CC BY
21
gies, Sustainable Development: 3-rd International Symposium ENERGY MINING. Serbia, Apatin City. 2010. P. 39 - 45.
3. Kachurin N.M., Komissarov M.S.,Ageeva I.V. Using energetic indexes for evaluating anthropogenic influence upon environment // Energy Mining, New Technologies, Sustainable Development: 3-rd International Symposium ENERGY MINING. Serbia, Apatin City. 2010. P. 46 - 52.
L.A. Belay, L.L. Ribak, V.L. Ribak
MATHEMATICAL MODELING DUST-GAS EMISSION WITH USING ENVIRONMENTAL-ENERGETIC DEPENDENCES
The mathematical dependence forming dust-gas emission capacity from consuming electrical energy was gotten.
Key words: mathematical model, dust-gas emission, electrical energy, mining enterprises.
Получено 12.11.12
УДК 622.271.7
Е.И. Захаров, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ) ОСВОЕНИЕ НЕДР КРИОСФЕРНОЙ ЗОНЫ
Представлен обзор по состоянию и перспективе воспроизводства минерально-сырьевой базы России до 2020 г. Отмечается сложность в освоении минеральных ресурсов в арктической зоне и в зоне вечной мерзлоты.
Ключевые слова: ресурсы, условия, программа, воспроизводство минеральным сырьем, арктическая зона, зона вечной мерзлоты.
Переходу цивилизации в третье тысячелетие предшествовала длившаяся несколько столетий техническая революция. Конец Х1Х в. и весь ХХ в. особенно были насыщенны развитием науки, техники, борьбой за рекорды: дальше, выше, быстрее. Наука дала возможность использовать атомную энергию в мирных целях, с одной стороны, а с другой - создать атомную бомбу, способную уничтожить жизнь на Земле. Наука подарила миру антибиотики и тем самым спасала многих людей, с одной стороны, а с другой - ускорен естественный отбор в мире микроорганизмов, что привело к появлению и росту более мелких, более приспособленных вирусов, появлению и росту числа новых заболеваний: ВИЧ, вирусов гриппа и т.д.
За прошедшие 100 лет численность населения Земли выросла в 4 раза (табл. 1), валовый продукт - в 400 раз, энергомощность в 14 раз, потребление пресной воды - в 15 раз, потребление первичной продукции природы - в 12 раз. За это природа заплатила утратой пятой части общего количества известных биологических видов. Согласно же закону природы
предел возмещения естественной биоты по интегральному показателю как потребление человеком ее чистой продукции составляет 1 %, при этом попутно разрушается еще около 30 %.
Таблица 1
Численность населения Земли
Показатели 1900 г. 1950 г. 1970 г. 1980 г. 1986 г. 1999 г.
Численность на- 1,571 2,486 3,682 4,415 4,936 6,0
селения, млрд
чел.
Добыча сырья, 10,1 17,8 40,56 79,75 113,15 148,0
т/чел./год:
в т.ч. полезного 4,7 8,2 15,6 27,5 36,5 46,5
ископаемого
пустой породы 5,4 9,6 24,9 52,25 76,55 101,5
Если сегодня принимается парадигма экономического роста, то любой рост приведет к еще большему изъятию ресурсов жизнеобеспечения (пищи, воды, воздуха, экологических условий жизни), запасов энергии, нефти, газа, угля, солей, радиоактивных элементов, вырубке лесов, засорению мирового океана, космоса, изменению климата.
По запасам основных природных ресурсов Россия является одной из богатейших государств (табл. 2).
