CC BY
153
НАР 15
1ЛД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯК
^ А.М. Бабец, М.В. Терентьев, Н.А. Черкащенко, 2000
УДК 622:502:553
А.М. Бабец, М.В. Терентьев,
Н.А. Черкащенко
ГОРНЫЕ РАБОТЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В РЕГИОНЕ КМА
Лебединский горно-обогатительный комбинат был образован в 1967 году и в настоящее время является одним из самых крупных и известных горнодобывающих предприятий мира по производству лучшего в Европе металлургического сырья: железорудного концентрата, неофлюсованных окатышей и металлизованных брикетов для без-доменной металлургии.
Руководствуясь основными принципами международной системы управления природоохранной деятельностью, изложенными во «Всемирной хартии природы» и Законом РФ «Об охране окружающей природной среды» Лебединский ГОК на протяжении всей своей истории особое внимание уделял и уделяет решению проблем предотвращения техногенных последствий своей производственной деятельности, сохранению экологии на Губ-кинской территории КМА.
В основу всей производственной политики предприятия заложена разработанная и внедренная на комбинате «Концепция устойчивого ноосферного развития», одобренная Государственной Думой РФ и включающая весьма жесткую систему управления природоохранной деятельностью, стратегической целью которой является принципиальное разрешение неизбежного конфликта между интересами экономического развития предприятия и окружающей средой. Реализуемая на комбинате долгосрочная программа охраны и рационального природопользования предусматривает практически все известные на сегодняшний день мировые достижения и принципы современного ведения природоохранной деятельности. Так, на предприятии создана и успешно функционирует единая
техническая политика экологического мониторинга,
включающая оперативный эколого-технологический контроль, инвентаризацию, паспортизацию и оценку состояния всех стационарных и передвижных источников загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, отходов производства, санитарно-
гигиенических условий труда на рабочих местах, в пределах санитарно-защитной зоны, разработку и внедрение мероприятий по совершенствованию действующих технологических процессов, реконструкцию морально устаревшего оборудования, рациональное использование земельных и минеральных ресурсов, а также организацию и координацию деятельности всех подразделений предприятия по защите окружающей природной среды. Все проекты строительства новых и реконструкции существующих технологических объектов предприятия в обязательном порядке проходят экологическую экспертизу.
Ежегодные затраты комбината на развитие и поддержание природоохранных мероприятий составляют более 180 млн. деноми-нированых рублей, которые включают плату за природные ресурсы, возмещение ущерба, наносимого окружающей среде, затраты на выполнение необходимых работ по предотвращению и восстановлению экологических нарушений экосистемы в регионе на основе своевременной рекультивации земель, охраны воздушного и водного бассейнов и рациональному использованию недр.
В результате на комбинате за последние 7-10 лет достигнуты успехи в плане снижения техногенной нагрузки горнопромышленного комплекса на всю экосистему региона территории г. Губкина и Губкинского района:
• впервые в отечественной практике горнорудных предприятий, отрабатывающих месторождения открытым способом, достигнут положительный (плюс 500 га) баланс нарушенных и восстановленных земель;
• уровень извлечения полезного ископаемого из недр достиг 98,5 %;
• процент использования попутно добываемого минерального сырья превысил 30
%;
• фактические объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу более чем на 40 % ниже установленных нормативов ПДВ;
• ежегодные объемы сбрасываемых сточных вод сокращены с 25,3 до 2,5 млн м3, при этом существующая на комбинате система водоочистки обеспечивает требуемый уровень ПДС вредных веществ, что не приводит к изменению гидрохимических показателей загрязнения поверхностных и подземных вод, а эффективность системы внутреннего оборотного водоснабжения доведена до 98,5 %.
Исследованиями институтов ИПКОН РАН, МГИ, ВГУ, ВЛТИ и КСХИ доказано, что в почвенном покрове зоны техногенного воздействия ЛГОКа отсутствуют особо токсичные металлы. На сельскохозяйственных угодьях и подсобных цехах комбината выращивают богатые урожаи зерновых и технических культур, качество которых контролируют специализированные и независимые лаборатории. Вся продовольственная продукция минизаводов ЛГОКа — колбасы, сыры, масло растительное и сливочное, фруктовые и овощные соки, чипсы, рыбу, мед и кумыс — имеет отличные гигиенические сертификаты соответствия. И как результат выполнения требований по охране окружающей среды, особо следует отметить тот факт, что заболеваемость среди работников комбината на 12,9 % ниже, чем на аналогичных предприятиях черной металлургии, а продолжительность жизни на 2,5-3 года выше средней по России. Таких показателей нет ни на одном из горнодобывающих предприятий Российской Федерации.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что реализуемая на Лебединском ГОКе горно-экологическая политика в должной мере обеспечивает сохранение биосферного фона как в санитарно-защитной зоне, так и за ее пределами.
