Раздел 3. Текущие уровни эмиссий в окружающую среду

Раздел 3. Текущие уровни эмиссий в окружающую среду

3.1 Воздействие на окружающую среду при добыче руд

3.1.1 Пылегазовыделение при разработке месторождений открытым способом

Уровень воздействия на окружающую среду при разработке месторождений открытым способом существенно зависит от применяемой техники и технологии ведения горных работ. Ухудшение состояния окружающей среды при ведении открытых горных работ связано с неуклонным увеличением глубины карьеров. Добыча руд в глубоких карьерах создает исключительно сложную экологическую техногенную нагрузку на окружающую среду [77]-[88].

Ориентация технологии открытых горных работ на применение высокопроизводительных буровых, погрузочных, транспортных средств, а также использование при массовых взрывах больших количеств взрывчатых веществ (ВВ) приводят к увеличению выбросов в атмосферный воздух вредных веществ.

В рудных карьерах источники выделения вредностей носят неорганизованный и нестационарный характер. Ими являются: массовые взрывы, производящиеся в пределах размещения технологического оборудования - буровых станков, экскаваторов, дробилок; локальные источники - хвостохранилища, склады, отвалы; пылевыделения с поверхности дорог, железнодорожных вагонов и т.п. Значительным пылевыделением сопровождается транспортировка горной массы в карьерах, особенно велико оно при использовании автомобилей (см. таблицу 3.1).

Таблица 3.1 - Параметры запыленности воздуха при проведении горных работ

Технологический процесс	Расстояние от источника пылеобразования, м	Метеопараметры			Запыленность воздуха, мг/м3
		Скорость, м/с	Температура, °C	Относительная влажность, %
Бурение скважин	5	1,1	-37	-	1027
	8	1,1	-36	-	421
	12	1,1	-37	-	298
	5	1,2	26	27	224
	8	1,2	26	27	123
	12	1,2	26	27	104
Погрузка горной массы	3	1,5	-34	75	342
	12	1,5	-34	75	161
	20	1,5	-34	75	96
	5	1,35	16	51	2,7
	20	1,95	16	63	4,0
Погрузка руды	3	1,4	-34	75	886
	8	1,4	-34	75	801
	20	1,4	-34	75	501
	5	0,62	27	29	50
	10	0,62	26	32	40
	20	1,2	26	31	21
Транспорт горной массы	3	1,0	-52	20	52
	12	1,5	31	46	200

Источники пылевыделений и концентрация вредностей при различных технологических процессах в карьерах в зависимости от эффективности способов пылегазоподавления характеризуются следующими величинами. При бурении скважин станками шарошечного бурения количество пыли, поступающей в атмосферу, составляет 3-200 г/м³, станками термического бурения - от 2 до 170 г/м³, а концентрация в воздухе вредных газов при пересчете на условную окись углерода достигает 10 %.

При разработке месторождений открытым способом на долю взрывных работ и экскавацию горной массы в сумме приходится 60 % - 80 % от общего количества частиц пыли, поступающих в атмосферу карьеров. Наиболее неблагоприятными по признаку выхода пыли являются буровзрывные работы: при бурении выделяется в атмосферу 50 % - 60 % общего объема пыли, при взрывных работах - 30 % - 40 % и лишь порядка 10 % приходится на все остальные горные процессы (погрузка и т.д.). Выбросы пыли при проведении буровзрывных работ в карьере представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Выбросы пыли при проведении буровзрывных работ в карьере

Источник выброса пыли	Максимально-разовый выброс одной единицы техники для одного массового взрыва, г/с
Пыление при бурении скважин	326,54
Выбросы пыли при проведении взрывных работ	8485,01

Для погрузки горной массы используются экскаваторы ЭКГ. Перевозка горной руды на фабрику и вскрышных пород в отвалы производится автосамосвалами. Для работ в отвалах используются бульдозеры. Эксплуатируемые участки дороги имеют щебеночное и грунтовое покрытие. Выбросы пыли при выемочно-погрузочных работах и транспортировании горной массы представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Выбросы пыли при открытом способе разработки месторождения

Источник выброса пыли	Максимально-разовый выброс для одной единицы техники, г/с
Взрывные работы	2466,7
Погрузочно-разгрузочные работы	12,4
Транспортирование горной массы	14,9
Пыление при работе экскаваторов:	5,12
	3,78
Пыление при работе бульдозеров:	0,95
	1,02
	0,25
Пыление во время движения самосвала:	266,84
- дороги	2,02
- кузова	2,02

Пыль размером 100 мкм поднимается с места пылеобразования и переносится на расстояние 500-2000 м при скорости ветра около 5 м/с и на расстояние более 2000-4000 м при скорости ветра около 9 м/с. При этом мелкодисперсная пыль загрязняет воздух в течение недель и даже месяцев. Пылевыделение основных источников на отвалах и открытых складах представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Выбросы пыли от источников на насыпных техногенных массивах

Источник выброса пыли	Максимально-разовый выброс для одной единицы техники, г/с
Пыление поверхности свежеотсыпанной части отвала	143,00
Пыление поверхности, использование которой прекращено менее трех лет назад	1401,40
Пыление неиспользуемой части отвала	910
Пыление при работе бульдозера	0,82
Пыление дороги во время движения автосамосвалов	74,88
Пыление кузова во время движения автосамосвалов	2,02

Степень загрязнения атмосферного воздуха в карьере и прилегающей к нему территории во многом определяется характеристиками пылевого облака, формирующегося в результате взрыва, скоростью выпадения пылевых частиц при заданной скорости сноса пылевого облака.

При открытой добыче руд, дробление скальных пород при помощи взрывов сопровождается образованием пыли в количестве 45-110 г/т руды, а ее дальнейшая переработка в карьере связана с дополнительным выделением пыли в количествах 50-150 г/т. Однако выделенная пыль при технологических процессах погрузки и транспортировки горной массы являются источниками, более рассредоточенными по площади в карьере и на протяжении времени между двумя массовыми взрывами (период две-три недели). При проведении массового взрыва практически то же количество пыли вместе с пылегазовым облаком уносится из карьера в течение нескольких минут полосой около полутора-двух сотен метров. Все это приводит к тому, что вредные примеси в пылегазовых облаках после массовых взрывов акцентировано проявляют себя в более короткий период времени, как при загрязнениях воздушной среды, так и земельных ресурсов. В зависимости от количества взрываемого ВВ и типа горных пород, поверхностная плотность осевшей пыли, г/м², изменяется в довольно широких пределах, однако по мере удаления от блока ее значение убывает (см. таблицу 3.5).

Таблица 3.5 - Значение поверхностной плотности осевшей пыли в следе пылегазового облака в карьере и за его пределами

Масса ВВ (130 т)
Расстояние от блока, м	50	100	250	500	800	1200
Поверхностная плотность, г/м2	670	312	66	31,8	16,7	4,0
Масса ВВ (76 т)
Расстояние от блока, м	50	100	200	300	400	600
Поверхностная плотность, г/м2	310	160	41	30,6	28,0	26,4

На границе санитарно-защитных зон карьера поверхностная плотность осевшей пыли в сотни раз меньше от ее первоначальной плотности и достигает в зависимости от количества ВВ, типа и влажности пород значений 4-20 г/м², продолжая уменьшаться по мере удаления от места взрыва.

При массовых взрывах в атмосферу выделяется 0,03-0,18 кг/м³ пыли, количество пыли в продуктах детонации - до 2 г/м³, вредных газов в пересчете на условную окись углерода - до 0,3 %.

При ведении выемочно-погрузочных работ концентрация пыли в кабинах экскаваторов изменяется в зависимости от влажности горной массы в пределах 20-200 мг/м³. При транспортировании горной массы запыленность воздуха в кабинах транспортных средств находится в пределах 3-25 мг/м³, а на автодорогах - от 10 до 100 мг/м³. В выхлопах карьерных автосамосвалов при отсутствии нейтрализаторов содержится: окиси углерода - 10 %, окиси азота - 0,5 %, альдегидов - 1,0 %, углеводородных газов - 1,0 %, сажи - 1,0 %.

При дроблении горной массы концентрация пыли в кабинах дробильных агрегатов составляет 3-75 мг/м³. При применении средств обеспыливания воздуха количество пылевыделений снижается до 5 мг/м³. При подъеме пыли с поверхности отвалов ее концентрация достигает 300-500 мг/м³.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) по пыли достигается при рассеивании пылегазового облака в карьерах на расстоянии 2,5-8 км от места взрыва. Распространение пылегазового облака на 2,5-3,5 км отмечено при неустойчивом состоянии атмосферы. Наибольшая дальность рассеивания продуктов детонации при массовых взрывах в карьерах достигает 8 км, при штилевой погоде дальность их распространения не превышает 4,5 км.

Быстрое развитие открытых горных разработок стало возможным в связи с освоением промышленностью производства современных большегрузных автосамосвалов, тепловозов, мощных колесных скреперов, тракторов и других транспортных средств с дизельными двигателями. Однако известно, что при работе дизельных машин в атмосферу выделяется большое количество (свыше 1000) вредных компонентов: окислов углерода, окислов азота, углеводородов, альдегидов, анилина, ацетилена, сажи и т.п.