Таблица 2
Основные природные ресурсы России ^__
Страны и Нефть с Природ- Уголь, Железная Пашня, Пресная Лес,
континенты учетом конденсата, т/чел ный газ, тыс. т/чел т/чел руда, т/чел га/чел вода, тыс. куб.м/чел га/чел
Россия 141,58 32,2 1364,5 388,7 0,86 28,00 6,11
Европа 4,06 1,8 86,4 52,0 0,29 4,90 0,23
Азия 27,09 17,0 131,3 8,5 0,13 3,70 0,10
Африка 13,17 11,9 167,3 28,3 0,22 4,80 0,55
Северная 34,16 28,0 1724,8 94,2 0,65 14,60 1,61
Америка
Южная и 26,80 13,0 49,6 42,0 1,18 40,70 2,98
Центральная Америка
Австралия и Океания 19,-- 20,9 393,3 624,7 2,26 30,83 2,23
Всего в мире 26,10 23,5 244,6 36,1 0,24 7,42 0,96
В своем сообщении на заседании правительства РАН (27.03.2008 г.) министр природных ресурсов отметил, что «поступления от минерально-сырьевого комплекса обеспечивают почти 60 % всех доходов бюджета РФ: из 6,9 трлн руб. доходов, свыше 4 трлн руб. от использования недр. При
этом государственные инвестиции в воспроизводстве минерально-сырьевой базы составляют менее 0,5 % от расходной части бюджета. В то же время страны со значительным минерально-сырьевым потенциалом на аналогичные цели расходуют от 2 до 5 %». Далее он отмечает, что «недофинансирование геологических исследований приводит к постепенному уменьшению добычи полезных ископаемых в России с появлением соответствующих угроз для экономики, а в ряде случаев и для национальной безопасности. По целому ряду важных для экономики России полезных ископаемых срок исчерпания рентабельных запасов измеряется несколькими годами и не выходит за рамки 2015-2020 гг. В течение 15 лет (19902003 гг.) государство фактически не занималось вопросами разведки недр и поиском полезных ископаемых, и потребуется значительное время на принятие системных мер для того, чтобы выйти на тот уровень работы геологической отрасли, который был создан в Советском Союзе и результатами работы которого пользуемся по сей день.
Указанные меры воспроизведены в «Долгосрочной программе по воспроизводству минерально-сырьевой базы России до 2020 года». Программа предусматривает достижение - реализацию трех основных целей
[3]:
- ускоренное развитие Дальнего Востока, Южного федерального округа, Полярного Урала. Предусматривается, что поиск, разведка, ввод в эксплуатацию месторождений полезных ископаемых должны создать условия для строительства новых перерабатывающих предприятий, созданию тысяч рабочих мест, строительству поселков и новых городов. Это в первую очередь строительство нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан (ВСТО), создание транспортного коридора Урал Промышленный -Урал Полярный и др.;
- ускоренное развитие ряда отраслей экономики, нуждающихся в минеральном сырье. Это касается строительных материалов, урана, углеводородов;
- для обеспечения эффективности процесса поиска и разведки нужна надежная и современная информационная база. В первую очередь это касается современной геологической базы - массива региональной информации. В последний раз масштабные геологические работы в России проводились 35 лет назад. В ходе указанных работ предполагается получить геологическую, геофизическую, геохимическую информацию по районам общей площадью 6 млн км2. Площадь гидрогеологического и инженерно-геологических районов составит почти 1 млн км . Одной из задач этого блока исследований является предупреждение рисков опасных геологических ситуаций, так как около 70 % территорий России относятся к зонам вечной мерзлоты, а 20 % регионов находятся в зоне повышенной сейсмической опасности. Согласно программе, предполагается модернизировать
1500 пунктов наблюдений за опасными геологическими явлениями и переоснастить 12 полигонов прогнозов землетрясений.
Реализация первой цели планируется следующим образом.
Система Восточная Сибирь - Тихий океан. Освоение Восточной Сибири связано с высокими инвестиционными рисками. Увеличение затрат государства на изучении Восточной Сибири позволит ускорить поиск и разведку полезных ископаемых, решить задачу по наполнению ВСТО и окупить вложение в строительство трубопровода - затраты около 129 млрд руб.
Урал Промышленный - Урал Полярный. Проектируемая дорога создает условия для связи природно-ресурсной базы Северного и Полярного Урала с перерабатывающими мощностями промышленных регионов России. Для ее решения предусматриваются инвестиции в объеме 4 млрд руб., что позволит открыть и освоить месторождения бурых углей, железных, марганцевых и хромовых руд, цветных и благородных металлов общей стоимостью недр свыше 700 млрд руб.
Проведение геологических работ на территории Южного федерального округа (31 млрд руб.) позволит прирастить в этом регионе запасы угля по категориям С + С2 в объеме 250 млн т, 747 тыс. т циркония, 550 млн т цементного сырья и др. Работы будут проведены на территории Адыгеи, Северной Осетии - Алании, Дагестана, Кабардино-Балкарии. Реализация второй цели - в конечном итоге к 2020 г. прирастить почти 4000 т золота по категориям С + С2, 863 млн карат алмазов, 420 тыс. т свинца и цинка, 1,3 млн т меди, почти 3 млрд т угля.
