Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные направления рационального использования природных ресурсов. Учебное пособие.pdf
2.2. НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЕ
Недра – это верхняя часть земной коры, расположенная под плодо-
родным слоем почвы или под дном водоемов и доступная для геологического освоения. Недропользование в Российской Федерации регулируется
Законом РФ «О недрах». Недропользование – это выполнение работ, связанных с геологическим изучением недр, добычей полезных ископаемых,
захоронением отходов производства, строительством и эксплуатацией
подземных сооружений. Как следует из представленного определения,
та часть земной коры, которая не может быть вовлечена в промышленное
освоение по тем или иным причинам, к недрам не относится. Все недра
в Российской Федерации являются государственной собственностью, поэтому любая деятельность, связанная с недропользованием, подлежит обязательному лицензированию. Право получения лицензии на осуществление недропользования выступает предметом проведения аукционов
или конкурсного отбора. Право пользования участками недр в России
может быть срочным и бессрочным в зависимости от предполагаемого
вида недропользования. Бессрочное пользование возможно, например,
на участке недр, где предполагается строительство подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых. Лицензии на добычу
подземных вод выдаются сроком на 25 лет, а срок разработки месторождений полезных ископаемых определяется эксплуатационными запасами
и временем, необходимым для их извлечения. Предоставление недр для
осуществления добычи полезных ископаемых в России разрешается только после проведения государственной экспертизы запасов полезных ископаемых. Государственная экспертиза запасов не проводится в случае
добычи подземных вод, используемых для целей питьевого или технологического водоснабжения населения, промышленности и сельского хозяйства, а также если объем добычи подземных вод составляет не более
100 м3 в сутки.
21
В Российской Федерации недра делятся на участки, имеющие феде-
Геологическое изучение
Создание геологических
Создание особо охраняемых
ральное и местное значение. К недрам федерального значения (регулируются Законом РФ «О недрах») относят участки, содержащие запасы урана,
алмазов, редкоземельных металлов иттриевой группы, месторождения никеля, кобальта, ниобия, тантала, лития, бериллия, металлов платиновой
группы. Федеральное значение имеют также месторождения нефти с извлекаемыми запасами свыше 70 млн т, месторождения газа с извлекаемыми запасами свыше 50 млрд м3, месторождения меди с запасом свыше
500 тыс. т, месторождения золота с запасом свыше 50 т. К недрам местного значения относят участки с общераспространенными полезными ископаемыми, недра, в которых построены подземные сооружения местного
и регионального значения, а также месторождения подземных вод питьевого и технического качества с дебетом до 500 м3.
Как видно из рис. 2.3, недропользованием считается любая хозяйственная и иная деятельность, происходящая в пределах, относящихся
к недрам.
Недропользование
Разведка и добыча
в научных целях
коллекций
полезных ископаемых
Строительство подземных
сооружений
Геологическое изучение в целях
поиска полезных ископаемых
и строительства сооружений
геологических объектов
Рис. 2.3. Виды недропользования
22
Примерами недропользования могут служить: добыча углеводород-
ного сырья (нефть и газ); добыча каменного угля; добыча руд металлов
и нерудных материалов, таких как гранит; строительство подземных сооружений, например метрополитена и подземных выработок прочего назначения; захоронение опасных отходов в подземных выработках; бурение
скважин в научных целях, поиск палеонтологических объектов и т. д.
На территории Российской Федерации, как уже упоминалось, суще-
ствует много районов, богатых полезными ископаемыми. Основные
нефтяные месторождения расположены в следующих регионах России:
в Ханты-Мансийском автономном округе, Ямало-Ненецком автономном
округе, Республике Татарстан. В указанных регионах добывается около
60 % всей нефти в Российской Федерации. Практически на всех нефтяных
месторождениях России качество нефти в среднем можно определить как
высокое. Разведанные запасы нефти на территории Российской Федерации
составляют приблизительно 14 млрд т. Этого количества при современных темпах потребления должно хватить на 30 лет эксплуатации. В настоящее время проводятся активные геологические изыскания с целью открытия новых нефтяных месторождений. Большие надежды в связи с этим
возлагаются на прибрежные районы Северного Ледовитого океана. К сожалению, добыть всю нефть, скрытую в недрах, не представляется возможным, так как по мере истощения месторождения затраты на извлечение каждого следующего барреля неизбежно возрастают, и наконец дальнейшая добыча становится экономически нецелесообразной. Таким образом, приблизительно 30 % всех запасов нефти по каждому месторождению никогда не будут извлечены. Эта величина характеризуется так называемым коэффициентом нефтеотдачи. Чем более вязкая нефть в месторождении, тем ниже будет значение коэффициента извлечения нефти.