В продуктах выхлопа дизеля содержатся канцерогенные вещества: бензопирен, кротоновый альдегид, анилин и др. Присутствие сажи в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) приводит к образованию в карьерах смогов, которые активно адсорбируют канцерогенные вещества. В отсутствие проветривания такая атмосфера является чрезвычайно опасной для работающих в карьере. Загазованность воздуха в карьерах наиболее высока (до 0,05 % в пересчете на условное СО) при штилевой погоде и может быть опасной для здоровья, если не будут осуществляться мероприятия по ее снижению. К ним относятся: локальное проветривание застойных участков карьера, применение для газоподавления водовоздушной смеси, включая активную смесь, и т.д. Важное значение для снижения токсичности отработанных газов имеет выбор типа двигателя и камеры сгорания, которые конструктивно могут быть выполнены совместно или раздельно. Применение таких двигателей позволяет снизить в 2 раза выделение в атмосферу окислов азота. Турбонадув в 4-5 раз снижает выделение дизельным двигателем сажи, а также уменьшает выделение окиси углерода и альдегидов. В зарубежной практике подавляющее большинство автосамосвалов оборудованы дизельными двигателями с воздушным охлаждением, что способствует более полному сгоранию топлива и, благодаря этому, снижению выбросов вредных веществ выхлопа в рудничную атмосферу. Рециркуляция до 30 % объема отработанных газов и их обратная подача в коллекторы двигателя дают возможность уменьшить выбросы вредных компонентов выхлопа в атмосферу до 25 %.

3.1.2 Пылегазовыделение при подземной разработке месторождений

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха пылью и вредными газами при подземной разработке руд являются выбросы вентиляторов главного проветривания при нормальном режиме работы шахт и особенно после массовых взрывов, а также неорганизованные выбросы пыли при складировании руды и погрузке ее в авто- и железнодорожный транспорт.

Подземная разработка месторождений сопровождается значительным загрязнением атмосферного воздуха. Основными источниками загрязнения являются газопылевые выбросы из подземных горных выработок, газопылевые выделения из породных отвалов и складов полезных ископаемых (см. таблицу 3.6).

Таблица 3.6 - Параметры запыленности воздуха при проведении горных работ

Технологический процесс	Расстояние от источника пылеобразования, м	Метеопараметры			Запыленность воздуха, мг/м3
		Скорость, м/с	Температура, °C	Относительная влажность, %
Бурение скважин	5	1,1	-37	-	1027
	8	1,1	-36	-	421
	12	1,1	-37	-	298
	5	1,2	26	27	224
	8	1,2	26	27	123
	12	1,2	26	27	104
Погрузка горной массы	3	1,5	-34	75	342
	12	1,5	-34	75	161
	20	1,5	-34	75	96
	5	1,35	16	51	2,7
	20	1,95	16	63	4,0
Погрузка руды	3	1,4	-34	75	886
	8	1,4	-34	75	801
	20	1,4	-34	75	501
	5	0,62	27	29	50
	10	0,62	26	32	40
	20	1,2	26	31	21
Транспорт горной массы	3	1,0	-52	20	52
	12	1,5	31	46	200

В данном случае под выбросом понимается поступление в атмосферу из подземных горных выработок рудничного (шахтного) воздуха; масса этого воздуха может быть весьма значительной, а концентрации в нем загрязняющих веществ обычно не столь велики. Рудничный воздух представляет собой смесь атмосферного воздуха с различными газообразными примесями, выделяемыми из пород, полезных ископаемых или шахтных вод (например, СН₄, СО₂, Н₂, N₂, Н₂S и др.), а также образуемыми при взрывных работах и в ряде других процессов (СО₂, СО, SО₂, Н₂S, NО₂ и др.).

Состав воздуха, поступающего в подземные горные выработки, по мере продвижения изменяется в результате:

1) действия окислительных процессов (СО₂, СО, SО₂, NО₂ и др.);

2) выделения газов из разрушаемых пород (СН₄);

3) ведения взрывных работ (СО₂, СО, SО₂, Н₂S, NО_х и др.);

4) процессов дробления горных пород (пыль);

5) пожаров, взрывов метана и пыли (СО₂, СО, SО₂, Н₂S, NО₂);

6) гниения органических веществ, разложения водой сернистого колчедана (Н₂S и др.).

При подземной разработке рудных месторождений газовая составляющая выбросов преимущественно представлена газообразными продуктами, выделяющимися при взрывах, производимых при массовой отбойке полезных ископаемых. После массовых взрывов резко увеличивается и содержание пыли в выдаваемом на поверхность рудничном воздухе.

Запыленность исходящего из шахт воздуха при нормальных режимах находится в пределах от 0,2 до 0,5 мг/м³ вследствие того, что воздуховыдающие стволы при наличии в них капельного потока воды являются хорошими естественными фильтрами. При прохождении воздуха по воздуховыдающим стволам его метеорологические параметры изменяются. При движении по стволам воздуха со 100 %-ной относительной влажностью влага конденсируется на тонкодисперсной пыли. Наиболее активное укрупнение пыли происходит на первых 100 м подъема воздуха в вентиляционных стволах, где диаметр пылинок достигает 10 мкм и более. На уровне вентиляционного канала количество конденсата составляет 1,5-2,0 г/м³. Указанные процессы способствуют оседанию пыли на стенках подземных выработок.

Мощным источником образования пыли и вредных газов в шахтах являются взрывные работы. Концентрация пыли в воздухе при детонации зарядов ВВ в подземных выработках достигает 1500 мг/м³, а в отдельных случаях и более. Газовыделение отдельных типов ВВ в шахтах находится в пределах 20-80 л условной окиси СО с 1 кг ВВ.

Процесс выделения вредных газов включает мгновенные выбросы их в рудничный воздух при взрыве, а также постепенное выделение из взорванной горной массы, в которой находится около 50 % - 60 % общего объема продуктов детонации. Исследования динамики выбросов вредных газов и пыли при производстве массовых взрывов свидетельствуют о ее нестационарном характере. Количество вредных газов и пыли в главных вентиляторных установках (ГВУ) возрастает в течение первых 15-20 мин после начала взрыва, а затем их концентрация снижается до уровня нормального режима работы шахты. В связи с высокой относительной влажностью рудничного воздуха и конденсацией водяных паров в воздухоподающих стволах часть оксидов азота - продуктов детонации ВВ - поглощается водой с образованием слабых азотной и азотистой кислот, что существенно снижает уровень выбросов азотной группы окислов в атмосферу. Учитывая, что окись углерода является устойчивым газом в реакциях с другими компонентами, общее ее количество, выбрасываемое в атмосферу, равно первоначально образующемуся при детонации зарядов ВВ.

Концентрация вредных газов и пыли в выбросах по обводненным глубоким вентиляционным стволам обычно не превышает ПДК. Повышенный уровень выбросов в шахтную атмосферу пыли и вредных газов наблюдается непродолжительное время, только после момента производства массовых взрывов, а количество выбрасываемых вредных веществ за этот период не превышает 20 % общего количества выделяющихся вредностей в шахтах.

При разгрузке скипов в приемные бункера на поверхности шахт, дроблении руды, ее сортировке и транспортировке в штабели на открытых складах, загрузке в железнодорожные вагоны происходит интенсивное пылевыделение в атмосферу. Интенсивность поступления пыли в окружающую среду при выполнении этих операций (0,01-0,08 мг/с) зависит от количества перерабатываемой руды, метеорологических условий, а также от применяемых средств борьбы с пылью.

По интенсивности пылевыделений в окружающую среду источники пылевыделений на промплощадках шахт можно разделить на две группы: источники с предварительной очисткой выбрасываемого в атмосферу запыленного воздуха; источники пылевыделений без очистки (неорганизованные).

К первой группе относятся конвейерный тракт подачи руды в надштабельную галерею склада и дробильно-сортировочный комплекс (при наличии). Все технологические операции выполняются в защищенных от ветра помещениях, а основные места пылевыделений укрыты аспирационными установками с очисткой аспирационного воздуха при помощи фильтров.

Ко второй группе относятся открытые склады руды, на которых все выполняемые процессы сопровождаются активным пылевыделением в окружающую среду.

В открытые склады руда поступает по ленточным конвейерам с надштабельных галерей, расположенных на высоте 20 м от поверхности склада. При свободном падении руды значительное количество пыли взметывается и попадает в окружающую среду, загрязняя воздух до концентраций, превышающих ПДК.

3.1.3 Шум и вибрация при открытой и подземной разработке

Уровни звука, дБА, и вибрационной скорости, дБ, практически при всех технологических процессах открытых и подземных горных работ, эксплуатации буровых и погрузочно-доставочных машин, хоть и незначительно, но превышают допустимые санитарные уровни. Фактические уровни вибрационной скорости локальной и общей вибрации при работе горных машин и механизмов на карьерах находятся в пределах 65-108 дБ, а на рудных шахтах - от 70 до 112 дБ, что на 10-15 дБ превышает допустимые санитарные уровни виброскорости для отдельных активных полос вибрации.

Главной причиной этого является неудовлетворяющее требованиям ГОСТ по уровням шума и вибрациям выпускаемое оборудование для открытых и подземных горных работ.

3.1.4 Сравнение открытых и подземных разработок

Согласно приведенным в таблицах 3.7 и 3.8 данным, удельная интенсивность газовыделения на открытых горных работах в пересчете на 1 м³ скальной горной массы составляет м³/м³, а на подземных - м³/м³ условной окиси углерода (более чем в 300 раз ниже). Причиной этого являются активные окислительные процессы, протекающие между продуктами детонации (CO, NO₂) и влагой, содержащейся в рудничном воздухе, как минимум в количестве 85 % - 90 %. В связи с локализацией продуктов детонации и термической диссоциацией воды, находящейся в подземных выработках, часть CO и часть NO₂ окисляются до своих высших окислов и затем поглощаются водой, т.е. переходят в слабые угольную и азотную кислоты. На открытых же горных разработках, в связи с мгновенным расширением взрывных газов и быстрым падением их температуры, активность окислительных процессов существенно ниже. Относительная влажность воздуха в карьерах всегда меньше, чем в шахтах, поэтому снижается количество окислителя (гидроксильные группы), поступающего в рудничный воздух за счет термической диссоциации воды. Около 50 % продуктов взрыва выдаются вентиляторами и адсорбируются горной массой, а потому длительное время находятся в подземных выработках, создавая дополнительные благоприятные условия для их нейтрализации.

