CC BY
29
ПРОИЗВОДСТВО ЩЕБНЯ ИЗ МЕСТНЫХ МНОГОЛЕТМЕРЗЛЫХ ПОРОД - НЕОББХОДИМОСТЬ ПРИ ОСНОВОЕНИН НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯМАЛА
THE USE OF LOCAL PERINAFROST FOR CRUSHED STONE PRODUCTION IS A MUST FOR DEVELOPMENT OF YAMAL OIL-
AND-GAS FIELD
B.H. Соков, A.B. Шелехин
V.N. Sokov, A.V. Shelekhin
МГСУ
Прогнозируемый дальнейший рост уровня освоения и обустройства газоэнергетического комплекса полуострова Ямал, приведет к острой проблеме дефицита строительных материалов.
The anticipated further growth in development of the Yamal Peninsula gas-and-power complex is going to result in acute shortage of construction materials.
11 октября 2010 года Председатель Правительства Российской Федерации В.В.Путин провёл в Новом Уренгое совещание по Генеральной схеме развития газовой отрасли на период до 2030 года.
Он сообщил, что Россия планирует создать новые мощные центры добычи газа на Ямале, т.к. полуостров является одним из важнейших стратегических нефтегазоносных регионов России. Промышленное освоение месторождений Ямала и прилегающих акваторий имеет принципиальное значение для обеспечения роста российской добычи газа. По масштабам намечаемых работ, по природно-климатическим, гидрогеологическим и геокриологическим факторам создание газового комплекса полуострова Ямал является самым сложным газовым проектом в мировой практике.
Природные запасы недр полуострова действительно впечатляют. Запасы газа оцениваются в 61 трлн кубометров, нефти и конденсата - 19 млрд тонн. В регионе добывается 91% российского природного газа. Непосредственно на полуострове Ямал и прилегающем шельфе открыто 11 газовых и 15 газоконденсатных месторождений.
Доля Ямала в доказанных российских запасах углеводородов составляет по газу 70%, по нефти и газу - 18%. Кроме увеличения добычи, в центре внимания совещания, были вопросы развития транспортной системы полуострова.
Район месторождений отличается суровыми природно-климатическими условиями, территория повсеместно характеризуется развитием многолетнемерзлых пород. Льдистость составляет 15-30%. В верхней (100-200 м) части разреза находятся мощные пластовые залежи льда, толщина которых достигает 60-80 м. Наиболее низкие температуры на дренируемых грунтах междуречий (до -110С), на остальной территории - -60С - -70С.
Отличительной особенностью района является высокая динамичность и реактивность криогенных процессов: термоэрозия, термокарст, вытаивание различных типов подземных льдов. На обводненных участках наблюдается быстрое всплытие газопровода.
Гидрографически район относится к бассейну Карского моря и представлен множеством рек и ручьев. В период паводка отдельные участки месторождений покрываются водой, толщина которой достигает 1 м .
В качестве основного средства инженерной защиты предусматривается сооружение насыпей под все площади строительства на стадии инженерной подготовки территории. Высота насыпи должна быть не менее 2 м. Грунт для насыпи предполагается разрабатывать в местных карьерах.
Строительство дорог и оснований из местных песчаных материалов без применения крупного заполнителя приводит к размыву дорожного полотна (рис.3) и необходимости его ежегодного ремонта.
Насыпные сооружения Бованенковского газоконденсатного месторождения (ГКМ) проектируются и строятся в условиях крайне сложной геокриологической и гидрологической обстановки. Строительство насыпей автодорог начато в 1990-м году, приостановлено в 1996-м, и таким образом, существующие насыпи имеют возраст от 14 до 20 лет. Возведение насыпей на различных участках прервано на разных стадиях. За время своего существования насыпи автодорог на одних участках уплотнились и стабилизировались, на других - напротив, подверглись интенсивному разрушению под воздействием комплекса экзогенных процессов. На ряде участков строительство насыпей существенно усложнило гидрологические условия территории, вызвало подтопление.
