Построение алгоритма управления геоэкологическими рисками на месторождениях полезных ископаемых

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Карпенко Нина Петровна

Докт. техн. наук

Профессор кафедры «Гидрология, гидрогеология и регулирование стока» ФГБОУ ВО «РГАУ-МСХА

имени К.А. Тимирязева», г. Москва Супрун Вероника Александровна Магистрант направления подготовки «Экология и природопользование на водосборных территориях» ФГБОУ ВО «РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева», г. Москва

АННОТАЦИЯ.

В статье изложены вопросы по построению алгоритма управлению геоэкологическими рисками при разработке месторождений полезных ископаемых. Рассмотрены основные задачи, состав и методы управления геоэкологическими рисками. Для конкретного месторождения определена специфика сброса шахтных вод и дан анализ перспективам их использования в качестве современной инновационной малоотходной технологии.

ABSTRACT.

In the article the questions on the construction of an algorithm for the management of geoecological risks in the development of mineral deposits are presented. The main tasks, composition and methods of managing geoe-cological risks are considered. Specific character of the discharge of mine waters is determined for a specific deposit and the prospects for their use as a modern innovative low-waste technology are analyzed.

Ключевые слова: месторождения полезных ископаемых, геоэкологические риски, негативные последствия, шахтные воды, малоотходные технологии.

Key words: deposits of minerals, geoecological risks, negative consequences, mine waters, low-waste technologies.

Введение. Подземная разработка месторождений полезных ископаемых характеризуется изъятием значительных объемов горных пород, при котором происходит интенсивное загрязнение окружающей среды из-за поступления минеральной пыли и газов в процессе разрушения пород, бурения скважин, взрывной отбойки, вторичного дробления, погрузки, транспортировки и т.д. Все эти негативные последствия производства горных работ обусловлены возникновением геоэкологических рисков, снижение которых возможно при соответствующем их управлении.

Цель исследований. Целью исследований является составление алгоритма управления геоэкологическими рисками на месторождениях твердых полезных ископаемых.

Материал и методы исследований. Под управлением геоэкологическими рисками понимается разработка управленческих решений по научному обоснованию комплекса различных мероприятий, реализация которых позволит снизить риск развития неблагоприятных последствий. Основными задачами управления геоэкологическими рисками на месторождениях полезных ископаемых являются [2, 3]:

• разработка научных основ диагностики и учета негативных последствий на природную среду при разработке месторождений полезных ископаемых;

• обобщение социально-экономических и экологических факторов в районе освоения месторождения, определяющих принятие решений по оценке геоэкологического риска;

• диагностика негативных последствий с учетом экологического потенциала имеющихся объектов территории;

• разработка модели управления геоэкологическим риском, которая позволит снизить вероятность возникновения неблагоприятных последствий при ведении горных работ;

• разработки методики, позволяющей определить величину геоэкологического риска с учетом фактического уровня негативного воздействия эксплуатации месторождения.

При разработке алгоритма управления геоэкологическими рисками на месторождениях полезных ископаемых следует рассматривать две базовых процедуры: процедуру идентификации и анализа возникновения геоэкологического риска и процедуру принятия решения по снижению негативных последствий путем разработки мероприятий (природоохранных, административно-правовых и экономических и т.д.) [4].

Процедура идентификации геоэкологических рисков представляет собой оценку рисков на информационном уровне, на котором проводится анализ и оценка геоэкологического риска на основе информационной баз и массивов данных по проведению имитационного моделирования воздействия разработки полезных ископаемых на окружающую

среду с использованием сценарных исследований, позволяющих учесть фактор случайных неоднород-ностей природных процессов и параметров.

Административно-правовые мероприятия, включая законодательные акты, основаны на стандартах, нормативах и методах административно -правового взаимодействия и предусматривают следующие основные мероприятия: экологическое нормирование, экологическое аудирование, экологическая экспертиза, экологический контроль, экологическое лицензирование и экологическая сертификация, экологическая паспортизация, прямые запреты и т.д.). Административно-правовые мероприятия базируется, прежде всего, на нормативных положениях Закона РФ «Об охране окружающей среды», Закона РФ «О недрах», где предусмотрен ввод добровольного и обязательного государственного страхования предприятий, учреждений, организаций, а также граждан, объектов их собственности и доходов на случай экологического бедствия, аварии и катастроф. При выборе и принятии решения по выбору оптимального варианта по управлению геоэкологическими рисками и повышению экологической безопасности природной среды могут быть использованы методы, в основе которых лежат международные стандарты.

