CC BY
74
ЭКОНОМИКА
УДК 622'17(574)
A.Г. Бабасов, асп., [email protected] (Россия, Москва, МГГУ)
B. А. Умнов, д-р экон. наук, проф., зав. каф., [email protected] (Россия, Москва, МГГУ)
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАРИАНТОВ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ХВОСТОВ И ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА В П. ЖЕЗКАЗГАН (КАЗАХСТАН)
Рассмотрены особенности условии Жезказганского региона, а также проблемы и варианты их решения. Разработана экономико-математическая модель эколого-экономической оценки мероприятий по размещению отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией, сформирован механизм эколого-экономической оценки мероприятий.
Ключевые слова: выработанное пространство, отходы обогащения, закладка выработанного пространства, эколого-экономическая оценка.
Экологические проблемы, вызванные деятельностью горнометаллургических комбинатов, обусловлены как составом перерабатываемых руд и горных пород, так и технологией их добычи, обогащения и переработки. Экологические проблемы повсеместно носят комплексный характер. Это заключается во включении в техногенные миграционные потоки всех основных цепей распространения загрязняющих веществ: воздушной (дробление, обогащение, переработка и хранение отходов) и водной (водоотведение, сток с хвостохранилищ, технологические стоки при обогащении). Для металлургических заводов и рудников с открытой разработкой особенно актуальны проблемы, касающиеся воздушной цепи.
Сказанное в той или иной степени относится и к территориям, занимаемым предприятиями ПО «Жезказганцветмет», деятельность которого сопровождается значительными преобразованиями природного ландшафта, с возведением на дневной поверхности Земли мощных (по площади и объемам добываемых руд и складируемых отходов) хвостохранилищ и отвалов. Отвалы хвостов обогатительных фабрик - источник загрязнения
атмосферы пылью, загрязнения гидросетей и водоемов. В силу сыпучести материала (песок) хвостохранилища занимают значительные площади. Почти все хвостохранилища региона являются действующими, но имеются первоначальные участки, где уже закончен прием хвостов. Все такие участки и не используемые зоны хвостохранилищ требуют биологической рекультивации и могут быть использованы для расширения посевных площадей подсобных хозяйств и для закладки выработанного пространства.
Относительно рассматриваемой территории можно отметить что в 2010 году сделан анализ влияния хвостохранилища СОФ № 3 вблизи п. Жезказган [1]. Спектральный анализ показал, что фильтрационные и грунтовые воды, приуроченные к хвостохранилищу СОФ №3, имеют повышенные содержания свинца (1,7...3,3 ПДКХПикБ), ванадия (2...5 ПДКХПикБ), сурьмы (10.20 ПДКХПиКБ), бария (2...5 ПДКХПиКБ) и мышьяка (10...20 ПДКХПиКБ). Остальные микроэлементы находятся в пределах установленных нормативов. Уточненный химический анализ, не подтвердил превышение концентраций мышьяка, но показал повышенные концентрации фтора (1,7 пДКхпикб), свинца (4,7...7,9 ПДКхпикб), никеля (1,4...3,8 ПДКхпикб), кобальта (1,1...2,2 ПДКхпикб), хлоридов (5,8...7,5 ПДКхпикб), сульфатов (1,9...6,5 ПДКХПиКБ) и кадмия (5...85 ПДКХПиКБ). При этом надо отметить, что концентрации хлоридов, сульфатов и кадмия обусловлены природным содержанием в подземных водах исследуемой территории [2].
Жезказганское месторождение отрабатывается уже больше 80 лет. Накоплен объем пустот, которые с каждым годом все труднее контролировать.
Месторождение отрабатывалось по технологии с оставлением междукамерных, разделительных, предохранительных и барьерных целиков, назначение которых - предотвращения развития допустимых деформаций в массиве пород и увеличения размеров зон разрушения, вызванных горным давлением. Оставленные в массиве целики имеют определенный срок службы, после которого они теряют устойчивость в результате постоянного действия сил горного давления. Результатом сил горного давления являются «проявление горных давлений» - деформации сдвижения и разрушения горных пород. Видимые проявления горного давления обычно наблюдаются в подземных выработках и на земной поверхности на последних стадиях протекания процесса разрушения, а длительные по времени деформации, в том числе упругие, можно лишь измерить точными приборами и оценить инструментальными методами.
