Оценка проектов предприятий горно-металлургического комплекса. Учебное пособие

61

Уровень потенциальной опасности предприятия, согласно формуле, имеет градацию, приведенную в табл. 5.

Таким образом можно оценить потенциальную опасность промышленного объекта, степень превышения уровня вредного воздействия над нормативно-безопасным, выявить негативное воздействие на реципиента. При проектировании горных предприятий расчеты можно корректировать методом аналогий.

Экологический потенциал территории включает определение устойчивости геологической среды.

В контексте геоэкологических исследований особое значение приобретают почвы (основное свойство которых – плодородие), так как техногенное воздействие сопровождается изменениями и разрушением почв, а вместе с тем трансформацией или потерей выполняемых ими биосферных и биогеоценотических функций.

Почва выполняет ряд важных функций: санитарную, защитную и другие, а также определяет хозяйственное использование земель, регулирует газовый состав атмосферы. Таким образом, почва влияет на экологическое состояние и здоровье населения конкретного региона, обусловливает защитные мероприятия по восстановлению нарушенных земель и дальнейшее хозяйственное использование.

Необходимо отметить, что почвы целесообразно рассматривать в комплексе с материнскими породами с учетом генезиса и дальнейшего развития.

62

5. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРИРОДООХРАННОГО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГОРНЫХ РАБОТ

5.1. Общие положения рационального использования недр

Комплексное использование является неотъемлемой частью и основной составляющей рационального использования ресурсов недр и минеральной составляющей. Здесь необходимо понимать всю систему мероприятий научного, технологического и организационного характера, взаимоучет и взаимосвязь которых обеспечивает полное и комплексное использование полезных ископаемых, плодородных почв и потенциально плодородных покрывающих отложений, вскрышных и вмещающих пород и отходов производства.

Эти мероприятия кроме обеспечения материальных потребностей цивилизации должны максимально учитывать экологические требования и щадяще воздействовать на окружающую природную среду. Рациональное использование должно являться приоритетным на всех стадиях использования месторождения – от его разведки вплоть до стадии ликвидации горнодобывающего предприятия и рекультивации и восстановления естественного или близкого к ним состояния окружающей среды (живой природы, атмосферы, гидросферы и литосферы). Основные положения и мероприятия должны определяться на стадии проектирования. Естественно, восстановление прежнего экологического равновесия в его первоначальном состоянии в районе разработок – задача невыполнимая (особенно по рельефу, режимам подземных вод и биоразнообразию), но существует ряд решений, которые позволяют свести к минимуму негативное воздействие горных работ на природу.

Рациональное использование недр является многофакторной комплексной проблемой, включающей несколько взаимосвязанных направлений:

––геологическое;

63

––горнотехническое;

––технологическое;

––экономическое;

––организационное.

Учет оптимальной взаимосвязи направлений и эффективное решение возникающих задач в значительной степени обеспечивают информационные технологии.

5.2. Геологическое обеспечение комплексного освоения недр

Геологическое направление является основообразующим, начальным и определяющим дальнейшие действия по комплексному освоению недр. Уже на стадии проектирования включает:

––совершенствование, создание новых, привлечение из других областей и адаптацию методов разведки и подсчета запасов полезных ископаемых (приоритет здесь принадлежит существующим горно-промышленным районам);

––изучение вещественного состава полезных ископаемых и вмещающих и вскрышных пород;

––геолого-технологическое картирование (районирование) как всего месторождения, так и отдельных полей участков по самому широкому спектру показателей. Необходимо отметить, что первоначальное картирование служит основой для последующих районирований природных и техногенных массивов и территорий с инженерно-геологических, гидрогеологических, экологических, геомеханических и тому подобных позиций;

––разработка научно обоснованных методов прогноза инже- нерно-геологических и гидрогеологических условий эксплуатации месторождения, на основе которых разрабатываются способы и методы управления производственными и горно-ге- ологическими процессами.

Проблема геологического обеспечения полного и комплексного использования минеральных ресурсов и другого потенциала недр неразрывно связана с самими геологоразведочными работами (ГРР), вернее, является одной из ее составляющих.

64

После катастрофического снижения объемов ГРР в 1990-е гг. в последние годы после принятия ряда законов и государственных программ в области освоения минеральных ресурсов в них не только приобрело приоритетное значение понятие «воспроизводство минеральных ресурсов», но и появилось четкое требование к недропользователям направить часть прибыли на ГРР.

Например, уже в 2014 г. из общего объема финансирования ГРР на твердые полезные ископаемые (ТПИ) в 49,5 млрд руб. плановый объем вложенных недропользователями средств составил 38,7 млрд руб. (78,2 % от общего бюджетного финансирования). Разведка проводилась по 38 видам ТПИ, причем из 33 видов ископаемых, определенных госпрограммой в качестве прогнозных ресурсов, ГРР завершены лишь по 20 видам. Данные свидетельствуют, что наибольшую долю занимают разведочные работы на алмазы и драгоценные металлы (53,7 %), так как эти виды сырья наиболее ликвидны.