В состав экономических мероприятий могут быть включены такие мероприятия как экологические платежи и налоги, экологические сборы, финансирование обеспечения экологической безопасности, субсидии, экологическое страхование, механизмы гражданской ответственности и т.д. Правильно налаженная система страхования геоэкологических рисков позволяет не только компенсировать возможный экономический ущерб, но и достаточно эффективно стимулировать снижение негативной нагрузки на природную среду, сводя к минимуму стоимость геоэкологических рисков при разработке месторождений полезных ископаемых [5].

Основными стратегическими задачами управления риском являются уклонение от риска (избежание риска), сохранение риска, изменение характера риска, снижение риска, реализация которых позволяет снизить негативное влияние разработки месторождения и/или компенсировать их другими природовосстанавливающими мероприятиями.

На основании опыта управления геоэкологическими рисками можно выделить следующие методы управления [2]: информационные; нормирующие; проверяющие; организационные; методы избежания риска; технические методы снижения негативного воздействия открытых горных работ и методы передачи риска другим объектам.

Информационные методы управления геоэкологическими рисками включают: подготовку и экологическое просвещение работников предприятия; своевременное оповещение о чрезвычайных ситуациях население района разработки месторождения; прогнозирование геоэкологических рисков открытых горных работ.

Нормирующие методы управления геоэкологическими рисками предусматривают: разработку и

проведение открытой экологической политики среди сотрудников предприятия и населения района; расчет предельно допустимого выброса вредных веществ; расчет предельно допустимого сброса; совершенствование регламентной базы, разработку и конкретизация должностных инструкций руководителей служб по охране окружающей среды; внедрение систем экологических стандартов на предприятии.

Проверяющие методы управления геоэкологическими рисками предполагает: проведение планомерного экологического аудита органами охраны окружающей среды; совершенствование системы контроля и измерения состояния окружающей среды; анализ загрязнения окружающей среды с целью последующего принятия мер по их устранению.

Организационные методы управления геоэкологическими рисками включают: создание системы управления безопасностью технологическими процессами открытых горных работ; создание экологической службы на уровне цехов, участков и предприятия; организация повышения квалификации персонала; организация геосистемного мониторинга по прогнозированию последствий освоения месторождений полезных ископаемых; создание фонда рекультивации нарушенных горными работами земель; принятие мер по локализации вредного воздействия ведения открытых горных работ на окружающую среду; предъявление требований к наличию соответствующих лицензий и сертификатов для выполнения работ по снижению экологических рисков.

Технические методы снижения негативного воздействия открытых горных работ включают: улавливание пыли при буровых работах; снижение пыле-газовыделений при массовых взрывах; снижение пылеобразования при горных работах; пыле-подавление на автомобильных дорогах; пылеподав-ление на пылящих поверхностях рабочих площадок и откосов уступов карьеров и отвалов; совмещение горных и рекультивационных работ; внедрение экологически безопасных технологических процессов, безотходных и малоотходных технологий; очистка дренажных и сточных вод предприятия; установка, реконструкция и совершенствование систем очистки выбросов и сбросов.

Методы избежания геоэкологических рисков включают: исключение опасных технологических процессов; переселение людей с загрязненной территории; отнесение технологических процессов из зоны опасности; внедрение экологически безопасных и безотходных технологий.

Передача геоэкологических рисков предполагает: добровольное страхование возможных убытков от неблагоприятных событий; передача рекультивации нарушенных горными работами земель специализированным предприятиям; компенсация ущерба, обусловленного ухудшением качества окружающей среды; передача отходов другим предприятиям.

Результаты и обсуждение. Изучение вопросов анализа, оценки и идентификации геоэкологических рисков и разработка методов их управления проводилась на Березовской золоторудной шахте «Южная» Свердловской области. Березовское месторождение по своим масштабам является одним из наиболее крупных объектов золотодобывающей промышленности. За 255 лет эксплуатации на нем добыто более 130 тонн золота. Товарной продукцией являются: золото, серебро, медь, щебень, песок строительный, камень бутовый [1].

