Эколого-экономическое обоснование использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Эколого-экономическое обоснование использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса"

На правах рукописи

У

СОКОЛОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

□□3166765

Эколого-экономическое обоснование использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий

Восточного Донбасса.

Специальность 08 00 05 «Экономика и управление народным хозяйством» (экономика природопользования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

1 О АПР 2008

Москва 2008

003166765

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Харченко Виктор Алексеевич

Официальные оппоненты

доктор экономических наук, профессор Ястребинский Михаил Александрович, кандидат экономических наук, Агалов Александр Евгеньевич

Ведущая организация Шахтинский институт (филиал) Новочеркасского Южно - Российского государственного технического университета (г Шахты)

Защита диссертации состоится 25 апреля 2008 г в 14~ часов на заседании диссертационного совета Д 212 128 01 в Московском государственном горном университете по адресу 119991, Москва, Ленинский проспект 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан марта 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доц , к э.н

Мясков Александр Викторович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Значение водных ресурсов для общемирового развития и для нашей страны огромно, особенно, в области экономики и социальной сферы Вода - необходимое условие существования человека и любого биологического организма Водные ресурсы представляют собой предмет труда во всякой хозяйственной деятельности Вместе с тем по данным ООН на планете расширяется дефицит пресной воды, который усугубляется повсеместно из-за негативного антропогенного воздействия В большом количестве в водную систему сбрасываются загрязненные стоки, поступают различные бытовые и промышленные отходы, происходит ее загрязнение химическими веществами и тд. Поэтому необходимо расширять экономное, упорядоченное и экологически безопасное водопользование

Все вышеуказанное особенно важно для угледобывающих регионов России, в которых происходит качественное и количественное истощение гидроресурсов, что наиболее характерно для районов массового закрытия угледобывающих предприятий Особенно остро проблемы водопользования стоят в Восточном Донбассе Значительная нехватка объемов хозяйственно-питьевой воды в шахтерских городах и поселках региона обусловлена отрицательными гидрогеоэкологическими последствиями горно-хозяйственной деятельности угледобывающих предприятий и их ликвидации

С закрытием угледобывающих предприятий нагрузка на экосистему Восточного Донбасса (1997-2003 гг) существенно снизилась, но после полного затопления выработанного пространства начался период интенсивного поступления в гидросферу высокоминерализированных техногенных вод с выходом их на поверхность За период с 2003 по 2006 год объем сброса вырос на 13,1 млн м куб, в результате уровень минерализации речной воды растет ежегодно на 14,4 тыс т

В проектах закрытия угольных шахт предусмотрены меры по очистке сбрасываемых шахтных вод, в программах социально-экономического развития региона предусматривается решение вопросов по водообеспечению, имеются современные научно-технические отечественные и зарубежные разработки, позволяющие эффективно и безопасно использовать шахтные воды В то же время нет единого комплексного инструментария по эколого-экономически эффективному вовлечению в хозяйственный оборот сточных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий, где особенно остро стоят проблемы охраны окружающей природной среды

Таким образом, снижение негативных последствий для гидросферы от закрытая угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и эколого-экономическое обоснование использования шахтных вод в хозяйственных и промышленных целях является актуальной научной задачей

Цель исследования - улучшение состояния окружающей природной среды в Восточного Донбассе посредством эколого-экономического обоснования использования шахтных вод ликвидируемых угледобывающих предприятий в системе регионального водообеспечения

Идея работы заключается в эколого-экономической интегральной оценке гидроэкологических последствий ликвидации угледобывающих предприятий и условий водопользования в регионе при обосновании вовлечения шахтных вод в хозяйственный оборот

Объектом исследования являются гидроэкологические последствия ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и действующая система водообеспечения

Предметом исследования являются эколого-экономические взаимосвязи в системе водопользования при ликвидации угледобывающих предприятий

Защищаемые научные положения:

1 При обосновании использования шахтных вод для хозяйственных и промышленных целей в районах ликвидации угледобывающих предприятий необходимо выявление и систематизация факторов, оказывающих влияние на гидроэкологические последствия закрытия шахт и эффективность водопользования в Восточном Донбассе

2 Формирование мер по обеспечению рационального водопользования в районах ликвидации угледобывающих предприятий следует осуществлять на основе оценки негативных последствий закрытия шахт для гидросферы с учетом возможных эффектов, затрат и издержек вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод

3 Обоснование вариантов использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий целесообразно осуществлять посредством предложенного механизма, включающего разработанную экономико-математическую модель определения эколого-экономической эффективности принимаемых решений с учетом снижения экологических ущербов и рационализации водопользования

Новизна исследования состоит в разработке методического подхода к обоснованию, эколого-экономической оценке и выбору вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий, впервые включающего

- систематизацию и рейтинговую оценку факторов, оказывающих влияние на изменение гидроэкологической ситуации в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и~ выбор необходимых мер по снижению негативного воздействия шахтных вод на гидросферу,

- экономико-математическую модель, позволяющую оценивать варианты использования шахтных вод, формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, с учетом издержек и эффектов, возникающих в системе водопользования, и устранения негативных последствий для гидросферы