На современном этапе ситуация на отечественном и зарубежном рынках сбыта заставляет наше предприятие ориентироваться на производство железорудного сырья, соответствующего жестким экологическим нормам мирового рынка черных металлов,
улучшать свои показатели в области выпуска конкурентоспособной продукции, содержащей минимальное количество вредных примесей.
Принимая во внимание неизбежное ухудшение горнотехнических условий эксплуатации месторождения, связанное с увеличением глубины горных работ и вовлечением в отработку более бедных и содержащих вредные примеси серы железистых кварцитов, следует ожидать увеличения общей техногенной нагрузки на население и территорию Губкинского промышленного района КМА. Это потребует соответствующих экологических решений по минимизации негативного воздействия горнопромышленного комплекса на природно-ресурсный потенциал региона и привлечения значительных денежных средств. Учитывая, что в существующих условиях ждать от государства целенаправленных капвложений нереально, привлечение средств природоохранных фондов областного и местного Советов могло бы оказать значительную помощь приро-допользователям в реализации планируемых экологических программ. В противном случае, из-за нехватки средств неизбежно будет сдерживаться реализация всех намеченных природоохранных программ предприятия. Впоследствии это может сказаться на ухудшении экологической ситуации города и области, ведь охрана природы не терпит никаких вынужденных остановок.
Но и в этой тяжелой для Лебединского ГОКа ситуации комбинат в истекшем году продолжал выполнять намеченные природоохранные мероприятия и не дожидаясь финансовой помощи своими силами проводил плановую реконструкцию и наладку пылегазоочистных систем на фабрике окомкования, заводах горячебрикетированного железа, силикатного кирпича и тонкодисперсного мела «Руслайм», объектах рудоуправления карьера. При этом, только за 1999 г. на предприятии рекультивировано свыше 65 га пылящих поверхностей хвостохранилища и отвалов вскрыши. На площади в 172 га действующего хвостохранилища средствами гидромеханизации проведена санитарногигиеническая рекультивация, при которой было уложено 400 тысяч м3 суглинка. На поверхности отвала рыхлой вскрыши и хвосто-
хранилища специалистами Воронежской Лесотехнической академии на площади 21,4 га посажен лес. Кроме того, управлениями и цехами комбината на закрепленных за ними территориях, включая объекты соцкультбыта, высажено свыше 5 тысяч деревьев и кустарников и высеяна одна тонна многолетних трав. Регулярно проводились работы по профилактическому гидроорошению пылящих поверхностей автодорог, экскаваторных забоев и складов готовой продукции. В результате реализации указанных мероприятий установленные Лицензией предельнодопустимые выбросы в атмосферу предприятия были сокращены на 35,8 %.
С целью дальнейшего претворения своих производственных и экологических программ руководство комбината и в будущем планирует ориентацию на оправдавшее себя тесное и взаимовыгодное сотрудничество с лучшими горнометаллургическими предприятиями и корпорациями мира, ведущими специализированными научными и проектными институтами отрасли. Положительным примером в этой области является постановка и решение ряда ключевых проблем по улучшению состояния воздушного бассейна промышленного региона Губ-кинской территории КМА, на основе разработки и внедрения уникальных технологий интенсивного пылеподавления при промышленных взрывах и формировании супергигантских монокомпонентных хвосто-хранилищ — техногенных месторождений будущего [1-9].
Ежегодно на карьере Лебединского ГОКа добывают до 80 млн т горной массы, в том числе с помощью буровзрывных работ — 65 млн т, на которые затрачивается около 30 тысяч т взрывчатых веществ, при этом разовый объем взрываемого ВВ нередко превышает 1000 т.
Учитывая особую значимость вопросов взрывного разрушения железистых кварцитов и вмещающих скальных пород, на предприятии созданы более совершенные технологии взрывоподготовки, основанные на разработке нового поколения буровых станков и взрывчатых веществ, обеспечивающие широкие возможности для эффективного управления этим сложным процессом и как следствие, улучшение общей экологической
обстановки в регионе при проведении массовых взрывов.
Создание взрывных скважин на комбинате производят станками СБШ-250МНА шарошечного бурения, а формирование котловых полостей зарядов агрегатами огневого терморасширения СБШ-250МНР. Среднегодовые объемы бурения составляют 420 км взрывных скважин и свыше 50 км котловых полостей.
