Развитие аэрогазодинамических и тепловых процессов, и прогноз их последствий при закрытии шахт Кузбасса

• Автор: Рыбак, Леонид Львович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Эколого-экономическая безопасность угледобывающего региона

и комплексная оценка экологического состояния территорий горных от-

водов отработанных угольных шахт

1.2. Системы экологического мониторинга состояния окружающей среды на территориях горнодобывающих регионов

1.3. Физические основы и математические модели движения газов

в горном массиве нарушенной структуры

Выводы
Цель и идея работы. Постановка задач исследований
ГЛАВА 2 ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ ДЕЙСТВУЮЩИХ ШАХТ И ПОДРАБОТАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРОВАННЫХ ШАХТ КУЗБАССА
2.1. Краткая географическая и горно-геологическая характеристика Кузнецкого угольного бассейна
2.2. Воздействие промышленных предприятий на окружающую среду Кузнецкого угольного бассейна
2.3. Обеспечение экологической безопасности при консервации подземных горных выработок ООО «Шахта «Киселевская»
2.4. Оценка воздействия техногенных массивов угледобывающих
предприятий на атмосферу
Выводы

ГЛАВА 3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИЙ ГОРНЫХ ОТВОДОВ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ КУЗБАССА
3.1. Динамика прогнозных показателей техногенного воздействия подземной добычи угля на окружающую среду
3.2. Экологические последствия закрытия угольных шахт в Кузбассе
3.3. Породные отвалы действующих и ликвидированных шахт, обогатительных фабрик и угольных разрезов
3.4. Низкотемпературное окисление угля на поверхности техногенных
массивов
Выводы
ГЛАВА 4 ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОРОДНЫХ ОТВАЛАХ И МЕТАНОВЫДЕЛЕНИЕ ИЗ ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВ
4.1. Физические модели низкотемпературного окисления
и самонагревания угля
4.2. Поглощение кислорода угольными скоплениями на поверхности породных отвалов
4.3. Самонагревание угольных скоплений на породных отвалах шахт Кузбасса
4.4. Метановыделение на земную поверхность для территорий горных
отводов ликвидированных шахт Кузбасса
Выводы
ГЛАВА 5 МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЗАКРЫТИИ ШАХТ КУЗБАССА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Долгосрочная программа развития угольной промышленности России нацелена на реализацию потенциальных конкурентных преимуществ российских угольных компаний и переход к инновационному социально ориентированному типу экономического развития страны. При этом предполагается обеспечить высокий уровень экологической безопасности в угольной отрасли. Планируется увеличение производительности труда в 5 раз к 2030г. прогнозный диапазон рациональных объемов добычи угля в 2030 г. должен составить 380 - 430 млн. т. Президент России В.В. Путин отмечает, что за предстоящие полтора-два года необходимо совершить настоящий рывок в повышении конкурентоспособности российской экономики. Минерально-сырьевые ресурсы России являются частью ее национального богатства и той природной базой, опираясь на которую, развивается экономика России. А научные исследования, связанные с экологической оценкой реструктуризации и диверсификации угольной промышленности, позволят реформировать экономику страны во многих промышленных отраслях на собственной природно-ресурсной базе.
В соответствии с программой реструктуризации и общей стратегией развития угольной промышленности различных стран предусматривается превращение ее в устойчиво функционирующую и рентабельную отрасль за счет создания конкурентоспособных предприятий, освоения месторождений с благоприятными горно-геологическими условиями, внедрения новых технологий, комплексной экологически чистой переработкой полезных ископаемых. В результате осуществляемой реструктуризации угольной промышленности России и ликвидации нерентабельных угледобывающих предприятий произошла ликвидация шахт Кузбасса, разрабатывавших газоносные и склонные к самовозгоранию угольные пласты. При этом современные масштабы воздействия на атмосферу и гидросферу, а также техногенная активизация геохимического переноса на территориях таких регионов сопоставимы с геологическими процессами. Особую остроту приобретают проблемы, связанные с экологическими по-
окисление угля вследствие заполнения поверхности и компенсации свободной поверхностной энергии. Как известно, процесс низкотемпературного окисления угля определяется скоростью диффузии кислорода к его внутренней поверхности. Поэтому наиболее существенным фактором, влияющим на этот процесс, является свободная вода, которая, заполняя трещины и поры угля, тормозит диффузию кислорода к реагирующей поверхности [71, 73, 90].
Интенсивность этого процесса при фиксированном уровне внешних воздействий зависит от диффузионного сопротивления среды, в которой распространяется газ. Диффузионное сопротивление угля движению через него кислорода можно характеризовать коэффициентом эффективной диффузии, так как в реальных условиях наблюдается как кнудсеновская, так и фольмеровская диффузия и разделить эти два вида диффузионного переноса чрезвычайно сложно.
Теоретически в порах, радиус которых меньше, чем средняя длина свободного пробега молекулы, преимущественным становится соударение молекул со стенками канала, а не между собой. Здесь перенос вещества осуществляется главным образом за счет разности концентраций молекул. При соударении о стенки пор молекулы даже слабо сорбирующихся газов взаимодействуют с поверхностью в течении времени адсорбции. Вследствие энергетической неоднородности поверхности молекулы газа находятся в непрерывном хаотическом движении, направленном на выравнивание концентрации. Если размеры каналов больше размеров молекул, то время адсорбции мало по сравнению с нахождением молекулы в газовой фазе. В этом случае преобладает кнудсеновская диффузия. При уменьшении размеров пор осуществляется механизм поверхностной диффузии. Однако при этом скорость продвижения молекул резко снижается вследствие увеличения роли сил отталкивания. При киудсеновской диффузии коэффициент изменяется от 10'4 до 10'2 см2/с, при фольмеровской -от 10'9 до 10‘4 см2/с и для диффузии в твердое тело от 10‘14 до 10‘9 см2/с [118].
Уточненные значения коэффициента эффективной диффузии для углей Подмосковного бассейна были определены Е.И. Захаровым, Н.М. Качуриным,
С.В. Шкловер хроматографическим способом по методике ВНИИГД. Исследо-