3

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются

- анализом условий водопользования и гидрогеоэкологической ситуации в регионе, обобщением опыта очистки и использования шахтных вод,

- использованием достаточного объема статистического материала, характеризующего эколого-экономические аспекты водопользования в Восточном Донбассе,

- корректным применением общепринятых методов экспертного анализа, экономико-статистического и экономико-математического моделирования,

- положительными результатами апробации предложенного методического подхода при разработке рекомендаций по вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районах ликвидации шахты им Кирова (г Новошахтинск)

Научное значение работы состоит в выявлении эколого-экономических взаимосвязей между факторами, оказывающими влияние на эффективность использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий

Практическое значение работы состоит в создании инструментария формирования, эколого-экономической оценки и выбора рациональных мер по эффективному использованию шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса

Реализация практических выводов и результатов работы.

Основные научные положения и результаты исследования использованы ГУЛ «Центр мониторинга экологической и социальной ситуации в Восточном Донбассе» при формировании мероприятий по обеспечению рационального водопользования в Шахтинском и Новошахтинском районах Ростовской области

Апробация работы. Основные результаты и научные положения докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры экономики природопользования Московского государственного горного университета (Москва, 2006-2007 гг ), на международной конференции «Неделя горняка - 2008» (Москва, февраль 2008 г)

Публикации. Основные результаты исследований изложены в четырех опубликованных работах

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 9 рисунков, 12 таблиц и список использованной литературы из 78 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время социально-экономическая ситуация в России стабилизируется В то же время существует целый ряд проблем сдерживающих процесс улучшения условий жизни населения, особенно обусловленных состоянием окружающей среды В условиях роста промышленного производства обостряются проблемы водопользования, так как производственно-хозяйственная деятельность длительное время осуществлялась без должного учета ее влияния на гидросферу Это, в первую очередь, характерно для староосвоенных угледобывающих регионов

Ежегодно шахтами и угольными разрезами сбрасывается более 2,3 млрд м куб попутных загрязненных вод, содержащих взвешенные вещества, минеральные соли, органические и бактериальные примеси Загрязненность взвешенными веществами достигает 2-3 г/л, более 52% шахтных вод имеют минерализацию более 55 мг/л, в том числе 19% - с содержанием солей свыше 3 г/л и 1,8% - свыше 5 г/л

Проведенная реструктуризация отрасли, сопровождаемая массовым закрытием угледобывающих предприятий, привела еще к большему обострению экологических проблем С целью экономии средств основным

5

способом закрытия было затопление шахт В итоге произошло значительное нарушение гидрологической ситуации в регионах и ухудшение водного баланса В то же время шахтные воды после очистки могут быть дополнительным источником водопользования При этом следует отметить, что шахтные минерализированые воды содержат не только вредные для окружающей среды, но и ценные для промышленности химические элементы хлориды, сульфаты натрия, соединения кальция, магния и др Таким образом, сброс этих вод приводит не только к экологическим, но и к экономическим ущербам в виде потерь ресурсов для водопользования и химического производства

Особенно остро проблемы водопользования проявились в Восточном Донбассе, который характеризуется очень низким уровнем качества водопотребления После закрытия угледобывающих предприятий гидрологическая ситуация в регионе еще более ухудшилась, и на решение этих проблем только на территории шахтерских городов и поселков Ростовской области ежегодно направляется более 200 млн руб, но степень остроты проблемы не снижается

Для условий Восточного Донбасса необходима разработка конкретных рекомендаций по улучшению гидрологической ситуации с учетом вовлечения в водопользование откачиваемых шахтных вод Это требует разработки экономических методов совершенствования использования водных ресурсов с учетом социальных и экологических последствий вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Таким образом, эколого-экономическое обоснование мероприятий по комплексной переработке шахтных вод при снижении их негативного воздействия на окружающую среду, обеспечению качественного водопотребления и получению химического товарного продукта является важной народно-хозяйственной задачей.

Различным эколого-экономическим аспектам угледобывающего производства и водопользования посвящены работы таких ученых, как Архипов Н А, Астахов А С , Гранин И В , Зайденварг В Е , Каплунов Ю В , Красавин А.П, Малышев А.А, Мельков А Д, Мясков А В , Петров И В , Ревазов М А, Харионовский А А, Харченко В А, Черкесова Э Ю , Яновский А Б , Ястребинский М А, творческие коллективы МНИИЭКО ТЭК, ВНИМИ, ИПКОН РАН, ЦНИЭИуголь, МГГУ и других институтов

В то же время в научной литературе отсутствуют методические подходы к эколого-экономической оценке вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий с учетом специфики освоенных углепромышленных районов, а также требований устойчивого водопотребления и современных экологических ограничений

Накопившиеся в Восточном Донбассе проблемы, обусловленные негативным влиянием на водные ресурсы функционирования и ликвидации угледобывающих предприятий, требуют эколого-экономически обоснованного поиска их решения Для этого необходимо создание специального инструментария оценки и выбора экологически и экономически обоснованных вариантов вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были проведены следующие исследования

