УДК 622:502.7 Исмаилов Бунед Тахирович аспирант кафедры ИЗОС Московский государственный горный университет

УДК 622:502.7
Исмаилов Бунед Тахирович
аспирант кафедры ИЗОС
Московский государственный горный университет
ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕР ПО
СНИЖЕНИЮ ПЫЛЕГАЗОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ ДОЛОМИТОВ
THE ECONOMIC-MATHEMATICAL MODEL OF ECOLOGICAL AND
ECONOMIC EFFICIENCY ASSESSMENT OF MEASURES TO DUST
AND GAS POLLUTION REDUCTION IN THE OPEN-PIT MINING OF
DOLOMITE
Наиболее
крупное
из
месторождений
доломитов
и
доломитизированных известняков – Боснийское (РСО – Алания),
представленное пачкой доломитов мощностью 400м, простирающейся на
протяжении около 4 км. Оно является одним из крупнейших доломитовых
месторождений России и Зарубежья.
Доломиты характеризуются чистотой и выдержанностью по
химическому, минералогическому и петрографическому составам и
физико-механическим свойствам. Они используются при производстве
стекла, в металлургической промышленности, в промышленности
строительных материалов, для изготовления ксилолита, фибролита,
минеральной ваты, «венской извести», для полировки изделий и т.д.
Наиболее перспективно изготовление из доломитов вяжущих веществ.
Добыча доломитов характеризуется значительными негативными
воздействиями на окружающую среду. Особенно опасна доломитовая
пыль, которая негативно влияет на флору, фауну и человека, степень
влияния зависит от крупности частиц. По этому показателю пыль может
ранжироваться по четырем типам.
Пыль первого типа оседает на растениях и животных, аккумулирует
солнечную энергию и лишает живую ткань влаги, нарушая комфортность
существования.
Пыль второго типа, прилипая к поверхности растений и коже
животных, препятствуя естественному обмену веществ.
Пыль третьего типа усваивается живыми организмами, участвует в их
жизненном цикле и провоцирует деградацию живого вещества.
Пыль четвертого типа является активным токсикантом и поражает
организм Человека, растений и животных, участвуя в системе внутреннего
обмена веществ.
Особенность воздействия доломитовой пыли в том, что доломитовая
пыль не выводится из организма, как некоторые другие загрязнители, а
накапливается в организме со всеми вытекающими последствиями.
49
Распространение вредных веществ с территории карьеров происходит
в различных экосистемах. На процессы миграции влияют технологические
и природные факторы. Для атмосферы основными факторами являются
температура и давление. В гидросфере главную роль играют рН, Еh,
химические связи, гравитационные свойства. В литосфере- температура и
давление, изменяющиеся в широком диапазоне. В биоте к этим факторам
добавляется свойства живого вещества.
Через воздух во взвешенном состоянии мигрируют газы, пары,
минеральные частицы, которые проникают в почву, воздух или воду, либо
непосредственно воздействуют на человека, растительный и животный
мир. Загрязненные фильтрационные, грунтовые и поверхностные воды
проникают в водоемы, подземные воды, почву и грунты или
непосредственно воздействуют на объекты экологической защиты. При
взаимодействии с растительностью возможны пути распространения,
связанные с цепочкой питания: воздух  грунтовые и поверхностные
воды  почвы  растения  животные  питание и корма  человек.
Процесс миграции газов и пыли является продолжением процесса их
образования при отбойке и взрывном перемещении.
Степень загрязнения приземной атмосферы карьера потоками газов и
пыли снижается за счет следующих технологических мероприятий в
основном процессе отбойки:
- добавка 5 л воды на 1кг россыпных ВВ оптимизирует кислородный
баланс реакции взрыва и уменьшает количество вредных газов на
величину в интервале 10%;
- забойка взрывных скважин с добавкой до 0,7 л/м3 воды снижает
загрязненность воздуха на 5 – 7 %;
- увлажнение горной массы растворами реагентов и водой со
щелочными стоками увеличивает их влажность и позволяет осаждать на их
поверхности до 5% газопылевых частиц;
- использование дождевальных аппаратов с объемом выплеска до 250
кг, дальностью полета струи – до 90 м и эффективностью обеспечивает
подавление до 10 % пыли и газов;
- подавление пыли с помощью поверхностно-активных веществ при
концентрации активного вещества 1 – 3 % в водном растворе.
При
одинарном орошении
эффективность пылеподавления
сохраняется приблизительно 20-30 минут, а при поливке карьерных
грунтовых дорог – 15-20 минут, в зависимости от температуры
окружающего воздуха.
При поливке водой запыленность воздуха снижается, однако действие
ее в зависимости от условий и температуры окружающего воздуха
прекращается через 0,5-2 ч. Необходимость частой поливки и большого
расхода воды удорожает продукцию и отрицательно сказывается как на
состоянии дороги, так и на устойчивости уступов. Продолжительность
эффекта обеспыливания увеличивается добавлением специальных
реагентов.
50
В качестве профилактической меры пылеподавления
при
формировании уступа в его основании устраивают углубление, в котором
