О разработке проектов организации добычи ГПМ

О разработке проектов организации добычи ГПМ
на русловых месторождениях,
расположенных на свободных участках рек
Сообщение на научно-практической конференции
в г.Иркутске 14-15 августа 2014 г.
главного специалиста Отдела гидротехнических
сооружений и водных путей
ОАО «Гипроречтранс»
Востокова В.З.
2
Уважаемые коллеги!
Хотел бы в своём сообщении остановиться на проектировании добычи
гравийно-песчаных материалов (ГПМ).
Добыча ГПМ предприятиями речного транспорта производится с 50-х
годов прошлого столетия и на начальном периоде, в основном, осуществлялась плавучими кранами по технологическим схемам, которые составлялись
самими добывающими предприятиями.
В восьмидесятых годах, в связи со значительным увеличением
объёмов добычи ГПМ, появлением большого количества высокопроизводительных земснарядов и возросшими требованиями к охране окружающей
природной среды, Минречфлотом была поставлена задача, начиная с 1988 г.
перейти на разработку месторождений по проектам.
В это же время, по заказу Минречфлота, были разработаны и согласованы «Техническая инструкция по изыскательским работам при добыче нерудных строительных материалов», «Эталон рабочего проекта карьера песчано-гравийных материалов в руслах и поймах рек и на водохранилищах»,
«Руководство по маркшейдерскому обеспечению разработки месторождений песчано-гравийных материалов на водоёмах», а также значительное
количество другой документации, которая обеспечила переход на разработку русловых и пойменных месторождений по согласованным с контролирующими организациями и утверждённым проектам, в разработке которых
Гипроречтранс принимал значительное участие.
Проектирование добычи ГПМ на свободных участках рек и водохранилищах Гипроречтрансом, а с 1991 г. ОАО «Гипроречтранс», производилось с конца 70-х годов для речных портов Московского, Волжского, Камского, Бельского, Кубанского, Волго-Донского пароходств и для различных
организаций, связанных с обустройством газовых месторождений в Западной Сибири и на полуострове Ямал.
3
Наиболее отрицательным следствием добычных работ на русловых и
прирусловых месторождениях, расположенных на свободных (незарегулированных) участках рек, в частности на р.Оке, на специфике которой хотелось бы остановиться, является «посадка» меженных уровней воды, т.е. их
понижение по мере добычи при одном и том же расходе воды, что может
привести к увеличению объёмов эксплуатационных дноуглубительных работ или к сокращению продолжительности навигационного периода.
Другими негативными явлениями могут быть значительные русловые
переформирования, возникновение сбойных течений, уменьшение объёма
твёрдого стока на участках ниже месторождений по течению, которые так
или иначе могут повлиять отрицательно на судоходство.
С 2000 годов, произошло значительное сокращение объёмов русловой
добычи ГПМ на всех водоёмах. Существенное снижение объемов добычи
нерудных строительных материалов произошло и на Верхней Оке.
Навигационный объём добычи ГПМ на одном месторождении в
настоящее время составляет от 100 до 800 тыс.м3, в то время, как до 1995 г.
он доходил до 2 млн.м3.
По имеющимся данным наблюдений за уровнями и расходами воды на
Верхней и Средней Оке видно, что, начиная с 90-х гг. прошлого столетия
положение с посадками меженных уровней воды, в основном, улучшилось.
На одних участках посадка прекратилась, на других – началось некоторое
повышение уровней воды.
Этому факту способствовало уменьшение объёмов добычных и
эксплуатационных дноуглубительных работ.
В связи с этим сохраняется некоторая перспектива продолжения разработки отдельных месторождений при условии предварительного выполнения комплекса инженерных изысканий и работ по выявлению и обоснованию участков возможной добычи.
4
ОАО «Гипроречтранс» регулярно выполняет такие работы, в основном, для ОАО «Порт Коломна», ОАО «Порт Серпухов», а также в меньшей
степени для других добывающих организаций.
С навигации 1992 г. из-за недостаточного финансирования Серпуховского РВПиС ФГУП «Канал им.Москвы» на Верхней Оке была снята гарантия нормированных габаритов судового хода. Это привело к сокращению
объёмов эксплуатационных дноуглубительных работ, т.к. Серпуховский
РВПиС стал их производить, в основном, только для обеспечения возможности прохода своего флота с осадкой до 0,9 м, а также для специальных
перевозок грузов по договорам с портами и администрациями областей. Это,
в свою очередь, положительно сказалось на положении меженного уровня
воды.
