CC BY
28
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 2 «РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ»
Ю.А. Мамаев,
Л.Т. Крупская, Лауреат Премии РАН,
Н.П. Хрунина ИГД'ДВО РАН
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОБЫЧИ РОССЫПЕЙ драгоценных металлов и защита
ЛАНДШАФТА ОТ ДЕГРАДАЦИИ
В условиях возрастающих масштабов техногенного воздействия на экосистемы сохранение среды обитания человека возможно лишь при рациональном использовании природных, в т.ч. земельных ресурсов и их охране.
Выполнение этой задачи невозможно без поиска наиболее оптимальных вариантов технологических схем освоения месторождения полезных ископаемых, где главным является ресурсосбережение и соблюдение экологического равновесия.
В связи с этим нами проведены исследования, направленные на создание научных основ экологически эффективных, ресурсосберегающих технологий разработки минерального сырья для обеспечения экологической и социальной ее безопасности.
Работа проводилась с применением маршрутных исследований с целью систематизации и классифицирования техногенных ландшафтов. Использовались материалы аэрофотосъемки и почвеннокартографические методы, а также методы технико-экономического анализа. Осуществлен патентный поиск.
В процессе изучения проблемы применялись современные инструментальные и традиционные физико-химические и химические методы.
В качестве модельных объектов выбраны дражные полигоны (Кербинский и Херпучинский прииски, Нижнеамурский
ГОК и старательские артели), расположенные в различных климатических зонах юга Дальнего Востока (Дальневосточная горная таежно-лесная область. Дальневосточная среднетаежная и южно-таежно-лесная зоны). Контролем служили естественные биогеоценозы, характерные для региона.
Горные породы, слагающие нарушенные земли, расположены в пределах Монголо-Охотской и Сихотэ-Алинской складчатых областей. Они обогащены токсичными элементами (Бурдэ, Кравченко, 1979). О составе потоков загрязняющих веществ судили по распределению химических элементов в рудах и отходах горного производства (Сает и др., 1990).
Результаты исследования свидетельствуют о том, что в Приамурье и Приморье (юг Дальнего Востока) большая часть россыпей приурочена к районам многолетней мерзлоты и долинно-речным ландшафтам, чем определяется экологическая их специфика.
Россыпные месторождения благородных металлов разрабатываются здесь дражным и гидравлическим способами. Технология их разработки не учитывает природоохранных требований. Она включает комплекс горно-подготовительных работ. Сюда входят нарушение почвеннорастительного слоя, вскрытие непродуктивных отложений, оттайка мерзлых пород и сохранение уже оттаявших от сезонного промерзания, а также очистка последраж-
ных стоков. К сожалению, нередко сточные воды сбрасываются прямо в русла рек и ручьев. Очистка залесенных участков производится, как правило, тяжелой землеройной техникой. При производстве вскрышных работ применяются разные технологические схемы, в зависимости от горногеологических условий. В настоящее время используются экскаваторы Э-2505А, ТЭ-ЗМ и др. В последние годы хорошо зарекомендовали себя ЭШ-5/45; ЭШ-15/90; ЭШ-10/70А и др.
В районах с многолетней мерзлотой горно-подготовительный этап на полигонах должен опережать работу драг на 2-3 года. Оттаивание осуществляется за счет тепловой мелиорации с использованием солнечной радиации и гидрооттайки. Применяется также фильтрационно-дражный способ оттаивания. Этот процесс ускоряется покрытием поверхности мерзлых грунтов полиэтиленовой пленкой.
Дренажная переработка горной массы состоит из подводного черпания, дезинтеграции, грохочения, гравитационного осаждения полезного ископаемого в водном потоке и складирования горных пород различной крупности (крупнокаменистый ста-керный и мелкоземный эфельный материалы). Эги работы проводятся в поймах и частично на террасах рек. Нередко, на достаточно богатых россыпями террасовых участках, небольших по площади, применяют гидравлический способ. При этом вся пус-гая порода сбрасывается либо в лога и реки, либо в ранее отработанные карьеры.
При дражном и гидромеханизированном способах отработки россыпей земная поверхность нарушается на стадии горно-подготовительных и вспомогательных работ, за счет удаления пустых пород за пределы отрабатываемого контура, строительства дамб и плотин. Нарушение земель вызывает и сооружение нагорных водоотводных каналов. В процессе добычи россыпей формируются вскрышные и дражные
отвалы, обычно имеющие форму слабо выпуклых валов с узкими прибортовыми траншеями (“пазухами”). Дражные отвалы занимают наибольшие площади пойменных продуктивных земель. Техногенный рельеф здесь представляет собой серию валов из переработанной горной породы, имеющих различную ширину и высоту.
К числу последражных элементов следует отнести вторичные гравийнопесчаные косы и гидроотвалы.
К сожалению, интенсивное освоение россыпей в последние 50-60 лет с использованием мощной землеройной техники и добычного оборудования приводит к образованию обширных площадей с техногенным ландшафтом, нарушению веками сложившегося экологического природного равновесия. Из биологического цикла в настоящее время изъято под разработку россыпных месторождений только на юге Дальнего Востока свыше 300 тыс.га продуктивных земель (рис.1, табл.).