скапливается вода для орошения
Технологический процесс добычи доломитов открытым способом
представляет собой комплекс с последовательной структурой, образованной
совокупностью взаимосвязанных операций.
Управление комплексом
осуществляется в условиях неопределенности, вызванной сложностью
технологической схемы, наличием рециклов, значительными запаздываниями в
прямых и обратных потоках.
Экономические показатели технологического комплекса определяются
затратами на создание взрывных камер, ВВ, электроэнергию и вспомогательные
материалы. Основная доля затрат приходится на технологическую составляющую
себестоимости и управление ею возможно путем воздействия на технологические
параметры (2).
Внутреннее состояние объекта управления карьера характеризуются
прогнозируемыми
вероятными
объемами
выбросов
источников
загрязнения, а выходом является прогнозируемый вероятный уровень
загрязнения воздушной и водной среды контролируемой территории.
Целью управляющего центра является предотвращение превышения
допустимых норм загрязнения, а критерием ее достижения – снижение
риска возникновения опасного загрязнения региона.
Задача решается численными методами
моделирования с
оптимизацией отношений в системе «окружающая среда – ресурсы потребление».
Экономический эффект от модернизации технологии разработки
Боснинского месторождения наклонными прирезками со
взрывным
транспортом полезного ископаемого и образованием равномерного развала
в основании уступа повышенной высоты значительно повышается при
оценке эффективности уменьшения выбросов в окружающую среду пылегазовых отходов добычи доломитов и связанную с этим опасность
экосистемам окружающей среды рассчитывается следующим образом.
Предотвращенный ущерб от влияния загрязнителей на экосистемы:
n
 У э  У1  У 2 ... У n
(1)
1
где У1 ... Уn - ущербы по элементам образования отходов.
Ущерб от изъятия из сельскохозяйственного пользования земли:
У и.з.  У i  Sи  В
(2)
Ущерб от нарушения экосистем газовыми и пылевыми продуктами:
У В  j  Кэ  М В
(3)
Ущерб от поражения флоры и фауны загрязнителями:
У ф.ф    АП Ц П  АД Ц Д    З
m
(4)
1
где m – количество видов флоры и фауны;
51
А п и Ад – количество флоры и фауны после и до модернизации
технологии; Ц п и Ц д – цена флоры и фауны после и до модернизации
технологии;  З - затраты на охрану окружающей среды.
Оптимизация параметров и характеристик систем производится по
эколого-экономическим показателям с помощью математической модели,
которая включает функции цели, сравниваемые по критерию сохранности
экосистем.
Критерием
эффективности
системы
управления
риском
возникновения опасного загрязнения среды является величина
предотвращенного ущерба.
Социальный ущерб от влияния загрязненной окружающей среды на
здоровье населения может быть оценен расходами на лечение и
обеспечение по нетрудоспособности, а также снижением доходов
производства от невыходов на работу вследствие экологически
обоснованных болезней.
Рационализация параметров технологии на Боснинском карьере при
отбойке руды блоками увеличенной высоты снижает расход ВВ на 10%.
Этот эффект сопровождается группой других эффектов.
Величина предотвращенного ущерба от деградации почв:
У прд. = Н сSК э К п,
(5)
где У прд.- предотвращенный ущерб от деградации почв, тыс. руб./год;
Нс - норматив стоимости земель, тыс.руб./га;
S - площадь земель, сохраненная от деградации, га;
Кэ - коэффициент экологической ситуации территории;
Кп – коэффициент для особо охраняемых территорий.
Потенциальное плодородие почвы включает в себя совокупность
содержания химических веществ и физико-химических ее характеристик.
Оценка почв может осуществляться методика по земельному налогу:
-без учета плодородия:
Сn1 = Зн · К · S ·Км · Кз · Куг ·Иинф,
(6)
где Сn1 – нормативная стоимость земли;
З н – ставка земельного налога за 1 га угодий; К – кратность ставки
земельного налога;
S – площадь участка, га;
Км – поправочный коэффициент на местоположение участка;
К з – поправочный коэффициент в зависимости от зоны нахождения;
К уг – поправочный коэффициент в зависимости от вида угодья;
И инф. – инфляционный индекс. -с учетом плодородия и бонитета:
Сn2 = Знб · Б · Кпп · К · S · Км · Кз · Куг · Иинф,
(7)
где Сn2 – потребительная (нормативная) стоимость земельного
участка;
Знб – ставка земельного налога за 1 балл бонитета почв;
Б – балл бонитета почв оцениваемого участка;
Кпп – поправочный коэффициент к ставке налога за 1 балл бонитета;
52
К – кратность ставки земельного налога;
S – площадь участка, га;
Км – поправочный коэффициент на местоположение участка;
Кз – поправочный коэффициент в зависимости от зоны нахождения;
Куг – поправочный коэффициент в зависимости от вида угодья;
Иинф – инфляционный индекс к определенному году.
Ущерб от потерь почвы в сельскохозяйственном производстве:
У пп = Vпп Ц,
(8)
3
где Vпп – объем потерянной почвы, м ;
Ц – стоимость 1 м3 почвы, руб.
Ущерб от недополучения прибыли в связи с потерей качества почвы:
У
нп

