Пути снижения эколого-экономических ущербов от негативного воздействия техногенных образований

© М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова, К.А. Моисеева, 2008

М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова, К.А. Моисеева

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ УЩЕРБОВ ОТ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

1ТЛ настоящему времени площадь нарушенных горными работами земель на территории России составила более 1,3 млн. га, из них более 10 % приходится на территории складирования техногенных образований, что при низком качестве систем безопасности, защитных и рекультивационных мероприятий, приводит к возникновению широкого спектра последствий их воздействия, таких как: загрязнение атмосферного воздуха; загрязнение приповерхностных отложений и растительности; загрязнение поверхностных и подземных вод; повышение заболеваемости и смертности населения; снижение эстетических характеристик визуального ландшафта; редукция количества видов растений и животных.

Мероприятия по обеспечению безопасного складирования техногенных образований преследуют цель ликвидации путей загрязнения и на этой основе уменьшения или предупреждения загрязнения окружающей среды. При этом опасность должна быть устранена как для источников загрязнения, так и для территории, подвергшейся их негативному воздействию. Мероприятия по обеспечению безопасности преимущественно рассматриваются как ограниченные во времени решения, которые приводят лишь к некоторому исправлению положения, поскольку ликвидация загрязнения соответствующими методами невозможна. Однако неоднократно возникает необходимость в планировании этих мероприятий как длительно действующих. Это относится к техногенным отложениям, представляющих собой потенциальные полезные ископаемые. Примером потенциальных полезных ископаемых могут служить заскладированные на территории хвостового хозяйства отходы обогащения мокрой магнитной сепарации, формирующиеся на ОАО "Михайловский ГОК". Хвостохранилище обогатительной фабрики Михайловского

302

Таблица 1

Рассеивание пыли в приземном слое атмосферы,

сдуваемой с хвостохранилища ОАО «Михайловский ГОК», мг/м3

Расстояние от Количество пыли, рассеиваемой при скорости ветра, м/с

источника пы- 3,5 5,3 6,7 7,8

ления, км

0,5 0,016 0,181 4,852 26,525

1,0 0,007 0,08 1,924 10,595

1,5 0,004 0,048 1,029 5,824

2,0 0,003 0,021 0,518 2,810

3,0 0,002 0,016 0,325 1,724

4,0 0,002 0,009 0,194 1,056

5,0 0,001 0,006 0,151 0,812

10,0 0,001 0,003 0,070 0,294

ГОКа - одно из крупнейших в России по площади и объему. Площадь земельного отвода 22,5 км2. Полезная площадь 17,3 км2. Объем ежегодно складируемых хвостов обогащения железистых кварцитов составляет более 12 млн. м3; объем хвостов, уложенных с начала эксплуатации - 284,3 млн. м3.

Негативное влияние на окружающую среду оказывает ветровое пыление открытых пляжей хвостохранилища. Причинами этого являются: тонкий помол исходной руды (класс -0,04 мм составляет порядка 75 %) и большая (250-300 м) ширина пляжной зоны. Измерения концентрации пыли в районе расположения хвостохранилища МГОКа, показали, что запыленность воздуха при средней скорости ветра 7-8 м/с, на расстоянии 100 м от хвостохранилища составила 30,1-137,0 г/м3, при скорости ветра 2 м/с (с порывами до 5 м/с) и на расстоянии 1000 м - 1,1-6,1 мг/м3 (табл. 1).

Рассеивание техногенных выбросов в атмосфере и последующее выпадение их на поверхность путем гравитационного осаждения или выпадения с осадками приводит к формированию в почвенном покрове техногенных аномалий.

К наибольшему экономическому ущербу приводит воздействие хвостохранилища на сельскохозяйственные угодья. Так, с каждого гектара техногенного массива, сложенного из пород легкого механического состава, ежегодно выносится от 1000 до 1200 т пыли, при отложении которой на поверхность почвенного слоя

303

толщиной 4-5 см наступает полная гибель всходов зерновых культур, вызываемая изменением состава почв.

Экономический ущерб от ухудшения качества почв и земель под воздействием антропогенных (техногенных) нагрузок выражается главным образом в:

- деградации почв и земель;

- загрязнении земель химическими веществами (вследствии оседании пыли);

- снижения продуктивности (урожайности) на запыленных землях,

и составляет более 60 млн. руб в год.

На территории функционирования хвостохранилища происходит полная трансформация состава подстилающих его грунтовых вод, которые, разгружаясь в поверхностные водоемы и водотоки, являются главным источником их загрязнения (табл. 2).