Дальнейшее уменьшение или даже исключение возможных посадок
меженного уровня воды из-за производства эксплуатационного дноуглубления можно достичь, изменив технологию этих работ. Оборудование землесосов широкими всасывающими грунтозаборными наконечниками позволило бы значительно сократить величину багермейстерского запаса и в целом
объём дноуглубительных работ. Кроме того, изменение технологии производства работ в части планирования повторных работ на перекатах и недопущения переуглубления прорезей, размещения извлекаемого грунта в русле
ниже проектного уровня воды продольными отвалами позволило бы избежать возможных посадок меженного уровня воды.
На Средней Оке данные о посадках меженных уровней воды за достаточно продолжительный период у ОАО «Гипроречтранс» имеются по гидрологическим постам гидроузел Кузьминск нижний бьеф (753 км) и Половское (645 км). Они показывают, что в нижнем бьефе гидроузла Кузьминск
меженные уровни воды за период с 1968 по 2008 гг. понизились на 1,6 м, а в
створе гидропоста Половское – за период с 1958 по 2008 г. – на 0,8 м.
Следует отметить, что в створе гидропоста Половское с 1994 г.
наблюдается небольшое повышение меженных уровней воды, которое к
5
2008 г. достигло 0,2 м, а в нижнем бьефе гидроузла Кузьминск повышение
меженных уровней воды началось с 2003 г. и достигло 0,25 м.
Причиной процесса
посадки меженных уровней воды могли быть
добыча ГПМ в русле реки, а также эксплуатационные дноуглубительные
работы, производившиеся все эти годы на участке реки от Кузьминска до
Касимова.
Однако на происхождение этого процесса есть и другая точка зрения.
Так, в отчёте ООО «Георечтранс» «О ревизии и пересчёте запасов песка
на русловом месторождении Льговское в Рязанском районе Рязанской
области». 2008 г. (автор – Порошина Ф.Г.) для оценки направленности
изменений уровенного режима в результате тектонических, климатических
изменений и антропогенной нагрузки проведен анализ цикличности направленности изменения минимальных за период открытого русла уровней воды
по гидропостам Рязань, Половское и Касимов.
В отчёте отмечено: «Поведение минимальных уровней воды связано с
направленными деформациями русла, полный цикл которых составил около
90 лет.
Анализ хода минимальных уровней воды не дает оснований полагать,
что на него сколько-нибудь существенное влияние оказало антропогенное
воздействие».
Напряжённой остаётся ситуация в нижнем бьефе гидроузла Белоомут
(800 км). Так, по данным за период с 2003 г. по 2008 г., величина посадки
меженного уровня воды в условиях сработки подпорного уровня гидроузла
Кузьминск*) составила около 45 см, т.е. в среднем по 8 см в год.
В выполненной ОАО «Гипроречтранс» работе в 2009 г. по определению положения возможных к разработке участков русловых месторождений
НСМ на р.Оке в бьефе между гидроузлами Кузьминск и Белоомут отмечалось, что в навигационный период при установленном проектном уровне
*)
В соответствии с требованиями Инструкции по эксплуатации гидроузла.
6
воды и минимальном расходе воды 315 м3/с глубина в нижнем подходном
канале шлюза гидроузла Белоомут равна 2,0 м при установленной гарантированной глубине 1,7 м. При уменьшении расхода воды напор на гидроузле
Кузьминск должен быть понижен и участок реки, примыкающий к нижнему
бьефу гидроузла Белоомут, будет находиться в свободном состоянии, т.е. не
в подпоре. При этом глубина на нём становится менее гарантированной.
Учитывая вышеуказанные обстоятельства, ФГУП «Канал имени
Москвы» и ФКУ «РАМБ» в основном ограничили или же полностью запретили добычные работы на месторождениях, расположенных в районе гидроузлов.
Разработка ОАО «Гипроречтранс» проектной документации для организации добычи ГПМ в обязательном порядке предшествует производство
комплексных инженерных изысканий, в состав которых входят следующие
работы:
- инженерно-геодезические, топографические и гидрографические
работы (русловая съёмка, однодневная связка меженных уровней воды);
- инженерно-гидрологические работы (организация дополнительных
гидропостов, наблюдения за уровнями воды, измерение расходов воды в
период производства связки уровней и пр.);
- инженерно-геологические работы.