Третья цель программы предполагает обеспечение наиболее востребованных экономикой России видов минерального сырья, а именно строительных материалов, урана, хромита, марганца, углеводородов:
- прирост запасов цементного сырья по категориям С1+С2 до 850млн т;
- энергетическая стратегия предусматривает значительное увеличение топлива для АЭС. Сегодня добыча урана лишь на 20 % покрывает наши потребности. Дефицит восполняется за счет складских запасов, которые будут исчерпаны за 10...15 лет. Предполагается резкое увеличение финансирования на разведку данного сырья на территории России, в первую очередь это Эльконский, Витимский, Стрельцовский уранорудные районы. В результате прирост запасов урана по категориям С + С2 увеличится и составит 660 тыс. т;
- углеводородное сырье - Предполагается увеличение вложений в проведение геологических работ в нефтегазовой провинции Западной Сибири и шельфе арктических морей. В результате планируется прирост локализированных ресурсов по категории Д в объеме 112 млрд т и запасов по категории С в объеме 34 млрд т при объеме финансирования на эту часть программы свыше 253 млрд руб.
Данная программа предполагает вложение государственных инвестиций на период до 2020 г. с 261 млрд руб. (программа 2004 г.), до 544млрд руб. (программа 2008 г.). Это вызвано тем, что уже сегодня мы сталкиваемся со снижением темпов добычи углеводородов, по-прежнему являющихся основой бюджета РФ, работа по поиску и разведки должна вестись специализированными геологическими предприятиями, обладающими опытом, квалификацией, оборудованием. Большая часть таких предприятий в настоящее время потеряна.
Более 50 % финансирования предусмотрено потратить на геологоразведку углеводородов, 12 % - на разведку благородных металлов и алмазов, 8 % - на черные, цветные и редкие металлы, 7 % - на создание урановой базы. Общий объем финансирования до 2020 г. - 4 трлн руб., на каждый рубль затрат бюджета будет приходиться 10 руб. частных инвестиций. Реализация программы в 2010 г. позволит достичь дореформенный уровень 1986-1990 гг.
Предполагаемый экономический эффект программы:
- расчетная эффективность 1 руб. бюджетных вложений в поиск и разведку полезных ископаемых составит 70.. .100 руб.;
- к 2020 г. по итогам реализации программы будет получен прирост ценностных недр, эквивалентный 197 трлн руб.;
- обеспечит стабильность доходов федерального бюджета, создать сотни тысяч новых рабочих мест в труднодоступных регионах страны, а также в республиках Северного Кавказа;
- в течение 2005 - 2007 гг. на территории России были открыты 78 месторождений твердых полезных ископаемых, 29 - благородных металлов, 16 - черных металлов и др.
Отдельной особой проблемой стоит проблема освоения минеральных ресурсов арктической зоны. На протяжении сотен лет Россия занималась изучением Арктики и особенно в период с 1930 по 1980 гг., когда был осуществлен целый ряд открытий, определивших роль Арктики в цивилизации. Как только стало понятно, что Арктика обладает огромными запасами нефти и газа - до четверти технически извлекаемых мировых запасов - и другими полезными ископаемыми, занимает стратегически важное место в транспортном сообщении - Северный морской путь вдоль российского побережья выходит вдвое быстрее, чем через Суэцкий канал, так регион стал зоной геополитических, оборонных, научных и экономических интересов, за него началась борьба. На арктическую территорию по праву претендуют Россия, Норвегия, Дания, Канада, США.
Еще в 2001 г. Россия направила Генсеку ООН представление по внешней границе российского континентального шельфа. Речь шла о праве претендовать на увеличение территории за пределами 200-мильной экономической зоны. Главный аргумент: крупнейшие глубоководные поднятия дна Амеразийского бассейна - хребет Ломоносова и Менделеева - имеют
континентальный тип и являются естественными продолжениями континентальной Сибири. Россия претендует на расширение континентального шельфа площадью 1,2 млн км за пределами 200-мильной экономической зоны. Заявка России была первой и единственной, но воспринята очень неоднозначно. США, Канада категорически возражали: регион недостаточно изучен, а значит и делить нечего. Особенно страсти разгорелись, когда Россия установила свой флаг на хребте Ломоносова на глубине больше 4 км.