анализ эколого-экономической ситуации в угледобывающих районах России и Восточном Донбассе, обобщение имеющихся научных исследований по оценке эффективности водопользования,

выбор, систематизация и ранжирование факторов, оказывающих влияние на изменение гидрологической и экологической ситуации в Восточном Донбассе в результате ликвидации угледобывающих предприятий,

формирование мероприятий, обеспечивающих улучшение гидрологической и экологической ситуации в районах ликвидации угледобывающих предприятий,

разработка критериальной основы оценки эффективности водопользования с учетом вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод,

экономико-математическое моделирование оценки эколого-экономической эффективности использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса,

разработка механизма обоснования и выбора наиболее предпочтительных вариантов вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса,

разработка рекомендаций по эколого-экономически эффективному использованию шахтных вод в районах ликвидации шахты Восточного Донбасса

В основу проводимых исследований положен учет влияния различных факторов на эколого-экономические последствия для гидросферы при ликвидации угольных шахт Восточного Донбасса. Они условно могут быть сгруппированы по месту и времени их возникновения, как факторы, определяемые

- подземными гидрологическими условиями,

- условиями ранее используемой технологии добычи и горнотехническими параметрами ликвидируемого угледобывающего предприятия,

- техническими решениями по закрытию угледобывающего предприятия,

- развитостью поверхностной гидросферы,

- развитостью горнопромышленной инфраструктуры

При выборе наиболее значимых факторов необходим анализ соответствующих технических, экологических, экономических и нормативно-правовых ограничений водопользования в регионе

При этом необходимо учитывать, что в случае ликвидации группы шахт негативные экологические последствия усиливаются за счет взаимного влияния различных факторов В связи с непредсказуемостью ряда процессов последствия могут приводить к потере контроля над ситуацией в искусственно созданных природно-техногенных системах, а из-за их масштабности - иметь чрезвычайный характер Исключительное значение при формировании экосистем имеют факторы водного ряда, обязанные своим появлением основным и вспомогательным процессам горного производства, техническим мероприятиям по ликвидации (консервации) угольных шахт Анализ проектов закрытия угледобывающих предприятий позволил выявить, что основные параметры проектов взаимоувязывались с такими характеристиками ликвидируемых шахт, как

- объемы ликвидируемого выработанного пространства и сложность его конфигурации;

- наличие смежных действующих шахт и требования безопасной доработки запасов,

уровень концентрации водоотведения из выработок ликвидированных шахт в ограниченном числе пунктов (групповые водоотливы),

- интенсивность изменения и ухудшения качества шахтных вод,

- формирование вод аномального состава

Как показали проведенные исследования, для опережающих оценок влияния массового закрытая шахт на гидросферу необходим дополнительный учет изменения следующих факторов

- режима уровней подземных вод в пределах зон влияния шахтных водоотливов, многократно превышающих (свыше 3 раз) границы горных

работ,

- уровня инженерного освоения территорий и техногенных нагрузок на площадях оседания дневной поверхности

В результате совокупного действия перечисленных факторов, как правило, проявляется устойчивый рост территорий со значительным уменьшением глубин залегания уровней подземных вод и активным развитием процессов подтопления жилищно-коммунальных и промышленных объектов, сельхозугодий, коммуникационных объектов, транспортных магистралей и т. д

В этих условиях основными процессами формирования гидрогеоэкологической обстановки являются

- отведение из выработок шахт поступающей воды,

- отведение шахтных вод действующих угледобывающих и углеобогатительных предприятий в гидросеть региона и сброс их «на рельеф»,

- поступление в подземную гидросферу шахтных (и хозяйственно-бытовых) вод действующих угледобывающих и углеобогатительных предприятий,

- откачка воды на поверхность из выработок ликвидированных шахт,

- выпуск воды из выработок ликвидированных шахт,

- сток воды из-под породных отвалов шахт в элементы поверхностной гидросети, подземную гидросферу,

- активизация движения и перетоки подземных вод внутри горнопородного массива,

- развитие в пределах горных отводов шахт и прилегающих областях геологической среды нехарактерной для естественной обстановки интенсивности геохимических, гидрогеохимических и микробиологических и иных процессов

В результате действия этих процессов происходят негативные изменения в гидросфере, среди которых выявлены наиболее характерные для Восточного Донбасса

- нарушение гидродинамического, гидрогеохимического, газового режима подземных вод,

- осушение водоносных пород, почвенно-растительного слоя,

- уменьшение естественного подземного стока,

- перераспределение поверхностного стока,

- изменение рисунка и гидрологического режима элементов гидросети;

загрязнение поверхностных и подземных вод высокоминерализованными шахтными (хозяйственно бытовыми и иными) водами действующих и ликвидированных угледобывающих и углеобогатительных предприятий,

- загрязнение почвенно-растительного слоя этими водами,

- развитие различных нехарактерных для естественной обстановки или обстановки периода активной добычи гидродинамических процессов, в частности, подтопления территорий,

- влияние затопления ликвидированных шахт на действующие соседние шахты,

выделение на поверхность, приземные слои, жилые, хозяйственные, служебные, производственные помещения шахтного воздуха,

- воздействие на ландшафты

Для выбора наиболее значимых факторов, оказывающих влияние на негативные экологические последствия для гидросферы районов ликвидации угледобывающих предприятий, был проведен экспертный анализ, с их ранжированием по степени влияния на составляющие экологического ущерба При этом были учтены гидрологические процессы, формирующие виды негативного влияния на гидросферу Это

позволило выявить из них наиболее значимые для условий Восточного Донбасса Анализ производился методом экспертных оценок по 10-балльной системе путем опроса квалифицированных респондентов и обработки полученных данных стандартными методиками Результаты оценки представлены в таблице 1.

