CC BY
55
ГОРНОЕ ДЕЛО И ГЕОЛОГИЯ
УДК 622.014.3:351.823.2.003.1
СОВРЕМЕННОЕ ВИДЕНИЕ РАЗВИТИЯ ДОБЫЧИ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РОССИИ
© 2012 г. СА. Вохмин, Г.С. Курчин, Е.П. Волков, Е.В. Зайцева
Сибирский федеральный Siberian Federal University,
университет, г. Красноярск Krasnoyarsk
Рассмотрены некоторые экологические аспекты развития добычи нерудного строительного сырья в России, проиллюстрированы неблагоприятные последствия отработки таких месторождений при открытом способе добычи. Кроме того, предложена экологически безопасная технология отработки нерудного сырья подземным способом.
Ключевые слова: экология; полезные ископаемые; нерудные строительные материалы; гипс; ангидрит.
This article contains some ecological aspects of non-metallic building materials development extraction in Russia, illustrates ill effects of mining this deposits by surface mining. In addition this article gives environmentally benign technology of mining non-metallic building materials by sub-surface mining.
Keywords: ecology; minerals; non-metallic building materials; gypsum; anhydrite.
Горно-добывающая промышленность на сегодняшний день остается основополагающей для российской экономики. Выбор способа разработки (открытый, подземный, комбинированный, гидромеханизированный, скважинный) определяется горногеологическими, горно-техническими и экономическими условиями. Определенное значение имеют также климатические условия и уровень развития науки и техники. Наибольший удельный вес в мировой практике принадлежит открытому способу добычи, что обусловлено вовлечением в сферу хозяйственной деятельности в основном месторождений полезных ископаемых осадочного и метаморфического происхождения, залегающих в верхней части земной коры - литосфере [1]. Это в полной мере относится и к месторождениям нерудного строительного сырья. А.С. Чирков [2] отмечает, что при разработке месторождений строительных горных пород наносится ущерб окружающей среде: разрушается плодородный почвенный слой; загрязняются вода и атмосфера; выводится из строя пашня (с 1981 г. абсолютный прирост пашни на Земле прекратился, а с 1984 г. мировой прирост зерна стал отставать от прироста населения планеты); отработанные карьерами площади не полностью рекультивируются; увеличиваются объемы отходов горного производства (при разработке карбонатных пород они составляют 50 %; изверженных - до 20 % ) и др.
Производство открытых горных работ сопровождается формированием отвальных насыпей, хвосто-хранилищ, гидроотвалов. При этом воздействие на
окружающую среду современных карьеров и техногенных массивов приобретает региональный характер. В то же время при открытом способе разработки месторождений нарушаются значительные земельные площади, динамика рекультивации которых не соответствует перспективам развития будущих поколений. Нарушениям, преобразованиям и негативному воздействию подвергаются не только земли и воды непосредственно в пределах карьерного поля, но и территории, занимаемые под внешние отвальные массивы, транспортные и энергетические коммуникации горного предприятия.
Техногенные изменения окружающей природной среды при разработке месторождений обладают большой инерционностью (продолжаются и после горных работ) и «эффектом домино» (малые воздействия вызывают крупномасштабные последствия). В этой связи все острее встает вопрос о восстановлении земель, т.е. качественных ее характеристик.
В настоящее время в некоторых регионах воздействие открытых горных работ на окружающую среду настолько сильно, что ученые предлагают спасать не только представителей флоры и фауны, но и сами почвы. Особенно эта проблема обострилась в Республике Татарстан, где продолжающаяся антропогенная деградация почвенного покрова настоятельно требует сохранения и резервирования сохранившихся участков естественных черноземов. Эти почвенные разности нуждаются в первоочередной организации заповедников и заказников для их строгой охраны. Для этих целей предложено даже создать «Красную книгу почв».
В работе [3] авторы предлагают при проектировании разработки месторождений детально прорабатывать тот аспект горной деятельности, который связан с наибольшим повреждением той или иной компоненты окружающей среды, так называемый «лимитирующий» экологический фактор горно-технологического проектирования. Например, при проектировании и разработке месторождений объемы вскрышных пород возрастают с увеличением глубины ведения горных работ. При увеличении глубины разработки в два раза объемы вскрыши, размещаемые на поверхности, в общем случае увеличиваются в три и более раз. В данном примере лимитирующим экологическим фактором может стать отсутствие площадей для размещения внешних отвалов.
