CC BY
39
УДК 622.271
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕДР ПРИ ДОБЫЧЕ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ СМЕСИ
1 2 Б.Л. Тальгамер , М.Е. Семенов
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 670074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Дана общая характеристика карьеров по добыче песчано-гравийной смеси в Иркутской области и сделан анализ структуры нарушенных земель. Выявлены причины, обуславливающие высокие потери и значительное разубоживание полезного ископаемого, повышенную землеём-кость производства и большие объёмы рекультивационных работ. Обосновано направление по повышению экологической чистоты горных работ. Ил.6. Табл. 3.
Ключевые слова: разработка месторождений песчано-гравийной смеси; повышение экологической чистоты горных работ.
INCREASING SUBSURFACE USE EFFICIENCY WHEN MINING SAND AND GRAVEL MIXTURE
B.L. Talgamer, M.E. Semenov
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
A general characteristic of the opencast mines for the extraction of sand and gravel mixture in the Irkutsk region is given. The analysis of the disturbed land structure is performed. The reasons of high losses and considerable mineral dilution, increased land-capacity of production and great amounts of recultivation are revealed. The course for the increase of the ecological cleanness of mining is substantiated.
6 figures. 2 tables.
Key words: development of sand-gravel mixture deposits; increasing ecological cleanness of mining.
В России добыча нерудных строительных материалов по объёму выемки полезных ископаемых находится на первом-втором месте среди всех видов минерального сырья и сопоставима с добычей угля. Соответственно площади нарушенных земель при разработке месторождений строительных материалов длительное время занимают второе место в горнодобывающей отрасли.
Наметившийся в настоящее время рост объёмов строительства в России способствует динамичному увеличению добычи нерудных материалов. Основную долю нерудных материалов составляют песчано-гравийные смеси (ПГС). Добыча и переработка песчано-гравийной смеси находится на втором месте в России по количеству и запасам эксплуатируемых месторождений и на
:Тальгамер Борис Леонидович, доктор технических наук, профессор, чл.-кор. РАЕН, директор института недропользования, тел.: (3012)405197, факс: (3012)405104, e-mail: gor@istu.edu
Talgamer Boris, Doctor of technical sciences, Professor, Corresponding Member of RANS, Director of the Institute of Exploration of Mineral Resources, tel.: (3012)405197, fax: (3012)405104, e-mail: gor@istu.edu 2Семенов Максим Евгеньевич, младший научный сотрудник, тел.: (3952)405197, e-mail: gor@istu.edu Semenov Maxim, Junior Scientific Worker, tel.: (3952)405197, e-mail: gor@istu.edu
первом по числу разведанных месторождений. Объёмы добычи ПГС с начала 2000-х годов постепенно растут, в том числе и в Иркутской области (рис. 1). Добыча ПГС по Иркутской области в 2011 году составила около 2,5 млн м , что сопоставимо с 1995 г., начиная с которого имел место кризис в динамике добычи нерудных материалов. Стоит также отметить, что после спада в 2009 году, обусловленного мировым финансовым кризисом, объёмы добычи ПГС стали вновь нарастать. Это позволяет сделать вывод о стабильном развитии рынка ПГС в Иркутской области в ближайшие годы.
За анализируемый период (19882011) существенно изменилась характе-
ристика предприятий, добывающих ПГС. Если в конце 80-начале 90-х годов добычей ПГС преимущественно занимались достаточно крупные организации (Иркутский завод нерудных материалов, Восточно-Сибирский завод железобетонных конструкций), то в настоящее время добычу ПГС ведут многочисленные мелкие предприятия (табл. 1, 2).