Показатели прироста запасов весьма скромные. Особенно удручает катастрофически малая доля выполнения плановых показателей по ГРР на многие виды стратегического сырья – марганцевые руды, уран, редкоземельные металлы, молибден, олово, цементное сырье и т.д. Причем если в федеральном бюджете доля затрат на поисковые работы составляет половину (49,5 % в 2014 г.), то бюджет горнодобывающих компаний тратится на доразведку эксплуатируемых месторождений, пересмотр категорийности запасов и эксплуатационную разведку. Основная задача, как всегда, – получение прибыли за счет интенсивной эксплуатации месторождений без учета долгосрочных государственных интересов.

Основным, а также самым достоверным и информативным способом ГРР является бурение скважин с отбором керна, общая длина которых составляет десятки миллионов метров ежегодно. К этому следует добавить проходку различного назначения горных выработок (сотни километров в год), которые также весьма информативны в геологическом плане.

В последние годы находят все более широкое применение бесконтактные методы исследований – геофизические и геохимические, а также дистанционные – с использованием

65

аэро- и космического оборудования. Использование различного типа сканирующих систем повышает достоверность и вариативность получаемых при ГРР результатов. В основном геофизические и дистанционные методы применяются при поисковых работах и подготовке площадей для разведочного бурения. Например, в 2014 г. более 85 % финансирования было направлено на опережающие геохимические, геофизические, поисковые и оценочные работы.

Совершенствование методов разведки связано с повышением качества и эффективности используемой техники и оборудования и создания новых систем.

Как уже отмечалось, комплексное использование недр обеспечивается качественным и полноценным изучением вещественного состава полезных ископаемых и вмещающих пород. К сожалению, геологоразведочные организации и службы зачастую оценивают месторождение лишь по основным компонентам и не производят анализ на попутные полезные ископаемые, в том числе во вмещающих породах.

Большинство ранее разведанных медных месторождений не оценивалось по другим полезным компонентам, а следовательно, не были определены запасы, и руды шли в отвалы и отходы. На Урале, в Казахстане и т.д. не учтены цинк, никель и висмут, селен и теллур, сера и РЗМ. На свинцово-цинковых месторождениях запасы попутных, но весьма ценных компонентов или не учитываются, или утверждаются по категориям, которые не дают права вести их разработку. Компании Соединенных Штатов, разрабатывающие российские золотоносные месторождения Дальнего Востока, отправляют в отходы даже серебро. Железорудные месторождения КМА не оценивались на наличие РЗМ, а в настоящее время рассматривается перспектива их извлечения из хвостохранилищ. На хвостохранилище Вяземского ГОКа стройматериалов исследованиями кафедры геологии МГГУ установлено наличие более тонны золота. Практически все месторождения черных и цветных металлов являются полиметаллическими, но к промышленной разработке проектируются по одному главному компоненту.

Еще одной трудностью при изучении вещественного состава является огромное количество проб, доскональное и много-

66

стороннее изучение которых требует много времени и высокой квалификации исследователей. С целью сохранения информации и сокращения объемов разведочных работ необходимо создать единый банк данных по пробам, в который должны быть занесены основные данные по каждому керну и пробе с привязкой к месторождению и территории. Сами образцы могут храниться непосредственно в территориальной геологической организации с предварительной консервацией шлифов или всей пробы. Такая организация исследований позволяет уменьшить первоначальный объем работ по изучению вещественного состава, но оставляет возможность в любое время продолжить исследования по любому интересующему вопросу без дополнительных полевых разведочных работ.

5.3.Рациональное использование почв

ивмещающих пород

Снимаемый при строительстве горного предприятия по- чвенно-растительный слой и потенциально-плодородные покрывающие породы осадочного чехла должны обязательно складироваться отдельно от остальной вскрыши и храниться

вспециальных буртах. Исследования НИИКМА показали, что хранение курских черноземов в отвалах высотой более 2 м

втечение более 5 лет практически полностью лишают его плодородия. Поэтому необходимо придерживаться норм и требований, изложенных в правилах, регламентирующих пригодность почв для биологической рекультивации.

Вобязательном порядке при изучении вещественного состава полезного ископаемого и вмещающих пород на стадии разведки необходимо учитывать возможность их использования для биологической рекультивации. Пригодность пород целесообразно оценивать по классификации Почвенного института им. В.В. Докучаева, которая учитывает ряд количественных признаков. К основным из них относятся минералогический и механический состав пород, реакция среды, содержание растворимых солей, содержание Na (натрия) в поглощающем комплексе и подвижного Al (алюминия), количество гумуса, твердость пород.