Для взрывного разрушения весьма крепких и обводненных горных пород на предприятии широкое применение получили как промышленные ВВ типа тротил, граммо-нит79/21 и игданит, так и горячельющиеся водонаполненные взрывчатые вещества местного приготовления — акватол Т-20Гм, а также новый вид более экологически чистой эмульсионной взрывчатки Тован 60/40 и То-ван 25/75.
В результате внедрения указанных выше мероприятий общее загрязнение атмосферы окисью углерода, на три четверти состоящее из выбросов от взрывных работ, удалось уменьшить почти в два раза, несмотря на значительное (10-15 %) увеличение объемов взрываемой рудно-скальной горной массы [2]. В тоже время, учитывая значительные объемы проводимых массовых взрывов, вопросы управления формированием пылегазовыми потоками при ведении взрывных работ требовали своего дальнейшего разрешения [1, 7]. Последнее связано с тем, что при взрывах образуется огромное количество пыли и ядовитых газов, которые в виде неуправляемого пылегазового облака распространяются на значительной территории, существенно загрязняя атмосферу части промышленного региона.
Для уменьшения степени влияния отмеченного выше негативного фактора проведены исследования [7], целью которых являлась разработка действенных мероприятий и средств управления процессом формирования пылегазового облака и как следствие, защита от пыли и газов атмосферы промышленных зон, жилых массивов и сельскохозяйственных угодий.
В ходе промышленных экспериментов впервые для условий Лебединского ГОКа определены фактические размеры пылегазового облака, изучены стадии и условия его формирования, выявлены весовая и объем-
ная концентрации пыли и газов, разработаны мероприятия по эффективному пыле и газо-подавлению.
Так установлено, что на параметры формируемого пылегазового облака сказывается вид, объем и удельный расход ВВ, крепость пород, глубины карьера, высота уступа и диаметр взрываемых скважин, а также температура, давление, влажность воздуха и скорость ветрового потока. Наименьшие значения взрывного облака — 4,4 млн м3 зафиксированы при взрыворазрушении слаборудных железистых кварцитов и сланцев, наибольшие —21,1 млн м3 при взрывании маг-нетитовых и биотито-магнетитовых кварцитов крепостью 17-20 по шкале Протодьяко-нова.
Принципиально основные стадии формирования пылегазового облака выглядят следующим образом. Образующаяся в момент взрыва пыль в виде пылегазового потока энергией взрывчатого вещества выносится из устья скважин, получая при этом главенствующее вертикальное развитие. Сформированный взрывом газопылевой поток в течение 20-30 секунд достигает предельной высоты 150-200 метров и только потом, под действием атмосферных потоков приобретает свои доминирующие линейные размеры. При этом происходит основное и интенсивное выпадение частиц пыли, концентрация которой в пылегазовом облаке по данным [7] может достигать значительных величин 8801980 мг/м3.
Главными факторами, определяющим количество выделяющейся пыли являются удельный расход ВВ и технология организации взрыва - в зажатой среде, или на свободную поверхность. Установлено, что при изменении удельного расхода ВВ от 0,75 до 1,21 кг/м3 соответственно образуется
0,029-013 кг пыли на 1 м3 разрушаемой горной массы.
Однако, как показали исследования [7], положительным моментом в этой связи является тот факт, что основное — 86,5 % количество пылистых частиц выпадает на расстоянии не более 300-500 м от эпицентра взрываемого блока, т.е. в пределах санитарно-защитной зоны комбината. По своему характеру осевшая пыль на 95,6 % представлена частицами размерами до 15 мкм.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что при надлежащем соблюдении требований технологии буровзрывных работ и учете климатических параметров сверхнормативного загрязнения атмосферы при массовом взрыве за границей санитарнозащитной зоны может не происходить.
Подтверждением сказанному служат и результаты компьютерного моделирования «экологически чистого взрыва» [8], которые свидетельствуют, что при учете климатических факторов взрывное облако может подниматься и так же плавно оседать обратно в карьер, не рассеиваясь в своей массе в виде отдельных песчинок по всей округе.
Кроме того исследования [7] однозначно показали, что концентрация окиси углерода, в точках, отстоящих на расстоянии 50-100 м от бровки карьера через 6-7 минут после прохождения взрывного облака не превышает установленных нормативов, что подтверждается многолетними наблюдениями лаборатории охраны окружающей среды АО «Лебединский ГОК».
Никто не опровергает, что выделяющиеся при взрывах ядовитые газы очень вредны, так как в своей основе содержат до 83,2-88,4 % окиси углерода и 11,6-16,8 % двуокиси азота и безусловно опасны для здоровья. Но неоспоримым является и тот факт, что этим процессом можно эффективно управлять [2, 5, 7, 9]. При этом установлено, что количественный и качественный состав выделяющихся при взрывах газов зависит от вида ВВ, его кислородного баланса и физико-
механических свойств взрываемой среды.