Таблица 3.7 - Сравнительные характеристики по экологии открытых и подземных горных работ (газовый фактор) [77-81]

Источники выделения вредных газов на открытых работах	Концентрация вредных газов, % объема горной массы	Удельная интенсивность газовыделения, м3/м3	Источники выделения вредных газов на подземных работах	Концентрация вредных газов, % объема	Интенсивность газовыделения в атмосферу, м3/м3
Бурение взрывных скважин станками термического бурения:			Выделение вредных газов при взрывных работах на подготовительных и вскрываемых горизонтах:
- окись углерода	0,12-0,15		- окись углерода	0,2-0,35
- двуокись азота	0,12-0,15	усл. СО	- окислы азота	0,02-0,04
- акреолин	0,001-0,0001		- условное СО
- водород	0,15-0,20
- двуокись углерода	4-8
Массовые взрывы в карьерах:			Массовые взрывы в шахтах:
- окись углерода	0,003-0,089	До 0,033 усл. СО	- окись углерода	1,0-3,0
- двуокись азота	0,03-0,04		- окислы азота	0,9-1,5
- акреолин			- условное СО
Взорванная горная масса:			Взорванная горная масса:
- окись углерода	0,005-0,008		- окись углерода	0,03-0,15
- двуокись азота	0,001-0,009	До усл. СО	- условное СО
Природные газы, локализованные в массиве горных пород:			Природные газы:
- метан	0,05-0,1		- метан	0,05-0,1
- водород	0,1-0,5		- водород	0,1-0,5
- сернистый газ (в том числе от двигателей внутреннего сгорания карьерного автотранспорта)	0,0005		- сернистый газ	0,0005
Итого условное СО

Таблица 3.8 - Сравнительные характеристики по экологии открытых и подземных горных работ (пылевой фактор)

Открытые горные разработки				Подземные рудники
Технологические процессы	Запыленность воздуха, мг/м3	Интенсивность пылевыделения, г/с	Удельная интенсивность пылевыделения в атмосферу, г/м3	Технологические процессы	Запыленность воздуха, мг/м3	Интенсивность пылевыделения, г/с	Удельная интенсивность пылевыделения в атмосферу, г/м3
Вскрышные работы и отвалообразование с применением роторно-конвейерных комплексов	18,2-147	0,0025-0,0071	0,0046-0,013	Бурение шпуров при проходке подземных выработок	2-50	0,001-0,05	0,0005
Узлы перегрузки горной массы на экскаваторе, конвейерах, отвалообразователе	1-712	0,00015-0,0055	0,00027-0,01	Взрывание шпуровых зарядов ВВ при проведении подземных выработок	1000-1500	0,008-0,012	0,0005
Отвалообразование с разгрузкой автосамосвалов	1,7-11	0,0023-0,202	0,0066-0,3	Транспортировка пустых пород из проходческих забоев в отвалы	1-3	0,0001	0,0003
Бурение взрывных скважин	869-2422	0,054-60,2	356-110370	Бурение взрывных скважин	3-5	0,0002-0,007	0,0003
Выемочно-погрузочные работы по схеме "экскаватор-автосамосвал"	2,9-100	0,5-0,8	11,5-15,1	Массовые взрывы в очистных блоках	1000-3000	0,01-0,08	0,0006
Транспортировка горной массы автосамосвалами	9,5-720	4,7-7,8	586-980	Разгрузка скипов в приемные бункеры	1000-2000	0,01-0,08	12-15
Разгрузка автосамосвалов или железнодорожных вагонов в приемную воронку дробилки	6-8	2,7-3,6	25-30	Дробление, сортировка и складирование руды	500-700	0,03-0,1	13-15
Массовый взрыв	1000-2000	0,015-0,021	0,03-0,18	Погрузка руды в железнодорожные вагоны	6-8	2,5	30-35

В рудных шахтах и карьерах отмечены многочисленные случаи выделения природных газов, сероводорода, углекислого и сернистого газа. Причем, если H₂S, SO₂ и CO₂, учитывая их высокую растворимость, в шахтах практически полностью поглощаются водой и в атмосферный воздух не выбрасываются, то на карьерах они поступают в атмосферу. Обводненные выработки шахтной вентиляционной сети являются хорошими естественными фильтрами, поэтому и пылевые выбросы в атмосферу незначительны: удельная интенсивность пылевыделений в воздушный бассейн на открытых разработках достигает 111 695 г/м³, а на подземных - до 66 г/м³, т.е. на несколько порядков ниже благодаря коагуляции и налипанию рудничной пыли на мокрую поверхность подземных выработок и последующему смыву ее водой. Особенно активно протекают процессы коагуляции и смыва пыли с поверхности выработок в восстающих и вентиляционно-выдающих стволах.

Оценивая уровни звукового давления и вибрационной скорости технологического оборудования, следует отметить, что общий уровень заболеваемости горнорабочих тугоухостью и вибрационной болезнью на открытых горных работах существенно выше, чем на подземных.

3.1.5 Сбросы в водные объекты при добыче руд

Спецификой технологического процесса добычи колчеданных руд является образование жидких отходов - кислых дебалансных загрязненных вод: дренажных и инфильтрационных (в западной литературе называемых acid mine drainage (AMD)). Воды являются основными поставщиками тяжелых металлов в окружающую среду (например, экологический ущерб от сброса AMD в поверхностные водотоки бассейна р. Урал оценивается в несколько десятков миллиардов рублей в год). Помимо расходов на возмещение экологического ущерба предприятия несут убытки из-за потери со сбросом части ценных компонентов [82]-[113].

По месту и процессам образования техногенные воды горных предприятий можно разделить на следующие группы:

1) технологические сточные воды горного передела - карьерный водоотлив, шахтный (рудничный) водоотлив, дренажные воды;

2) подотвальные воды - из-под отвалов пустой породы и забалансовых руд, из-под отвалов отходов обогащения и металлургии, с площадок складирования сырья;

3) воды, продуцированные атмосферными осадками, - дождевые с промплощадок (ливневые), от таяния снега с промплощадок (талые).

Карьерные воды - это смесь ливневых, талых и поверхностных вод, попадающих непосредственно в выработанное пространство карьера, а также подземных вод, поступающих в подземную дренажную систему или на откосы и дно карьера.

По системе внутрикарьерных водоотводных канав и трубопроводов (при открытом водоотливе) или по специальным дренажно-водоприемным выработкам и скважинам (при подземном водоотливе) отводятся в главные водосборники и затем откачиваются водоотливными установками на поверхность. В таблице 3.9 приведены характеристики карьерных вод некоторых предприятий медно-цинкового комплекса Урала [114].

Качественный состав карьерных сточных вод на каждом из карьеров специфичен и зависит от условий формирования, климатических факторов, способа отработки в границах определенного карьерного поля.

Приоритетным загрязняющим компонентом карьерных вод, направляемых с территорий карьеров в водоемы, являются взвешенные минеральные, глинистые и пылевидные частицы. В макрокомпонентном анионном составе преобладают сульфаты, в микрокомпонентном составе характерными доминантами являются медь, цинк, железо.

Объемы стоков карьеров достаточно масштабны (см. таблицу 3.10), чаще всего они загрязнены несколькими загрязнителями и из-за больших объемов сильно влияют на экосистему, кардинально снижая качество окружающей среды.

Таблица 3.9 - Характеристика карьерных вод [114]

N п/п	Название характеристики (компонента)	Единицы измерения	Значение характеристики (содержание)
			Западное-Озерное	Камаганский карьер	Учалинский карьер	Молодежное месторождение	Тарньерское месторождение	Шемурское месторождение
1	рНpH		7,4	6,00	4,7-7,15	5,8	3,29-7,1	3,61-4,14
2	Взвешенные вещества	мг/дм3	68,4	25,500	275,0	н/д	5,6-129	16,3-54,2
3	Сухой остаток	мг/дм3	2278	303,00	2660,0	400,0	489,6-2712,5	685,8-3056,4
4	Сульфаты	мг/дм3	1249,6	111,38	1532,4	н/д	167,9-2056,9	587,6-1059,4
5	Хлориды	мг/дм3	56,7	49,63	115,8	42,6	1,6-80,1	6,91-33,9
6	Медь	мг/дм3	0,85	0,014	67,0	0,38	0,018-5,32	30,12-64,4
7	Цинк	мг/дм3	27,19	1,611	189,0	10,8	0,357-37,4	1,8-5,2
8	Железо общее	мг/дм3	5,29	0,067	240	н/д	0,171-100,1	23,0-124,5
9	Кальций	ммоль-экв/дм3	118	2,40	20,0	н/д	5,5-15,3	1,5-15,4
10	Мышьяк	мг/дм3	н/д	н/д	н/д	н/д	Менее 0,002	Менее 0,002

Таблица 3.10 - Потери цветных металлов с техногенными водами [114]

