622.822.22+553.2

В Донбассе сформированы сотни самонагревающихся углепородных отвалов. Для существенного снижения теплохимического загрязнения атмосферы такими техногенными образованиями необходимо создать систему извлечения отвальной теплоты. Настоящая работа посвящена формированию предпосылок создания системы извлечения теплоты самонагревающегося углепородного отвала в свете трудов В.И. Вернадского о живом, косном и биокосном веществах. В ходе выполнения работы применялись методы логического толкования, моделирования и аналогии. В качестве естественнонаучной предпосылки предложена концепция самоорганизации в трещиновато-пористом отвальном массиве «теплового биотического пирито-топливного котла». В качестве технической предпосылки предложена концепция регулировки такого «котла», путем текущего мониторинга теплового состояния отвала и отвода его теплоты для поддержания теплогенерирующей жизнедеятельности отвальной популяции тионовых бактерий. Указанные предпосылки послужат для обоснования параметров технологии утилизации отвального тепла, позволяющей регулировать как максимум тепловой мощности, передаваемой потребителю без нанесения ущерба отвальной популяции тионовых бактерий, так и минимум передаваемой тепловой мощности, необходимый для профилактики самовозгорания отвала.

Hundreds of self-heating coal-rock dumps have been formed in Donbass. To significantly reduce the thermochemical pollution of the atmosphere by such technogenic formations, it is necessary to create a system for the extraction of waste heat. This work is devoted to the formation of the prerequisites for the creation of a system for extracting the heat of a self-heating coal rock dump in the light of the works of V.I. Vernadsky on living, non-living and bio-inert substances. In the course of the work, methods of logical interpretation, modeling and analogy were used. The concept of self-organization in the fractured-porous dump mass of the "thermal biotic pyrite-fuel boiler" is proposed as a natural science prerequisite. As a technical prerequisite, the concept of adjusting such a "boiler" is proposed, by current monitoring of the thermal state of dump and removing its heat, to maintain the heat-generating life of the dump population of thionic bacteria. These prerequisites will serve as the basis for substantiating the parameters of the waste heat utilization technology, which makes it possible to regulate both the maximum thermal power transferred to the consumer, without harming the dump population of thionic bacteria, and the minimum transmitted thermal power necessary to prevent spontaneous combustion of dump.

научный сотрудник отдела управления состоянием горного массива, ФГБНУ «Институт физики горных процессов»

младший научный сотрудник отдела управления состоянием горного массива, ФГБНУ «Институт физики горных процессов»

Закруткин В.Е., Зубова Л.Г., Гибков Е.В., Зубов А.Р., Воробьев С.Г. Терриконы углепромышленных районов Донбасса как источник воздействия на окружающую среду // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017. №3-1. С. 69-75.

Коломенский Г.Ю., Гипич Л.В., Коломенская В.Г., Михалев С. А., Седлецкий В.И. Экологические последствия ликвидации шахт Восточного Донбасса и необходимость совершенствования системы экомониторинга // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2006. №2. С. 80.

Ишхнели О.Г., Лиманский А.В., Воронков Г.Я. Снижение загрязнения окружающей среды при ликвидации углепородных отвалов // Уголь. 2013. №10. С. 69.

Портола В.А., Ярош А.С., Бобровникова А.А., Портола А.А. Использование очагов самовозгорания угля для получения тепловой энергии // Вестник КГТУ. 2023. №5 (159). С. 92-103. DOI: 10.26730/1999-4125-2023-5-92-103.

Философский энциклопедический словарь. М.: ИНФРА-М. 2000. С. 361.

Толковый словарь русского языка: в 4 т. /под ред. Д.Н. Ушакова. Т.3. М. 1939. С. 362.

Вернадский В.И. Собрание сочинений: в 24 т. / В.И. Вернадский; под ред. Э.М. Галимова. Т. 7: Труды по геохимии почв и биогеохимии (после 1910 г.). М.: Наука. 2013. С. 327-329.

Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. II. О коренном материально-техническом отличии живых и косных естественных тел биосферы. М.: Изд-во АН СССР. 1939. 34 c.

Аксенов Г.П. В.И. Вернадский: «Живое вещество - понятие геологическое» // Жизнь Земли. Т. 45. №1. С. 15-26. DOI: 10.29003/m3146.0514-7468.

Драган Н.А. Вклад В.И. Вернадского в биогеохимию почв / Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия «География». Т. 26 (65). 2013. №3. С. 273-279.

Докучаев В.В. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР. 1954. 696 с.

Худяков О.И., Решоткин О.В. Почвообразование, элементарные почвообразовательные процессы, твердофазные продукты функционирования элементарных почвообразовательных процессов // Известия Самарского научного центра РАН. Т. 19. №2(2). С. 354-359.

Гузеев О.А., Корвякова Н.П. О классификации и обусловленности факторов самонагревания углепородного отвала Донбасса // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2024. №2(222). С. 84-91. DOI 10.18522/1026-2237-2024-2-84-91.

Зборщик М.П., Осокин В.В. Природа самовозгорания и тушения отвальных пород угольных месторождений // Уголь Украины. 2015. №3-4. С. 76-78.

Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т. 5. М.: Изд-во АН СССР. 1960. С. 35.

Мусина В.Р., Головко И.В., Шерматова С. Типизация пересечения углепородных отвалов геодинамически опасными зонами // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. №6-1. С. 233-241. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-233-241.

Верех-Белоусова Е.И. Переработка отвалов угольных шахт Луганщины как техногенных месторождений металлов // Экологическая химия. 2019. Т. 28. №2. С. 107-113.

Калашникова О.Б., Кашевский А.В., Варданян Н.С., Эрдэнэчимэг Д., Жданова Г.О., Топчий И.А., Понаморева О.Н., Вятчина О.Ф., Стом Д.И. Ацидофильные хемолитотрофные микроорганизмы: перспективы применения в биогидрометаллургии и в микробных топливных элементах. Известия высших учебных заведений. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11. №1. С. 34-52. DOI: 10.21285/2227-2925-2021-11-1-34-52.

Хуторской М.Д. Использование глубинного тепла Земли - мощный вклад в политику энергосбережения и охраны окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. №3-1. С. 405-413.

Гнатусь Н.А., Хуторской М.Д., Хмелевской В.К. Петротермальная энергетика и геофизика // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 2011. №3. С. 3-9.