Таблица 1 Оценка влияния факторов оказывающих негативное влияние на гидросферу

Факторы негативного влвяния на гидросферу Виды негативного влияния на гвдросферу и балльная оценка влияния на них исследуемых факторов

Гидродинамич 1 еские нарушения Осушение Загрязнение почв Уменьшение естественного стока 1 Подтопление Гидрологическ ие нарушения Загрязнение 1 вод Новые гидродинамич еские процессы Влияние на соседние шахты Воздействие шахтного воздуха Изменение ландшафта ! Суммарное 1

Объем выработанного пространства 6 4 3 5 3 6 7 8 6 5 6 59

Сложность конфигурации 2 1 2 3 2 2 3 4 3 1 1 24

Наличие действующих шахт 4 5 3 4 5 4 б 5 9 5 4 54

Концентрация водоотведения 3 4 2 6 5 7 6 8 4 1 3 49

Интенсивность ухудшения шахтных вод 1 1 5 2 1 2 9 3 3 3 1 31

Минерализация 1 1 9 2 1 2 9 3 7 4 2 43

Содержание железа 2 2 7 1 1 3 9 4 5 2 1 37

Кислая реакция 3 3 £ 2 2 2 9 3 4 4 2 42

Поверхностные воды 5 5 4 4 8 7 8 5 4 1 3 52

Освоенность района 2 3 5 4 6 3 5 2 б 1 4 41

Суммарное 32 34 50 38 41 43 75 51 60 27 28 44

Анализ представленных данных свидетельствует, что наиболее значимыми факторами являются

- объем выработанного пространства ликвидируемых угольных шахт,

- наличие действующих шахт в районах ликвидации,

- уровень концентрация водоотведения и развитость поверхностных водных систем

Анализируя составляющие экологического ущерба (таблица 1), можно сделать вывод, что наиболее значимыми видами нарушения гидроэкологической системы при ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса являются

- загрязнение поверхностных и подземных вод,

- влияние на смежные действующие шахты,

- загрязнение почвенно-растительного слоя,

- подтопление или осушение территорий,

- развитие нехарактерных гидродинамических процессов в районах ликвидации угледобывающих предприятий

Данные виды ущербов для гидросферы имеют соответствующие экономические последствия в виде затрат, потерь или издержек Каждое из представленных последствий имеет свою долю в формировании суммарных экономических оценкок экологических ущербов, что требует их учета

Как уже отмечалось ранее, вопросы снижения негативного влияния шахтных вод ликвидируемых шахт на гидросферу следует решать одновременно с проблемой регионального водообеспечения При этом потребности водопотребления оцениваются с учетом существующих водозаборов

Следует отметить, что в настоящее время на территории Восточного Донбасса действуют около 40 водозаборов различной мощности, осуществляющих откачку как подземных вод, так и вод речной сети и водохранилищ В связи с этим необходимо оценить степень загрязнения используемых упомянутыми водозаборами водных ресурсов, чтобы на последующих этапах исследований, определив возможность очистки откачиваемых шахтных вод ликвидируемых шахт, сделать вывод о

возможности использования очищенных шахтных вод вместо наиболее загрязненных водозаборов

Все шахтные воды Восточного Донбасса в силу гидрогеохимических особенностей непригодны для водопользования без предварительной очистки Это требует одновременного проведения мероприятий по охране гидросферы и по вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод При этом следует отметить, что большинство гидротехнических сооружений на водозаборах уже создано, что требует учета необходимости их совмещения с рекомендуемыми мерами

Для формирования соответствующего комплекса мероприятий необходима систематизация мер по обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий В ее основу положен ранее проведенный анализ факторов, формирующих негативные гидрологические процессы и оказывающих влияние на виды гидроэкологических ущербов Это позволило выделить основные группы мероприятий с учетом последовательности выполнения работ и предъявляемых к ним требований

- управление водопритоками,

- стабилизация физико-химического состава шахтных вод,

- селективный водоотбор шахтных вод,

- очистка от основных загрязняющих ингредиентов,

- осветление очищенных вод,

- обеззараживание осветленных вод,

- водоподготовка и доставка водопотребителям,

- утилизация осадков и товарная подготовка промышленных

химпродуктов,

- мониторинг и контроль качества водопотребления.

