Геоэкологическая оценка природно-технических систем при решении задач рационального природопользования и восстановления природного равновесия. Развитие концепции по управлению природно-техногенными экологическими рисками.

В настоящее время, как в мировой практике, так и в России проблема восстановления техногенно нарушенных ландшафтов в зоне деятельности объектов горнопромышленной отрасли остается актуальной нерешенной проблемой современной геоэкологии, поэтому исследования направленные на изучение закономерностей развития деградационных процессов в различных экосистемах под воздействием техносферы деятельности и разработка инновационных решений по восстановлению нарушенных ландшафтов имеют не только научное, но и большое практическое значение для экономического и социального развития страны. Особенно остро стоит решение указанной проблемы для горнопромышленных районов Северного Кавказа, где интенсивная добыча цветных металлов имеет более 200 летнюю историю. В зоне воздействия предприятий горнодобывающей и горноперерабатывающей отрасли происходит значительная трансформация геосферы и компонентов биосферы, нарушается многолетний геохимический баланс горных ландшафтов. Добыча товарного продукта в рассматриваемых условиях ведется с высокой степенью риска из-за сложности геологической среды, как в плане структурно-тектонической раздробленности, так и в многообразии геодинамических факторов, воздействующих на устойчивость массива горных пород, учесть которые традиционными методами не представляется возможным. При разработке проектной документации параметры управления массивом завышают в сторону увеличения безопасности, что сопровождается ростом потерь в целиках и повышенным разубоживанием руды вмещающими породами. Расчеты не учитывают вероятности влияния на массив динамических напряжений различного техногенного характера. Извлечение руды из недр происходит в условиях недостаточной изученности напряженно-деформированного состояния массива, подверженного наложенному воздействию природных (тектоника, гравитация, магматизм, сейсмичность) и техногенных (горные выработки, технологические взрывы, вибрации) полей напряжений. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород проявляется не только в форме механических разгрузок, но и в изменениях различных физических параметров среды, мониторинг которых позволяет дифференцировать элементы массива по степени концентрации напряжений. Подавляющая часть проектов предусматривает состояние разрабатываемых массивов статическим, считая влияние динамических, в том числе, сейсмических процессов несущественным или не прогнозируемым. Увеличение глубины проведения горных работ и наращивание объемов выемки сырья в сейсмически активных районах усиливают статическое и динамическое воздействие на геомеханические системы, что обуславливает при разработке критериев управления массивом необходимость учета сейсмической составляющей, в том числе техногенного характера. Сейсмичность обусловлена уровнем геодинамической активности территории и физико-механическими характеристиками среды, зависящими от литологических и тектонических условий формирования массивов и происходящих в них процессов дезинтеграции, которые наиболее выражены в скальных массивах, к примеру, подобных месторождениям Садонской группы. В связи с этим необходимы постоянный мониторинг и контроль за природными ландшафтами в зоне добычи и переработке руд для разработки научно обоснованных технологий диагностики природно-технических систем при решении задач рационального природопользования и восстановления природного равновесия. Оценка состояния и управления качеством окружающей среды связывается с реализацией системного подхода и созданием информационно-экспертных систем (ИЭС) анализа и оптимизации потоков информации, прогнозированием экологических ситуаций на основе автоматизированных информационных систем (АИС), разработкой методических, алгоритмических и аппаратных средств АИС для решения многокритериальной задачи снижения уровня экологического риска. Для комплексного учета факторов слагаемых уровня риска в конкретных условиях используется принцип математического моделирования. Такой подход позволяет применять результаты научного исследования к другим объектам и природно-техническим системам, что характеризует его научную ценность. Цели исследования: Восстановление экологического благополучия биоценозов в техносферно опасных зонах, выявление зон развития экологического риска во времени и в пространстве под влиянием горно-металлургической промышленности, механизма воздействия негативных факторов экологического риска на биологические объекты и системы, включая человека, выработка биогеохимических и биогеоэкологических индикаторов оценки загрязнения территории добычи и переработки полезных ископаемых. Создание многофакторной эколого-математической модели устойчивого развития экосферы региона с учетом параметров воздействия экологических факторов деятельности техносферы региона с обратной связью, обеспечение устойчивого развития природно-техногенной экосистемы с приоритетом экологического благополучия, применение геоинформационных систем в оценке качества и защищенности подземных вод. Создание сбалансированной технологии разработки скальных месторождений руд и установление параметров согласованного взаимодействия природных и технических систем на месторождениях Садонского рудного узла для оптимизации технологий добычи минеральных ресурсов по критерию полноты и безопасности использования недр с моделированием процесса взаимовлияния природных и технических систем. Разработка комплексного геофизического контроля состояния техногенно нарушенного горного массива и разработка инновационной технологии автоматизированного контроля и блокирования технологического процесса при достижении критического состояния рудовмещающего массива. Оценка и прогноз негативных экологических процессов и техногенных рисков на горнодобывающей территории, оценка состояния ресурсов подземных вод, взаимосвязь заболеваемости населения с загрязнением территории.