Предприятие	Наименование потока	Объем, м3/ч	Концентрация, г/м3		Средние значения концентраций, г/м3		Масса металла в потоке, т/год
			Cu	Zn	Cu	Zn	Cu	Zn
Медногорский МСК	Сток брикетной фабрики	150	10-65	1-30	37,50	15,50	49,41	20,42
	Подотвальные воды	3	40-1100	20-3500	570,00	1760,00	14,98	46,25
	Объединенный поток шахтных и подотвальных вод месторождения "Учалинское"	625	7,7-495	67,1-953,2	250,00	510,00	1368,75	2792,25
	Кислый пруд	250	0,01-2,2	4,2-25,1	1,11	14,65	2,42	32,08
Учалинский ГОК	Вода карьера "Объединенный"	50	0,01-0,25	0,1-1,97	0,13	1,04	0,06	0,45
	Карьерные воды м-я "Молодёжное"	176	0,38-33,0	4,5-78,0	17,0	41,0	26,2	63,2
	Шахтные воды м-я "Сибайское"	359	0,042-0,65	0,227-2.35	0,35		1,09	4,05
	Подотвальные воды цинксодержащие	109	18-350,0	68,1-985,0	184,00	527	100,80	503,2
	Карьерные воды месторождения "Камаган"	46	0,014-0,059	0,11-1,91	0,04	1,01	0,01	0,41
Гайский ГОК	Кислая рудничная вода месторождения "Гайское"	156	219,00	160,00	219,00	160,00	300,04	219,21
	Подотвальные воды	89	220-760	415-420	490,00	417,50	382,02	325,50
	Карьерные воды месторождения "Осеннее"	200	0,05-0,19	0,05-0,19	0,12	0,12	0,21	0,21
	Карьерные воды месторождения "Летнее"	54	0,63	1,14	0,63	1,14	0,30	0,54
	Подотвальные воды месторождения "Летнее"	17	6,00	4,70	6,00	4,70	0,89	0,70
Бурибаевский ГОК	Подотвальные	4	284,30	125,00	284,30	125,00	6,02	2,65
Итого							2227,59	3639,51

Шахтные воды - воды, поступающие в подземные горные выработки из подрабатываемых водоносных горизонтов, поверхностных водотоков (водоемов) и дренажных выработок. Эти воды оказывают отрицательное влияние на технику и технологию ведения горных работ и ухудшают качество добываемого полезного ископаемого [114]. Проникают в выработанное подземное пространство и проходят через водоотливное хозяйство шахты.

Шахтные воды характеризуются значительными расходами - до 359 м/ч³, широким диапазоном pH среды - от сильнокислого до слабощелочного с минерализацией от 0,5 до 4 г/дм³. По степени минерализации шахтные воды относятся к категории слабосолоноватых.

В макрокомпонентом анионном составе преобладают сульфаты в мезо- и микрокомпонентом катионном составах, характерными доминантами являются медь, цинк, железо.

В таблице 3.11 приведены характеристики шахтных вод предприятий медно-цинкового комплекса Урала.

Таблица 3.11 - Характеристика шахтных вод [114]

N п/п	Наименование характеристики (компонента)	Единицы измерения	Значение характеристики (содержание основных компонентов)
			Березовское РУ		БГОК	ГГОК	Сибайский рудник	Узельгинский рудник
			ш. "Южная"	ш. "Северная"
1	pH		7,8	8,2	3,5-6,1	1,9-7,1	8,1	4-7,9
2	Взвешенные вещества	мг/дм3	21,9	16,9	н/д	56,6	20,6	32-37551
3	Сухой остаток	мг/дм3	711,0	595,0	2277,1-3860,0	4025,0	1257,0	2242-10210
4	Сульфаты	мг/дм3	342	190	745-1818,0	1916,0-34770	606,8	1176,6-5963,3
5	Хлориды	мг/дм3	44,0	50,2	327,5-709,0	376,4-1164,0	54,2	102-340
6	Медь	мг/дм3	0,52	0,001	3,15-16,0	0,369-1920	0,042	0,07-46,1
7	Цинк	мг/дм3	0,120	0,01	3,50-18,0	0,075-0,3	0,227	8,89-322,2
8	Железо общее	мг/дм3	6,6	1,4	1,43-37,5	0,067-10080	0,436	0,2-438
9	Кальций	мг/дм3	96,93	180	н/д	29,04-32,4	5,4	338,7-691,3
	Класс загрязненности		Экстремально грязная	Очень грязная	Экстремально грязная	Экстремально грязная	Экстремально грязная	Экстремально грязная

Содержание меди и цинка колеблется в широких пределах (см. таблицу 3.11) от значений соответствующих ПДК для рыбохозяйственных водоемов (Березовское) до десятков мг/дм³ (Бурибаевский ГОК). Концентрация цветных металлов в шахтных водах превышает ПДК в сотни, тысячи раз, и с этими потоками теряется значительное количество металлов. Содержание меди колеблется в пределах от 0,001 (ПДК_рыбхоз) (месторождение "Березовское") до 1920 мг/дм³ (Гайский ГОК).

При ежегодном сбросе Бурибаевским ГОКом шахтных вод в объеме 56,6 тыс. м в реку поступает примерно 0,1 т меди, 0,35 т цинка, 0,1 т железа, 360 т сульфатов, 238 т хлоридов [114].

Воды, продуцированные атмосферными осадками, являются наиболее опасными для окружающей среды. Талые и ливневые сточные воды с промплощадок отличает спонтанность образования и самопроизвольное стекание с территории в природные водотоки. Локализация таких потоков может быть осуществлена лишь частично. Концентрации металлов в подобных водах превышают ПДКрыбхоз в несколько десятков раз. Концентрация меди и цинка в этих водах превышает ПДК_рыбхоз в десятки и даже тысячи раз и достигает 600 и 900 мг/дм³ (Сибай) и даже нескольких граммов в литре (Северный медно-цинковый рудник (СЦМР)) (см. таблицу 3.12).

При наличии промливневой канализации на предприятиях талые и ливневые сточные воды отводятся по коллектору на очистные сооружения.

Подотвальные воды - это воды, состав которых обусловлен циклическими процессами осаждения и растворения минеральных фаз в результате инфильтрации через тело отвала (твердые заскладированные отходы и забалансовые руды) атмосферных осадков.

Таблица 3.12 - Показатели качества подотвальных вод горных предприятий [114]

N п/п	Название характеристики (компонента)	Единица измерения	Значение характеристики (содержание)
			СФ УГОК	УГОК	БГОК	ГГОК	ОАО "Святогор" СМЦР
			Сибайское и Камаганское месторождения	Учалинское месторождение	Маканское месторождение	Гайское месторождение	Тарньерское месторождение	Шемурское месторождение
1	Сухой остаток	мг/дм3	н/д	40250	35794,0	10000,0-25000,0
2	Сульфаты	мг/дм3	10793,4	19917	18069,0	2463,7-7033,9	69645,0-67912,0	49340,0-127362,0
3	Хлориды	мг/дм3	1773,0	86,8	106,4	82,4-582,6	425	993
4	Медь	мг/дм3	350,0	234,7	382,0	219,23-248,01	402,5-2082	626,4-2900
5	Цинк	мг/дм3	600,0	985	159,5	160,41-163,56	2156,0-8680,0	43,12-300
6	Железо	мг/дм3	373,7	722	849,0	216,270-785,1	5459,0-9334,0	3126,0-1545,0
7	pH	мг/дм3	3,3	3,3	1,75	2,64	2,21-2,94	1,9-2,4
8	Жесткость	моль-экв/дм3	288,0	184,8	356,6	38,4-44,02	796-1000	260-298

Подотвальные воды своим составом генетически связаны с заскладированными в отвалах материалами. Металльная нагрузка обусловлена скоростью окисления материала, определяемого соотношением площадей катодных (пирит и халькопирит) и анодных (сфалерит и галенит) участков на поверхности сульфидных минералов. Формирование кислых вод с высокой тяжелометалльной нагрузкой целиком обусловлено процессами химико-бактериального окисления сульфидов в отходах добычи и обогащения руд.

Потенциальную экологическую опасность по содержанию железа и отчасти цинка представляют отвалы, сложенные исключительно сульфидсодержащими породами, забалансовыми рудами, а также безбуферными метасоматитами кварцсерицитового состава, где пирит является кислотопродуцирующим минералом и источником тяжелых металлов. Особую экологическую опасность представляют сульфидсодержащие брекчии, текстурно-структурные особенности которых способствуют переходу в раствор Fe и Zn.

В таблице 3.13 приведена общая характеристика карьерных, шахтных и подотвальных вод горных предприятий Урала, а в таблице 3.14 - сравнение концентраций металлов в них с кларком для вод, образованных в зоне гипергенеза.

Таблица 3.13 - Общая характеристика техногенных вод горных предприятий Южного Урала [114]

Показатель	АО "Учалинский ГОК"			Сибайский филиал ОАО "УГОК"	Сибайский филиал ОАО "УГОК"			ОАО "Бурибайский ГОК"
	Подотвальные воды	Шахтные воды Учалинского месторождения	Отстойный пруд	Подотвальные воды	Шахтные воды Сибайского рудника	Воды Камаганского карьера	Промливневые воды	Подотвальные воды Маканского месторождения
Сухой ост., мг/дм3	28852	7400	4908	н/д	1257,0	303,00	2431,0	35794,0
Сульфаты, мг/дм3	12573,6	4630	2082	10793,4	606,8	111,38	167,9	18069,0
Хлориды, мг/дм3	86,8	296	215,0	1773,0	54,2	49,63	651,9	106,4
Медь, мг/дм3	119,7	67,0	0,3	350,0	0,042	0,014	0,029	382,0
Цинк, мг/дм3	68,1-985	406	2,6	600,0	0,227	1,611	0,842	159,5
Железо, мг/дм3	168,0	388	0,54	373,7	0,436	0,067	0,083	849,0
pH	3,3	4,7	7,5	3,3	8,1	6,00	7,700	1,75
Жесткость, мг-экв/дм3	184,8	24,1	н/д	288,0	7,3	5,00	15,90	н/д
CCu(II)/CZn(II)	0,68	0,354	0,115	0,58	0,18	0,22	0,034	2,4

Таблица 3.14 - Сравнение концентраций металлов с кларком для техногенных вод [114]