67

Все породы в соответствии с этой классификацией по числу баллов разделены на четыре категории:

––I категория – вполне пригодные – 100 баллов (почвы);

––II категория – пригодные – 70–80 баллов (покровные и лёссовидные суглинки);

––III категория – пригодные, но требующие агрохимического и агрофизического улучшения – 40–70 баллов (средние и тяжелые суглинки, а также связные пески, карбонатные породы и мергели с примесью мелкозема);

––IV категория – непригодные или нуждающиеся в коренном улучшении – 20–30 баллов (тяжелые глины, скальные, крупнокаменистые и другие породы, содержащие более 0,7– 1,0 % хлоридов или более 1 % пирита).

Эта классификация позволяет при проектировании планировать раздельное складирование породы с целью последующего использования для рекультивации земель, нарушенных горными работами, восстановления или улучшения плодородия почв.

5.4. Геолого-технологическое картирование

На всех этапах освоения месторождения получаемая информация должна как-то систематизироваться с целью дальнейшего использования для решения проблем природоохранного и эффективного недропользования. Такую задачу можно выполнить посредством геометризации.

Научные основы геометризации месторождений, разработанные в МГИ-МГГУ П.К. Соболевским и П.А. Рыжовым еще в 1930–1940-е гг., позволяют с целью повышения полноты и качества информации о месторождении и, следовательно, эффективности его последующей эксплуатации проводить геолого-технологическое картирование, т.е. комплекс работ по геометризации форм залегания и качественных свойств веществ полезного ископаемого и изучению его обогатимости. Современное развитие информационных технологий и вычислительной техники позволяет создать эффективную систему контроля изученности вещественного состава и технологических свойств руд. Основными функциями такой системы (любого масштаба) является сбор, систематизация и хранение

68

данных, контроль их полноты, корректировка характеристик месторождений по последним данным, выдача необходимой информации в различных режимах. Такие работы позволят обоснованно выбирать наиболее целесообразные схемы обогащения для имеющихся типов руд и гарантируют полноту использования минерального сырья.

Важное значение в природоохранном недропользовании имеет научно обоснованный прогноз инженерно-геологиче- ских, гидрогеологических и геомеханических условий строительства горных предприятий и сооружений и эксплуатации месторождений полезных ископаемых (см. п. 4.2 и 5.2).

Сложность этих условий определяется в основном следующими группами факторов:

––масштабом горно-геологических явлений, которые вызовет отработка месторождений, и степенью их влияния на технологические процессы и окружающую среду;

––необходимостью прогнозирования и проведения управляющих мероприятий по повышению устойчивости породных массивов.

Такой подход позволяет по этим признакам разделить разрабатываемые месторождения на три типа:

––месторождения с простыми инженерно-геологическими условиями, к ним относятся месторождения или их участки, разработка которых не приводит к появлению горно-геологи- ческих явлений, осложняющих их отработку;

––месторождения с условиями средней сложности – месторождения или их участки, разработка которых может вызвать горно-геологические явления, осложняющие отработку. Для обеспечения бесперебойного и безопасного ведения горных работ необходимо планировать и проводить мероприятия, обеспечивающие устойчивость горных выработок и сооружений. К таким мероприятиям могут относиться предварительное осушение, оптимизация геометрических параметров горных выработок, изменение режимов работ и т.п.;

––месторождения со сложными инженерно-геологическими условиями – месторождения или их участки, разработка которых невозможна без применения специальных методов отработки и проведения защитных мероприятий.

69

Отработка любого из вышеперечисленных типов месторождений, особенно двух последних, должна базироваться на принципах управления состоянием массива, одним из которых является прогноз. Основными задачами прогнозирования являются оценка природных условий, определение степени изменения их в результате производства горных работ и определение эффективности планируемых защитных мероприятий. Прогноз осуществляется на стадии предпроектных проработок.

Решение этих задач базируется на определенных теоретических положениях инженерной геологии, гидрогеологии, геомеханики, геофизики, горного дела, математики, геоинформатики, геодезии и т.д., позволяющих для каждой стадии разработки месторождения обосновать с заданной точностью количественную и качественную оценку состава, строения, свойств массива горных пород и его состояния с учетом гидрогеологических условий, разгрузки напряжений и т.п. и ожидаемых процессов и явлений с целью принятия оптимальных решений. Решения должны планироваться и приниматься на всех этапах – разведки месторождения, проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации горного предприятия.

Существующие в настоящее время программы позволяют моделировать на компьютере поведение массива на всех этапах разработки, что значительно повышает безопасность и эффективность отработки месторождений.

5.5. Горнотехническое направление

При проектировании горных работ горнотехническое направление природоохранного недропользования связано с созданием и совершенствованием существующей техники и технологии разработки месторождений, обеспечивающих повышение полноты и качества извлечения полезных ископаемых из недр.

В России (да и в целом мире) чаще применяется открытый способ разработки, которым добывается более 60 % объемов всех минеральных ресурсов. Одним из главных пре-

70