Следует отметить, что рекультивация до сих пор здесь не стала составной частью единого технологического цикла, в т.ч. добычи, проведения вскрышных работ и отва-лообразования.
Однако воздействие золотодобывающего предприятия на экосистеме, в т.ч. почвы, не ограничивается механическим разрушением (их структуры, способности выполнять ресурсо- и средовоспроизводящие функции).
Извлекаемые на дневную поверхность горные породы, содержащие различные токсичные химические элементы, способствуют еще большему ухудшению природной среды, социальной жизни населения в горняцких районах, их деградации. Благодаря поверхностному стоку и общей направленности потока вещества, химическое загрязнение прослеживается вниз по долинам рек на расстоянии в 7-16 раз превышающее территорию горного отвода. Возникающие вторичные геохимические
ХАБАРОВСКИМ КРАЙ
КйРТ°сх*м»
п*р> шгнни ж горными раСонин гемель ДВЭР
Хабаровский край. Картосхема нарушенных горными работами земель ДВЭР
тмгмоотиинБ пюттш ш ги1шк пгшиетгиях
Г _ ГОЙКГ-ИИ^ биОЯОГНЧР'ЧМЙ пгол- *тчт«о~ти р - ИНГ *»пд>ю»'0 рРКИМЧ
Я - НА' Х’НИГ ЯИТОО^МОРЫ 1 П*>*ЧГОПП*'-»М111 О0ГТЙМС1ЦИЧ
** МИЯНИГ «Ч 'дпровы ИЧ'Г-"гмия
И - МГ*с>»1ГШ*ИГМ 1* ИГПОЯЬ^ОГЧННГ
МИИ'Т^ЛЬИОГО гиг*, я
К • ►ПИГИРХИе »рМОр*««®1*
Л - МЧГ”Ш*П«ИР ЦГИНОГТЯ ЛАМДвП($Т П - И1МГ»1Гт»Р И »*11рУ*«П«»* поч-
В*ПП»ПГО ппкроял ^ р - *и ТОЦ^МИР («бНЫ1 1ЙГЛГО»
техногенные потоки и связанное с ними химическое загрязнение почвенного покрова токсичными химическими элементами с длительным периодом детоксикации в природных системах приводит к сокращению земель сельскохозяйственного и лесохозяйственного назначения. Почвы и грунты становятся депонирующей средой по отношению к геохимическому загрязнению. Вовлекаемые в биологический круговорот, тяжелые металлы накапливаются не только в них, но и в растительности (Крупская, 1995
и др.) и представляют опасность для человека и животных.
Обследование большого числа горных предприятий в Хабаровском и Приморском краях позволило выявить химическое загрязнение природных систем такими элементами, как цинк, медь, свинец, хром, мышьяк и др.
Происходит деградация экосистем в зонах, прилегающих к горному предприятию, в последующем образующие горнопромышленные агломерации, охватывающие иногда целые речные бассейны.
Таблицы
Группировка видов нарушении или изменении ландшафтов под влиянием горного производства на юге Дальнего Востока
Техногенные
факторы
Виды нарушения или изменения ландшафтов ______под влиянием горного предприятия________
Степень нарушения
I ПРЯМЫЕ
1. Добыча полезных ископаем ых
2. Переработка полезных ископаемых
3. Строительство коммуникаций И. СОПУТСТВУЮЩИЕ
1.Дороги
2. Поселки
3. Склады ГСМ
4. Земли под складирование бытовых отходов
5. Подсобное хозяйство
Нарушение целостности биогеоценотического покрова, полное уничтожение почв в пределах горного отвода, их геохимическое загрязнение. Возникновение отвалов, карьеров, валов, развитие эрозионных процессов Изъятие земель из Гослесфонда и Госземзапаса для хво-стохранилищ. Образование аккумулятивных форм рельефа ( система гребней гряд). Влияние техногенных потоков разной мощности и токсичности на почвенный покров и др. природные системы
Нарушение почвенного покрова, рельефа (дамбы, насыпи, выемки, подъездные дороги, канавы, котлованы, каналы)
Канавы, насыпи. Развитие эрозионных процессов Нарушение почвенно-растительного покрова ( насыпи, выемки, канавы)
Техногенное загрязнение нефтепродуктами почв Аккумулятивные формы рельефа (отвалы)
Техногенное загрязнение почв, развитие эрозионных процессов
Полная ( в пределах горного предприятия)
Полная ( в пределах горного предприятия)
Фрагментарно
(до 60% всей территории
горного отвода)
30% всех нарушений Фрагментарно
( * 45%)
а 15% всех нарушений * 10 % всех нарушений
Исследованиями установлено, что основными видами деградации почвенного покрова при освоении россыпей являются:
1) механическая деградация, т.е. уничтожение или разрушение плодородного почвенного слоя и подстилающих пород;
2) физическая деградация характеризуется нарушением (деформацией) сложения почв, ухудшением комплекса их физических свойств;
3) химическая деградация - ухудшение свойств почв, вызванное изменением условий почвообразования в результате
техногенного химического загрязнения в процессе добычи и переработки полезных ископаемых;
4) техногенная эрозия - это разрушение почвенного покрова, а в отдельных случаях и подстилающих пород под действием поверхностного стока (водная техногенная эрозия) и ветра (ветровая техногенная эрозия) с последующим перемещением и частичным переотложением разрушенного материала, происходящая в районах интенсивного развития горнодобывающей промышленности.