Арктическая часть России уже сегодня является стратегически важным для стабильного и динамического развития страны регионом. Здесь добывается около 90 % никеля и кобальта, 60 % меди, 96 % платиноидов, 100 % баритов и апатитового концентрата. В арктических морях вылавливается 15 % морепродуктов России. Арктика сегодня обеспечивает около 11 % валового национального продукта и 22 % российского экспорта.
Воротами в российскую Арктику сегодня является Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО). На полуострове Ямал и прилегающих акваториях уже открыты 11 газовых и 15 нефтегазоконденсатных месторождений, разведанные запасы которых составляют по газу 22 трлн м3, по конденсату - 232 млн т, по нефти - 292 млн т. В 2013 г. «Газпром» начнет промышленную разработку Бованенского месторождения, которое ежегодно будет давать 68 млрд м газа. На прилегающих территориях сосредоточены месторождения хромовых и марганцевых руд, редкие металлы, мо-либдены, фосфориты, золото, платина и многое другое. Только разработки залежей хромовых руд, а это около 600 млн т, позволили бы России полностью удовлетворить свои потребности, а это 800 тыс. в год, и отказаться от их ввоза из-за рубежа.
Кроме того, на территории округа уже строятся высокотехнологичные предприятия газопереработки, в том числе крупнейший в России завод сжиженного природного газа. Здесь же разрабатываются и решаются планы по развитию транспортных коммуникаций: Северного морского пути, строительство Северного железнодорожного широтного пути, сети автодорог. По подсчетам специалистов реализация указанных планов потребует создания в регионе более 100 тысяч дополнительных высококвалифицированных рабочих мест - для инженеров, механиков, технологов, учителей, врачей и др.
Реализация указанного выше осуществляется на территориях в зоне вечной мерзлоты, а хрупкость арктической природы наглядно подтверждает факт, что после прохода вездехода по летней тундре след от его гусениц зарастал 40 лет. Это связано с тем, что вегетационный период растений и активная фаза микроорганизмов, насекомых и животных очень коротка, что снижает скорость восстановления и самоочищения местной природы. В этих условиях главным является гармоничное сочетание быстрого раз-
вития экономики с охраной окружающей среды, т.е. экологией региона, чтобы не допустить таких последствий, которые сложились в Норильске.
Заложенный в начале ХХ столетия г. Норильск являлся форпостом освоения Кольского полуострова, Таймыра и близлежащих к ним территорий Заполярья. После открытия в этих местах богатейших месторождений полиметаллов, строительства крупнейшего за Полярным кругом комбината он стал одним из центров передовых технологий в горном и металлургическом производстве, с высоким уровнем социальных условий жизни.
В период перестройки руководство «Норникеля» избавилось от всех видов инфраструктур, усложнявших получать высокой доходности и прибыли. В 2001 г. вся городская инфраструктура была передана муниципалитету, а это только в самом Норильске 120 км сетей теплоснабжения, 58,7 км - водоснабжения, 57 км - канализации, из которых более 30 % имеют 100 % износа. Утечка горячей воды, канализации привели к размораживанию грунтов и, как следствие, к росту деформации в зданиях и сооружениях (город на сваях). За последние 10 лет город потерял восемь тысяч квартир; снесено 70 многоквартирных домов с 300 тыс. м жилья. Из 995 домов Норильска более 100 имеют температурные нарушения, в 130 выявлены дефекты в конструктивных элементах, 40 домов подлежали сносу в 2011 - 2012 гг. Все жилье должно было ремонтироваться и поддерживаться за счет федерального, регионального, местного бюджета, вложений комбината. Но денег на ремонт и поддержание не нашлось.
В настоящее время разведанных и обозначенных запасов на Кольском полуострове и Таймыре, по оценкам экспертов, - 1910 млн т руды, в том числе 10 млн т никеля, более 16 млн т меди и более 5,8 тыс. т металлов платиновой группы (~ 182 млн унций). Причем запасы только никеля оцениваются более чем в 150 млрд долл., меди - в 90 млрд долл.