Было определено влияние выделенных мер на снижение негативного воздействия ликвидации угледобывающих предприятий Восточного

Донбасса на гидросферу и обеспечение вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод (таблица 2) Доля вклада каждого мероприятия в общий эколого-экономический эффект от вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод определялась экспертным путем в процентах от общей расчетной величины экономического эффекта от водоохранных мер

Таблица 2 Оценка влияния мер по снижению негативного воздействия ликвидации угледобывающих предприятий на гидросферу и обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод на экологические эффекты

Меры по снижению негативного воздействия ликвидация угледобывающих предприятий на гидросферу и обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод Доля вклада мероприятия в общий эколого-экономический эффект от вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод (%)

управление водопритоками 10

стабилизация физико-химического состава шахтных вод 20

селективный водоотбор шахтных вод 10

- очистка от основных загрязняющих ингредиентов, 20

- осветление очищенных вод, 5

- обеззараживание осветленных вод, 15

- водоподготовка и доставка водопотребителям, 10

- утилизация осадков и товарная подготовка промышленных химпродуктов, 5

- мониторинг и контроль качества водопотребления 5

Как показали проведенные исследования, при реализации проектов ликвидации угледобывающих предприятий для минимизации затрат и издержек по рекомендуемым мероприятиям при выборе и обосновании технологического регламента очистки шахтной воды следует учитывать следующие основные требования

- максимальное использование построенных ранее сооружений для очистки воды с возможной минимизацией дополнительных расходов на монтаж и эксплуатацию комплекса доочистки воды,

- автоматизацию основных технологических процессов очистки,

- обеспечение возможности дальнейшего использования очищенной воды для хозяйственно-питьевых нужд Восточного Донбасса

Для формирования и выбора эколого-экономически эффективных вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий требуется соразмерить затраты по всем мероприятиям и эффекты от снижения экологических ущербов, рационализации водопользования и реализации попутно извлекаемых химических реагентов

Для эколого-экономической оценки эффективности вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий была разработана экономико-математическая модель, в качестве целевой функции которой выступает эколого-экономическая эффективность (ЭЭ), как отношение эффектов от регулирования водопользования в районах ликвидации угледобывающих предприятий к соответствующим затратам и издержкам Данная модель имеет следующий вид

а

ээ=-

АУ!лК/г, Щш! ^й^+Д^й К Сыд+Упт^Лпт ^ия))

Л

< 1

ограничения

2МХ (2) о)

Л ] « / Лй/

7

£-.уЦ ¿-у»

<" ' т т ' ип

(4) (5)

У Р' У Р"

/ , х Ит ¿_1 1 Нт

— (6) (7)

где 1 - индекс варианта вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, _/ - индекс шахтного водозабора, / - индекс года, I -индекс вида сбрасываемого загрязняющего вещества, п - индекс вида приемника сточных вод, т - индекс вида потребителя хозяйственно-питьевых вод или химических реагентов, ЭЭ - эколого-экономическая эффективность вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, руб /руб , V- объем водопритока шахтных вод, тыс м3/год, Vе - объем сбрасываемых в поверхностные водоемы и на рельеф неочищенных сточных вод, тыс м3/год, К-объем воды, направляемой на водопотребление, тыс м3/год, V- объем реализации химических реагентов кг/год, Рс - плата за сброс неочищенных шахтных вод, руб / мэ, Б -площадь нарушенных земель, Га, Р3 - плата за землю, тыс руб /га, 1С -концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, кг/ м3, Р" - плата за негативное воздействие на окружающую среду руб /кг, Р3 - плата потребителей за водопользование, руб/м3, Р" — цена реализации химических реагентов, руб /кг, С - эксплуатационные затраты системы водопотребления, руб / м3, С - эксплуатационные затраты на производство химических реагентов, руб /кг, 3е - удельные капитальные затраты на управление водопритоками тыс руб /м3, У - удельные капитальные затраты на стабилизацию физико-химического состава шахтных вод, тыс руб/м3, 3е" - удельные капитальные затраты на селективный водоотбор шахтных вод, тыс руб./м3, З04 - удельные капитальные затраты на очистку от основных загрязняющих ингредиентов, тыс руб / м3, 3°с -удельные капитальные затраты на осветление очищенных вод, тыс руб /м3, У6 - удельные капитальные затраты на обеззараживание осветленных вод, тыс руб /м3, У" - удельные капитальные затраты на водоподготовку и доставку водопотребителям, тыс руб /м3, У - удельные капитальные затраты на утилизацию осадков и товарную подготовку промышленных

химпродуктов, тыс руб/м3, 3" - удельные капитальные затраты на мониторинг и контроль качества водопотребления, тыс руб/ м3, р -коэффициент дисконтирования, у— булева переменная

Модель функционирует в системе ограничений по объемным и качественным характеристикам сбрасываемых вод (2,3), на соответствие объемов водопотребления и реализации химпродукта имеющемуся спросу (4,5), на соответствие тарифов по водопотреблению и цен реализации рыночным условиям (6,7)

Экономико-математическая модель позволяет осуществить оценку вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий с учетом устранения негативных последствий для гидросферы региона

Для обоснования и выбора вариантов разработан механизм эколого-экономически эффективного вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса (рис 1)