Название характеристики (компонента)	Единица измерения	Кларк, мг/дм3		Концентрация, С, мг/дм3 (числитель) Кларковая концентрация, С/Кгг (знаменатель)
		в поверхностных водах, Кпв	в подземных водах зоны гипергенеза, Кгг	Карьерные		Шахтные		Подотвальные
				min	max	min	max	min	max
pH	ед. pH	-	-	3,87	7,15	3,5	8,2	1,75	3,3
Взвешенные вещества	мг/дм3	-	-	25,5	275,6	16,9	56,6	43,4	348,5
Сухой остаток	мг/дм3	-	-	303	2660,7	595,5	4025	10000	35794
Сульфаты	мг/дм3	8,25	76,6	111,38	1532,4	190	34770	2463,7	85364,2
				1,45	20,01	2,48	453,92	32,16	1114,42
Хлориды	мг/дм3	5,75	59,7	18,17	115,8	44,12	1164	82,4	1773
				0,30	1,94	0,74	19,50	1,38	29,70
Медь	мг/дм3	0,007	0,0558	0,014	67,4	0,001	1920	219,23	1308,4
				0,25	1207,89	0,02	34408,60	3928,85	23448,03
Цинк	мг/дм3	0,02	0,0414	1,611	189,7	0,01	18	116,04	4818,9
				38,91	4582,13	0,24	434,78	2802,90	116398,55
Железо общее	мг/дм3	0,04	0,481	0,067	240,3	0,067	10080	216,27	6920
				0,14	499,58	0,14	20956,34	449,63	14386,69
Жесткость	моль экв/дм3	-	-	2,4	20,9	4,85	32,4	38,4	356,6

Концентрации металлов не во всех потоках превышают кларк, но могут превышать и в десятки тысяч раз. Большинство потоков являются металлоносными, а часть потоков имеют высокую тяжелометалльную нагрузку - более 10 мг/дм³ по каждому из тяжелых металлов.

Все характеристики вод определяются природными и искусственными факторами. Природные факторы включают:

а) климатические (количество выпадающих атмосферных осадков);

б) геоморфологические (рельеф местности, степень обнаженности коренных пород, наличие многолетней мерзлоты, поверхностных текущих вод и др.);

в) гидрогеологические (количество водоносных горизонтов, их мощность, напоры, гидравлическая связь с поверхностными водами, изменение водопроницаемости пород с глубиной и др.);

г) геологические (литологический состав вмещающих рудные минералы пород, структурные особенности, тектоническая нарушенность);

К числу искусственных факторов относятся:

а) способ и системы разработки;

б) схемы водоотведения рудничных вод;

в) используемые технологии очистки вод и утилизации шламов.

Гидрологические и технологические характеристики по рудникам Южного Урала приведены в таблице 3.15.

Таблица 3.15 - Гидрологические и технологические характеристики техногенных вод [114]

Месторождение	Запасы, тыс. т	Глубина залегания		Глубина активной циркуляции, м	Глубина карьера (шахты), м	Тип вод по условиям циркуляции	Коэффициент фильтрации, м/сут	Водоприток, м3/ч	Способ разработки	Система разработки	Производительность, тыс. т	Концентрация металлов Cu/Zn/Fe в рудничных водах, мг/дм3
		нач.	кон.
Учалинский рудный район
Учалинское	77449	350	Более 600	250	352	Поровотрещинные, трещинные, трещинно-жильные	0,14-0,58	243,5	Комбинированный	Камерно-целиковая с закладкой выработанного пространства	3500 1400	67,0/189,0/240
Верхнеуральский рудный район
Узельгинское	30989	130	1600	202	771	Пластово-трещинные, трещинно-жильные пластовые	Изменяются по глубине от 0,005 до 0,074	280-350	Подземный	Этажно-камерная, камерно-целиковая, горизонтальные слои с закладкой	2200	0,07-46,1/8,89-322,2/0,2-438
Молодежное	15909	70	480	175	260	Трещинные, трещинно-жильные	Известняки - 4,5, порфиры, туфы, базальты - 0,02-0,026. Рыхлые отложения - 0,0067-0,257	60	Комбинированный	Этажно-камерная, камерная с доставкой руды силой взрыва и закладкой	400	0,38/10,8/н/д
Александринское	6242,4	30	300	н/д	80	Грунтовые воды	Нд	112	Подземный	С обрушением руды и пород	400	0,18/2,4/4,7
Баймакский и Сибайский рудные районы
Нижняя залежь Сибайского месторождения	6419,4	300-400	750	124	525	Трещинные, трещинно-жильные	Изменяются по глубине от 0,018 до 0,05	359,5	Подземный	Поэтажное обрушение с торцевым выпуском	400	54,2/0,042/0,227
Камаганское		До 250	135	105	150	Трещинные, трещинно-жильные	Изменяются по глубине от 0,055 до 0,14	230	Открытый	С углубкой карьера	300	0,014/1,611/0,067
Бурибаевский рудный район
Октябрьское	9700	50	542	н/д	н/д	Грунтово-поровые, трещинные	н/д	176	Подземный	Этажно-камерная с закладкой	218	16,0/18,0/37,5
Гайский рудный район
Гайское	327000	100	1750	170	1532	Трещино-грунтовые воды	Изменяются по глубине от 1,3 до 0,24	310	Комбинированный	Этажно-камерная с закладкой	3800	0,369-1920/0,075-0,3/0,067-10080
Летнее	1200	н/д	н/д	141	140	Грунтово-поровые, грунтово-трещинные, трещинно-жильные	0,19-0,2	54	Открытый	С углубкой карьера	200	5/1,2/2,5

Объем образующихся техногенных вод при сопоставимых производительностях рудников больше при подземной отработке месторождения. Зависимости между качеством вод и представленными гидрологическими и технологическими характеристиками не наблюдается. Качество вод зависит от совокупности характеристик.

К формированию агрессивных окислительных вод и переходу в раствор элементов, входящих в состав сульфидов полиметаллов и породообразующих минералов, приводит присутствие коломорфного пирита.

В зоне влияния горных выработок и техногенных образований образуются аномально кислые сульфатные воды, характеризующиеся увеличением концентраций халькофильных элементов самих окисляющихся сульфидов, (к ним относятся Fe, Cu, Zn, Pb, Cd, Co, Ni, As, Mo, Se, Te) и элементов, переходящих в агрессивные кислые воды из пород: Al, Be, Si, Sc, Ga, Nb, Li, Cs и др.

В подотвальных водах ионорастворенная медь преимущественно находится в форме негидратированного иона Cu²⁺, а цинк в форме Zn²⁺. Доля меди в форме [CuOH+] возрастает в рудничных водах и ее содержание сравнивается с содержанием меди в форме Cu²⁺ (таблица 3.16).

Таблица 3.16 - Распределение металлов в техногенных водах между ионной и взвешенной формами [114]

Наименование потока	рНpH	Eh, mV	Концентрация ионорастворенного (I) металла, мг/дм			Процентное соотношение металлов в растворенной (I) и во взвешенной (II) формах, %
			Cu2+	Zn2+	Feобщ	медьМедь		цинкЦинк		железоЖелезо общее
						(I)	(II)	(I)	(II)	(I)	(II)
Подотвальные воды УГОК	3,32	434	69,01	170,47	288,00	94,65	5,35	99,48	0,52	36,20	63,80
Шахтные воды УГОК	3,57	256	12,00	142,50	117,60	93,17	6,83	98,91	1,09	45,15	54,85
Шахтные воды УГОК	6,20	157	29,30	103,00	19,20	91,55	8,45	97,12	2,85	47,26	52,74
Подотвальные воды месторождения "Тарньерское"	2,7	498	920,7	7956,5	8904,69	96,25	3,75	99,23	0,77	58,22	41,78
Подотвальные воды месторождения "Шемурское"	2,24	520	2091	8600	16512,83	98,17	1,83	99,23	0,77	64,3	35,7
Карьерные воды месторождения "Шемурское"	3,37	214	34,4	37,2	172,6	92,4	7,6	99,23	0,77	52,26	47,74

В таблице 3.17 приведен диапазон содержаний основных компонентов катионного и анионного составов и рН, как обобщенная характеристика рудничных и подотвальных вод горных предприятий Южного Урала.

Таблица 3.17 - Обобщенная характеристика рудничных и подотвальных вод горных предприятий Южного Урала [114]

Название характеристики (компонента)	Единицы измерения	Техногенные воды горных предприятий
		Карьерные		Шахтные		Подотвальные
		min	max	min	max	Min	max
pH	ед. pH	3,87	7,15	3,5	8,2	1,75	3,3
Взвешенные вещества	мг/дм3	25,5	275,6	16,9	56,6	43,4	348,5
Сухой остаток	мг/дм3	303,0	2660,7	595,5	4025,0	10000,0	35794,0
Сульфаты	мг/дм3	111,38	1532,4	190,0	34770,0	2463,7	85364,2
Хлориды	мг/дм3	18,17	115,8	44,12	1164,0	82,4	1773,0
Медь	мг/дм3	0,014	67,4	0,001	1920,0	219,23	1308,4
Цинк	мг/дм3	1,611	189,7	0,01	18,0	116,04	4818,9
Железо общее	мг/дм3	0,067	240,3	0,067	10080,0	216,27	6920,0
Жесткость	мг-экв/дм3	2,4	20,9	4,85	32,4	38,4	356,6

Из анализа геоэкологической обстановки в районах горнодобывающих предприятий следует, что формирующиеся рудничные и подотвальные воды представляют огромную экологическую опасность, поскольку загрязнены тяжелыми металлами, которые не ассимилируются биотой природных водоемов. Техногенные воды при отсутствии притока поверхностных и подземных вод с водосборных территорий в рекиводоприемники подлежат очистке до норм, которые приближаются к нормам ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения.

