ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ В РЕГИОНЕ ОСВОЕНИЯ

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ В РЕГИОНЕ
ОСВОЕНИЯ СТАРОБИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ
С.Ф. Шемет, д.т.н., Н.Н. Прохоров (ОАО «Белгорхимпром», г. Минск)
Опыт эксплуатации Старобинского месторождения калийных солей выявил ряд отрицательных экологических последствий деятельности РУП ПО
«Беларуськалий». Это вызвано тем, что объединение является типичным
представителем горнорудных предприятий, деятельность которых всегда вызывает существенные изменения структуры природных ландшафтов, и поверхность земли в этих районах в значительной мере меняет свой облик. Это
проявляется, прежде всего, в оседании земной поверхности над отработанными подземными выработками и отчуждении больших площадей плодородных земель для хранения отходов обогатительных фабрик.
Хвостовое хозяйство калийного производства связано в основном с устройством солеотвалов из твердых галитовых отходов обогащения и строительством и эксплуатацией шламохранилищ для складирования жидких глинисто-солевых шламов. За более чем 40-летний период эксплуатации Старобинского месторождения калийных солей на поверхности земли в Солигорском горнопромышленном районе накопилось свыше 650 млн. т отходов обогащения на общей площади около 1350 га. При существующих способах
обогащения руд Старобинского месторождения количество отходов и занимаемая ими площадь будут расти.
В ОАО «Белгорхимпром» разработана схема районирования территории
шахтных полей действующих и перспективных рудоуправлений по оптимальным условиям размещения водорастворимых отходов калийного производства на поверхности земли (рис. 1). При составлении схемы учитывались
следующие факторы, влияющие на открытые горные работы:
- ландшафты изучаемого региона;
- размещение рудников и обогатительного комплекса РУП ПО
«Беларуськалий»;
- геологическое строение верхней толщи четвертичных отложений;
- гидрогеологические условия шахтных полей;
- наличие населенных пунктов;
- наличие дорожной сети и гидрологические условия; и др.
Отличительной особенностью галитовых и шламовых отходов обогащения
калийных руд является большое (до 95%) содержание в них легкорастворимых
в воде солей. Шламохранилища и солеотвалы при растворении в них солей
атмосферными осадками служат источниками образования и прогрессирующего
накопления избыточных, не используемых в технологии хло-ридно-натриевых
рассолов, что может привести к химическому загрязнению подземных вод с
тенденцией расширения ареолов их засоления по площади и вглубь
геологического разреза.
Количество избыточных рассолов напрямую зависит от объема и площади,
занимаемой водорастворимыми отходами. В этой связи особую актуальность
приобретают вопросы, связанные с разработкой новых технологий при
организации хвостовых хозяйств калийных предприятий, позволяющих сократить рост площадей, используемых для размещения отходов, и тем самым
снизить рост объемов избыточных рассолов, образуемых при выщелачивании
атмосферными осадками водорастворимых отходов.
Институтом ОАО «Белгорхимпром» установлена возможность использования отработанных шламохранилищ в качестве основания расширяемых
солеотвалов, что позволяет значительно сократить площади, занимаемые отходами калийного производства, и снизить затраты на создание противофильтрационного экрана в их основании.
Нашими специалистами разработана также технология совместного
складирования галитовых и шламовых отходов, позволяющая исключать
строительство шламохранилищ, и сокращает площади сельхозугодий, отводимые под хвостовое хозяйство.
При совместном складировании отходов содержание глинистых шламов до
25% не вызывает существенного изменения показателей общей прочности
смеси, а по сравнению со свежими чистыми галитами даже несколько ее
повышает.
Разработана технология регенерации отработанных шламохранилищ, которая дает возможность неоднократно использовать построенные емкости для
складирования шламовых отходов.
Глинисто-солевые шламовые отходы, образующиеся в процессе обесшламливания сильвинитовой руды состоят из 35-40% водорастворимых солей
(NaCl и КС1) и нерастворимого глинистого осадка (60-65%), представленного, в
основном, алюмосиликатами. В среднем по объединению содержание КС1 в
шламах достигает 22-24%, а ежегодные потери KCL с ними составляют около
11% или свыше 1 млн. т. Кроме этого в шламах содержится значительное
количество микроэлементов, необходимых для эффективного развития
растений, таких, как бор - 200, медь - 6-7, марганец 210, кобальт 4-5 и др. (в
г/т). Годовые потери со шламами только бора составляют около 560 т, в то
время как Беларусь завозит его ежегодно из-за рубежа по 130-140 т.
