Введение

Техногенные месторождения (ТМ) - скопления твердых и жидких отходов различного рода производств, представляющих интерес в качестве источников вторсырья или в виде прямой товарной продукции. Понятие введено В.И. Вернадским как эколого-ноосферное, но активно эта идея начала разрабатываться в конце 80-х начале 90-х годов ХХ века. Примером таких объектов могут служить хвостохранилища обогатительных фабрик, отвалы горных, металлургических и строительных предприятий, шламонакопители, пруды-отстойники и др. На действующих предприятиях в структуру ТМ также могут быть включены так называемые текучие отходы, т.е. отходы, регулярно сбрасываемые или складируемые в процессе производства (выбросы пульпы, продукты очистки фильтров, свежие клинкеры и т.п.). Это постоянно восполняемая часть ТМ.

Однако не всякие скопления отходов являются техногенными месторождениями. В соответствии с разработками А.Н. Павлова (1990 - 94), для получения такого статуса они должны отвечать следующим требованиям: ■представлять коммерческий интерес;

■иметь рынок для прямой или опосредованной продажи;

■при необходимости вовлечения во вторичную переработку опираться на экологически чистые технологии;

■давать прибыль либо при их простой отработке как источника вторичного сырья, либо с учетом последующего получения из них различных видов товарной продукции;

■иметь возможности технической реализации пунктов 2, 3, 4.

Техногенные месторождения служат предметом специального изучения не только в силу потребительских свойств заключенного в них минерального (техногенного) сырья, но и из-за необходимости их ликвидации как мощного источника загрязнения окружающей среды.

Техногенное месторождение – это техногенное геологическое тело или его часть, представляющие собой скопление минерального вещества на поверхности Земли, возникшее в результате связанной с природопользованием хозяйственной деятельности человека (техногенеза), и которое по качеству и количеству может быть предметом эффективного использования в сфере материального производства в данных экономических условиях при данном состоянии техники и технологии, либо в ближайшем будущем (Инструкция, 2004).

В результате интенсивного развития горнодобывающей промышленности в ряде регионов России сформировано значительное количество техногенных образований в виде отработанных карьеров, складов некондиционных руд, отвалов минерализованных пород, которые являются причиной загрязнения почв и вод тяжелыми металлами, запыления поверхности земли и изъятия дорогостоящих земель из сельскохозяйственного оборота.

В настоящее время в России накоплено около 100 млрд. т отходов горнодобывающей отрасли. Значительную часть из них составляют породные отвалы. Породы отвалов могут иметь широкое применение в качестве сырья для различных отраслей промышленности. Однако масштаб использования этих пород в целом незначителен и находится в пределах 3-10 %. Это является следствием того, что формирование отвалов зачастую осуществляется без учета возможности их дальнейшей переработки. Бессистемное складирование с перемешиванием горных пород различных типов впоследствии приводит к значительному росту издержек на их переработку.

Размещение вскрышных пород, использование которых в настоящее время нецелесообразно, в выработанном пространстве карьеров наиболее перспективно с точки зрения сохранности сельскохозяйственных земель и обеспечения высоких технико-экономических показателей открытых горных работ. Однако имеющегося практического опыта и научно-методической базы недостаточно для разработки эффективных способов внутреннего отвалообразования в действующих глубоких карьерах. В проектах практически не предусматривается использование выработанного пространства карьеров в качестве инженерных сооружений и различных емкостей.

Изменение подхода к проектированию и эксплуатации карьеров позволит формировать техногенные георесурсы в процессе отработки месторождений. Возможными направлениями освоения данных видов георесурсов являются: использование карьеров и отвалов в качестве элементов инженерных сооруже- ний, переработка складированных руд, рекультивация отвалов и выработанного пространства карьеров.

Однако слабая изученность закономерностей изменения ценности техногенных месторождений от условий и способов их формирования, отсутствие систематизации самих способов не позволяют в полной мере использовать ресурсный потенциал отвалов и выработанного пространства карьеров. Выбор и реализация способов формирования техногенных месторождений позволит снизить ресурсоемкость открытого способа разработки, расширить область его эффективного применения, а также уменьшить вредное воздействие карьеров и отвалов на окружающую среду.

Поэтому обоснование способов формирования техногенных месторождений при открытой разработке месторождений полезных ископаемых является актуальной научно-практической задачей.

Особенностями техногенных месторождений являются: 1) расположение в промышленно развитых районах; 2) месторождения находятся на поверхности, и материал в них преимущественно раздроблен; 3) количество искусственных минеральных форм, которые образуются в техногенных месторождениях, превышает 30 000, что значительно превосходит число известных в настоящее время природных минералов, составляющее около 3300.