Проектная документация включает следующие разделы:
- Краткая характеристика рассматриваемого участка реки;
- Гидрологическая характеристика реки в районе месторождения;
- Геологическая характеристика месторождения, включая качественную характеристику полезного ископаемого и анализ состояния геологических запасов;
- Влияние разработки месторождения на уровенный режим реки;
- Технологические решения;
- Организация добычных работ;
- Транспортный, добычной и обслуживающий флот;
7
- Рейды и водные подходы;
- Организация мониторинга за состоянием русла реки в районе месторождения;
- Охрана окружающей среды. Мероприятия по рекультивации.
Компенсационные мероприятия;
- Проект горного отвода и пр.
Следует отметить, что до настоящего времени сложилась и сохранилась, по нашему мнению, порочная практика выдачи лицензий на производство геологоразведочных и добычных работ на русловых месторождениях,
расположенных на свободных (незарегулированных) участках рек, которые
выдаются до производства каких-либо предварительных изыскательских работ и оценки возможности добычи на них ГПМ. Организации, получившие
лицензии на такие русловые участки, заключают договора с проектноизыскательскими фирмами на производство геологоразведки и разработку
проектов, в которых определяются возможные участки для добычи ГПМ из
условия минимального влияния её на уровенный режим. Эти участки, в основном, отличаются в сторону сокращения их протяжённости как от указанных в лицензии, так и от участков произведённой геологоразведки.
При согласовании проектов рекомендованные в проекте участки по
различным причинам также сокращаются.
Выдаче лицензий, по нашему мнению, должно предшествовать предварительное выполнение соответствующих инженерных изысканий и предпроектные работы по определению участков возможной добычи ГПМ на
перспективных русловых месторождениях.
ОАО «Гипроречтранс» подобные работы, в частности для различных
участков на р.Оке, на которых расположено несколько русловых месторождений, выполняются регулярно.
При разработке проекта организации добычи ГПМ на р.Оке ОАО
«Гипроречтранс» производит гидравлические расчёты кривых свободной
поверхности воды (КСП) до производства добычи и после неё по вариантам
8
расположения блоков добычи, определяет оптимальный вариант их расположения с минимальными расчётными величинами посадки меженных
уровней воды. При этом исключаются участки русла реки в зонах расположения водозаборов, подводных переходов, переправ, мостовых переходов,
участки нерестилищ и нагула молоди, а также участки, расположенные в
районе гребней перекатов. За расчётный уровень воды принимается проектный уровень воды, устанавливаемый для данного участка Федеральным
агентством морского и речного транспорта Минтранса России. В проектах
выдерживаются технические требования ФГУП «Канал имени Москвы» и
ФКУ «Речная администрация Московского бассейна» по максимальной расчётной величине посадки проектного уровня воды в результате разработки
месторождений. При этом максимальная допустимая величина посадки
установленного проектного уровня воды от добычных и эксплуатационных
дноуглубительных работ, как правило, принимается на Верхней Оке 5 см, на
участке р.Оки ниже устья р.Москвы – 10 см в соответствии с требованиями
«Руководства по проектированию русловых карьеров. Мероприятия по
предотвращению понижения уровней воды» Минречфлота РФ 1987 г.
Следует отметить, что в проектах величины посадок уровня воды
определяются из условия одномоментной добычи на всех рекомендуемых
блоках, в то время, как разработка месторождения ведётся обычно в течение
5-10, а иногда и более лет. Таким образом, расчётная величина посадки в
проектах несколько завышена.
Кроме определения промышленных запасов на согласованных участках, разбивки на блоки и охранные целики, выделения 1-ой очереди добычных работ (обычно продолжительностью до 5 навигаций) приводятся необходимые мероприятия по организации мониторинга за состоянием русла реки в районе месторождения.
Цель проводимого мониторинга – контроль за соответствием выполненных добычных работ проекту и расчётов фактическому состоянию уровней воды и русла, возможность, при необходимости, своевременной коррек-
9
тировки проекта в части приведения к соответствию работ по добыче ГПМ
согласованным проектным величинам.
При мониторинге, в соответствии с требованиями ФГУП «Канал имени Москвы», производятся однодневные связки меженных уровней воды и
промеры глубин на рассматриваемом участке реки раз в 3 навигации и работы по определению изменений положения меженных уровней воды, в результате которых делаются выводы о необходимости и сроках последующей
корректировки проекта на 1-ую и последующие очереди добычных работ.
Такие работы производятся на всём участке реки, рассматриваемом в
работе, а не только на участках отдельных месторождений.
На основании этих работ и проектных сроков разработки месторождений в дальнейшем оформляются договора на корректировку проектной документации на очередной этап добычных работ.
Спасибо за внимание.