2
Наиболее предпочтительным с точки зрения использования шламовых
отходов, (а также калийных руд с высоким содержанием н.о) как источника
полезного продукта KCI и микроэлементов, является производство новых
форм удобрений и мелиорантов, которые прошли успешные испытания в
сельском хозяйстве.
Внедрение новых технологических схем складирования отходов на РУП
ПО «Беларуськалий» разработанных ОАО «Белгорхимпром» и использование
отходов калийного производства в народном хозяйстве, позволяет на 3040% сократить изъятие плодородных земель под складирование отходов
калийного производства, почти в два раза уменьшить объем образования избыточных рассолов в районе размещения отходов обогащения калийных руд,
тем самым существенно снизить экологический риск в Солигорском горнопромышленном районе.
Отработка Старобинского месторождения калийных солей привела к
оседанию земной поверхности на площади более 20 тыс. га в Солигорском,
Любаньском и Слуцком районах Минской области. Территория в 6,5 тыс. га
оказалась заболоченной. Для ликвидации последствий заболачивания
проводятся работы по инженерной защите территории.
Большая часть защищаемых земель представлена сельхозугодиями, осушение которых выполняется открытой сетью, а в отдельных случаях применяются польдерные осушительные системы.
Наиболее сложной является защита от подтопления населенных пунктов.
С тех участков, где глубина залегания грунтовых вод составляет 4 м и меньше, приходится переносить дома на новые места или переселять жильцов в
квартиры г. Солигорска.
Снижение влияния подработки на поверхность земли возможно при
размещении под землей в выработанных пространствах отходов переработки
калийных солей. Закладка отходов направлена в первую очередь на поддержание земной поверхности, на сохранение сельхозугодий, изымаемых под
складирование солеотходов, и на предотвращение засоления пресных подземных и поверхностных вод избыточными рассолами.
Анализ отечественного и зарубежного опыта показал, что в условиях
более совершенной выемки полезного ископаемого длинными очистными
забоями наиболее приемлем пневматический метод закладки. Этот метод
требует влажности подаваемого в рудник закладочного материала, не превышающей 6%. Технологическая схема пневмозакладки выработок галитовыми отходами для РУП «ПО «Беларуськалий» может состоять из следующих операций: обезвоживание солеотходов на центрифугах и их подача конвейерными установками к околоствольному приемному бункеру шахт; затем
по металлическому трубопроводу самотеком к бункерам эксплуатационных
горизонтов и от них к месту закладки ленточными конвейерами до пневмо3
закладочных машин, которые забрасывают отходы в забой.
Кроме этого, при добыче калийной руды и ее переработке в окружающую среду выбрасывается огромное количество газов и пылеаэрозолей. Загрязнение атмосферы указанными вредными веществами происходит в результате работы вентиляторов главного проветривания, отдельных технологических установок обогатительных фабрик, котельных, ТЭЦ, выбросов
других промышленных предприятий, эксплуатации транспортных средств.
Таким образом, загрязнение атмосферного воздуха и, соответственно, подстилающей поверхности на территории Солигорского промышленного района носит сложный мозаичный характер, обусловленный совокупным воздействием мощных точечных источников, расположенных на значительной
территории и характеризующихся своеобразием качественного состава выбросов. Это предъявляет особые требования к созданию эффективной и надежной системы мониторинга атмосферы в пределах Солигорского ГПК.
Особенностью эксплуатации соляных месторождений, к которым относится Старобинское, является возможность проникновения слабоминерализованных рассолов и пресных вод в выработки, и, как следствие, практически
мгновенное оседаний земной поверхности над затопленными участками
(примером может служить ситуация сложившаяся на БКРУ-1 и БКРУ-3 ОАО
«Уралкалий»). Институтом «Белгорхимпром» разработан ряд технических
решений, позволяющих локализовать возможные поступления пресной и минерализованной воды в выработки и предотвратить затопление рудников.
