Экологические аспекты гидромеханизации открытых горных работ

Е.А. Кононенко, с.н.с, к.т.н.

Московский государственный горный университет

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Принято считать, что применение гидромеханизации на карьерах приносит значительно больший вред окружающей среде, чем традиционные технологии ведения горных работ. На чем основано это убеждение? Очевидно, при пребывании на карьере прежде всего обращают на себя внимание весьма значительные, казалось бы безжизненные, рыжие пятна гидроотвалов. Они бросаются в глаза из-за того, что расположены среди полей и лесов, а не рядом с карьером или отвалами вскрышных пород. Да, землеемкость гидроотвалов больше, чем “сухих”. Средняя высота гидроотвалов в Кузбассе не превышает 20 м, а автомобильные /авто/ или железнодорожные /ж.д./ отвалы уже достигли высоты 60 - 80 м. Однако незаболоченные части гидроотвала практически сразу зарастают, а авто- и ж.д. отвалы долго пылят, если не произвести их рекультивацию. Это естественно, т.к. в гидроотвалах укладываются чаще всего нетоксичные породы, такие как суглинки, супеси, песок и глина. Эти породы потенциально плодородны [1], а наличие достаточного количества влаги обеспечивает успех естественной задерновки. Необходимо только исключить возможность заболачивания гидроотвалов и правильно рассчитать параметры и форму рельефа рекультивируемой поверхности. Опыт работ показывает, что сам процесс замыва, когда гумусовые частицы не только из верхнего плодородного слоя, но и из так называемых “погребенных почв”, в результате намыва аккумулируются на поверхности. Это происходит из-за того, что более тяжелые песчаные и глинистые частицы при намыве

осаждаются пронизывая природный слой взвешенных гумусовых частиц и укладываются под него. Таким образом, для рекультивации средствами гидромеханизации следует определить порядок замыва, обеспечивающий экологически адекватные формы и параметры техногенного рельефа [2,3]. Следовательно, гидроотвалы при правильном их формировании, не представляют экологической угрозы.

Второй аспект рассматриваемого вопроса заключается в том, что высокое энергопотребление - порядка 10-12 квт-час на 1 м3 гидровскрыши - считается таким высоким, что ставится под сомнение целесообразность применения гидромеханизации. Говорят, что весь тот уголь, который добывается в результате ведения гидровскрышных работ, должен быть сожжен для получения электроэнергии, которая должна быть использована самой гидромеханизацией. Что на это можно ответить? Однозначный ответ дает технико-экономическое сопоставление вариантов. Если суммарные затраты на разработку 1 м3 гидровскрыши меньше затрат на альтернативную технологию, то гидромеханизацию следует применять, т.к. в плате за электроэнергию уже заложены затраты как на саму выработку, так и на ликвидацию экологического ущерба, связанного с выработкой электроэнергии. Следует помнить, что кроме электроэнергии, металла и сравнительно простых и недорогих насосов, землесосов и гидромониторов гидромеханизация не требует ни строительства дорог (которые пылят), ни топлива (выхлопные газы), на резины на автопокрышки или конвейерные ленты

(производство резины также негативно влияет на экологию). Кроме того, разработан и внедряется на разрезе “Колмогоровский” концерна “Кузбассразрезуголь” специальный способ гидромониторно-землесосной разработки вскрышных пород с повторным циклом водоснабжения в забое, который на 20-40% снижает энергопотребление [4].

Следующий и последний аспект обвинений гидромеханизации в негативном влиянии на окружающую среду является само применение воды и, казалось бы, вредное на нее воздействие. На самом деле все наоборот. Сопоставление качества воды близлежащих водоемов и поступающей в гидроогвал в паводок с находящейся в гидроотвале и несколько раз прошедшей весь технологический оборот, проведенный ИГГ СО АН СССР показало, что в процессе прохождения воды через цикл, обеспечивается улучшение ее свойств [5]. Частицы породы, как природный сорбент, способствуют захоронению нефтепродуктов и солей тяжелых металлов в тело гидроотвала. Окислению органики способствует аэрация воды при гидромониторном размыве пород. Все это обеспечивает хорошее качество воды, подтверждением которому служит тот факт, что рыба более интенсивно размножается и быстро растет в гидроотвалах, а не в соседних водоемах. Только на стадии заполнения гидроотвала, когда не хватает воды, происходят болезни и мор рыбы.

Все вышесказанное является как бы защитой гидромеханизации, а теперь пойдем в “нападение”. Что делать, если угольное месторождение сильно обводнено, рядом протекает река со значительными рыбными запасами, а вода, попавшая в угольный забой, из-за токсичности угля без специальной обработки не может быть перекачена в природный водоем. Таковы реальные условия Дальнего Востока, например, Ерко-вецкого угольного месторождения. Причем, из четырех участков этого месторождения.