В сложившейся ситуации разработки экологичных схем добычи минерального сырья необходимо снижение нагрузки на экологию от добычи и переработки нерудного сырья, что приведет к значительному оздоровлению окружающей нас природной среды. В работе [2] указывается, что вопросы охраны окружающей среды регулярно поднимались в течение последних 50 лет. Так, в 70-е гг. в качестве стратегического направления природоохранной деятельности было выбрано создание и совершенствование методов и средств зашиты окружающей среды в конце производственного цикла, однако данное направление оказалось малоэффективным. Следующим витком в попытках решения проблем экологии стала Международная конференция по проблемам охраны окружающей среды в Женеве в 1978 г. Своего апогея экологические вопросы достигли после состоявшейся в Рио-де-Жанейро в июне 1992 г. конференции ООН по окружающей среде и развитию. На конференции был принят исторический документ «Повестка дня на XXI век» - программа всемирного сотрудничества, направленная на гармоничное достижение двух целей -высокого качества окружающей среды и здоровой экономики для всех народов мира.
Для достижения указанной цели при разработке месторождений нерудного сырья необходимо шире использовать подземный способ добычи. В настоящее время недропользователи неохотно идут на отработку месторождений нерудного строительного сырья подземным способом. Это в первую очередь связано с высокими издержками производства и необходимостью больших (по сравнению с открытой добычей) первоначальных вложений. Нередко для принятия решения о подземной добыче требуется давление общественности. В этой связи необходимо найти некий компромисс между обществом и бизнесом. Решение есть. Необходимо создать унифицированную методику принятия решения по выбору способа отработки месторождений нерудных строительных материалов. Так же нужно ужесточить «лимитирующие» факторы при выборе метода отработки месторождений, в число которых включить и перечень видов почв, флоры и фауны, подлежащих особой охране государства. При отсутствии такого перечня - его обязательная разработка.
В случаях, когда отработка открытым способом невозможна, то рассмотреть варианты отработки месторождений нерудного строительного сырья подземным способом камерно-столбовыми системами разработки. Данная технология позволит ужесточить контроль государства за сохранностью окружающей среды и обеспечит высокую прибыль предприятия-недропользователя.
Возникает вопрос: почему именно камерно-столбовые системы разработки? Дело в том, что эти системы конструктивно просты и полностью удовлетворяют условиям добычи нерудного сырья. А.С. Чирков отмечает, что поскольку строительное сырье и материалы являются дешевыми, то, естественно, нет смысла их экономить при производстве различных видов продукции, что приводит к повышению материалоемкости готовых изделий и растущему потреблению минеральных ресурсов, и, в конечном итоге, к значительному ущербу природной окружающей среде [2]. Конечно, при системах с закладкой коэффициент извлечения из недр значительно выше, и воздействие на окружающую среду практически отсутствует, но стоимость добычи слишком велика и абсолютно не подходит для нерудных строительных материалов.
При системах с обрушением себестоимость добычи полезного ископаемого невысока, и коэффициент извлечения из недр составляет 0,7-0,8, однако воздействие на окружающую среду велико - возможны проседание поверхности и даже ее обрушение.
Коэффициент извлечения из недр при камерно-столбовых системах значительно ниже, нежели при системах с обрушением, однако экологическое воздействие при системах с обрушением все же весьма высоко, некоторые участки земель существенно проседают, образуются провалы. Поэтому экологически безопасной технологией отработки нерудного сырья, удовлетворяющей всем требованиям добычи нерудного строительного сырья, является подземная отработка месторождений камерно-столбовыми системами.
Для создания инвестиционной привлекательности месторождений нерудного сырья при использовании именно этой технологии отработки необходимо в ней проработать ряд моментов, основным из которых является снижение потерь полезного ископаемого.
Одним из методов снижения потерь является создание методик расчета показателей извлечения и конструктивных элементов системы разработки. Принципы нормирования показателей извлечения из недр при отработке нерудных строительных материалов заложены в работах [4 - 8]. Опираясь на данные исследования, необходимо провести комплексную работу по нормированию показателей извлечения из недр для камерно-столбовых систем не только с применением БВР, но и с комбайновой выемкой.