Калийщики знают, что если вода сквозь водозащитную толщу проникла в
рудник, то спасти его невозможно. Во всяком случае, никому в мире, где за
последние сто лет было затоплено 80 калийных и соляных шахт, это еще не
удавалось. Примером затопления могут служить предприятия «Иессенитц»,
«Фридрих-Франц» и др. (более 15 рудников Германии), «Unity», «Yarbo»,
«Allan», «Gerald», «Vanscoy» (более 15 рудников Канады) и др.
Главным условием обеспечения безопасной подземной разработки, месторождений солей является сохранение полной водонепроницаемости пород, под которыми залегают разрабатываемые пласты. Для этого требуется
системный подход к решению проблем безопасной разработки месторождения с точки зрения горно-геологических условий, организация постоянного
контроля и профилактических мер, периодическое уточнение и, при необходимости, пересмотр параметров системы разработки, мер охраны водозащитной толщи и подрабатываемых объектов на земной поверхности.
По мнению специалистов в случаях затопления, произошедших на
БКРУ-1 и БКРУ-3 ОАО «Уралкалий», сделать что-либо для спасения рудников было практически невозможно. Проблема была заложена еще в 60-х годах, когда многие работы велись без должного научного сопровождения в
нарушение условий эксплуатации рудников и, таким образом, при отработке
калийного месторождения произошли аварии по затоплению, которые, по
4
нашему мнению, можно было бы предотвратить.
Специалистами ОАО «Белгорхимпром» разработаны технические решения, позволяющие локализовать участки подземных выработок, где возможны притоки рассолов и слабоминерализованных вод и, тем самым, предотвратить полное затопление рудников.
Таким образом, к экологическим рискам при освоении Старобинского
месторождения калийных солей можно отнести: изъятие значительных земельных ресурсов на технологические нужды (под складирование отходов
производства в том числе); оседание земной поверхности над горными выработками и, как следствие, заболачивание территории, подвергнувшейся оседанию; возможное засоление избыточными (не используемыми в технологии)
рассолами почвы и подземных вод и экологические последствия затопления
рудников. Поэтому, на наш взгляд, к освоению Старобинского месторождения
необходимо подходить комплексно с учетом решения всех возможных
экологических проблем при эксплуатации горно-обогатительного предприятия.
5
Границы шахтных полей
УСЛОВНЫЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
Границы ландшафтов (по Г.И.
Марцинкевичу)
Краснослободс
рудник(
О
Территории с глубиной
залегания грунтовых вод 2м и
меньше (на 01.01.2005 г.)
N Зона территории \
шахтных полей, где /
ведение открытых горных
работ по складированию
отходов экономически
целесообразно
Шламохренилища
1.Средне-гористая моренная возвышенность с ярами,
впадинами. Почвы дерново-полево-подзолистые,
дерново-подзолистые суглинистые.
2.Мелкогористо-грядовая моренная возвышенность
с камами. Почвы дерново-подзолистые, супесчаные.
3.Волнистая морено-зандровая равнина с дюнами
впадинами, котловинами. Почвы дерново-подзолистые
супесчано-песчаные.
Солеотвалы
Участки с оптимальными
условиями для
складирования отходов
калийного производства на
поверхности земли
4.Плоско-волнистая водно-ледниковая равнина с
котловинами, ложбинами. Почвы дерново-подзолистые,
дерново-подзолистые заболоченные песчаные, реже
торфяно-болотные. ____________________________
5.Полого-волнистая водно-ледниковая равнина с
впадинами, низинами. Почвы дерново-полево-подзолистые,
дерново-подзолистые заболоченные суглинистые._______
6.Плоскобугристая терраса с дюнами, впадинами. Почвы
дерново-подзолистые заболоченные песчаные.
7.Полого-волнистая терраса с дюнами,котлованами.Почвы
дерново-подзолистые песчаные, торфяно-болотные.
8.Долина с плоской поймой, локальными террасами. Почвы
пойменные торфяно-болотные, дерново-подзолистые
заболоченные песчаные.
9.Плоская озерно-аллювиальная низменность с останцами
террас с дюнами, ложбинами. Почвы торфяно-болотные,
дерново-подзолистые заболоченные песчаные.
10.Плоская пойма с редкими гривами, старицами,
протоками. Почвы пойменные дерновые. Торфяноболотные.
Рис. 1- Схема районирования шахтных полей РУП "ПО "Беларуськалий" на
Старобинском месторождении калийных солей по оптимальным условиям ведения открытых
горных работ при складировании отходов калийных предприятий
6