При этом площади лицензионного отвода для освоения запасов в среднем составляют 5-8 га. Многие предприятия осуществляют разработку ПГС на участках площадью всего 2-3 га, где практически невозможно обеспечить нормальное ведение горных работ. С уменьше-
Таблица 1
Характеристика запасов анализируемых карьеров по добыче песчано-гравийной смеси в Иркутской области
Месторождение (кол-во объектов) Предприятие Показатели Огод, „ 3
V* Vр* Vп* Н* Кв* 8* гыс. м
ООО «ИЗНМ», ОАО
Иркутное (10) «Максимовское», ОАО «ИнМ», ООО «ВСЗЖБК» 505,6 0,0 63,5 7,5 0,4 9,0 94,5
Кудинское(2) ООО «Хомутовская ДПМК», ООО «СендТрейд» 521,2 0,0 54,9 6,9 0,4 11,0 115
Остров Зуевский (1) ООО «Нью-Лен-Ойл» 1293,0 0,0 128,9 6,7 0,3 2,4 110
Старо-Ясачное (1) ОАО «Усолье-стройматериалы» 340,0 0,0 47,6 8,4 0,3 5,0 50
Балакшинское (1) ОАО «ИЗНМ» 1649,1 0,0 168,3 7,4 0,4 30,5 211
Мординское (1) ООО «Управление пром. пр.» 105,4 0,0 34,8 10,3 0,6 3,1 30
Алазамайское (1) ООО «Индустрия строительства» 4958,7 308,4 53,4 16,0 0,0 134,2 100
Карьер (1) ОАО «ВЧНГ» 79,7 0,0 5,1 4,3 0,5 2,3 120
Китойское (1) ООО «АрхиДомСтрой» 81,8 0,0 17,5 6,7 3,0 4,1 14
Костомаровское (1) МУП «Ком. хоз. Тайшетского района» 15800,5 0,0 3696,1 9,6 0,5 210,0 250
Шестаковское (1) ОАО «ИЗНМ» 636,1 0,0 19,8 8,2 1,2 8,1 20
Песчаный-3 (1) ОАО «ВЧНГ» 193,2 11,7 10,7 3,7 1,1 10,0 50
Песчаный-4 (1) ОАО «ВЧНГ» 144,4 5,2 4,4 4,9 0,4 38,6 20,7
Норинское (1) ИП Волнин А.В. 73,1 0,0 15,9 8,7 0,8 1,3 15
* V - геологические запасы, тыс. м ; V
■ объём разубоживания, тыс. м3; V - объём потерь, тыс. м3;
Н - глубина залегания, м; Кв - коэффициент вскрыши; 8 - площадь лицензионного отвода, тыс. м ; ргод - среднегодовая производительность карьера, тыс. м3.
7000
6000
«а 5000 £
| 4000 I 3000
л
2000
Ш
£ 1000 О
о
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Год
Рис. 1. Динамика добычи ПГС на территории Иркутской области за период с 1988 по 2011 год
Таблица 2
Характеристика горно-добычных показателей анализируемых карьеров по добыче песчано-гравийной смеси в Иркутской области
Месторождение (кол-во объектов) Предприятие Площадь нарушенных земель, тыс. м3 ЛS*, м2/м3 Wp*, 3 тыс. м Sв*, га
К* ВО* ГТС* Пр* Всего
Иркутное (10) ООО «ИЗНМ», ОАО «Максимовское», ОАО «ИнМ», ООО «ВСЗЖБК» 8,9 2,9 0,6 0,9 11,7 0,30 156,90 7,07
Кудинское(2) ООО «Хомутовская ДПМК», ООО «СендТрейд» 11,0 5,1 - 0,3 16,4 0,36 273,00 5,51
Остров Зуевский (1) ООО «Нью-Лен-Ойл» 23,5 - - 0,7 24,2 0,21 25,53 25,53
Старо-Ясачное (1) ОАО «Усолье-стройматериалы» 5,0 - 0,7 1,0 6,7 0,23 54,50 4,67
Балакшинское (1) ОАО «ИЗНМ» 26,8 - 3,3 1,0 31,0 0,21 524,10 28,60
Мординское (1) ООО «Управление пром. пр.» 3,1 0,8 1,3 0,2 5,4 0,29 54,35 1,83
Алазамайское (1) ООО «Индустрия строительства» 110,4 - 0,8 5,6 116,8 0,08 301,59 0,00
Карьер (1) ОАО «ВЧНГ» 2,7 2,0 - 0,1 4,8 0,64 55,71 0,00
Китойское (1) ООО «АрхиДомСтрой» 4,0 1,0 - 0,1 5,1 0,79 109,00 0,00
Костомаровское (1) МУП «Ком. хоз. Тайшетского района» 197,8 15,2 - - 213,0 0,18 645,00 130,00
Шестаковское (1) ОАО «ИЗНМ» 8,3 1,8 1,0 0,6 11,6 0,23 0,00 0,00
Песчаный-3 (1) ОАО «ВЧНГ» 10,9 6,7 1,1 0,5 19,2 0,99 305,27 0,00
Песчаный-4 (1) ОАО «ВЧНГ» 4,5 2,2 0,1 1,2 8,0 0,55 69,00 0,00
Норинское (1) ИП Волнин А.В. 1,4 1,8 0,0 0,2 3,4 0,59 24,68 0,78
* К - карьерная выработка (включая внутренние отвалы); ВО - внешние отвалы; ГТС - гидротехнические сооружения; Пр - прочие; ЛS - землеёмкость, м2/м3; Wp - объём работ по рекультивации, тыс. м3; Sв - площадь искусственного водоёма, га.