В основе принятия решений, в соответствии с предложенным механизмом, лежит детальный анализ экологической ситуации, системы водопользования и водозаборов в районе ликвидации угольных шахт На его основе систематизируются факторы и выделяются наиболее значимые для системы водоохранных мер. Анализ экологической ситуации позволяет выявить соответствующие экологические требования, с учетом которых формируются варианты вовлечения в хозяйственный оборот вод ликвидируемых шахт Восточного Донбасса Рассматриваемые варианты проверяются на экологические ограничения, в случае несоответствия -рекомендуются дополнительные меры по охране водных ресурсов, при соответствии - проверяются экономические параметры водоохранных мер Это позволяет сформировать рациональные варианты, которые оцениваются при помощи экономико-математической модели (формулы 16) для выявления наиболее эколого-экономически эффективного

Рисунок 1 - Механизм обоснования и выбора эффективных вариантов использования вод ликвидируемых шахт Восточного Донбасса

Разработанный в диссертации механизм был использован при выборе вариантов водоохранных мероприятий на комплексе ликвидируемой шахты «им Кирова» (Ростовская область) Его реализация позволила представить рекомендации по эколого-экономически эффективному вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районе ликвидации шахты, для предотвращения негативных экологических последствий и снижения экономических издержек по водопользованию в регионе

На основе оценки условий водопотребления в регионе и характеристик шахтных вод проведено сопоставление исследуемых параметров и возможных технических решений по водоочистке с целью отбора наиболее эффективных вариантов Они предусматривают весь комплекс мер, включающий управление водопритоками, стабилизацию физико-химического состава шахтных вод и их селективный водоотбор, очистку от основных загрязняющих ингредиентов, осветление очищенных вод, обеззараживание осветленных вод, их водоподготовку и доставку водопотребителям, утилизацию осадков и товарную подготовку промышленных химпродуктов, обязательный мониторинг на всех стадиях выполнения работ и контроль качества водопотребления

Из них выбран наиболее эффективный вариант, который предусматривает использование для очистки шахтной воды комплексной технологической схемы, включающей озонирование, электрохимическое воздействие и электрокоагуляцию, гравитационную сепарацию в отстойнике с последующим осветлением воды в фильтрах С целью доведения качества вод до хозяйственно-питьевых требований производится доочистка шахтной воды в прудах-отстойниках естественной аэрацией (с предварительной электрохимической регулировкой рН воды) с извлечением оставшихся растворенных примесей биоценозом и получением товарного химпродукта После очистки шахтные воды, откачиваемые из ликвидируемой шахты «им Кирова», соответствуют

требованиям СанПиН 2 14 1074-02 «Питьевая вода Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения Контроль качества» Очищенные воды направляются в систему водопотребления городов Шахты, Новошахтинск и Красный Сулин

На основе проведенных исследований установлено, что рекомендуемые меры позволят снизить сброс загрязненных сточных вод водозаборами шахты «им Кирова» на 65 % и обеспечить дополнительное хозяйственно - питьевое водоснабжение населения в объеме 200 м3/час После очистки из шахтных вод извлекается до 500 кг химических реагентов в год, направляемых на реализацию промышленным предприятиям региона

Эколого-экономический эффект от реализации рекомендуемого варианта, включающий в себя доходы от водопользования и реализации химпродуктов, а также эффекты от снижения платежей за негативное воздействие на окружающую среду, составит 27,3 млн руб /год

Заключение

В диссертации дано решение актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение научной задачи по обоснованию и эколого-экономической оценке эффективности использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса как меры по улучшению социально-экономических и экологических условий в регионе

Основные, научные и практические выводы и рекомендации, полученные лично автором, состоят в следующем:

1 Установлено, что для улучшения экологической ситуации и рационализации водопользования в угледобывающих регионах, подвергнутых массовому закрытию шахт, необходимо вовлечение в хозяйственный оборот шахтных вод при условии выполнения технологических и экономических ограничений

2 Выявлены и систематизированы факторы, оказывающие влияние на возникающие негативные экологические последствия в результате затопления ликвидируемых угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и определена система их учета при вовлечении в хозяйственный оборот шахтньк вод.

3 Выявлена степень влияния мер по снижению негативного воздействия ликвидации угледобывающих предприятий на гидросферу и обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод на эколого-экономические эффекты

4 Разработана экономико-математическая модель с целевой функцией максимизации эколого-экономической эффективности использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, позволяющая оценивать варианты принимаемых решений с учетом гидрологических, экологических и экономических ограничений

5. Разработан механизм обоснования и выбора эколого-экономически эффективных вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, основанный на анализе параметров шахтных вод, прогнозе водопритоков, условий водопользования, технологий водоочистки и извлечения ценных компонентов из шахтных вод

6. Рекомендованный на основании выполненных исследований вариант вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в

районе ликвидации шахты «им Кирова» позволяет снизить сброс загрязненных сточных вод на 65 % При этом дополнительно обеспечивается хозяйственно-бытовое водоснабжение в объеме 200 м3/час, с реализацией 500 кг извлекаемых из шахтных вод химических реагентов Эколого-экономический эффект от реализации рекомендуемого варианта, включающий в себя доходы от водопользования и реализации химпродуктов, а также эффекты от снижения платежей за негативное воздействие на окружающую среду, составит 27,3 млн руб /год

