Перспективы использования баромембранных технологий в горном деле

Рассмотрены процессы формирования шахтных вод, которые образуются в результате их откачки для осушения месторождений. Таких вод образуется большое количество, а на химический состав шахтных вод влияет геологическое и гидрогеологическое строение, климатические условия, а также деятельность самого горнопромышленного предприятия. Согласно геогидродинамической зональности, поверхностные воды, проходящие различные зоны водоносных горизонтов, с углублением меняют свой химический состав от гидрокарбонатных до гидрокарбонатно-сульфатных и сульфатных, а далее переходят в хлоридные воды с повышенной минерализацией. Затем, проходя через выработки до мест водосбора, загрязняются взвешенными веществами, ионами тяжелых металлов и органическими примесями.. В результате откачки шахтных вод в районах разработки месторождений наблюдаются мощные депрессионные воронки, приводящие к нарушению гидродинамического режима, способствующие исчезновению родников и поверхностных источников. Следовательно, разработка месторождений приводит к истощению водных горизонтов и загрязнению. Большие объемы шахтных вод на предприятиях не в полной мере используются для хозяйственных и производственных нужд, что связано с недостаточной их очисткой, а в дальнейшем, при сбросе в поверхностные источники, происходит загрязнение последних. Поэтому для того, чтобы использовать шахтные воды и не загрязнять окружающие поверхностные источники, а также бороться с истощением водных горизонтов, необходимо проводить комплексную очистку шахтных вод. Наиболее привлекательными для данных целей являются мембранные технологии. Мембранные технологии являются завершающей стадией водоочистки и позволяют эффективно очистить шахтные воды. Авторами представлено описание различных видов мембранных технологий, даны основные принципы их работы, их спектр и возможности использования, а также обоснована актуальность применения их на горнопромышленных предприятиях.

Куликова А. А., Хабарова Е. И., Сергеева Ю. А. Перспективы использования баромембранных технологий в горном деле // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 2. – С. 22–32. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-22-32.

Куликова Александра Анатольевна — старший преподаватель, ГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: alexaza_@mail.ru,
Хабарова Елена Ивановна — кандидат химических наук, доцент, ИТХТ имени М.В. Ломоносова, МИРЭА – Российский технологический университет, e-mail: khabarova@mitht.ru,
Сергеева Юлия Александровна — заместитель начальника Управления ПК, ПБ, ОТ и ООС, начальник отдела охраны окружающей среды, АО «СУЭК», e-mail: sergeevaya@suek.ru.

Куликова А.А., e-mail: alexaza_@mail.ru.

1. Гавришин А. И. Закономерности формирования химического состава шахтных вод восточного Донбасса // Доклады академии наук. — 2018. — Т. 481. — № 2. — С. 186–188.

2. Баловцев С. В., Шевчук Р. В. Геомеханический мониторинг шахтных стволов в сложных горно-геологических условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 8. — С. 77—83. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-77-83.

3. Зиновьева О. М., Колесникова Л. А., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Анализ экологических проблем в угледобывающих регионах // Уголь. — 2020. — № 10. — С. 62—67. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-10-62-67.

4. Kulikova E.Yu. Estimation of factors of aggressive influence and corrosion wear of underground structures // Materials Science Forum. 2018. Vol. 931. Pp. 385—390. DOI: 10.4028/www.scientific.net / MSF.931.385 Trans Tech Publications, Switzerland.

5. Kulikova E. Yu. Assessment of operating environment of concrete lining of sewage collector tunnels // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Article 044035. DOI: 10.1088/1757-899X/687/4/044035.

6. Гавришин А. И. Шахтные воды Восточного Донбасса и их влияние на состав подземных и поверхностных вод региона // Водные ресурсы. — 2018. — Т. 45. — № 5. — С. 555—565.

7. Лебедев В. С., Скопинцева О. В. Остаточные газовые компоненты угольных пластов: состав, содержание, потенциальная опасность // Горный журнал. — 2017. — № 4. — С. 84—86. DOI: 10. 17580/gzh.2017.04.17.

8. Лебедев В. С., Скопинцева О. В., Савельев Д. И. Исследование остаточной газоносности угля при тепловом воздействии // Горный журнал. — 2014. — № 5. — С. 20—22.

9. Баловцев С. В., Скопинцева О. В., Коликов К. С. Управление аэрологическими рисками при проектировании, эксплуатации, ликвидации и консервации угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 6. — С. 85–94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-85-94.

10. Batugin A., Kolikov K., Ivannikov A., Ignatov Y., Krasnoshtanov D. Transformation of the geodynamic hazard manifestation forms in mining areas / 19th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2019. Conference proceedings. 2019. Vol. 19. Issue 1.3. Pp. 717—724. DOI: 10.5593/sgem2019/1.3/S03.091.

11. Zirehpour A., Rahimpour A. Membranes for wastewater treatment: Applications / Nanostructured Polymer Membranes. 2016, pp. 159—207.

12. Elam J. W. Membrane materials for water purification: design, development, and application // Environmental Science: Water Research and Technology. 2016. Vol. 2. No 1. Pp. 17—42.

13. Куликова Е. Ю. Оценка экологичности полимерных материалов в подземном строительстве // Экология и промышленность России. — 2016. — Т. 20. — № 3. — С. 28—31.

14. Бойко Н. И., Одарюк В. А., Сафонов А. В. Применение мембранных технологий в очистке воды // Технологии гражданской безопасности. — 2014. — Т. 11. — № 2(40). —С. 64—69.

15. Левин А. А., Абоносимов О. А., Лазарев С. И., Холодилин В. Н., Лазарев Д. С., Горелова Е. И. Мембранная очистка технологических растворов от ионов железа и марганца // Вестник Технологического университета. — 2019. — Т. 22. — № 11. — С. 70—73.

16. Пелипенко М. В., Баловцев С. В., Айнбиндер И. И. К вопросу комплексной оценки рисков аварий на рудниках // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 180–192. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-0-180-192.

17. Гавришин А. И. Закономерности формирования химического состава шахтных вод и их влияние на геоэкологическую ситуацию (ш. Комиссаровская, Восточный Донбасс) // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. — 2015. — № 6. — С. 505—513.

18. Парамонова С. В., Федоров Г. Ю. Очистка сточных вод методом микрофильтрации // Вестник магистратуры. — 2016. — № 1-1. — С. 55—56.

19. Sutrisna P. D., Candrawan J., Tangguh W. W. Microfiltration of oily waste water: a study of flux decline and feed type // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 543. Article 012079. DOI: 10.1088/1757-899X/543/1/012079.

20. Гришина Е. С., Крупнов Е. И., Тимошин Л. И. Мембранные технологии на основе нанофильтрации // Информационная среда вуза. — 2016. — № 1 (23). — С. 426—429.

21. Babicheva R. I., Dmitriev S. V., Kistanov A.A., Dahanayaka M., Law Aw. K., Zhou K. New carbon membrane for water desalination via reverse osmosis // IOP Conference Series. Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 447(1). Article 12053. DOI: 10.1088/1757899X/447/1/012053.

22. Landry M. J. The coset construction for non-equilibrium systems. DOI: 10.1007 / JHEP07(2020)200. [arXiv:1912.12301[hep-th]].

23. Landry M. J. Dynamical chemistry: non-equilibrium effective actions for reactive fluids. [arXiv:2006.13220[hep-th]].