Для добычи нефти, как правило, необходимо бурение скважин
на глубину 1–3 км. В отдельных случаях нефть может залегать до глу-
23
бины 5 км. Существует несколько основных способов добычи нефти
из скважин:
‒ фонтан – в случае фонтана нефть выходит на поверхность самостоятельно под давлением. При этом используется внутренняя энергия самого нефтеносного пласта. Фонтанирование происходит лишь на начальном
этапе эксплуатации скважины;
‒ эрлифт – заключается в закачке в скважину воздуха. Нефть поднимется на поверхность за счет энергии газа. Если для закачки используется
не воздух, а какой-нибудь определенный газ, то способ будет носить
название «газлифт». Водяной лифт предполагает закачку в нефтеносный
пласт воды. В любом случае закачиваемое вещество призвано поддержать
внутрипластовое давление и обеспечить продвижение нефти вдоль пласта
к скважине;
‒ насосно-компрессорная добыча – заключается в откачке нефти насосами различных типов, либо погруженных в скважину, либо в случае
неглубокого залегания расположенных на поверхности земли.
Сравнительно новым способом добычи нефти является ее выработка
из сланцевых пластов в ходе различных химических процессов, осуществляемых непосредственно в горизонте залегания горючих сланцев. Это более дорогой способ по сравнению с разработкой месторождений обычной
нефти. Процесс добычи сланцевой нефти сопровождается более серьезными, чем обычно, рисками для окружающей среды, так как реактивы, закачиваемые в толщу сланцевых пород, весьма токсичны.
В целом добыча нефти, ее дальнейшая транспортировка и переработка являются одними из наиболее экологически опасных производств
и требуют повышенных мер обеспечения экологической безопасности.
Наибольшую опасность представляют неконтролируемые разливы нефти
как на самом месторождении, так и на путях ее транспортировки к местам
переработки и потребления.
24
Не менее значимый вид недропользования – добыча природного газа.
Природный газ представляет собой смесь газов, содержащую такие компоненты, как метан, этан, пропан, бутан, азот, сероводород, углекислый
газ и в небольших количествах другие газы. Природный газ, как правило,
сильно насыщен водой, которую вместе с другими нежелательными примесями удаляют в процессе газоподготовки. По запасам и добыче природного газа Россия, наряду с США, занимает одно из лидирующих мест
в мире. Ежегодно в нашей стране добывается более 600 млрд м3 природного газа. Разработка газовых месторождений осуществляется путем бурения так называемых эксплуатационных скважин. Их глубина может достигать 4 км. В отличие от нефти природный газ не требуется выкачивать
принудительно, поэтому его добыча обходится существенно дешевле.
Необходимо лишь удалить из добытого природного газа воду (так называемая сушка газа). Значительную часть стоимости природного газа поэтому
составляют затраты на его транспортировку до потребителя. Крупнейшие
на территории России месторождения природного газа расположены
в Ямало-Ненецком автономном округе и на континентальном шельфе.
Среди наиболее известных месторождений можно назвать Уренгойское,
Бованенковское, Штокмановское. Значительную часть природного газа
Россия поставляет на экспорт. В целом экспорт углеводородов составляет
в настоящее время основу российского бюджета.
Еще одним примером недропользования, как указывалось, является
добыча каменного угля. Каменный уголь представляет собой осадочную
породу. Он образовался в результате минерализации органических остатков древних растений, погребенных без доступа кислорода и поэтому
не подвергшихся процессам гниения. Каменный уголь залегает в недрах
на различной глубине, колеблющейся от нескольких десятков метров
до 3–4 км. Крупнейшее месторождение каменного угля на территории
Российской Федерации – Печорский каменноугольный бассейн, расположенный в приполярных областях Урала. Добыча каменного угля может
25
вестись как открытым, так и закрытым способом. Открытый способ
применяется при неглубоком, до 100 м, залегании угольных пластов.