3.1.6 Воздействие при ликвидации

С прекращением деятельности горнодобывающего предприятия прекращается воздействие его на окружающую среду, в том числе:

1) изъятие полезных ископаемых из недр;

2) изъятие и нарушение земель;

3) выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

4) откачка и сброс сточных вод в гидросферу;

5) размещение вскрышной породы и отходов обогащения;

6) шум и вибрация от буровзрывных и других работ.

С этого времени проявляются последствия предыдущих стадий освоения месторождения:

1) при прекращении водоотлива поднимается уровень грунтовых вод;

2) выщелачивание химических компонентов, вымывание их из отвалов и миграция в водоносные горизонты;

3) поступление в атмосферу метана, продуктов сгорания углей и пород в отвалах;

4) активизация провалов, оседаний, оползней, промоин, эрозий, смыва, заболачивания;

5) вывод из пользования нарушенных земель.

Основные виды работ при ликвидации горных предприятий, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду:

1) консервация и ликвидация горных выработок;

2) демонтаж зданий и сооружений;

3) тушение хранилищ хвостов добычи и обогащения;

4) рекультивация нарушенных земель;

5) эксплуатация техники и оборудования.

При ликвидации возможно загрязнение атмосферного воздуха твердыми и газообразными веществами, размещение отходов от демонтажа зданий и сооружений, образование загрязненного поверхностного стока производственных вод в водные объекты.

Основные эмиссии этапа ликвидации:

1) выбросы газообразных и твердых загрязняющих веществ;

2) химизация среды за счет природного выщелачивания;

3) сбросы загрязненных вод;

4) размещение строительных отходов от демонтажа зданий и сооружений;

5) шум, вибрация, электромагнитное излучение.

3.1.7 Воздействие при рекультивации

Рекультивация имеет целью восстановление земель, нарушенных в процессе добычи и обогащения полезных ископаемых.

Основные виды работ, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду:

1) планировка, снятие, транспортирование и распределение почв и плодородных пород;

2) агротехнические и фитомелиоративные мероприятия по восстановлению плодородия;

3) эксплуатация техники и оборудования.

При выполнении рекультивационных работ возможно загрязнение атмосферного воздуха твердыми и газообразными веществами, переуплотнение и загрязнение почвы и грунтов в результате применения техники. Возможно самовозгорание углеродсодержащих пород и выброс в атмосферу газов и сажи. Может быть опасным физико-химическое воздействие при внесении минеральных и органических удобрений, а также привнесение нежелательных для среды видов флоры и фауны.

3.2 Обогащение руд цветных металлов

3.2.1 Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ

Источниками пылеобразования при обогащении руд являются:

1) дробильно-сортировочный блок с усреднительным складом и узлами перегрузки руды, организованные на открытой площадке. При использовании закрытых помещений (павильонов) выбросы пыли происходят из системы аспирации (удаления пыли). Измельчение дробленых руд производят в водной среде без пылевой нагрузки на окружающую среду;

2) площадка для приготовления растворов реагентов, на которой образующиеся газы могут быть ядовитыми и легковоспламеняемыми, иметь неприятный запах (например, сероводород при растворении сернистого натрия и сульфгидрильных собирателей). Изготовление негашеной извести сопровождается выбросами углекислого газа, а гашеной - тепла и водяного пара.

3) процессы обогащения с использованием химических реагентов, в том числе требующие нагрева пульпы, что сопровождается выбросом газов - оксидов азота, углекислого газа, диоксида серы;

4) процессы кислотного и бактериального выщелачивания руд с выбросом в атмосферу углекислого газа и сероводорода;

5) процесс регенерации керамических фильтрующих поверхностей азотной кислотой, взаимодействующей с сульфидными минералами с образованием диоксида азота - ядовитого газа, оказывающего вредное влияние на окружающую среду и на здоровье человека;

6) сушка концентратов в нагреваемом мазутом барабане с выбросом дыма, пыли и диоксида серы;

7) склады товарных концентратов, узлы заполнения тары при отгрузке потребителю. При складировании, погрузке и транспортировке концентратов выбросы пыли дополняются выхлопными газами транспортных средств. При складировании концентратов в закрытых хранилищах выбросы ограничиваются выхлопными газами транспортных средств при погрузке и перевозке;

8) хвостохранилище может вызывать пылевые выбросы, загрязнение водоемов и распространять неприятный запах.

Под пылью подразумевают твердые частицы размером менее 0,1-0,5 мм. Под промышленной пылью понимают дисперсные системы, состоящие из тонких твердых частиц и воздуха (аэрозоль).

Пыль подразделяют на ядовитую и неядовитую. К первой группе относится пыль свинцовых руд, мышьяковая, ртутная, радиоактивная пыль урана, тория, теллура, асбеста и т.д., ко второй группе - пыль, содержащая свободную SiО₂ в ее кристаллической модификации (кварц, кристобалит, тридимит и др.). Дисперсный состав пыли зависит от ее вида, минералогического состава исходного материала и технологических процессов, выделяющих пыль. В таблице 3.18 приведен дисперсный состав пыли, взятой из воздуха в местах пересыпки руды из дробилки на конвейер.

Таблица 3.18 - Дисперсный состав пыли в воздухе на месте пересыпки руды из дробилки на конвейер

Количество пыли, мг/м3	Число частиц пыли в 1 см3 воздуха	Размер частиц, мкм
		Содержание фракции, %
		< 1,2	1,2-4,8	4,8-9,6	> 9,0
1138	36475	80,1	18,7	1,0	0,2
-	15120	76,3	23,4	0,3	Не обнаружено
979	17065	78,4	19,6	2,0

Запыленность воздуха около работающего оборудования различна и зависит от свойств перерабатываемого сырья, его влажности, герметичности кожухов и укрытий оборудования, наличия местной аспирации и др. Запыленность воздуха при грохочении колеблется: от 20 до 150 мг/м³. При отсутствии укрытий грохотов запыленность воздуха достигает 800-1000 мг/м³, а с укрытиями - снижается в 5-10 раз. Большое количество пыли выделяется при работе вибрационных грохотов. При дроблении полезных ископаемых также происходит сильное пылевыделение. Особенно это относится к молотковым дробилкам, при работе которых внутри кожуха создается избыточное давление, равное 2-3 кг/м². При работе шаровых и стержневых мельниц, если измельчение происходит в сухом виде, также образуется большое количество пыли. Конусные и валковые дробилки работают с меньшим пылеобразованием. На ленточных конвейерах больше всего выделяется пыли в хвостовой и головной частях. Особенно сильное пылевыделение происходит в местах перепадов ископаемых. Таким образом, основными причинами образования пыли являются дробление и измельчение в процессе добычи минерального сырья, а также технологической обработки и транспортирования. Появление пыли в воздухе обусловливается работой технологического и транспортного оборудования и уборкой пыли.

В силу того, что хвостохранилища имеют большую открытую поверхность (десятки и сотни тысяч квадратных метров), сложенную мелкодисперсным пылящим материалом с различной крупностью частиц (пески, илы), оно является мощным приземным источником неорганизованного поступления загрязняющих веществ в атмосферу в результате:

1) загрязнения атмосферного воздуха за счет пыления;

2) загрязнения земель через ветровой унос пыли.

Пылению способствуют: расположенный выше уровня земли пляж хвостохранилища большой площади, сухая и ветреная погода, сухие борта ограждающих дамб и участки между дамбой обвалования и урезом воды пруда-отстойника. Запах (например, сероводорода) может исходить от возможных химических и биологических реакций, происходящих в пруде-отстойнике.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха хвостохранилищ являются высохшие поверхности пляжей, намытых из несвязных грунтов и открытые поверхности ограждающих сооружений (гребни и откосы дамб и плотин) [41]. Наибольшую опасность представляют хвостохранилища, находящиеся в стадии наращивания. Опыт эксплуатации показывает, что обеспечить подводную укладку хвостов по всей площади хвостохранилища практически не удается. Поэтому даже в наливных хвостохранилищах по периферии образуются надводные пляжи, которые в сухую и ветреную погоду являются постоянными источниками пыли [79].

Поднимающаяся с поверхности пыль не только отрицательно влияет на санитарно-гигиенические условия жилых массивов и промышленных предприятий, но и на состояние окружающих сельскохозяйственных угодий, которые засоряются пылевидными материалами.

3.2.2 Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

3.2.2.1 Общие положения

Источниками загрязнения водных объектов при обогащении являются отходы обогащения руд, складируемые в хвостохранилищах, жидкая фаза которых содержит химические вещества - флотационные реагенты, использованные при разделении минералов [89]-[114].

Уровень воды в хвостохранилище регулируют путем удаления воды (слива) из пруда через водосбросный колодец. Слив обычно направляют в отстойник, из которого воду после кондиционирования возвращают в оборот (при наличии оборотного водоснабжения) или очищают и сбрасывают в водоем или на рельеф местности.

Кроме планового регулируемого сброса сточных вод, через дамбу хвостохранилища может просачиваться инфильтрат. Для его сбора существует обводной канал, из которого воду возвращают в хвостохранилище или сбрасывают в водоем, если по своему качеству она пригодна для этого. Инфильтрация возможна в подземные воды через дно хвостохранилища, если оно не уплотнено искусственными противофильтрационными материалами (например, полимерное пленочное покрытие, бентонит, глиняный замок и т.п.), а грунт основания хвостохранилища является водопроницаемым.

Закисление вод и их загрязнение тяжелыми металлами негативно влияют на водные организмы, а также на хозяйственное и рекреационное использование вод.

Производственная деятельность обогатительной фабрики может быть причиной ухудшения состояния водных объектов и почв в результате утечки горюче-смазочных материалов с мест их хранения и при эксплуатации технологического оборудования.