В результате воздействия хвостохранилища природным водам наносится эколого-экономический ущерб в размере 6 млн. руб в год вследствие:

• инфильтрации дренажных вод с территории хвостохрани-лища в подземные и поверхностные воды;

• загрязнения поверхностных водоемов и водотоков, используемых для рыбохозяйственных целей.

Эколого-экономический ущерб от потери потенциально плодородного минерального вследствие ветровой и водной эрозии с территории хвостохранилища составляет более 19 млн. руб.

В этой связи, целью проведённых исследований являлось снижение воздействия хвостохранилища - техногенного месторождения ОАО «Михайловский ГОК» на атмосферный воздух, почвенно-растительный покров и природные воды, а также предотвращение потерь потенциального минерального сырья вследствие ветровой и водной эрозии путём консервации техногенного месторождения.

Выбор метода консервации отходов обогащения и технологии на его основе обусловливается совокупностью физико-химических параметров отходов и экранирующих их материалов, возможностями применяемого метода, экономическими показателями существующих технологий экранирования отходов. Проведенный анализ существующих методов экранирования и пылеподавления отходов показал, что применяемые в настоящее время методы (экранирование глинистыми слоями,

304

плёнками из полимерных материалов, отходами нефтепереработки и пр.) имеют существенные недостатки (ухудшающиеся со временем изоляционные свойства, возможность перфорации, загрязнение вод поверхностного стока и пр.). В этой связи возникла необходимость разработки надежного, экологически безопасного и экономически эффективного способа изоляции техногенного месторождения на основе формирования экранов из полимерных материалов в оплавленном совместно с грунтами состоянии (ПМО).

Разработанная технология консервации техногенного месторождения заключается в планировании поверхности хвостохрани-лища, проведении дренажных мероприятий, укладке отходов полимерных материалов и наполнителей, нагрева смеси экранирующего слоя до температуры плавления композиционного материала, составляющей 150-1700 °С.

Для создания эффективных экранирующих покрытий были проведены исследования:

^ структуры и свойств ПМО и их зависимости от параметров технологии формирования экрана.

^ закономерностей старения ПМО при воздействии климатических и эксплуатационных факторов;

> влияния на структуру и свойства ПМО ультрадисперсных наполнителей и возможности улучшения таким способом эксплуатационных характеристик покрытий.

Проведённые исследования показали, что при увеличении температуры расплава композиционного материала до 180°С. процесс кристаллизации обрывается на промежуточной стадии. В случае же формирования структуры экрана в условиях медленного охлаждения и выдержки расплава на каждой ступени охлаждения, разрушившиеся центры кристаллизации успевают восстанавливаться. Охлаждение в течение длительного времени создает благоприятные условия для протекания процессов полной кристаллизации, что благоприятно сказывается на устойчивости покрытия в природных условиях.

Предлагаемый способ консервирования отходов обогащения позволяет:

> повысить прочность и тем самым сохранить форму покрытия на длительный срок;

^ упростить, повысить технологичность процесса получения покрытия, способного реализовать гидроизоляционные свойства в

305

условиях постоянной ветровой нагрузки и воздействия атмосферных осадков, а также в условиях контакта с режущими и колющими предметами или осколками и т.д.

> уменьшить коэффициент фильтрации за счет повышения антифрикционных свойств покрытия, увеличения плотности и монолитности;

> уменьшить водопоглощение покрытия за счет термического взаимодействия композиционного материала и грунтового основания;

> решить основную проблему экранов, а именно разрушающее действие солнечной радиации, нанесением недорогого изолирующего слоя из гравия, гальки и подобных крупнозернистых материалов;

> существенно снизить стоимость экранирования и снизить загрязнение окружающей среды за счет использования и отходов полиэтилена и полипропилена;

> сохранить ценные компоненты, содержащиеся в промышленных техногенных образованиях, которые могут быть использованы в будущем, а в настоящее время представляют собой угрозу нарушения естественного состояния окружающей среды и условий существования человека.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и управление риском. // СПб, НИЦЕБ РАН,1998. 375 с.

2. Пашкевич М.А. Техногенные массивы и их воздействие на окружающую среду. Монография / изд. Наука, СПб, 2000. 220 с. ЕШ

— Коротко об авторах -

Пашкевич М.А. - зав. кафедрой геоэкологии, доктор технических наук, профессор,

Петрова Т.А. - ассистент кафедры геоэкологии, кандидат технических наук,

Моисеева К.А. - студентка Горного факультета,

Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).

306