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Косов ОИ, Соколова О-В Проблемы экологической безопасности территорий горных отводов ликвидируемых шахт Восточного Донбасса - М . Уголь, №6, 2007, с 56-58

2 Косов О И, Малышева А А, Соколова О В Ликвидация шахт и экологические проблемы Восточного Донбасса// Сборник научных работ «Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности» - Шахты изд-во ЮРО АГН РФ, 2007 - с 64-79

3 Косов О И, Малышева А А, Соколова О В Экологические проблемы использования подземных вод ликвидируемых шахт в угледобывающих районах Восточного Донбасса // Сборник научных работ «Эколого-экономические проблемы природопользования в горной промышленности» - Шахты изд-во ЮРО АГН РФ, 2007 - с 108-112.

4 Соколова О В Экономико-математическое моделирование вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод ликвидируемых угледобывающих предприятий Восточного Донбасса - М Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008, №1, с 62-66

Подписано в печать М 03 2008г Формат 60x90/16

Объем Inn_Тираж 100 экз_Заказ №

Типография Московского государственного горного университета Москва, Ленинский проспект, д 6

Диссертация: введение по экономике, на тему "Эколого-экономическое обоснование использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса"

Значение водных ресурсов для общемирового развития и для нашейны огромно, особенно, в области экономики и социальной сферы. Вода -необходимое условие существования человека и любого биологического организма. Водные ресурсы представляют собой предмет труда во всякой хозяйственной деятельности. Вместе с тем по данным ООН на планете расширяется дефицит пресной воды, который усугубляется повсеместно из-за негативного антропогенного воздействия. В большом количестве в водную систему сбрасываются 'загрязненные стоки, поступают различные бытовые и промышленные отходы, происходит ее загрязнение химическими веществами и т.д. Поэтому необходимо расширять экономное, упорядоченное и экологически безопасное водопользование.

Все вышеуказанное особенно важно для угледобывающих регионов России, в которых происходит качественное и количественное истощение гидроресурсов, что наиболее характерно для районов массового закрытия угледобывающих предприятий. Особенно остро проблемы водопользования стоят в Восточном Донбассе. Значительная нехватка объемов хозяйственно-питьевой воды в шахтерских городах и поселках региона обусловлена отрицательными гидрогеоэкологическими последствиями горно-хозяйственной деятельности угледобывающих предприятий и их ликвидации.

С закрытием угледобывающих предприятий нагрузка на экосистему Восточного Донбасса (1997-2003 гг.) существенно снизилась, но после полного затопления выработанного пространства начался период интенсивного поступления в гидросферу высокоминерализированных техногенных вод с выходом их на поверхность. За период с 2003 по 2006 год объем сброса вырос на 13,1 млн. м куб., в результате уровень минерализации речной воды растет ежегодно на 14,4 тыс. т.

В проектах закрытия угольных шахт предусмотрены меры по очистке сбрасываемых шахтных вод, в программах социально-экономического развития региона предусматривается решение вопросов по водообеспечению, имеются современные научно-технические отечественные и зарубежные разработки, позволяющие эффективно и безопасно использовать шахтные воды. В то же время нет единого комплексного инструментария по эколого-экономически эффективному вовлечению в хозяйственный оборот сточных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий, где особенно остро стоят проблемы охраны окружающей природной среды.

Таким образом, объектом исследования являются гидроэкологические последствия ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и действующая система водообеспечения.

Предметом исследования являются эколого-экономические взаимосвязи в системе водопользования при ликвидации угледобывающих предприятий.

Представляемые на защиту научные положения:

1. При обосновании использования шахтных вод для хозяйственных и промышленных целей в районах ликвидации угледобывающих предприятий необходимо выявление и систематизация факторов, оказывающих влияние на гидроэкологические последствия закрытия шахт и эффективность водопользования в Восточном Донбассе.

2. Формирование мер по обеспечению рационального водопользования в районах ликвидации угледобывающих предприятий следует осуществлять на основе оценки негативных последствий закрытия шахт для гидросферы с учетом возможных эффектов, затрат и издержек вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод.

3. Обоснование вариантов использования шахтных вод при ликвидации угледобывающих предприятий целесообразно осуществлять посредством предложенного механизма, включающего разработанную экономико-математическую модель определения эколого-экономической эффективности принимаемых решений с учетом снижения экологических ущербов и рационализации водопользования.

Новизна исследования состоит в разработке методического подхода к обоснованию, эколого-экономической оценке и выбору вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий, впервые включающего:

- систематизацию и рейтинговую оценку факторов, оказывающих влияние на изменение гидроэкологической ситуации в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и выбор необходимых мер по снижению негативного воздействия шахтных вод на гидросферу;

- экономико-математическую модель, позволяющую оценивать варианты использования шахтных вод, формируемых в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, с учетом издержек и эффектов, возникающих в системе водопользования, и устранения негативных последствий для гидросферы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- анализом условий водопользования и гидрогеоэкологической ситуации в регионе, обобщением опыта очистки и использования шахтных вод;

- использованием достаточного объема статистического материала, характеризующего эколого-экономические аспекты водопользования в Восточном Донбассе;

- корректным применением общепринятых методов экспертного анализа, экономико-статистического и экономико-математического моделирования;

- положительными результатами апробации предложенного методического подхода при разработке рекомендаций по вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районах ликвидации шахты им. Кирова (г. Новошахтинск).