два очень водообильны (от 4000 до 10000 м3/ч), в том числе один расположен у реки и соединен с ней пластом песчано-галечных отложений. Единственным решением этого вопроса является применение гидромеханизации не только для ведения вскрышных работ, но и для добычи угля. Если добыча угля будет производиться землесосными снарядами, оснащенными фрезерными рыхлителями, то не потребуется ни водоотлив ни осушение [6]. Еще один аспект применения гидромеханизации, который непосредственно влияет на окружающую среду - это выделение строительных материалов /песка, гравия, щебня/ из вскрышных пород. В табл.1 приведена экспертная оценка возможных объемов четвертичных вскрышных пород ряда угольных разрезов, включая объемы строительных материалов, которые могут быть добыты из вскрышных пород. Во всех случаях, кроме Татауровского песчано-гравийного месторождения /которое является самостоятельным месторождением и просто расположено в контурах разреза “Восточный” /, добыча строительных материалов не является попутной добычей. Как говорил академик В.В.Ржевский, добыча строительных материалов в этом случае может осуществляться только принципиально новым способом. Для добычи песка и гравия, запасы которых сами по себе не являются месторождением / из-за малого их количества или загрязненности/, и обеспечения их качества должны быть использованы технологические процессы гидромеханизированной технологии ведения вскрышных работ: гидромониторный размыв и гидравлический транспорт. Для сгущения гидросмеси и добычи песка и гравия в МГГУ разработано специальное устройство, обеспечивающее высокоэффективное выделение строительных материалов по сравнению с традиционным оборудованием [7]. Таким образом, гидромеханизация является наиболее экологически чистой технологией разработки четвертичных

вскрышных пород. Ввиду их потенциального плодородия, появляется возможность единовременно вести вскрышные работы и осуществлять рекультивацию нарушенных горными работами земель. Использование электроэнергии обуславливает чистоту атмосферы. Известно, что автосамосвал грузоподъемностью 180 т при работе за одну секунду выделяет окиси углерода - 468 мг,

окиси азота - 109 мг, альдегидов - 37,8 мг. Каждый кубометр вскрыши, разработанный средствами гидромеханизации, а не с применением автотранспорта, уменьшает загрязнение атмосферы не только вредными газами, но и пылью, и способствует снижению экологической нагрузки в районе открытой добычи полезных ископаемых.

Таблица 1

Производственное объединение, концерн Угольный разрез Объем четвертичных вскрышных пород млн м Возможные объемы строительных материалов. млн м

песок гравий

Кузбассразрезуголь Моховский 170 12 - 15

Ер> каковский 160 0.3 1.5

Колмогорове кий (IX - й пласт ) 215  12

Приморскуголь Павловский I (уч. "Восточный” 4,5 0.81 -

Павловский II 496 300 -

Лучегорский II 350 - 4.5

Башкируголь Тюльга некий 868 20-25

Красноярскуголь I (азаровский 400 15.0 5.0

Лальвостуголь Ерковецкий 938 309 484

Востсибуголь Восточный 133* 133

* Татауровское песчано-гравийное месторождение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кононенко Е.А., Щербакова Е.П. Санитарно-гигиеническая рекультивация средствами гидромеханизации откосов внешних отвалов коренных пород. М: МГГУ, В сб. Новые технологии и технические средства гидромеханизации и подводной добычи. 1994 г.

2. Русский В.А., Кононенко Е.А., Русский A.B. Расчет уклонов рекультивируемых территорий. М: МГГУ, в сб. Новые технологии и технические средства гидромеханизации и подводной добычи. 1994 г.

3. Анзимиров Л.В., Кононенко Е.А., Бирюков A.C., Горте В.Ф. Рекультивация гидроотвала разреза '‘Мохов-ский”. М: МГГУ, В сб. Новые исследования и разработка технологии и технических средств морской добычи и гидромеханизации. 1991 г.

4. Павленко Г.В., Шелоганов В.И., Кононенко Е.А., Шелепов В.В., Камышниченко А.Ю. Способ гидромониторно-землесосной разработки. A.C. №1742479, б.из. № 23 1992 г., Патент № 1742479.

5. Подгорный М.С., Кононенко Е.А. Состояние и перспектива развития гидромеханизации на разрезах Минуглепрома СССР. Тезисы и доклады научно-технического совещания “Интенсифи-кация гидромеханизационных работ и подводной добычи с применением погружных грунтозаборных комплексов”. М: ВНТГО, 1989 г.

6. Отчет МГГУ Создание системы транспорта водоугольной пульпы из обводненных месторождений до терминала подготовки высококонцентрированной водоугольной суспензии. М. 1994, 1995гг.

7. Кононенко Е.А., Полежаев A.B., Сатюков Г.М., Смойловская JI.A. Шошенский М.Л. Устройство для сгущения гидросмеси. A.C. №1500367 б.из. № 30, 1989 г.

© Е.А. Кононенко