CC BY
30
ГОРНОЕ ДЕЛО: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
ПОСВЯЩАЕТСЯ ПАМЯТИ АКАДЕМИКА ВЛАДИМИРА ВАСИЛЬЕВИЧА РЖЕВСКОГО
29.01.96 - 2.02.96 г
В.Б.ДОБРЕЦОВ Санкт-Петербургский Ьчударственный горный институт
Перспективы освоения минеральных ресурсов арктического шельфа
1971 г. академик АН СССР В.В.Ржевский и профессор Г.А.Нурок разработа-Направления создания технологии и ■ чных основ подводной добычи полез-ископаемых со дна морей и океанов» ] В этих материалах были сформулиро-основные направления и последова-ность работ по программе освоения еральных ресурсов Мирового океана, сути дела, это была первая научно обос-нная программа в нашей стране, отно-аяся к морскому горному делу.
Очевидно, что наиболее привлекатель-объектом первоначального освоения
а.гяется шельф океана, как наиболее до-ягпная часть, с многочисленными тверды-9. жидкими и газообразными полезными опаемыми, сосредоточенными в его не-х и покрывающих рыхлых отложениях.
Напомним, что более половины шель-| по его протяженности), примыкающих границам России морей, приходится на ческий шельф, а его отличительная нность то, что он является самым об-рным по сравнению с другими океанами льфом. На меридиане горла Белого моря занимает 15о по ширине, на меридиане рингового пролива (совместно шельф вотского и Берингового морей) 18° по рине, причем шельф здесь исключи-*ьно мелководный. Ледовый массив бо-чем на 300 дней в году покрывает аква-:.1Ю морей Арктики, что делает их по леству сплошным ледяным полем.
В короткий летний период прогревает--олько тонкий поверхностный слой во-На глубинах более 25-30 м вода посто-о имеет отрицательную температуру.
Очевидно, что в суровых арктических ловиях на режим горных работ будут ывать влияние несколько решающих
факторов, причем в различное время года они будут иметь различную степень важности или вообще отсутствовать.
Ледовый фактор оказывает преобладающее влияние на подводные горные работы на шельфе Арктики. Лед покрывает воды арктических морей в течение 6-6,5 месяцев. В течение 3-3,5 месяцев весной и 1 -2 месяцев осенью происходит, соответственно, таяние льда и его образование. В этот период года успешная работа горнодобывающих средств становится сомнительной ввиду возможности возникновения аварийных ситуаций. Таким образом,ледовый фактор действует 10-11 месяцев из 12, причем его влияние сказывается отрицательно 4-4,5 месяцев и положительно (в период, когда возможно ведение горных работ с припайных льдов) 6,5 месяцев.
Температурный фактор является вторым по значимости, потому что он отрицательно влияет на здоровье людей, занятых на работах по подводной добыче полезных ископаемых. Однако опыт нашей страны по освоению арктических районов, многочисленные дрейфы научно-исследовательских станций «СП» показали, что можно в значительной степени нейтрализовать это влияние.
Большие трудности вызывает обледенение плавсредств, инструмента и механизмов, поэтому весенний и осенний периоды малопригодны для ведения подводных горных работ. В летний период значимость температурного фактора снижается, а во время продолжительного зимнего периода его влияние на ход горных работ может быть в значительной степени устранено применением специальной техники и технологии, а также специальных защитных средств и сооружений.
Экологический фактор . Ведение горных работ в суровых арктических условиях должно удовлетворять требованиям наименьшего нарушения экологического равновесия [2]. Мировой океан чрезвычайно подвижная система, и в связи с этим особое внимание необходимо уделять сохранению его чистоты. Прежде всего это касается вод Арктического бассейна. Установлено, что морские бактерии достаточно эффективно очищают океан от продуктов загрязнения лишь при положительных температурах воды. При температуре воздуха ниже минус 5-10°С процесс бактериального разложения практически замирает. Нефтепродукты, например, в таких условиях могут сохраняться в течение десятилетий, а их увеличивающийся с каждым годом сброс неизбежно приведет к хроническому загрязнению океана, его северных морей. Очевидно, что в таких условиях попадание любых вредных веществ в воду должно сводиться к минимуму, а в перспективе вообще отсутствовать.