Научное значение работы состоит в выявлении эколого-экономических взаимосвязей между факторами, оказывающими влияние на эффективность использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий.

Практическое значение работы состоит в создании инструментария формирования, эколого-экономической оценки и выбора рациональных мер по эффективному использованию шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса.

Реализация практических выводов и результатов работы. Основные научные положения и результаты исследования использованы ГУП «Центр мониторинга экологической и социальной ситуации в Восточном Донбассе» при формировании мероприятий по обеспечению рационального водопользования в Шахтинском и Новошахтинском районах Ростовской области.

Апробация работы. Основные результаты и научные положения докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры экономики природопользования Московского государственного горного университета (Москва, 2006-2007 гг.); на международной конференции «Неделя горняка — 2008» (Москва, февраль 2008 г.).

Публикации. Основные результаты исследований изложены в четырех опубликованных работах.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 9 рисунков, 12 таблиц и список использованной литературы из 78 наименований.

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", Соколова, Ольга Владимировна

Выводы по 4-ой главе

1 .Разработанный в диссертации механизм был использован при выборе вариантов водоохранных мероприятий на комплексе ликвидируемой шахты «им. Кирова» (Ростовская область). Его реализация позволила представить рекомендации по эколого-экономически эффективному вовлечению в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районе ликвидации шахты, для предотвращения негативных экологических последствий и снижения экономических издержек по водопользованию в регионе.

2. Предлагаемый вариант включает: управление водопритоками; стабилизацию физико-химического состава шахтных вод и их селективный водоотбор; очистку от основных загрязняющих ингредиентов; осветление очищенных вод; обеззараживание осветленных вод; их водоподготовку и доставку водопотребителям; утилизацию осадков и товарную подготовку промышленных химпродуктов; обязательный мониторинг на всех стадиях выполнения работ и контроль качества водопотребления.

3. Установлено, что рекомендуемые меры позволят снизить сброс загрязненных сточных вод водозаборами шахты «им. Кирова» на 65 % и обеспечить дополнительное хозяйственно - питьевое водоснабжение населения в объеме 200 м3/час. После очистки из шахтных вод извлекается до 500 кг химических реагентов в год, направляемых на реализацию промышленным предприятиям региона.

4. Эколого-экономический эффект от реализации рекомендуемого варианта, включающий в себя доходы от водопользования и реализации химпродуктов, а также эффекты от снижения платежей за негативное воздействие на окружающую среду, составит 27,3 млн. руб./год.

Заключение

В диссертации дано решение актуальной, имеющей важное народнохозяйственное значение научной задачи по обоснованию и эколого-экономической оценке эффективности использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса как меры по улучшению социально-экономических и экологических условий в регионе.

Основные, научные и практические выводы и рекомендации, полученные лично автором, состоят в следующем:

1. Установлено, что для улучшения экологической ситуации и рационализации водопользования в угледобывающих регионах, подвергнутых массовому закрытию шахт, необходимо вовлечение в хозяйственный оборот шахтных вод при условии выполнения технологических и экономических ограничений.

2. Выявлены и систематизированы факторы, оказывающие влияние на возникающие негативные экологические последствия в результате затопления ликвидируемых угледобывающих предприятий Восточного Донбасса и определена система их учета при вовлечении в хозяйственный оборот шахтных вод.

3. Выявлена степень влияния мер по снижению негативного воздействия ликвидации угледобывающих предприятий на гидросферу и обеспечению вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод на эколого-экономические эффекты.

4. Разработана экономико-математическая модель с целевой функцией максимизации эколого-экономической эффективности использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, позволяющая оценивать варианты принимаемых решений с учетом гидрологических, экологических и экономических ограничений.

5. Разработан механизм обоснования и выбора эколого-экономически эффективных вариантов использования шахтных вод в районах ликвидации угледобывающих предприятий Восточного Донбасса, основанный на анализе параметров шахтных вод, прогнозе водопритоков, условий водопользования, технологий водоочистки и извлечения ценных компонентов из шахтных вод.

6. Рекомендованный на основании выполненных исследований вариант вовлечения в хозяйственный оборот шахтных вод, формируемых в районе ликвидации шахты «им. Кирова» позволяет снизить сброс загрязненных сточных вод на 65 %. При этом дополнительно обеспечивается хозяйственно-бытовое водоснабжение в объеме 200 м /час, с реализацией 500 кг извлекаемых из шахтных вод химических реагентов. Эколого-экономический эффект от реализации рекомендуемого варианта, включающий в себя доходы от водопользования и реализации химпродуктов, а также эффекты от снижения платежей за негативное воздействие на окружающую среду, составит 27,3 млн. руб./год.