Рис. 1. Автодорога «Промбаза ГП1-ГП2». Разрушение насыпи на участке постоянного подтопления
Основной проблемой при дорожном строительстве в условиях Бованенковского ГКМ является отсутствие кондиционных строительных материалов: разведанные карьеры сухого грунта преимущественно представлены льдистыми пылеватыми песками с большим содержанием глинистой фракции [2]. Другая проблема, осложняющая строительство и эксплуатацию не только автодорог, но и других инженерных сооружений - широкое развитие экзогенных физико-геологических процессов, обусловленных наличием многолетнемерзлых пород (ММП) со сложным криогенным строением. Активизация при техногенном нарушении природных условий таких процессов, как термоэрозия, термокарст, солифлюкция и других, неизбежно влияет на эксплуатационную надежность отсыпок автодорог (рис.1).
Опыт строительства насыпных сооружений на месторождении показал, что в процессе их возведения, а так же в период эксплуатации и консервации происходят потери значительных объемов отсыпанного грунта. Величина этих потерь в ряде случаев превышает 10-12 %. Основными факторами, вызывающими деформирование, разрушение и потери объемов насыпей, являются следующие:
- поверхностная ветровая и водная эрозия;
- абразия на участках подтопления;
- осадка грунтов оснований насыпи.
По данным ОАО «ВНИПИГаздобыча» потребность в песчано-гравийных смесях (ПГС) при освоении Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения на полуострове Ямал составляет порядка 40 миллионов м3. При этом в общей стоимости строительства автомобильных дорог расходы на материалы превышают 60%.
Месторождения природного щебня и гравия на территории ГКМ полуострова Ямал отсутствуют, а обеспечить завоз песчано-гравийных смесей или крупного заполнителя для ПГС в большом объеме не представляется возможным.
Вопросы разработки технологии получения щебня из искусственных каменных материалов на основе сырья из глинистых пород на территории газоконденсатных месторождений Ямала для использования при строительстве дорог постоянного действия при наименьших экономических затратах являются актуальными.
Известно использование искусственных каменных материалов при дефиците щебня из горных пород в дорожном строительстве - дробленых металлургических шлаков и кирпича керамического, а также керамдора, получаемого путем обжига гранулированных глинистых грунтов.
Из известных технологий получения щебня из искусственных каменных материалов для условий северных регионов наиболее перспективными являются технологии строительной керамики, включающие обжиг до камневидного состояния сырья из глинистых пород, залегающих вблизи поверхности на территории газоконденсатных месторождений.
Для производства крупного заполнителя (щебня или гравия) используются местные глинистые породы без каких-либо добавок и природный газ в качестве энергоносителя. Разрабатываемые карьеры связаны с основными объектами Бованенковского ГКМ всесезонной дорогой, что позволяет круглогодично обеспечивать искусственным щебнем строящиеся объекты.
Данная проблема не может быть решена без всестороннего исследования глинистого сырья предполагаемой минерально-сырьевой базы, доказательств качества разработки предлагаемой технологии получения щебня из искусственных каменных материалов со свойствами, отвечающими использованию при строительстве дорог по-
стоянного действия в условиях полуострова Ямал и его конкурентоспособности с привозным природным щебнем.
Литература
1. В.Ю. Силкин Оценка сценариев вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов природного газа ЯНАО. Диссертация на соискание ученой степени к.э.н. Новосибирск, 2004 - 96 с.
2. Основы геокриологии. 4.4. Динамическая геокриология/ Под редакцией Э.Д. Ершова Москва, Издательство МГУ, 2001, - 688 с.
The literature
1. V. Yu. Silkin. Evaluation of scenarios on drawing of Yamal-Nenets Autonomous District natural gas resources into economic circulation. PhD-thesis in Economics. Novosibirsk, 2004 - 96 pages.
2. Fundamental Geocryology. Part 4. Dynamic Geocryology. Under the editorship of E.D. Yershov, Moscow, Moscow State University publishing house, 2001, - 688 pages.
Ключевые слова: воздействие, газо-энергетический комплекс, дорога, запас, морозостойкость, многолетнемерзлые породы, подготовка, производство, строительные , материалы, тенденция, участок (строительная площадка).
Words key: impact, gas-and-power complex, road, stock, frost resistanse, permafrost, preparation, manufacture, construction materials, tendency, site.
E-mail автора: a-v-shelekhin@yandex.ru
Рецензент : Грозав Василий Иванович, к.т.н, профессор, Московский государственный университет природообустройства, заведующий кафедрой сельскохозяйственного строительства и архитектуры