Нарушение целостности ледяного покрова . Разрушение льдов припая, с которого в первую очередь возможно вести подводные горные работы и уже ведутся в ряде стран геологоразведочные, может происходить и в зимний период. У кромки припая морское волнение создает прибой, который крошит и разламывает льдины. Серьезную опасность представляет морская зыбь. Распространяясь подо льдом, она может привести к совершенно неожиданному разлому льдины. Следует отметить, что прочностные характеристики при резком потеплении понижаются до 50%. Снежный покров и снегозадержание, по-видимому, наряду с искусственными способами упрочнения льда (успешно осуществляются США и Канадой - аэродромы для посадки тяжелых бомбардировщиков) явятся реальными методами продления жизни ледяного покрова. Возможность предотвращения интенсивного льда во многом зависит от степени загрязнения поверхности снега и льда.
Гидрометеорологические факторы.
В работе [3] отмечается, что на технологию морского бурения существенно влияют морские волнения, колебания уровня
моря, морские течения, ветер, туман, ш вающие льды. Следует вспомнить ело Дж.Меро о том, что самые благоприят гидрогеологические условия могут б сведены на нет погодными. Все сказанн напрямую относится к подводным гор работам, имеющим не периодический морское бурение, а длительный и массов масштаб работ.
Морское волнение следует отнести к мым неблагоприятным из всех внешн факторов. Оно влияет как на людей (н приятные физиологические воздействи так и на технологию производства горн работ и целостность механизмов. Волнен вызывает циклические перемещения (ка ку) плавсредств с расположенным на оборудованием, снос в направлении дви ния волн, постоянное нарушение конта рабочего органа с забоем и определен потери полезного ископаемого в связи этим. |
Вероятно, при существующем уров развития науки о морском горном де можно говорить о трех основных технол гиях подводных горных работ, а именно:
• ведение добычных работ с пла
редств; и
• ведение добычных работ с прип ного льда;
• подледная добыча с использоваг ем специальных автономных а гатов.
Опыт ведения добычных и обогатите ных работ с плавсредств достаточно ши ко известен и подробно описан в моно фии [4] и последующих работах ее ав ров. Применительно к арктическим мор основной недостаток - чрезвычайно кор кий добычной сезон и полное отрицате ное воздействие всех гидрометеорологи ских факторов.
Добычные работы с припайного льда настоящего времени находятся в стад разработки. Сейчас можно говорить о р четах, показывающих, что при разрабо мощных шельфовых россыпей
имер, касситеритовых в Чаунской гу-:>дной точки стояния на припае добыч-^грегата можно обеспечить произво-•ьность береговой обогатительной яки средней мощности в течение года транспортировании пульпы по под-му трубопроводу).
недостатком такого варианта является ательное влияние температурного ра и фактора нарушения целостности ого покрова. Этот способ ведения работ на шельфе арктики рассмот-в 5 работе [5] и ряде статей автора.
Конечно, наиболее привлекательной ггется круглогодичная работа подо при монтаже всего добычного и обо-ельного обрудования на автономном те со значительными энергоресурса-позволяющими работать длительное '-¿я независимо от внешних источников “гопитания. Такими агрегатами могут а подводные лодки (ПЛ) и атомные дные лодки (АПЛ).
• I лея использования АПЛ для освоения ральны ресурсов Океана известна до-¡гочно давно. По публикациям 1974 г.
йская фирма «Митчел инджиниринг» жт подводные суда для обслуживания ро-западного побережья Канады, ко-е из-за ледяных полей почти непрохо-для обычных судов и поэтому пере-руды будет осуществляться под во-В Японии разработан проект подвод-танкера. Несмотря на значительные еры - 242 м в длину и до 40 м в ширину, 5удет иметь скорость 40 уз.. Для ее доения предполагается использовать мную установку мощностью 350 ООО В последние годы в Англии, Италии, нии, США и Швеции созданы десятки лектов подводных танкеров, рудовозов, инированных рудовозов-танкеров и е пассажирских лайнеров.
