CC BY
75
А.О. Орлов, 2010
УДК 622.014.3:621.039 (470.21)
В.П. Конухин, Ю.Г. Смирнов, А.О. Орлов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА КАК ОДИН ИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНА
Стратегия развития строительной индустрии Мурманской области предусматривает полное удовлетворение потребности народного хозяйства региона в щебне и песке на основе местного минерального сырья. Кроме того, необходимо учитывать возможность использования для этих целей вскрышных пород горнодобывающих предприятий области.
На Кольском полуострове сосредоточены крупные месторождения различных видов полезных ископаемых, в том числе горных пород, пригодных для производства щебня и песка. Балансом запасов строительных камней по Мурманской области по состоянию на 01.01.2009 г. учтено 26 месторождений с суммарными запасами кат. А+В+Ci около 19 млн. м3 и кат. С2 - более 26 млн. м3.
На балансе промышленных предприятий числятся 12 разрабатываемых месторождений щебня, одно подготавливаемое к освоению и в стадии разведки. Фактическая же добыча строительного камня за 2006 год составила около 3 млн. м3. Для сравнения: в 1988 г. добыто 8,8 млн. м3. К нераспределенному фонду (государственному резерву) относятся 14 месторождений строительного камня с суммарными запасами кат. А+В+С1 в количестве 48,9 млн. м3, кат. С2 -около 20 млн. м3.
По строительному песку в области по состоянию на 01.01.2009 г учтено 24 месторождения с запасами около 25 млн. м3, по песчайно-гравийным материалам - 57 месторождений с запасами более 40 млн. м3.
Из анализа разведанных запасов строительных материалов по Мурманской области следует, что регион располагает значительной сырьевой базой для получения щебня и песка, в том числе за счет использования техногенных месторождений. Необходимо отметить, что до начала 90-х годов область поставляла свою продукцию в 18 регионов страны, а объемы производства щебня в области были около 6 млн. м3. В настоящий момент этот показатель примерно в три раза ниже.
В настоящее время в области действуют несколько предприятий по добыче и производству нерудных материалов: щебня, песка, песчано-гравийных смесей. Самое крупное из них ООО «Карьер-2000». Практически все они снабжены современным импортным оборудованием. Например, на месторождение гранитогнейсов «Чигарпакенч» с 2007 г. начал работать дробильно-сортировочный комплекс Hartl Powercrusher (Австрия). Данное оборудование приспособлено для работы в самых суровых климатических условиях, в том числе в Арктическом севере России. В состав комплекса, используемого для переработки гранита и гранитогнейса, входит самоходная щековая дробилка PC 1380 J, самоходная роторная дробилка PC 1270 I, самоходные грохоты HCS 3715 (2 единицы). Получаемая продукция — высококачественный кубовидный щебень фракций 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм, песок искусственный 0-5 мм.
Производственная мощность ДСК до 300 тыс. м3 щебня в год. В перспективе выход на годовую производственную мощность до 800 тыс. м3. Прогнозная оценка разработки месторождения - 25 лет. Общий вид дробильно-сортировочного комплекса представлен на рис. 1.
Следует также обратить внимание на получение щебня из вскрышных пород предприятий горнодобывающего комплекса области. Осуществляя добычу полезных ископаемых на протяжении нескольких десятков лет, они ежегодно направляют в отвалы миллионы кубометров вскрышных скальных пород, являющихся ценным сырьём для строительных работ. Основные предприятия, складирующие в отвалы скальные породы: ОАО «Оленегорский ГОК» («ОЛКОН»), ОАО «Апатит», Кольская ГМК, Ковдорский ГОК. Ежегодный прирост объема вскрышных пород по области превышает 50 млн. м3. Поэтому вопрос использования техногенного сырья имеет для области актуальное значение.
В качестве положительного примера использования местного минерального сырья можно привести опыт строительства особо ответственного объекта, к которым относится пункт долговременного хранения реакторных отсеков утилизируемых
Рис. 1. Общий вид дробильно-сортировочного комплекса на месторождении Чигарпакенч
атомных подводных лодок. Для снижения финансовых затрат было принято решение по использованию более дешёвых местных заполнителей для бетона.
В связи с этим была выполнена оценка возможности использования щебня, получаемого из вскрышных пород ОАО «Оленегорский горно-обогатительный комбинат» (ОЛКОН), производство которого достигает 2 млн. м3. Технические характеристики щебня соответствуют требованиям ГОСТ 7395-85 «Щебень из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути и ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ». Вскрышные породы ОАО «ОЛКОН» представлены гранитами, гнейсами, диабазами, габбро-диабазами, пегматитами, что позволяет получать щебень высокого качества для строительных и дорожных работ. Пункт долговременного хранения реакторных отсеков (ПДХ РО) утилизируемых атомных подводных лодок (АПЛ) предназначен для безопасного хранения РО на специально оборудованной береговой площадке под открытым небом в течение значительного (до 70 лет) периода времени. ____________
Рис. 2. Общий вид ПДХ РО
Такая длительная выдержка способствует снижению общего уровня радиоактивности конструкций РО при рассмотрении их как перспективных материалов для повторного использования и сокращению доз облучения персонала при дальнейшем обращении с ними. По окончании срока хранения отсеки предполагается полностью разобрать и большую часть демонтированного металла утилизировать.