Поскольку основные потери полезного ископаемого при камерно-столбовых системах формируются в различного рода целиках, то создание методики расчета рациональных параметров целиков при добыче нерудных полезных ископаемых выступает первоочередной задачей. Решением задачи определения
параметров целиков занимались многие ученые, однако для условий нерудных строительных материалов данный вопрос в настоящее время остается отрытым. По большей части это связано с тем, что большинство нерудных месторождений все же отрабатываются открытым способом. В этой связи необходимо провести анализ горно-геологических условий залегания таких месторождений и создать единую методику расчета конструктивных элементов камерно-столбовой системы разработки для условий подземной отработки нерудных строительных материалов.
Кроме того, необходимо создать комплексный механизм оценки полноты сохранности недр для экологически безопасной технологии отработки нерудных полезных ископаемых подземным способом, который позволит контролирующим инстанциям реально оценивать ситуацию.
В настоящее время данные работы проводятся в Институте горного дела, геологии и геотехнологий Сибирского федерального университета.
Литература
1. СенченкоД.С. Инженерно-геоэкологическое обоснование нарушенности земель горнопромышленной деятельностью для восстановления экологического равновесия // Научный вестн. Моск. гос. горного ун-та. 2011. № 1. С. 85 - 90.
Поступила в редакцию
2. Чирков А.С. Охрана окружающей среды при разработке месторождений строительных горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2000. № 11. С. 9 - 11.
3. Шапарь А.Г., Копач П.И., Шварцман В.М. Некоторые экологические аспекты воздействия объектов горного производства на прилегающие территории // ГИАБ.
4. Белых В.Т., Маринина А.Г. Обеспечение конкурентно способности промышленного предприятия на основе реализации экологической стратегии // Вестн. МГТУ им. Г.И. Носова. 2009. № 4.
5. Курчин Г.С., Вохмин С.А., Требуш Ю.П. Повышение эффективности подземной отработки нерудных залежей // Lambert Academic Publishing GmbH & Co/KG -Saarbruecken. 2011. 162 с.
6. Вохмин С.А., Загиров Н.Х, Курчин Г.С., Требуш Ю.П. Расчет показателей извлечения при отработке прикон-тактных зон месторождений нерудного сырья // Маркшейдерия и недропользование. 2010 № 2. С. 18 - 20.
7. Вохмин С.А. Требуш Ю.П., Ермолаев В.Л., Малиновский Е.Г., Курчин Г.С. Методический подход к определению нормативных величин показателей извлечения нерудного сырья // Маркшейдерия и недропользование. 2009. № 6. С. 44 - 50.
8. Вохмин С.А., Курчин Г.С., Майоров Е.С. К вопросу определения нормативных величин потерь при добыче ангидрита камерно-столбовой системой разработки // Вестн. МГТУ им Г.И. Носова. 2010. № 1. С. 10 - 13.
19 марта 2012 г.
Вохмин Сергей Антонович - канд. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Шахтное и подземное строительство», Сибирский федеральный университет. Тел. 8-913-185-6409. E-mail: svokhmin@mail.ru
Курчин Георгий Сергеевич - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Шахтное и подземное строительство», Сибирский федеральный университет. Тел. 8-904-895-9490. E-mail: KurchinGS@mail.ru
Волков Евгений Павлович - старший преподаватель, кафедра «Подземная разработка месторождений», Сибирский федеральный университет. Тел. 8-913-584-9666. E-mail: volkoff2@yandex.ru
Зайцева Екатерина Васильевна - аспирант, кафедра «Шахтное и подземное строительство», Сибирский федеральный университет. Тел. 8-923-293-4575.
Vokhmin Sergey Antonovich - Candidate of Technical Sciences, professor, department «Mine and underground building», Siberian Federal University. Ph. 8-913-185-6409. E-mail: svokhmin@mail.ru
Kurchin George Sergeevich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Mine and underground building», Siberian Federal University. Ph. 8-904-895-9490. E-mail: KurchinGS@mail.ru
Volkov Evgeniy Pavlovich - senior lecturer, Siberian Federal University. Ph. 8-913-584-9666. E-mail: volkoff2@yandex.ru
Zajtseva Ekaterina Vasilevna - post-graduate student, department «Mine and underground building», Siberian Federal University. Ph. 8-923-293-4575.