с уи5,и
511 1/9
4045,3
\ А 08, 7 17ЙЗ 1,0 137 ,3 250[ 58,
654, 2 14 30, 8 ¿73 К! 08, 1084,8 уЛ"б9
и VI, 3 В,! ишд ТГ/Ч1,
нием площади лицензионного отвода не только усложняется разработка месторождения, но и резко увеличиваются потери полезного ископаемого вдоль контура запасов (рис. 2), значительно возрастает землеёмкость горных работ (рис. 3).
Карьеры, разрабатывающие пес-чано-гравийную смесь, наносят значительное негативное воздействие на окружающую среду. Безусловно, оно менее велико, нежели воздействие карьеров по добыче руд чёрных и цветных
35,00
О*. 30,00
О. (1) 25,00
1-
с
ш 20,00
I
I
и т 15,00
¡-
>- 10,00
и
т 5,00
0,00
металлов, горно-химического сырья или угля, поскольку основное количество месторождений песчано-гравийного сырья имеет меньшие размеры, при их разработке не применяются взрывные работы. Однако стоит заметить, что на этих месторождениях горными работами нарушаются самые ценные участки земли - поймы рек (например, месторождения ПГС на реках Ангара, Иркут, Куда и т.д.). При этом происходит существенное воздействие не только на земельные, но и на водные ресурсы.
50 100 150 200
Площадь лицензионного отвода, га
250
Рис. 2. Зависимость эксплуатационных потерь полезного ископаемого от площади
лицензионного отвода
ю
со
-О I-
и
о
т
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Площадь лицензионного отвода, га
Рис. 3. Зависимость землеёмкости горных работ от площади лицензионного отвода
1,2
Разработка месторождений песча-но-гравийной смеси осуществляется с использованием небольших и неглубоких карьеров. При этом структура нарушенных земель здесь имеет свою специфику.
С целью анализа структуры нарушенных горными работами земель в Иркутской области нами был сделан анализ 62 проектов горных работ на месторождениях угля, золота и стройматериалов. Анализ показал, что в среднем на карьер (включая внутренние отвалы) приходится 62% нарушенных земель, на внешние отвалы - 26%, на гидротехнические сооружения - 6%. Структура нарушенных горными работами земель при разработке месторождений ПГС (рис. 4) заметно отличается от общей. Карьерные выработки в этом случае занимают уже 79%, тогда как внешние отвалы - всего 15%. Это вызвано тем, что, во-первых, коэффициент вскрыши здесь значительно меньше, а, во-вторых, при добыче ПГС лицензионным отводом существенно ограничивается площадь горных работ.
карьер (включая внутренние отвалы) ■ внешние отвалы ■ ГТС ■ прочие Рис. 4. Структура нарушенных земель по 24 горнодобывающим объектам, разрабатывающим песчано-гравийную смесь и пески в Иркутской области
Краткая информация об исследуемых горнодобывающих объектах на месторождениях ПГС приведена в табл. 1, 2.
Всего анализировалось 24 объекта по добыче ПГС и песков, эксплуатируемых 19 предприятиями Иркутской области. Проектные сроки разработки участков составляют 2-12 лет (на двух наиболее крупных участках - 46 лет и 52 года), годовая производительность по добыче полезного ископаемого составляет 14-211 тыс. м , землеёмкость горных работ изменяется от 0,08 до 0,99
2/ 3
м /м .