При этом верхний плодородный слой земли – почва – снимается и сохраняется для последующего использования при рекультивации отработанного угольного разреза. Слой пустой породы также сдвигается в сторону.
В результате обнажаются залежи каменного угля. Месторождение, разрабатываемое открытым способом, называется разрезом. Открытый способ
добычи наиболее дешевый. Тем не менее, он неприменим при глубоком
залегании угольных пластов. В этом случае приходится строить шахты
глубиной около 1 км. Таким образом, угли, залегающие на большей глубине, недоступны для промышленного освоения.
Одним из самых крупных угольных месторождений на территории
Российской Федерации считается также Эльгинское (Якутия). Из-за неглубокого залегания угольных пластов добыча здесь может вестись открытым способом. Элегестское месторождение с запасами угля в пределах
20 млрд т расположено в Республике Тува.
В угледобывающей отрасли существует понятие угольного бассейна,
под которым обычно понимают наиболее крупные месторождения или
группу месторождений, расположенных недалеко друг от друга. Примером может служить Минусинский угольный бассейн в Республике Хакасия. Кузнецкий угольный бассейн – одно из крупнейших угольных месторождений в мире, располагается в южной части Западной Сибири, добыча
здесь ведется шахтным методом.
Добыча руд металлов также относится к категории недропользования.
Рудой называют не только соединения металлов, но и другие хозяйственно значимые минералы. Содержание полезного компонента в извлекаемой
породе должно быть достаточным для того, чтобы извлечение было экономически целесообразным. Чем меньше содержание в породе полезного
компонента, тем больше затраты по извлечению в расчете на единицу конечной продукции. Руды металлов наиболее ценные из всех прочих.
26
Металлические руды делятся на руды черных и цветных металлов. По
уровню содержания полезного компонента руды можно разделить на богатые и бедные. Бедные руды перед дальнейшим использованием требуют
обогащения. Наиболее важными с хозяйственной точки зрения металлическими рудами являются железная, никелевая и медная. Богатые железные руды содержат по массе свыше 50 % железа. Самым крупным известным месторождением железной руды на нашей планете является Курское,
называемое Курской магнитной аномалией. Там сосредоточено, по различным оценкам, около 50 % всех доступных на настоящий момент запасов железной руды на планете. Добыча руд – экологически опасный
вид природопользования, нарушающий целостность земной поверхности
и приводящий к масштабным загрязнениям воздуха, воды и почвы. Поэтому любая деятельность, связанная с добычей рудных материалов,
несомненно, требует тщательной подготовки с точки зрения обеспечения
экологической безопасности.
Видом недропользования также является строительство подземных
сооружений, например прокладка транспортных туннелей. Строительство
метрополитена – тоже пример недропользования. К сожалению, даже такой на первый взгляд безобидный с точки зрения охраны окружающей
среды вид природопользования, как возведение подземных сооружений,
таит большую опасность для окружающей среды. В процессе строительства могут быть загрязнены подземные и грунтовые воды, имеющие зачастую стратегически важное хозяйственное значение. Может быть нарушена целостность ландшафта в результате оседания грунта.
Недра могут быть использованы для захоронения особо опасных веществ, например радиоактивных отходов. Для этого сооружаются специальные герметизированные подземные выработки. В отдельных случаях
для захоронения отходов могут быть использованы уже существующие
выработки, в которых завершен процесс добычи полезных ископаемых.
Такие выработки и специально созданные для захоронения шахты назы-
27
вают могильниками. В могильниках, как правило, захораниваются радиоактивные отходы ядерной энергетики и медицины. Могильники стараются
размещать подальше от густонаселенных районов и рассчитывают на длительные сроки пребывания в них радиоактивных отходов. Например,
плутоний-239 имеет период полураспада 24 тыс. лет, америциум-241 –
430 лет. Поэтому радиоактивные отходы сохраняют свои опасные свойства в течение очень длительного времени. На протяжении всего этого периода необходимо обеспечивать надежную изоляцию указанных материалов от окружающей среды.