3.2.2.2 Характеристика техногенных вод

По источникам и процессам обогащения техногенные воды можно разделить на следующие группы:

1) сточные воды основных технологических процессов обогащения - жидкая фаза концентратов и отвальных хвостов;

2) сточные воды вспомогательных технологических процессов обогащения - сливы сгустителей и водяной пар сушильных барабанов;

3) сточные воды процессов гидрообеспыливания, газоочистки и др.;

4) сточные воды от смыва полов и стен;

5) слив хвостохранилища;

6) сточные воды узла приготовления растворов химических реагентов;

7) сточные воды, образующиеся на территории промышленной площадки как результат инфильтрации атмосферных осадков (ливневые и талые воды с открытых промплощадок усреднения и складирования руд).

Колчеданные медно-цинково-пиритные руды (размещенные в основном на Южном Урале) являются наиболее труднообогатимыми. Для выделения из них товарных концентратов цветных металлов применяют сложные технологические схемы и большой набор флотационных реагентов. Причем удельный расход флотореагентов - главного источника загрязнения сточных вод - значительно превышает расход аналогичных химических веществ, используемых при обогащении, например, Cu-Ni- или Cu-Mo-руд. В результате сточные воды ОФ, перерабатывающих колчеданные руды цветных металлов, по своим химическим свойствам, концентрации металлов, макро- и микрокомпонентам значительно отличаются от вод природных водоемов - рек и озер [11], [14], [15].

Экологический ущерб от сточных вод определяется их попаданием в подземные и поверхностные воды.

Характеристика водной составляющей отвальных хвостов и техногенных вод горных предприятий Южного Урала приведены в таблицах 3.19, 3.20.

Использование сточных вод со сложным химическим составом в замкнутом водообороте через хвостохранилище сдерживается необходимостью:

1) очистки оборотных вод от индифферентных примесей;

2) очистки оборотных вод от специфически действующих ионов;

3) кондиционирования оборотных вод по содержанию органических примесей;

4) удаления растворенных газов;

5) кондиционирования ионного состава вод в хвостохранилище;

6) очисткой от твердых взвесей;

7) снижения сульфатной минерализации, приводящей к отложению гипса на оборудовании.

Таблица 3.19 - Характеристика водной составляющей отвальных хвостов [114]

N п/п	Название характеристики, компонента	Единица измерения	Значение характеристики (содержание)
			Александринская ОФ	Учалинской ОФ	Гайский ГОК	СФ УГОК
1	Водородный показатель pH		11,65-11,787	10,0-12,1	8,8-11,0	8,15-11,65
2	Взвешенные вещества	мг/дм3	13-17	25,7-96,9	70
3	Сухой остаток при t = 105 °C	мг/дм3	944-1130	4242-6208	4423	29700-3422
4	Химическое потребление кислорода (ХПК)	мг/дм3	н/д	236,7-345,0	н/д	н/д
5	Биологическое потребление кислорода (БПК)	мг/дм3	н/д	128,0-312,5	н/д	н/д
6	Жесткость общая	ммоль-экв/дм3	13,5-14,9	38,5-50,4	36,1	20,4-34,0
7	Нефтепродукты	мг/дм3	0,03-0,07	0,0-0,07	0,58
8	Хлориды	мг/дм3	412,6-494,2	82,4-9100,3	49,5-251	187,8-205,6
9	Сульфаты	мг/дм3	1620-1800	1727,9-2551,9	1845,1-2023,2	1106,6-1535,6
10	Азот аммонийный	мг/дм3	0,09-0,19	0,22	н/д	н/д
11	Железо общее	мг/дм3	0,13-0,25	0,1-3,19	0,45	0,26-0,158
12	Cu	мг/дм3	0,014-0,024	0,011-0,099	0,16-0,0044	0,025-0,095
13	Zn	мг/дм3	0,2-0,06	0,016-12,613	0,063-0,00	0,34-0,35
14	Кх	мг/дм3	н/д	0,025-0,353	0,036
15	Mn	мг/дм3	< 0,05	н/д	0,002	0,049-0,018

Таблица 3.20 - Техногенные воды горных предприятий Южного Урала [114]

Показатель	АО "Учалинский ГОК"			Сибайский филиал АО "УГОК"		ОАО "Бурибайский ГОК"
	Отвальные хвосты обогатительной фабрики	Отстойный пруд	Дренаж хвостохранилища	Слив медного сгустителя	Промливневые воды	Слив медного сгустителя	Хвостохранилище Бурибаевского РУ
Сухой остаток, мг/дм3	5225	2142,0	7248	872,0	2431,0	800,0	н/д
Сульфаты, мг/дм3	1582,2	1130,0	4124,2	149,0	167,9	226,0	1004,0
Хлориды, мг/дм3	105,3	215,0	84,2	355,0	651,9	3,5	1857,6
Медь, мг/дм3	0,013	0,3	20,6	15,0	0,029	11,42	491,67
Цинк, мг/дм3	2,2	2,6	172,6	2,08	0,842	1,17	73,6
Железо, мг/дм3	н/д	0,1	53,5	4,2	0,083	0,64	112
pH	11,5	7,5	3,3	11,4	7,700	10,9	2,8
Жесткость, мг-экв/дм3	н/д	н/д	47,4	318,0	15,90	н/д	н/д
СCu(II)/СZn(II)	0,005	0,115	0,12	7,8	0,034	9,76	6,4

Источником водоснабжения Гайской ОФ являются оборотная вода из хвостохранилища, свежая вода из артезианских скважин и шахтная вода. Кроме того, на фабрике существует внутренний водооборот: условные чистые стоки главного корпуса, дробильного отделения и слив медного сгустителя используются в обороте, минуя хвостохранилище.

Хвостохранилище Гайской ОФ расположено в 1,5 км от фабрики в логу, суженная часть которого перегорожена дамбой. Хвосты фабрики самотеком транспортируются до насосной станции, оттуда подаются в хвостохранилище. Чаша хвостохранилища распределительной дамбой разделена на две части, предназначенные для раздельной укладки пиритных и беспиритных хвостов. Обе части хвостохранилища имеют самостоятельные сливные сооружения (колодцы и коллекторы). Осветленная вода по коллекторам поступает в сборный резервуар насосной станции оборотного водоснабжения. Дренирующие через дамбу хвостохранилища воды улавливаются специальными устройствами и отводятся в тот же резервуар оборотной воды.

В систему оборотного водоснабжения входят сборный резервуар оборотной воды, насосная станция, трубопроводы от насосной станции до водонапорной башни и далее до разводящего водопровода в главном корпусе.

Шахтные воды имеют высокое содержание растворенной меди (до 360 мг/л). Они поступают на станцию очистки, где медь извлекается цементацией. Извлечение меди достигает 90 %. Хвосты после цементации поступают в отстойник кислых вод, оттуда кислые воды идут в хвостохранилище для нейтрализации щелочных стоков Гайской ОФ.

На фабрике используется 60 % оборотной, 10 % - 15 % шахтной и около 30 % свежей воды.

Часть слива хвостохранилища сбрасывается во внутренний отстойный пруд и после дополнительного отстаивания и естественной очистки направляется в р. Ташкут.

Оборотная вода фабрики характеризуется высоким содержанием растворимых солей (по сухому остатку 4554 мг/л). Это главным образом сульфат (2553 мг/л) и хлор-ионы (498 мг/л). Содержание кальция составляет 760 мг/л, что превышает предел растворимости сульфата кальция. Ксантогенат в оборотной воде отсутствует, это дает основание полагать, что в отстойном пруду хвостохранилища воды выдерживаются достаточное время для полного разложения этого реагента. Шахтные воды даже после цементации имеют высокое содержание растворимых солей (22 382 мг/л), в том числе ионов тяжелых металлов, мг/л: Cu - 32, Zn - 558, Fe - 3827 при pH 2.

Смешение шахтных вод со стоками фабрики для нейтрализации позволяет, с одной стороны, снизить pH оборотной воды, подаваемой на ОФ, с другой - очистить шахтные воды от ионов тяжелых металлов.

Количественное распределение стоков и содержание примесей в них зависит от технологической схемы обогащения, состава и типа перерабатываемых руд. Распределение примесей в стоках обогатительных фабрик, перерабатывающих полиметаллические руды, приведено в таблице 3.21.

Таблица 3.21 - Распределение стоков и примесей в них на фабриках, перерабатывающих полиметаллические руды, %

Стоки	Доля в общем потоке	Твердые взвеси и коллоиды	Индифферентные ионы	Специфически действующие ионы	Органические соединения
Хвосты флотации	79-85	95-99	78-96	4-10	40-60
Сливы сгустителей	3-20	3	3-20	90-96	40-60
Прочие воды	1-2	2	1-2	0	0

На Кличкинской ОФ перерабатывают свинцово-цинковые руды. Обогащение ведется по схеме прямой селективной флотации с получением свинцового и цинкового концентратов. Применяются реагенты: цианид, цинковый купорос, ксантогенат, известь, медный купорос, вспениватель Т-66.

Источником водоснабжения фабрики является вода из скважин.

Сточные воды фабрики состоят из хвостов фабрики и сливов сгустителей. Количество последних составляет 2 % - 3 %.

Составы всех стоков фабрики существенно не отличаются друг от друга: общая минерализация даже слива хвостохранилища приближается к промышленным водам из водоисточников. Кроме того, за время нахождения стоков в хвостохранилище концентрация отдельных примесей значительно снижается, например цианида на 40 % - 50 %, меди на 60 %, цинка на 40 % - 60 %.

Сложность в использовании слива хвостохранилища в качестве оборотной воды связана с накоплением вспенивателя. В свинцовом цикле флотации наблюдалось значительное пенообразование без дополнительной подачи вспенивателя в процесс. Цинковый цикл - при соответствующей корректировке реагентного режима не нарушался.

С целью разработки схемы кондиционирования воды были проверены следующие методы очистки от вспенивателя: окисление хлором и аэрацией, адсорбция активированным углем. Наиболее эффективным оказался метод адсорбции активированным углем при подаче его в перечистные операции свинцовой флотации.

