шахт Кузбасса.

4.1 Обоснование района расположения шахты «Бирюлинская» и шахты «Первомайская» как объекта внедрения.

4.2 Разработка рекомендаций по снижению негативных экологических последствий ликвидации шахты «Бирюлинская» от перетока шахтных вод на шахту «Первомайская».

Выводы по главе 4.

Диссертация: введение по экономике, на тему "Эколого-экономическая оценка влияния функционирования и ликвидации шахт Кузбасса на водные ресурсы"

Актуальность работы. Интенсивное развитие угольной промышленности Российской Федерации характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений. При этом добыча угля сопровождается значительными негативными воздействиями на экосистемы.

Реструктуризация, проводимая в угольной промышленности, повлияла на динамику природоохранных показателей и в особенности на гидрогеологическую ситуацию практически во всех (за малым исключением) угледобывающих регионах страны. В соответствии с программой реструктуризации прекратили добычу угля предприятия с общим объемом сточных вод 308,7 млн. м3, основная доля которых (76%) относится к категории загрязненных. Основное загрязняющее действие на водные объекты (реки, озера, подземные водоносные горизонты) оказывают сточные воды шахт и разрезов, откачиваемые на дневную поверхность одновременно с добычей угля и сланца (в среднем 3,5 м3 на одну тонну твердого топлива).

Несмотря на предпринимаемые меры, положение с охраной водных ресурсов складывается неблагоприятно, особенно в регионах, где осуществлено значительное сокращение угольных предприятий, а на действующих предприятиях наращивается угледобыча. Особенно остро это проявляется в Кузнецком угольном бассейне.

Идея диссертационной работы состоит в следующем: при эколого-экономической оценке прямых* и косвенных ущербов, наносимых угледобычей водным ресурсам Кузбасса, необходим учет, как разных этапов развития производства, так и степени гидрогеологической взаимосвязи группы действующих и ликвидируемых шахт. л м

Объект исследования - функционирующие и ликвидируемые угольные шахты и подвергающиеся их воздействию водные экосистемы Кузбасса.

Предметом исследования работы являются методы эколого-экономической оценки влияния шахт, находящихся на разных этапах развития производственной деятельности, на водные ресурсы и выбора мероприятий по предотвращению данного влияния.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

• Для снижения негативного влияния угольных шахт, находящихся на разных этапах развития производства на гидросферу, необходимо проведение комплекса взаимосвязанных водоохранных мер, формируемых на основе систематизации горнотехнических и горногеологических факторов, с учетом гидрогеологической взаимосвязи между шахтами и затрат по водному циклу.

• Эколого-экономическую оценку негативного влияния угледобычи на гидрогеологическую ситуацию необходимо осуществлять с использованием предложенного показателя деградации гидросферы и статистических зависимостей объема водопритока от горнотехнических и горно-геологических факторов.

• Выбор мероприятий по снижению негативных последствий влияния' функционирования и ликвидации шахт на гидросферу следует производить на основе разработанного механизма, включающего экономико-математическую модель эколого-экономической оценки издержек и ущербов по водному циклу.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием представительной статистической информации по производственной деятельности . угледобывающих предприятий и состоянию окружающей среды в угледобывающих регионах;

- корректным применением современных методов исследования и сходимостью расчетных данных с практическими результатами;

- положительным результатом апробации предложенного механизма для группы шахт ОАО «Компания «Кузбассу го ль».

Научная новизна исследования заключается в:

- разработке методического подхода к эколого-экономической оценке негативного влияния шахт, находящихся на разных этапах производства, на водные ресурсы и последующему выбору мероприятий по его предотвращению;

- определении зависимостей влияния горнотехнических факторов на степень деградации гидросферы, впервые позволяющих отследить интенсивность загрязнения водных экосистем функционирующими и ликвидируемыми угольными шахтами с учетом выявленных горнотехнических и горно-геологических взаимосвязей;

- разработке системы показателей оценки степени деградации гидросферы и эколого - экономической эффективности водоохранных мер, учитывающих условия гидравлических взаимосвязей между ликвидируемыми и смежными с ними действующими шахтами.

Научное значение заключается в выявлении закономерностей, описывающих негативное влияние шахт, находящихся на разных этапах производства, на степень деградации гидросферы, и формировании моделей, позволяющих учитывать комплекс эколого-экономических издержек по водному фактору группы смежных угольных шахт, при определении комплекса водоохранных мероприятий.

Практическое значение работы состоит в возможности использования предложенного механизма в производственной деятельности угольных компаний при выборе природоохранных и технико-технологических решений по охране водных ресурсов.

Реализация выводов и рекомендации работы. Разработанный механизм использован при формировании программы снижения негативных экологических последствий для гидросферы в районе ликвидации шахты «Бирюлинская» и функционирования шахты «Первомайская».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на семинарах кафедры «Экономика природопользования» Московского государственного горного университета (2001-2003 гг.); конференциях «Неделя горняка-2002», «Неделя горняка-2003» (Москва, МГТУ).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы три научные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит список литературы из 80 наименований, 9 рисунков, 20 таблиц.

Диссертация: заключение по теме "Экономика и управление народным хозяйством: теория управления экономическими системами; макроэкономика; экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами; управление инновациями; региональная экономика; логистика; экономика труда", Кулагин, Владимир Сергеевич

Основные выводы и рекомендации.

1. При оценке негативного влияния на гидросферу шахт Кузбасса, находящихся на разных этапах производства, целесообразно учитывать специфику их воздействия, исходя из вероятностного характера возникновения такого влияния и необходимости надежного финансирования мероприятий по его предотвращению.

2. При формировании комплекса водоохранных мер на функционирующих и ликвидируемых шахтах необходимо использовать предложенную систематизацию влияющих горнотехнических и горногеологических факторов и мер по снижению негативного воздействия шахт на гидросферу.

3. Для эколого-экономической оценки негативного влияния угледобычи на гидрогеологическую ситуацию, необходимо использовать статистические зависимости объемов водопритока от горнотехнических и горно-геологических факторов, разработанный показатель деградации гидросферы и экономико-статистическую модель влияния факторов производства на затраты по водному циклу.

4. Суммарные эколого-экономические издержки и ущербы формируемые в результате влияния функционирующих и ликвидируемых шахт Кузбасса, на водные ресурсы, следует определять на основе разработанной экономико-математической модели с целевой функцией минимизации затрат, учитывающей предложенные ограничения.

5. Эколого-экономическую оценку, и выбор вариантов, снижающих негативные экологические последствия влияния шахт, находящихся на разных этапах производства, следует осуществлять с использованием разработанного механизма, учитывающего, причинно-следственные связи между экономическими и технологическими параметрами рассматриваемых объектов и возможные экологические последствия принимаемых решений.

6. Разработанный механизм был использован при оценке мер по снижению негативного влияния ликвидируемой шахты «Бирюлинская» и действующей шахты «Первомайская» на водные ресурсы с формированием и выбором варианта мероприятий, предотвращающих или снижающих негативные экологические последствия. Эколого-экономический эффект обусловленный снижением платы за загрязнение окружающей природной среды, стабилизацией угледобычи на шахте «Первомайская», и ликвидацией ущерба от подтопления земли, в зоне расположения шахты «Бирюлинская», составит 6183 тыс. руб.

Заключение

В результате выполненных исследований в диссертационной работе решена актуальная научная задача по обеспечению устойчивого развития угледобывающего производства в Кузбассе, и предотвращению негативного воздействия угольных шахт на водные ресурсы, с использованием эколого-экономической оценки влияния функционирования и ликвидации шахт на гидросферу.