Согласно Закону «О недрах» в целях охраны окружающей среды
и обеспечения национальной безопасности использование отдельных
участков недр может быть ограничено или запрещено. Действующее законодательство предусматривает ряд требований по обеспечению рационального использования и охраны недр, среди которых в первую очередь
можно выделить следующие:
‒ запрещается самовольное пользование недрами;
‒ требуется комплексное геологическое изучение недр, которое явля-
ется необходимой предпосылкой обеспечения рационального и комплексного недропользования;
‒ недропользование должно сопровождаться проведением государ-
ственной экспертизы;
‒ необходимо вести государственный учет запасов полезных ископа-
емых;
‒ следует обеспечивать наиболее полное извлечение из недр запасов
основных и попутных полезных ископаемых;
‒ следует проводить комплекс мероприятий, направленных на пре-
дотвращение загрязнения недр в процессе недропользования. В частности,
запрещается размещение отходов производства и потребления на водосборных площадях подземных водных объектов и в местах залегания
28
подземных вод, используемых в качестве источников питьевого водоснабжения.
В некоторых случаях участки недр могут представлять особую научную, культурную и иную ценность. К таким участкам, например, могут
относиться редкие геологические обнажения, объекты палеонтологии
и т. д. Такие участки обычно причисляются к особо охраняемым геологическим объектам – геологическим заповедникам, геологическим заказникам, геологическим памятникам природы. Всякая деятельность, способная
привести к разрушению их целостности, запрещается. Примером геологического особо охраняемого природного объекта может служить Ординская пещера, расположенная в Пермском крае. Это наиболее протяженная
обводненная пещера, расположенная на территории России. Геологический памятник природы под названием Каменный Город, представляющий собой результат выветривания кварцитопесчаников, также пример
геоморфологического объекта, имеющего особую ценность. Этот ландшафтный памятник природы регионального значения тоже расположен
в Пермском крае.
Также к недрам относятся минеральные ресурсы, которые находятся
в верхней оболочке Земли – земной коре. Содержащиеся в земной коре
92 химических элемента образуют около 2000 минеральных видов, из которых:
‒ 75 % составляют силикаты;
‒ 17 % окислы и гидроокислы;
‒ 3,4 % карбонаты и фосфаты;
‒ 0,1 % самородные элементы и т. д.
Минеральные виды, используемые в производственной деятельности
общества, называют полезными ископаемыми. То есть к полезным ископаемым относятся все естественные минеральные образования, которые
можно использовать в натуральном виде или после переработки: самородные металлы, руды черных и цветных металлов и редких элементов; гор-
29
но-химическое сырье (минеральные соли, сера, апатит, фосфорит, а также
горные породы и минералы – гранит, базальт, глина, песок, слюда и т. д.);
нефть, газ, уголь, торф, горючие сланцы. Перечень полезных ископаемых
включает сотни наименований и постоянно пополняется, так как число
химических элементов, используемых в практической деятельности,
неуклонно возрастает. В настоящее время недра дают 75 % сырья для химической промышленности, около 80 % электроэнергии получают из энергетического сырья, на продукции земных недр работают почти все виды
транспорта, цветная и черная металлургия, атомная промышленность
и производство стройматериалов.
Добыча полезных ископаемых увеличивается из года в год, многие
месторождения уже истощены, однако геологоразведочные работы позволяют открывать новые месторождения. Причем уровень современной буровой техники позволяет проникать все глубже в недра Земли. Разведочные работы сейчас ведутся уже до глубины более 10 км, в том числе и на
морском дне, континентальном шельфе, который рассматривается как
один из перспективных районов добычи минерального сырья, прежде всего нефти, газа, железа, марганца и т. д. Таким образом, минеральносырьевые ресурсы играют исключительно важную роль в жизни общества,
обеспечивая население энергией и теплом, промышленность – сырьем,
сельское хозяйство – удобрениями, транспорт – топливом. В связи с этим
особое значение приобретает обеспеченность населения планеты минерально-сырьевыми ресурсами на будущее. Существует две точки зрения.
Сторонники первой (оптимистической) исходят из того, что опасность минерально-сырьевого кризиса преувеличена, так как научнотехнический прогресс наступит значительно раньше, чем кризис, и обеспечит открытие новых источников энергии и заменителей природных ресурсов. При этом будут созданы новые синтетические материалы с заданными свойствами. Одни успешно заменят по прочности и стойкости
различные металлы, другие – дерево, третьи – ткани, четвертые – цемент
30