Большое внимание уделяется проблеме ользования ПЛ для подводного буре-В проекте такой ПЛ предусмотрено йство дополнительного отсека с буро-оборудованием, а также размещение
• орпусе ПЛ большого количества опор, печивающих ее устойчивое положение -рунте во время производства работ.
Франция предполагает использование специальной ПЛ для разведки и разработки нефтяных месторождений, а также при поиске рудных месторождений, выполнении океанографических исследований, детальной топографической съемки морского дна, обозначения наиболее интересных или перспективных участков, исследования механики донных грунтов и пород, установки на дне приборов и оборудования различного назначения. Лодка должна погружаться на глубину 600 м с питанием от аккумуляторных батарей емкостью 1200 квт ч, располагаемых в специальных контейнерах вне корпуса лодки.
По данным АОЗТ «ВИТА-ЭКО» американскими компаниями производится разработка шельфовой россыпи золота с использованием подводной драги на базе дизельной ПЛ в устье р. Юкон. Дизельная драга может находиться на грунте не более 3-4 суток с ограниченным также радиусом работ, тем не менее такой способ добычи золота является выгодным. В то же время АПЛ переоборудованная в подводную драгу может находиться в подводном забое до 60 суток. Один из типов АПЛ, которые могут быть переданы для соответствующего переоборудования, имеет остаточный ресурс 15-25 лет. В связи с конверсией только в настоящее время появилась реальная возможность использования АПЛ для разработки полезных ископаемых шельфа Арктики и их предварительной квалифицированной разведки. Работы могут производиться на глубинах до 200 м, что более, чем достаточно, учитывая, что арктический шельф практически на всей его огромной площади является мелководным.
В то же время существуют и определенные опасения использования АПЛ в экологическом отношении. Отмечается [6], что ядерные реакторы АПЛ являются наиболее распространенным источником загрязнения окружающей среды. В выбросах АПЛ, наряду с продуктами деления и радиоактивными благородными газами, такими, как криптон, ксенон и аргон, могут присутствовать: кобальт- 58,60; хром - 51; железо
- 55,59; медь - 64; цинк - 65; цезий - 134; натрий - 22,24
и некоторые другие. По ряду причин до сего времени не проведено глубокого научного анализа последствий воздействия этих загрязнителей, работы только начинают проводиться.
Тем не менее параллельные работы по-развитию атомной энергетики и обеспечению безопасности ее использования несомненно будут развиваться, а ее использование в морском горном деле является весьма привлекательным. Применение АПЛ, переоборудованных соответствующим образом, при освоении минеральных ресурсов шельфа Арктики может быть реализовано при выполнении следующих работ:
• исследовательские работы (топографическая съемка шельфа, геологоразведочные работы);
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ржевский В.В., Нурок Г'.А. Направления создания технологии и научных осн подводной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов / / Вопросы подводно добычи полезных ископаемых и открытых гидравлических разработок: Научн. труды МГИ. - М., 1971. - С. 3-14.
2. В.Б.Добрецов. Экология при подводной разработке полезных ископаемых. Из
ЛГИ, 1990, 91 с.
3. Арханигельский И.А. Бурение скважин в прибрежной зоне морей. - Л.: Недра, 197
- 173 с.
4. Добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов / Г.А.Нурок, В.Н.Кост Ю.В.Бурякин и др. - М*: Недра, 1970. - 240 с.
5. Добрецов В.Б. Освоение минеральных ресурсов шельфа. - Л.: Недра, 1980. - 272
6. Павленко В.И. Проблемы антропогенного загрязнения природной среды Севе Европейской части России // Региональная экология. - 1994. - № 3-4. - С. 17-21.
© В. Б. Добре
• база энергоснабжения для прои водства геологоразведочных раб в пределах береговой зоны шель
- его пляжей;
• база энергоснабжения для разр ботки месторождений пляжевой з ны шельфа;
• разработка месторождений росс пей, жидких и газообразных поле ных ископаемых недр шельфа.
В настоящее время в СПГГИ осущес вляются исследования по поточной разр ботке и обогащению россыпей шельфа п круглогодичной работе горнообогатител1 ного комплекса на базе АПЛ с внутренн отвалообразованием, что обеспечит м мальные нарушения экологического пла