V
пп
1000 mc

Д К
ч
И
t,
где 1000 mc- показатель использования почвы на площади 1 га, м3;
 Д  чистый доход с площади 1 га, руб.;
ч
t = 20 – срок окупаемости основных фондов в сельском хозяйстве,
годы;
Ки коэффициент
интенсификации
сельскохозяйственного
производства.
Потери
сельскохозяйственного
потенциала,
как
правило,
компенсируются восстановлением нарушенных земель и прочими
мероприятиями.
Ущерб от затрат на восстановление утраченного потенциала почв:
Узв = ( S H  S p) Ц З илиУ ЗВ  S у Зп ,
(9)
где
S ,S ,S
H
p
y
 площади рекультивируемых и улучшаемых угодий,
га;
Ц ,З
З
п
 стоимость земель и затраты на восстановление, руб/га.
Суммарный ущерб от потерь почвы:
(10)
 Уп= Упп + Унп +У Зв.
Ущерб от потерь почвы как средства хозяйственного производства:
У пп = Vпп Ц,
(11)
3
где Vпп – объем потерянной почвы, м ;
Ц – стоимость 1 м3 почвы, руб.
Ущерб от недополучения прибыли в связи с загрязнением почвы:
У
нп

V
1000

пп
Д К
ч
И
t,
(12)
mc
где 1000 m c- показатель использования почвы на площади 1 га, м3;
 Д  чистый доход с площади 1 га, руб.;
ч
t– срок окупаемости основных фондов в сельском хозяйстве, годы;
Кикоэффициент
интенсификации
сельскохозяйственного
производства.
53
Затраты на восстановление плодородия почвы на 1 га в зависимости
от степени загрязнения почв:
З вп = t M  C бу= t M C бу(1+Р)/(1- Р),
(13)
где Сбу – затраты на биологическое улучшение 1 га, руб.
Снижение прибыли за время восстановления плодородия почвы:
У
руб;
сп


 104V псt BnУ i / mс  S p t M  ( Bn  3n)  ( B pi  3pi) ,
(14)
где Bn  стоимость годовой валовой продукции с 1 га до нарушения,
3  затраты на получение годовой валовой продукции, руб.;
B pi  стоимость годовой продукции с 1га земель, руб.,
B  B /  ; 3pi  затраты на рекультивацию 1 га, зависящие
n
pi
n
от
загрязнения, руб.;
У i  снижение прибыли с 1 га при восстановлении почвы, руб..
Суммарный ущерб от загрязнения почвы:
У  У У  У
р
нз
вп
сп
(15)
.
Комплексный
показатель,
отражающий
количественные
и
качественные изменения, происходящие с почвами в процессе их
оздоровления, математически описывается суммой убытков при различных
вариантах оздоровления почв. Оптимален вариант охраны окружающей
среды, у которого сумма убытков минимальна:
У  У  У  min,
У  У У У ; У  У У У
пр
n
пп
НП
п
ЗВ
р
р
НЗ
ВП
сп
.
(16)
Таким образом эколого-экономический эффект от оптимизации
разработки месторождения повышается при уменьшении выбросов в
окружающую среду пыле- газовых отходов добычи доломитов, при этом
комплексный показатель, отражающий количественные и качественные
изменения, происходящие с почвами в процессе их оздоровления,
описывается суммой убытков при различных вариантах оздоровления
почв. Расчет эколого-экономической эффективности рассматривается как
отношение вышерассмотренного эффекта к технологическим и
природоохранным затратам и издержкам.
Литература
1. Петров И.В., Кушнеров Ю.П., Куршева С.Б.
Бюджетное
управление – инструмент достижения целей горного предприятия. // ГИАБ
– М.: МГГУ, 2005. – № 9. – С. 142-147.
2. Трапизанян Е. А., Петров И. В., Лашина В. В. Анализ структуры и
калькуляция себестоимости нерудных строительных материалов //
Научный вестник МГГУ. – 2010. – № 7. – C. 45-49.
54
Аннотация
В статье рассмотрены проблемы загрязнения окружающей среды при
добыче доломитов. Рассмотрены меры по минимизации негативного
воздействия. Представлен подход к экономико-математическому
моделированию эколого-экономической эффективности мер по снижению
пылегазового загрязнения окружающей среды при открытой добыче
доломитов.
The article reviews problems of environmental pollution in dolomite
mining. The measures on minimization of negative influence are considered.
Also it presents the approach to economic-mathematical modeling of ecological
and economic efficiency of measures to dust and gas pollution reduction in
the open-pit mining of dolomite.
Ключевые слова
месторождения доломитов, пылегазовые выбросы, взрывные работы,
природоохранные мероприятия, экологический ущерб, экологоэкономическая эффективность
fields of dolomite, the heat-gas emissions, explosive works, nature
protection actions, the ecological damage, ecological and economic efficiency
55