В 1996 году была принята концепция дальнейшей отработки Жез-казганского месторождения. Суть ее заключается в следующем. Новые залежи необходимо отрабатывать с использованием камерно-столбовой системы, а отработанные залежи планомерно погашать обрушением в ходе повторной разработки. Совмещая первичную и повторную разработку, извлекая целики и обрушая старые выработанные пространства, можно ста-
билизировать геомеханическую обстановку на месторождении. Но в данной концепции уделялось мало внимания на последующие образования огромных отводов шахтных полей, где обрушения достигли земной поверхности, которые стали практический непригодны ни в одном виде хозяйственной деятельности. Также не были рассмотрены варианты размещения образуемых отходов обогащения в выработанное пространство в силу относительно небольшой платы за эмиссии в окружающую среду и отсутствия дальнейшей разработки всех отработанных панелей Жезказган-ского региона. В связи нынешними показателями платы за эмиссии в окружающую среду и наличием проекта «Большой Жезказган» следует повторно рассмотреть вопросы комбинированного использования отходов обогащения и выработанного пространства. Для этого необходимо учесть особенности условии Жезказганского региона.
Особенности условии Жезказганского региона:
- Глубина разработки составляет 200...400 м., высота выработанного пространства - от 7 до 11 м.
- На территории региона расположены 3 хвостохранилища, куда поступают отходы обогащения из ЖОФ №1,2 и СОФ. Хвостохранилища являются основным источником загрязнения окружающей среды.
- Выработанное пространство представляет опасность обрушения вышележащих толщ с последующим выходом на поверхность.
- Отсутствуют подземные воды.
- Требуются минимальные затраты на приготовление закладки, так как основным его составляющим являются отходы обогащения. Затраты на переселение п. Жезказган сравнительно небольшие.
- Сохранение земной поверхности и размещение в выработанном пространстве отходов обогащения требует создания эффективной методики оценки и выбора варианта закладки.
С 40-х годов прошлого столетия вместе с развитием «Большого Жезказгана», строились и развивались поселки Рудник, Лермонтово, ГРП. В настоящее время все поселки объединились и стали называться п. Жез-казган, где проживает 8930 человек, которые относятся к первой плеяде строителей «Большого Жезказгана», а также ветераны труда и войны. К этим поселкам примыкают шахтные поля 31, 45, «Покро» и Восточного рудника.
Непосредственно под поселками горные работы велись:
- в п. Рудник с 1967 по 1995 г. г.;
- в п. Лермонтово и ГРП с 1978 по 1984 г. г.
В результате ведения горных работ под поселками были образованы пустоты в следующих объемах:
- под п. Рудник - 8718,8 тыс. куб. м.;
- под п. Лермонтово и ГРП - 437,6 тыс. куб. м.
В общей сложности под п. Жезказган находится 9156.4 тыс.куб.м выработанного поземного пространства. Глубина выработанного пространства 200...400 м, высота выработок от 7 до 11 м. Залегания рудных тел пологие.
Силами горно-геомеханического управления (ГГУ) корпорации ведется постоянный контроль за геомеханическим состоянием поверхности (инструментальный по профильным линиям), налегающей толщи (сейсмическими приборами) и подземных горных выработок (визуальным осмотром кровли и целиков). Для контроля за устойчивостью земной поверхности в черте п. Жезказган привлекаются научные специализированные организации (КазНИМИ, ТОО РНЦ ГГ и МД).
С 2007г. устанавливается новая система сейсмоконтроля последнего поколения производства компании JSS International (ЮАР). В настоящее время установлено 20 сейсмических трехкомпонентных датчиков на поверхности, ведется работа по окончательной адаптации системы к условиям Жезказганского месторождения, внедрению подземных датчиков. Процесс внедрения этой сейсмической системы займет около двух лет. В связи с этим параллельно эксплуатируется система СДСК, установленная ранее. С окончательным внедрением системы JSS повысится точность определения координат сейсмособытий, в том числе по глубине. Постоянный контроль, в том числе с привлечением на договорных началах научных специализированных организаций, а также оборудование для сейсмомониторинга требуют вложения немалых финансовых средств в течение продолжительного времени.
В ходе наблюдений обнаружено, что имеющиеся барьерные, охранные и междукамерные целики с каждым годом утрачивают свои свойства и представляет опасность обрушения.
Для сохранения поселка Жезказган и всех зданий, которые были построены в 40...50-х годах прошлого столетия и представляют собой историческую ценность, и учитывая, что в этом поселке проживают ветераны горнорудных предприятий Жезказганского месторождения, необходимо рассмотреть и выявить экономическую целесообразность возможных вариантов решения данного вопроса.