Техногенная эрозия представлена следующими разновидностями: плоскостной, линейной, речной и склоновой эрозией.
Одновременно активизирующиеся рельефообразующие процессы (рис.2) гравитационные, солифлюкционные, делювиальные, дефлюкционные) способствуют коренному преобразованию мерзлотногидрогеологической обстановки в долинах, на склонах, междуречьях при добыче россыпных месторождений в районах многолетнемерзлых пород.
11есомненно без вмешательства человека нарушенные и химически загрязненные промышленные площади не только сами на многие годы выбывают из использования в народном хозяйстве, но и становятся постоянным источником негативного воздействия на прилегающие к ним территории. В связи с этим одной из главных проблем является защита экосистем от деградации в условиях горных предприятий Дальнего Востока. Она базируется на данных, направленных на установление источников отрицательного влияния горного производства, выявления площадей, где концентрация мигрирующих загрязняющих веществ становится опасной для живых организмов. При этом важное значение имеет разработка природоохранных мероприятий. Для решения этих вопросов проведен анализ патентно-информационной литературы,
позволивший выявить нерешенность проблемы создания методов оценки техногенных ландшафтов с учетом геохимических особенностей территории горнопромышленного освоения, моделирования “почвенного профиля” на нарушенных деградированных землях в соответствии с биоклиматическими условиями.
Рис. 2. Основные техногенные процессы, обусловленные добычей россыпей
При этом установлены основные недостатки, разработанных ранее, технологических схем проведения вскрышных работ и отвалообразования в процессе рекульти-
вации нарушенных земель. К ним относятся следующие: 1) рекультивация не является частью единого технологического цикла (добыча россыпей - вскрышные работы -отвалообразование); 2) практически не проводятся исследования по изучению процессов локализации техногенного загрязнения земель, прилегающих к горнопромышленным объектам; 3) значительная трудоемкость процесса формирования отвалов, за счет многооперационного действия, не учитывает вопросов оптимизации по-сттехногенных ландшафтов; 4) низкая безопасность за счет неэффективного формирования техногенного рельефа с поглощением мелкой и средней эфельных фракций фракцией крупной галечной, способствует техногенному загрязнению почв и грунтов, их усиленной деградации; 5) вопросы совершенствования технологии горных работ не предусматривают технологических решений, обеспечивающих экологическую и социальную безопасность ( в т.ч. ликвидацию техногенного химического загрязнения) горного производства.
Анализ литературных данных и наших собственных исследований свидетельствует о том, что для снижения негативного воздействия горных работ на окружающую природную среду, предотвращения деградации экосистем, в т.ч. почв, необходимо включение геохимической рекультивации (наряду с горнотехнической и биологической) в проект на отработку россыпных месторождений, предполагающей контроль и управление техногенными потоками, а также очистку ландшафтов от загрязнителей.
Совершенствование технологии добычи россыпей должно быть направлено также на проведение вскрышных работ, от-валообразования и рекультивации в одном технологическом процессе.
С этой целью нами предлагается способ отвалообразования и установка для его осуществления, решающая проблему
комплксно-воссгановительных работ при дражном способе. С помощью ряда дополнительных устройств для подачи и распределения различных фракций по крупности и составу производится заполнение выработанного пространства и концентричное размещение отходов обогащения в отвал с ориентацией мелкой и средней фракции в верхних слоях отвалов. Кроме того, заполнение зон выемки пород осуществляется галечной фракцией, а формирование отвала -концентричными рядами галечной фракции с чередованием заполнения промежуточных зон в нижней части средней эфельной фракцией со шлюзов. Размещение мелкой эфельной фракции с отсадочных машин производится в верхней ее части.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его осуществления позволяют разместить отходы обогащения в определенной последовательности и чередование зон заполнения мелкой фракции над средней в промежутках между крупными фракциями. Это позволит максимально ограничить смыв и дефляцию мелкозема, сократить просадочные движения минерального субстрата отвалов. При этом с помощью устройства возможны изменения направления концентрично расположенных рядов с учетом профиля и рельефа местности без предварительной подготовки ее для отвала, без нарушения природного ландшафта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурдэ Б.И., Кравченко Н С. Разработка геохимическрой основы для прогнозирования метал-логенических карт Приамурья. Заключительный отчет, Хабаровск, - 1979 - 497 с.
2. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.Г1. Геохимия окружающей среды. М.: Недра. - 1990. - 335 с.
3. Крупская Л.Т. Пространственная локализация и нейтрализация негативного влияния горного производства на земли юга Дальнего Востока России // Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов. Вторая научи.-техн.конф. Доклады. - М.: Изд-во МГ'ГУ - 1995. С. 349 - 352.
Ю.А.Мамаев, Л.Т. Крупская, Н.П. Хрунина