Об этом свидетельствует опыт производства взрывных работ на карьере Лебединского ГОКа [2, 7]: при использовании промышленного типа ВВ .например, тротила, количество выделившихся ядовитых газов достигает 70,2 л/кг, а при взрывании горя-чельющегося и эмульсионных ВВ собственного производства выбросы в атмосферу снижаются более чем в два раза.
Учитывая изложенное, для обеспечения дальнейшего снижения выбросов ядовитых газов в атмосферу для условий карьера ЛГОКа желательна замена экологически вредных штатных ВВ (тротил, гранулотол и т.п.) на более чистые, а именно — горячель-ющиеся типа Акватол-Т20ТМ и эмульсион-
ные взрывчатки типа Тован 60/40 и Тован 25/76. При этом предлагается и ряд технологическим мероприятий, так же способствующих уменьшению количества выделяющихся газов, среди которых, по нашему мнению, можно отметить технологию взрывания в зажатой среде, размещение двух боевиков в одной скважине, использование ВВ с нулевым или близким к нему кислородным балансом, гидрозабойку скважин и предварительное орошение взрываемых блоков горных пород.
Подводя итог сказанному, следует отметить, что рассмотренными направлениями, естественно, не исчерпывается проблема экологически безопасной технологии ведения взрывных работ при открытой разработке мощных крутопадающих месторождений. Представляется целесообразным создать единую общегосударственную программу научных исследований в рассматриваемой области. При этом мы надеемся, что и предлагаемые выше мероприятия так же найдут свое применение при организации и ведении взрывных работ и безусловно будут способствовать сохранению окружающей среды на самом крупном железорудном карьере мира.
Не менее важной задачей для всех горнодобывающих предприятий отрасли является и борьба с запыленностью при создании хвостохранилищ — техногенных месторождений из отходов промышленного обогащения железных руд. И в этой связи вопрос экологической безопасности промышленных регионов при формировании, поддержании и развитии крупных хвостовых хозяйств горнообогатительных комбинатов становится в настоящее время одним из самых социально острых [1-4].
Проблема усложняется еще и тем, что образование супергигантских отвальных массивов на дневной поверхности создает благоприятные условия для проявления более интенсивной ветровой эрозии и, как следствие, к значительному запылению прилегающих территорий. Исследованиями [4] показано, что в сутки с 1 га незащищенной поверхности отвала может быть унесено от 2 до 5 т пыли. При этом установлено, что если привнесенное количество последней превысит 58 кг в месяц на 1 га, то наступит эффект угнетения всей жизнедеятельности
растений и животных этой местности. При мощности же слоя осевшей пыли в 4-5 см отмечается полная гибель всходов сельскохозяйственных культур.
Действующее хвостохранилище Лебединского ГОКа — это сложное гидротехническое сооружение, являющееся неотъемлемой частью всего горно-обогатительного производства. По существующей технологии хвосты обогащения железистых кварцитов разделяют в специальных камерах на две фракции: — крупную и мелкую. Первую используют для формирования упорных дамб и межсек-ционных плотин, а последнюю для кальма-тации ложа хвостохранилища. По мере заполнения хвостохранилища намытая толща мелкодисперсных хвостов становится надежным противофильтрационным экраном, который значительно сокращает потери оборотной воды и исключает загрязнение подземных вод. Это подтверждает понижение уровня подземных вод в районе хвостохра-нилища при их неизменном качественном составе. Дополнительной защитой подземных горизонтов от загрязнения являются большие градиенты фильтрации на участке карьер — хвостохранилище, благодаря чему значительная часть фильтрационных потерь гидросооружения вовлекается в депрессион-ную воронку карьера.
И в этой связи положительный опыт АО «Лебединский ГОК» по разработке и внедрению передовых методов поэтапной и параллельной рекультивации поверхности возводимых хвостохранилищ и уникальная технология их секционного формирования, обеспечивающая многократное увеличение полезной емкости, ускорение водооборота и сокращение сроков возврата намывных территорий для последующего народнохозяйственного использования, а также достаточную экологическую безопасность для всех видов сельскохозяйственных культур, выращиваемых непосредственно на прилегающих территориях, имеет огромное научное и практическое значение.
Принципиально технология сооружения хвостохранилища заключается в поэтапном формировании изолированных друг от друга технологических отсеков и карт, которые позволяют так организовать гидронамыв и работы по рекультивации, что практически
полностью исключается процесс активного пыления.