Для достижения поставленной цели необходимо решать ряд задач: рациональное использование природных ресурсов, снижение экономического ущерба окружающей среде, экономия финансовых и материальных ресурсов, утилизация и рециклинг полезных компонентов отходов обогащения, создание новых рабочих мест и др. В процессе реализации хозяйственного мероприятия должны учитываться определенные требования: соблюдение ПДК, ПДВ, ПДС загрязняющих веществ в окружающую среду; рентабельность и эффективность затрат, которые не должны быть ниже определенной величины, и пр. Выбор наилучшего варианта должен осуществляться по экономическому критерию [3].
Особенности Жезказганского региона позволяют эффективно использовать имеющиеся подземные ресурсы и техногенные отходы для решения данного вопроса. Необходимо рассмотреть возможные варианты решения проблемы (рис. 1, 2).
Исследование эколого-экономических эффектов от размещения отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией п. Жезказган позволил выявить наиболее значимые показатели эколого-экономической оценки. Они следующие: доход, капитальные затраты, эксплуатационные затраты, ущерб воздушной среде, ущерб водной среде, ущерб земле и ущерб недрам, социальный эффект.
Рис. 1. Изображения объектов на карте
Рис. 2. Проблемы Жезказганского региона и варианты их решения
Также был выявлен ряд факторов, влияющих на представленные эколого-экономические эффекты: средняя температура сезона, расстояние
транспортировки закладочной смеси, ценность земли на отдельных участках, цена продукции на рынке, объем добычи руды, количество закладываемых отходов [4].
На основании перечисленных факторов была разработана экономико-математическая модель оценки эффективности проектных вариантов размещения отходов обогащения под урбанизированную территорию. Критерием модели является показатель общей эффективности капитальных вложений. В данном случае критерий представляет собой отношение эффектов, связанных с эксплуатацией данного объекта к общим затратам, связанным с его созданием [5].
На основании выбранного критерия, выявленных показателей и с учетом вышеописанных особенностей оцениваемого объекта для эколого-экономической оценки проектных вариантов размещения отходов обогащения, целевая функция модели имеет следующий вид:
Д + Д + С + У + У + У + У - У - У - П ✓чч
Э _ ^ДП г-УрЗ J ПРВОДН ПРВОЗД ПРЗ ПРН Н ВОЗД НЗК _ max (1)
n i Зпк (1 + Е )t '
t
где 3п - эколого-экономическая эффективность п-й меры по размещению отходов обогащения в выработанное пространство, д.ед.; п - индекс меры, ne N; Дд.п. - доход от дополнительной продукции, получаемой при вторичной отработке хвостов обогащения, $/год; Доз. - получаемый доход с освобожденных от хвостов земель, $/год; Сэ - социальный эффект, $; Упрводн -предотвращенный ущерб водной среде, $/год; Упрвозд - предотвращенный ущерб воздушной среде, $/год; Упрз - предотвращенный ущерб земле, $/год; Упрн - предотвращенный ущерб недрам, $/год; Ун.зк - наносимый ущерб земле при строительстве закладочного комплекса, $/год; Унвозд -ущерб наносимый воздушной среде при производстве закладочного материала $/год; П - потери в целиках оставленных в недрах, $; ЗЗ - затраты на проведение n-й меры в t-м году, $; t - период проведения мер, t e T; Е -ставка дисконтирования, доли ед.
После выбра наиболее эффективного способа решения проблемы строит схематический механизм для определения последовательности действий по оценке и установления перечня мероприятий по размещению отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией в следующем виде (рис. 3).
Для оценки эффективности рассмотрены три варианта: вторичная отработка хвостов и закладка (В1), закладка без вторичной отработки хвостов (В2), выемка целиков и обрушение (В3).
Таким образом, рассмотрев варианты решения проблемы с отработанным пространством и хвостами обогащения, выбрали наиболее эффективный.
Рис. 3. Механизм эколого-экономической оценки мероприятий по размещению отходов в выработанное пространство под урбанизированной территорией
Отходы обогащения и выработанное пространство ухудшают состояние окружающей среды региона. Необходимо рассмотреть возможность комплексного решения вопроса за счет размещения отходов в выработанное пространство. В связи с тем, что возникает множество последствий в различных сферах, необходима эколого-экономическая оценка данных решений. Сформированы основные варианты решения проблемы. Разработана экономико-математическая модель эколого-экономической оценки мероприятий по размещению отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией, основанная на максимизации эколого-экономической эффективности данных мероприятий с учетом возникающих при этом экономического, экологического и социального эффектов (таблица).