Строящийся ПДХ РО утилизируемых АПЛ расположен в Мурманской области на севере Кольского полуострова в 7 км от г. Снежногорска и 100 км от г. Мурманска на берегу Баренцева моря в заливе Сайда-Губа. ПДХ РО представляет собой ряд параллельных железобетонных площадок хранения, оборудованных судовозными рельсовыми путями, и предназначен для открытого хранения 120 реакторных отсеков. Размеры площадки определены, исходя из максимальных габаритных размеров РО АПЛ III поколения. На линиях располагаются реакторные отсеки - по продольным фронтам по 15 РО, по поперечным - по 8 РО. Общий вид площадки с размещёнными на ней реакторными отсеками представлен на рис. 2. Использование техногенного сырья всегда сопряжено с целым рядом трудностей. Продукция из горнопромышленных отходов часто характеризуется непостоянством гранулометрического, химического и минерального состава. Данное положение в определённой степени касается и щебня, производимого на ОАО «ОЛКОН».
Как показали исследования, проведенные в Горном институте КНЦ РАН, щебень отличается большим разнообразием пород и минералов и состоит, в основном, из метаморфических пород (различных типов гнейсов, кристаллических сланцев, слабо-рудных железистых кварцитов). Петрографическая разборка щебня выполнялась как визуально, так и с помощью изучения прозрачных петрографических и полированных минералографических шлифов на стереомикроскопе. Минералого-петрогра-фический состав щебня приведен в таблице.
Породы, из которых состоит щебень, свежие и неокисленные. Форма индивидуальных кусков (обломков, зёрен) щебня в основном изометричная и в первом приближении соответствует кубу, параллелепипеду и тетраэдру. Щебень характеризуется высоким (до 37 %) содержанием слаборудных железистых кварцитов. Главные минералы: кварц, полевые шпаты, амфиболы, магнетит, пироксены и биотит.
Кроме того, выполнена оценка основных физико-механи-ческих свойств щебня. Дробимость пород определялась методом сжатия в цилиндре для каждой отдельной фракции в сухом и водонасыщенном состоянии. Полученные результаты свидетельствуют, что потери в сухом и водонасыщенном состоянии после испытаний составила менее 11%, что соответствует марке щебня 1200. Морозостойкость щебня определялась по потере массы пробы при погружении в насыщенный раствор сульфата натрия с последующим высушиванием и составила F 300.
На основании выполненного комплекса исследований установлено, что щебень фракции 5-20 мм производства ОАО
«ОЛКОН» соответствует требованиям проекта строительства II и III очереди ПДХ РО АПЛ в Сайда - губе (прочность щебня не ниже «800» при морозостойкости F 300), а также техническим условиям ГОСТ 8267-93 - щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ.
Оценка минерально-сырьевых ресурсов региона позволяет сделать вывод, что Мурманская область в значительной степени Минералого-петрографический состав щебня, в % мас
№ п/п Породы и минералы Содержание в пробе
1 Гнейсы окварцованные (лептиты) 21,7
2 Гнейсы микроклиновые 9,4
3 Гранитогнейсы лейкократовые 5,2
4 Диабазы и другие метабазиты 15,0
5 Кристаллические амфибол-гранатовые сланцы 5,7
6 Железистые кварциты магнетитовые, слаборудные 37,2
7 Пегматиты 4,0
8 Кварц крупнокристаллический, раскрытые зёрна 1,2
9 Магнетит мелкокристаллический, раскрытые зёрна 0,1
10 Силикаты мелкокристаллические, раскрытые зёрна (кварц, полевые шпаты, амфиболы, пироксены, биотит и др.) 0,5
11 Итого 100,0
обеспечена местными строительными материалами. Вопрос об их использовании заключается в оценке привлекательности разработки месторождений, освоении новых сегментов рынка, расширении
ассортимента выпускаемой продукции на основе внедрения в процесс производства нового современного технологического оборудования и снижении затрат на производство.
Использование щебня от вскрышных гнейссодержащих пород ОАО «Олкон» оленегорских железорудных месторождений в качестве крупного заполнителя для бетона при строительстве радиационно-опасного объекта в условиях Арктики позволило повысить экономические показатели строительства. Кроме того, использование местного минерального техногенного сырья улучшает экологическую обстановку в регионе. За счет расширения области применения вскрышных пород, которые раньше использовались только в качестве балластного слоя железнодорожных и автомобильных путей, возрастает объем утилизации отходов горнодобывающих предприятий региона, гатш
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------
Конухин В.П. - доктор технических наук, профессор, vladimir@goi. koIasc. net. ru,
Смирнов Ю.Г. - научный сотрудник, smirnov@goi.kolasc.net.ru,
Орлов А.О. - научный сотрудник, aleor@goi.kolasc.net.ru,
Горный институт КНЦ РАН, Мурманская обл., г. Апатиты.