Специфика подземной разработки месторождений твердых полезных ископаемых связана с непрерывным водоотливом шахтных вод и их сбросом без очистки на очистных сооружениях в пруды накопители, естественные понижения, реки и водоемы. Карьерные и шахтные воды характеризуются большими расходами, высокой минерализацией, отличаются высокой жесткостью, содержанием тя-

желых металлов, сульфатов и хлоридов, взвешенных частиц, соединений азота и содержанием органических загрязнений. Сброс шахтных вод в естественные понижения и поверхностные водоемы наносит огромный экологический ущерб окружающей среде. Вследствие этого, шахтные воды можно рассматривать с одной стороны как источник загрязнения окружающей среды, а с другой - как дополнительный источник водоснабжения для различных отраслей народного хозяйства после соответствующей очистки шахтных вод. Исследования показали, что основные негативные последствия, которые существенным образом ухудшают геоэкологические условия на прилегающей к шахте территории, связаны с большим сбросом шахтных вод в реку Березовка и пруды-накопители. В настоящее время на шахте «Южная» работают 2 водоотливные установки: на горизонтах 162 м и 512 м.

Схема водоотлива по шахте «Южная» показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема водоотлива на шахте «Южная»

Общий водоприток по шахте составляет 600800 м3/ч, однако при увеличении объема гидрозакладочных работ, а также при пересечении горными выработками тектонических нарушений во-допритоки будут возрастать. По химическому составу подземные воды месторождения слабо

минерализованные, гидрокарбонатно-сульфатного и сульфатно-карбонатного состава, нейтральные.

Состав шахтных вод шахты «Южная» представлен в таблице 1.

Таблица 1. Состав и концентрация загрязняющих веществ шахтных вод

Загрязняющие Концентрация загрязняющих

вещества веществ, мг/л

мышьяк 0,02

нефтепродукты 0,12

цинк 0,29

медь 0,44

железо 8,7

хлориды 31,4

Взвешенные частицы 34,5

магний 41,65

кальций 63,1

сульфаты 162,8

рН 7,4-7,5

Сухой остаток 491

Ежегодно рудником откачивается 14400 тыс. м3 воды, из которых 3,5 % используется на собственные производственные нужды, только 0,4 % реализуется на сторону, а 96,1% сбрасывается в реку Березовка. Основные экологические ущербы при разработке месторождения полезных ископаемых связаны со сбросом некачественных шахтных вод в поверхностные водоемы.

Выводы. Необходимость снижения экологической нагрузки на водные объекты, а также постоянное ужесточение контроля природоохранных органов требует применения современных технологий и оборудования для очистки карьерных и шахтных вод до норм сброса в поверхностные водоемы. Проведенный анализ показывает, что в настоящее время на большинстве карьеров и шахт России проблема сточных вод решается с применением неэффективных и морально устаревших технологий. Для очистки шахтной воды до уровня нормативных требований питьевого водоснабжения необходима глубокая очистка воды от механических примесей, органических соединений, тяжелых металлов, хлора, сероводорода и других соединений.

Рассмотрены основные задачи, состав и методы управления геоэкологическими рисками и разработана схема алгоритма управления геоэкологическими рисками на месторождениях твердых полезных ископаемых. В алгоритме управления геоэкологическими рисками при разработке месторождений полезных ископаемых необходимо предусмотреть блок оценки карьерных и шахтных

вод. Это решает несколько важных проблем: эффективную добычу полезных ископаемых, снижения негативного воздействия на окружающую среду, уменьшения экологических ущербов и использование шахтных вод для их дальнейшего использования в различных отраслях народного хозяйства. Перспектива по разработке технологии использования шахтных вод может явиться инновационной малоотходной технологией и позволит снизить геоэкологические риски на золоторудной шахте «Южная».

Список литературы

1. Войтинская Е.Е., Шайдурова Н.А. Под знаком золота: Березовский рудник. Прошлое, настоящее, будущее. - Екатеринбург: Издательство Сократ. - 2016. - С. 5-12.

2. Калыбеков Т. Обоснование возникновение экологического риска при открытой разработке месторождений // Известия Научно-Технического Общества «КАХАК». - Алматы, 2011. - №2 (32). - С. 95-99.

3. Карпенко Н.П. Геоэкологический риск: анализ, оценки, управление. Монография. - Pal-marium Academic Pablishing. - 2014. - 145 с.

4. Карпенко Н.П. Структура и оценка геоэкологических рисков // Природообустройство. - 2009.

- № 3. - С. 45-50.

5. Карпенко Н.П. Управление техноприрод-ными системами на основе геоэкологических рисков. - Труды XVIII Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», Москва, декабрь 2010. - М.: РГГУ. - 2010.

- С. 312-316.