По своей сути и качественному составу заскладированные в хвостохранилище измельченные до 44 мк железные руды после мокрой магнитной сепарации являются техногенным месторождением, среднее содержание общего железа в котором составляет порядка 15 % и в будущем, при создании соответствующей технологии обогащения, будет повторно разработано.
Необходимым, но достаточным условием безопасности производства работ по возведению хвостохранилища является разработка технического проекта хвостохранилища специализированными организациями, согласование его со всеми заинтересованными и контролирующими организациями, получение положительного экологического заключения на эксплуатацию.
В заключение необходимо отметить, что реализация для предприятия природоохранных программ по обеспечению нормальной экологической ситуации в регионе потребует от комбината отвлечения значительных денежных средств. И это при том, что в настоящее время Лебединский ГОК ежегодно на проведение необходимых природоохранных мероприятий тратит собственные средства в размере более 120 млн руб. Это в два раза выше платежей за пользование недрами и воспроизводство существующей минерально-сырьевой базы.
В этой связи, новое предложение Государственного Комитета по охране окружающей среды, направленное на резкое повышение базовых нормативов плат за выбросы, сбросы загрязняющих веществ и размещение отходов производства в 20-30 раз, увеличит текущие платежи комбината с 3 млн руб. до 100 млн руб. в год. И это при том, что добыча и переработка железорудного сырья многократно облагается другими специальными налогами. Платежи за ущерб,
наносимый окружающей среде, по новым нормативам составят 4,5 копейки на один рубль реализованной продукции и станут самым крупным налоговым бременем предприятия.
В результате платежи за природные ресурсы, возмещение ущерба за загрязнение окружающей среды и затраты на реализацию природоохранной деятельности составят более 10 % от годового объема реализуемой продукции и неизбежно превратят комбинат в убыточное предприятие.
В свете вышеизложенного можно сделать заключение о том, что введение новых нормативов платы за ущерб, наносимый окружающей среде, не обеспечивает поставленной цели — стимулировать горное предприятие и развитие отечественной сырьевой базы, так как природоохранные технологии каждый природопользователь способен внедрять самостоятельно и на более высоком научном и техническом уровне, имея для этого все необходимые материально-технические и финансовые возможности. В настоящее время, когда в стране имеет место сложная экономическая ситуация, отчисление повышенных платежей в экологические фонды станет для горнодобывающих компаний непосильным бременем. Да и навряд ли изъятые у предприятий средства могут эффективно использоваться природоохранными органами для решения насущных проблем сохранения окружающей природной среды России.
По нашему мнению, решение вопросов рационального природопользования и охраны окружающей среды должны осуществлять сами природопользователи, а Комитеты охраны окружающей среды должны оказывать им необходимую помощь и содействовать решению текущих и возникающих экологических проблем.
1. Бабец. А.М. Вопросы рационального природопользо-
вания. Горный журнал, № 5-6,
1997 г.
2. Калашников А. Т. и др. Экологические трудности же-
лезорудных предприятий. Горный журнал, № 7, 1992 г.
3. Щупановский В.Ф., Бабец А.М. Опыт решения экологических проблем. Горный журнал, № 3, 1996 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Коваленко А. И. и др. Прогнозная оценка воздействия пылевого фактора на окружающую среду. Горный журнал, № 5, 1990 г.
5. Мосинец В.Н. и др. Про-
блемы нормализации атмосферы на открытых горных работах страны. Горный журнал, № 1, 1991 г.
6. В.В. Ржевский, С.А. Имин. Проблема создания экологически чистых и ресурсосберегающих технологий при открытой разработке нагорных месторождений. Горный жур-
нал, № 11, 1991 г.
7. Мартинсон Н.М. Оценка влияния массовых взрывов ОАО «Лебединский ГОК» на окружающую среду при использовании различных типов ВВ с разработкой мероприятий по их снижению. Отчет о НИР, Научный центр «ЭКО-КМА»,
1998 г.
8. Косинова И.И. Старый Оскол на грани экологической катастрофы. Газета «МК» в Белгороде» № 10, 23-30 декабря 1999 г.
9. Бондаренко Н.М. Методы снижения выбросов пыли и газов при массовых взрывах в карьерах и шахтах. Горный журнал, № 10, 1992 г.
Бабец Алексей Матвеевич - кандидат технических наук, зам. технического директора Лебединского ГОКа.
Терентьев М.В. - кандидат технических наук, ОАО «Лебединский ГОК».
Черкащенко Н.А. - кандидат технических наук, ОАО «Лебедин-
У