Оценка эффективности вариантов решения проблемы хвостов и выработанного пространства, млн долларов
№ п/п Показатели В арианты
В1 В2 В3
2 Доход от дополнительной продукции, получаемой при вторичной отработке хвостов обогащения 35 - 64,08
3 Доход от освобожденных земель от хвостов 0,011 0,01 0,01
4 Социальный эффект 45 45 45
5 Предотвращенный ущерб водной среде 0,018 0,02 -
6 Предотвращенный ущерб воздушной среде 0,005 0,01 -
7 Предотвращенный ущерб земле 0,13 0,13 -
8 Предотвращенный ущерб недрам 64,08 64,08 -
9 Ущерб, наносимый воздушной среде при производстве закладочного материала 0,01 0,01 -
10 Наносимый ущерб земле при строительстве закладочного комплекса 0,005 0,005 -
11 Потери руды и земельных участков 56,07 56,07 0,13
12 Затраты на проведение мероприятий 4 2,8 3
13 Эффективность мероприятий 22 19 6
Сформирован механизм эколого-экономической оценки мероприятий по размещению отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией, на основе которого целесообразно производить выбор наиболее предпочтительных вариантов мероприятий. Результаты работы были использованы при оценке мероприятий по размещению отходов обогащения Сатпаевской обогатительной фабрики №3 в выработанное пространство под поселком Жезказган и позволили увеличить эффективность мероприятий.
Список литературы
1. Отчет о научно-исследовательской работе «Производственный мониторинг окружающей среды ПО «Жезказганцветмет» - филиал ТОО «Корпорация Казахмыс» в 2007 году. Алматы: Учреждение «Центр «ЭКО-ЛИМИТ». 2007. 82 с.
2. Санитарно-эпидемиологические требования к подземным водам. Утв. Приказом Министра здравоохранения РК. 18 августа 2004 г. № 629.
3. Иватанова Н.П., Стоянова И.А., Харченко В.А. Направления комплексного использования природных и техногенных месторождений. М.: МГГУ, 2006. 68 с.
4. Умнов В. А., Бабасов А.Г. Исследование эколого-экономических эффектов от размещения отходов обогащения в выработанное пространство под урбанизированной территорией п. Жезказган. М.: МГГУ. 2011. 37с.
5. Астахов А.С. Критерий и система показателей эффективности производственных решений: учеб. пособие, 3-е изд. М., 1989. 25 c.
A. G. Babassov, V. A. Umnov
ECOLOGICAL AND ECONOMIC EVALUATION OF OPTIONS TO ADDRESS THE TAILINGS AND MINED-OUT SPACE IN ITEM ZHEZKAZGAN (KAZAKHSTAN)
The features provided Zhezkazgan region, as well as issues and options to address them. Developed a mathematical model of economic-environmental-economic evaluation of measures to place tailings in the mined-out space under the urbanized area, formed by a mechanism of ecological and economic assessment of the activities.
Key words: goaf, waste concentration, laying out space, ecological and economic evaluation.
Получено 24.11.11
УДК 624.1
М.Ю. Евсеева, асп., ассист., [email protected] (Россия, Москва, МГГУ), В. А. Умнов, д-р экон. наук, проф., зав. каф., v-umnov@yandex .ru (Россия, Москва, МГГУ)
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ ГОРОДСКОГО ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА
Предлагается методический подход экономического обоснования экологизации технических решений, учитывающий снижение негативного воздействия на окружающую среду, повышение энерго- и ресурсоэффективности на основе подхода «наилучших доступных технических решений» в зависимости от влияющих факторов.
Ключевые слова: подземное пространство, экологизация, окружающая среда, технические решения.
Рост объемов и масштабов подземного строительства в крупных городах, развивающихся как культурно-исторические и торгово-промышленные центры, наблюдается сегодня во всем мире. Связан он с непрерывно возрастающей концентрацией населения в этих городах и непрерывным ростом численности автомобильного парка, которые порождают практически все наиболее острые современные городские проблемы: территориальные, транспортные, экологические, энергетические.
Мировая практика градостроительства свидетельствует, что одним из наиболее эффективных путей решения этих проблем является комплексное освоение подземного пространства, в котором могут размещаться сооружения различного назначения.
В последние десятилетия рост объемов и масштабов подземного строительства наблюдается и в крупных городах России. Строятся круп-