В 2009 г. в «Норникеле» было произведено никеля 232,8 тыс. т, меди - 382 тыс. т. Чистая прибыль за II квартал 2010 г. составила 69,2 млрд руб.; валовая выручка - 130,6 млрд руб.
Сегодня Норильск - один из самых «грязных» городов: выбросы (в основном диоксида серы) в 2008-2009 гг.- 2110 тыс. т; в сточных водах превышение ПДК по цинку - в 150 раз, по железу - в 220 раз, по никелю -в 650 раз, по меди - в 2400 раз, по нефтепродуктам - в 140 раз, по фосфатам - в 370 раз, по нитратам - в 633 раза. И все это пропускает временно согласованный норматив!
Население Норильска 203,1 тыс. чел, а Красноярского края - 2893,3 тыс. Однако в Норильске алкогольная, наркоманная и токсикантная зависимость более чем в 2 раза выше, чем в крае. 12 тысяч семей Норильска состоят в программе переселения.
То, что происходит в «Норникеле», весьма поучительно для всех видов деятельности человека на территориях с вечной мерзлотой. Исследование по данной проблеме ведутся во многих странах мира. В России
большой комплекс исследований проведен НИИ РАН. В частности из-за сложных (суровых) природно-климатических условий, температуры до 70о С, короткого промывочного сезона, сложности ведения горных работ в условиях вечной мерзлоты, развитой инфраструктуры в Якутии разрабатывается только 30 % разведанных запасов золота, 39 % - углей ЮжноЯкутского и 10 % Ленского бассейнов, 20 % - олова, не ведется добыча железной руды, вольфрама, редких земель и т.д. Не многим лучше ситуация в других регионах Северо-Востока РФ. С целью повышения эффективности освоения месторождений полезных ископаемых в условиях Севера (вечной мерзлоты) за счет разработки новых методов и технологий горного производства, учитывающих свойства геоматериалов при термодеформационном воздействии с 1975 по 2008 гг. был проведен комплекс исследований (рук. проф. Новопашин Михаил Дмитриевич), позволивший:
- установить, что прочность исследуемых горных пород резко падает в зоне фазовых переходов; при дальнейшем понижении температуры происходит увеличение прочности, но даже при - 50о С прочность, как правило, не превышает прочности этих же пород при плюсовых температурах;
- учитывать снижения прочности и разрушение отдельных пород при повторном температурном воздействии при проектировании и эксплуатации как объектов общетехнического назначения, так и горного производства.
Фундаментальные исследования свойств геоматериалов позволили разработать и внедрить конкретные технологические решения, обеспечивающие повышение устойчивости горных выработок и бортов карьеров, повышение эффективности производства и безопасность ведения горных работ.
Большие объемы аналогичных исследований проводились в Институте криосферы Земли СО РАН (рук. акад. Мельников В.Н.). В июне 2012 г. в Салехарде проходила Международная конференция «Ресурсы и риски регионов с вечной мерзлотой в меняющемся мире!» Помимо обсуждения вопросов по теме конференции, ее участники работали в эксплуатациях недельной продолжительности на полуострове Ямал, Полярном Урале, Якутии, Забайкалье, в Красноярском крае; посетили хранилище «Мерзлот-ник», представляющее собой многорукавную горизонтальную горную выработку (шахту), состоящую из трех основных штолен и множества ответвлений общей площадью около гектара. Строительство Мерзлотника велось в 50 - х гг. прошлого столетия (завершено в 1955 г.) и предназначалась для хранения ценной ямальской рыбы сиговых пород.
Список литературы
1. Горное дело и окружающая среда: учеб. пособие для вузов. В.И. Голик [и др.]. М.: Академический проект «Культура», 2001. 210 с.
2. Казначеев В.П., Трофимов А.В. Очерки о природе живого вещества и интеллекта на планете Земля: Проблемы космопланетарной антро-поэкологии. Новосибирск: Наука, 2004. 312 с.
3. Долгосрочная программа по воспроизводству минерально-сырьевой базы России до 2020 г.
E.I. Zaharov
DEVELOPING EARTH INTERIOR OF CRYOSPHERE ZONE
Survey by condition and perspective of reproducing mineral base of Russia until 2020 year was presented. Problems of developing mineral resources in the arctic and permafrost zones were shown.
Key words: resources, conditions, program, reproducing minerals, arctic zone, permafrost zone.
Получено 12.11.12