Наибольшая землеёмкость горных работ отмечается на участках, имеющих больший коэффициент вскрыши, что обуславливает необходимость размещения отвалов за пределами карьера. По мере увеличения запасов, а соответственно и площади лицензионного отвода земле-ёмкость горных работ сокращается (рис. 5). Последнее объясняется возможностью размещения пустых пород в выработанном пространстве.
ю
Г
со а:
о
зс
^
Ш
ш т
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Запасы полезного ископаемого, тыс. куб. м
Рис. 5. Зависимость землеёмкости горных работ от запасов ПГС
18000
В связи с разработкой большинства месторождений ниже уровня грунтовых вод значительная доля (67%) отработанных участков рекультивируется с созданием водоёмов. Горизонт воды в искусственных водоёмах устанавливается вблизи от естественного уровня грунтовых вод. Площадь зеркала создаваемых водоёмов растёт по мере увеличения отрабатываемых запасов. Однозначной зависимости между глубиной карьера и параметрами создаваемого водоёма не установлено. Тем не менее, 100
в среднем, несмотря на увеличение глубины залегания полезного ископаемого, доля затопленной части карьера в общей площади рекультивируемых земель уменьшается (рис. 6). Последнее объясняется нарастанием площадей, занятых внешними отвалами и гидротехническими сооружениями.
С увеличением производственной мощности добывающих объектов структура нарушенных земель заметно изменяется: уменьшаются доли площадей, занятых внешними отвалами, гид-
о
■■V ^
о о^ Ч
° п
О -О
^ О-
О га
го О и
к ^
о
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
♦ ♦♦
4
ж
♦ ф
♦
♦
10
11
Глубина карьера, м
Рис. 6. Зависимость доли зеркала создаваемого водоёма в площади рекультивируемых
земель от глубины карьера
Таблица 3
Общая характеристика анализируемых карьеров по добыче песчано-гравийной смеси в Иркутской области
Запасы полезного ископаемого, тыс. м3 Количество объектов Глубина карьера, м Структура нарушенных горными работами земель, % Зем-леём-кость, 3/ 3 м /м Удельный объём рекуль-тива-ции, 33 м /м
Карьер (включая внутренние отвалы) Внеш ние отвалы Гидро-технические сооружения (ГТС) Прочие
0 - 500 13 6,92 66,8 26,9 7,1 9,0 0,45 1,24
>500 11 8,21 85,0 20,8 5,3 3,2 0,23 0,94
0-15800 24 7,51 75,6 24,4 6,4 6,3 0,36 1,12
ротехническими сооружениями и пр. То есть на более крупных объектах появляется возможность размещения пустых пород, отстойников, промплощадок в выработанном пространстве карьера. С увеличением запасов и производственной мощности объектов снижается зем-леёмкость производства, уменьшается удельный объём рекультивационных работ (табл. 3).
Рост потерь и разубоживания полезного ископаемого, увеличение зем-леёмкости производства, а также усложнение горных и рекультивационных работ отмечаются на участках неправильной формы, особенно при большом количестве угловых точек лицензионного отвода. Лицензионные участки прямоугольной и близкой к ней формы обеспечивают более полное использование недр, позволяют повысить качество полезного ископаемого и экологическую чистоту горных работ.
Таким образом, анализ нарушенных при добыче ПГС земель позволил установить зависимость структуры этих земель, а также землеёмкости производства, объёмов работ по рекультивации, величины потерь и разубоживания полезного ископаемого от количества запасов и производственной мощности горнодобывающих предприятий.
По результатам анализа установлено, что для улучшения полноты использования недр, повышения качества добываемого полезного ископаемого, снижения землеёмкости горных работ и уменьшения объёмов работ по рекультивации необходимо увеличивать параметры участков месторождений, выделяемых для разработки, и при конкурсном отборе недропользователя отдавать предпочтение более крупным горнодобывающим предприятиям.
Рецензент доктор геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета Ж.В.Семинский