Остаточная концентрация вспенивателя Т-66 в оборотной воде так велика, что при работе на оборотной воде даже при расходе угля 1000 г/т руды наблюдалось обильное пенообразование, при этом качество концентрата резко падало (содержание свинца в свинцовом концентрате снизилось с 50 % до 5,8 %).

Без снижения технологических показателей обогащения в свинцовом цикле возможно использовать 30 % оборотной воды, а цинковая флотация удовлетворительно проходит и при 100 %-ном обороте воды.

Если в процесс подавать 150-200 г/т активированного угля, количество оборотной воды можно довести до 70 %.

Источником водоснабжения Центральной ОФ Дальневосточного ГОКа являются р. Тетюхе и Нежданкинское водохранилище, находящееся на р. Нежданке (приток р. Тетюхе).

На фабрике сливы сгустителей концентратов направляются в собственные циклы флотации, что снижает общий расход воды на 3 % - 5 %. Содержание в сливе хвостохранилища практически всех примесей значительно выше, чем в свежей воде. Содержание роданидов увеличивается практически на 3, меди - на 0,55 мг/л, увеличивается содержание кальция и магния, сульфат-ионов. Окисляемость повышается с 3,13 до 8,8 мг О₂/л. Количество растворенного кислорода снижается с 10,6 до 7,1 мг/л, обнаруживаются нефтепродукты и ксантогенаты, увеличивается pH стоков.

Источником водоснабжения Мизурской ОФ, перерабатывающей свинцово-цинковые руды, является р. Бад (правый приток р. Ардон). Вода на фабрику поступает самотеком.

Слив коллектора хвостохранилища, сбрасываемый в реку Сулар-Дон (приток р. Ардон), содержит, мг/л: цианидов - 8,2, свинца - 3,25, цинка - 0,5, что значительно превышает предельно допустимые санитарные нормы.

Использование шахтных вод и сливов сгустителей в собственном цикле (70 % оборотной воды) позволяет удержать технологические показатели обогащения практически на уровне показателей, полученных на свежей воде.

При обогащении норильских медно-никелевых руд в хвостохранилище "Лебяжье" поступают технологические стоки с хвостами переработки руд Норильской и Талнахской обогатительных фабрик, сливы сгустителей концентрата, вода с очистных сооружений Медного завода и естественный паводок. Основными загрязнителями стока являются органические флотореагенты, применяемые при обогащении руды, а также тяжелые металлы. Состав стоков, направляемых в хвостохранилище "Лебяжье", в чаше пруда доочистки стоков приведен в таблице 3.22.

Таблица 3.22 - Сточные при обогащении норильских медно-никелевых руд (х/х "Лебяжье"), мг/л*

Наименование	Единица измерения	Значение
Взвешенные вещества	мг/дм3	36
Сухой остаток	мг/дм3	5639
Сульфаты	мг/дм3	3427
Хлориды	мг/дм3	512
Железо общее	мг/дм3	5
Никель	мг/дм3	0,26
Натрий	мг/дм3	1313
Свинец	мг/дм3	0,021
Бутилксантогенат	мг/дм3	3,494
Дибутилдитиофосфат	мг/дм3	2,101
БПК полное	мг/дм3	6
ХПК	мг/дм3	30
* Техническое задание на выполнение ОТР по теме: "Разработка технологии очистки сточных вод по выпуску N 26 Норильской обогатительной фабрики", 2016

Оборотная вода с х/х "Лебяжье" в настоящее время используется на основной площадке Норильской ОФ в технологическом процессе. Требования к качеству регламентированы стандартом предприятия (таблица 3.23).

Таблица 3.23. - Требования к составу стоков при флотации медно-никелевых руд*

Наименование компонента	Единицы измерения	х/х "Лебяжье"
		СТП 44577806.14.52-2-34-2009
pH	ед.	От 6,5 до 10 включ.
Плотность	г/см3	Не более 1,002
Щелочность: свободная	мг-экв/дм3	Не более 1,5
Общая	мг-экв/дм3	Не более 3,5
Сухой остаток	г/дм3	Не более 8,5
Остаток после прокаливания	г/дм3	Не более 7,5
Содержание ионов кальция	г/дм3	Н более 0,7
Содержание ионов магния	мг/дм3	Не более 50
Содержание хлорид-иона	г/дм3	Не более 0,75
Содержание тиосульфат-иона	г/дм3	От 0,3 до 0,6 включ.
Содержание сульфат-иона	г/дм3	От 2,4 до 3,8 включ.
Содержание орг. соединений (нефтепродукты)	мг/дм3	Не более 8,0
Содержание бутилового ксантогената калия	мг/дм3	Не более 1,5
Содержание бутилового аэрофлота	мг/дм3	Не более 2,5
Содержание вспенивателя (Т-92)	мг/дм3	Не более 3,0
Содержание ДМДК	мг/дм3	Не более 1,5
Содержание взвешенных частиц	г/дм3	Не более 0,5
* Техническое задание на выполнение ОТР по теме: "Разработка технологии очистки сточных вод по выпуску N 26 Норильской обогатительной фабрики", 2016.

Загрязняющие вещества можно разделить на следующие группы:

1) растворенные неорганические вещества, определяющие повышенное солесодержание воды (сульфаты, хлориды и пр.);

2) специфические органические загрязняющие вещества (бутилксантогенат, дибутилдитиофосфат);

3) тяжелые металлы (никель, свинец, железо).

Для сброса воды в приемник культурно-бытового назначения необходимо снизить солесодержание стоков с 5,6 до 1 г/л с применением, например, обратного осмоса, ионного обмена, электродиализа, выпаривания. Данные методы обессоливания позволяют также снизить содержание тяжелых металлов в воде.

Снижение концентрации специфических органических загрязнителей в сточных водах можно обеспечить различными методами очистки: химическими (окисление реагентами), физическими (отделение на обратноосмотической мембране) и физико-химическими (окисление (перекисью водорода) с физической активацией процесса УФ-облучением, коагуляция, сорбция).

3.2.3 Размещение отходов обогащения руд

Горнодобывающая промышленность России является главным источником образования промышленных твердых отходов в стране. Оценки количества образующихся и накопленных твердых отходов в горнодобывающей промышленности, их доли в общем количестве ПТО в различных источниках не совпадают и колеблются в значительных пределах [115]. По мнению разных авторов, в России ежегодно образуется от 2,45 до 4,76 млрд. т. отходов добычи и обогащения, а в отвалах и хранилищах горнодобывающей отрасли страны накоплен 1 млрд. т твердых отходов. Считается, что в этой отрасли образуется и накапливается 85 % - 90 % всех промышленных твердых отходов страны [115].

Эти сведения не совпадают с сообщениями Саймона Пау - руководителя группы проекта "Поддержка деятельности в области обращения с отходами в России" в рамках программы "Тасис", финансируемой Европейским союзом и проведенной с целью оказания содействия Министерству природных ресурсов России в постепенном создании комплексной системы обращения с отходами. По мнению С. Пау, годовой объем образования отходов в России составляет 7 млрд. т, из которых 2 млрд. т (29 %) используются повторно и/или перерабатываются. [115]. Эти данные совпадают со сведениями В.Ф. Протасова [116], что неслучайно, так как В.Ф. Протасов использует данные, характеризующие максимально возможные объемы образования твердых отходов в России.

Отходы горно-обогатительного производства негативно воздействуют на окружающую среду и обусловливают существенные затраты, связанные с содержанием хвостохранилищ, требуют изъятия из хозяйственного оборота значительных земельных площадей, необходимых для ведения горных работ, на удаление и хранение отходов затрачивается в среднем от 5 % до 8 % стоимости производимой продукции.

Отходы обогащения колчеданных руд цветных металлов нецелесообразно вторично использоваться в качестве строительных материалов, поскольку они содержат металлы и сернистые соединения, со временем ослабляющие прочность конструкций.

Расположенные вблизи урбанизированных территорий отходы обогащения приводят к серьезному ухудшению состояния окружающей среды, что отрицательным образом сказывается на социально-экономической и санитарно-эпидемиологической обстановке в регионе.

Наибольшее количество отходов накоплено в регионах с развитой горнодобывающей и металлургической промышленностью (Урал, Приморский край, Мурманская, Белгородская, Кемеровская, Тульская области). Ежегодно их накопление на промплощадках предприятий цветной металлургии составляет 374 млн т. Только на территории Свердловской области на 188 техногенно-минеральных объектах складировано свыше 8,5-109 т отходов добычи и переработки различных полезных ископаемых, в том числе 1,7-109 т отходов обогащения руд, из которых только 10 % вовлекается в последующее производство.

В хвостах обогащения полиметаллических руд теряется, % отн.: 31,64-80,36 Мо; 6,36-18,57 Cd; 14,64-81,48 In; 67,78-97,87 Ga; 69,37-92,48 Ge; 51,09-95,88 Tl; 18,67-80,29 Sb; 22,93-57,38 Se; 52,25-94,09 Те; 71,75-93,66 Re; 39,88-83,58 Bi; 58,01-78,27 Hg. В случае организации пиритной флотации можно значительно повысить извлечение Se (от 10 % до 47 %), Те (от 5 % до 22 %) и в той или иной степени (от 5 % до 15 %) извлечение ряда других компонентов (In, Tl, Bi и др.).

При обогащении медных руд извлечение Mo, Cd, Sb, Se, Те, Re колеблется в достаточно широком диапазоне значений. Практически полностью остаются в хвостах флотации In, Ga, Ge, Tl, Bi, Hg. В хвостах обогащения медных руд теряется, % отн.: 28,72-92,59 Мо; 22,54-92,08 Cd; 79,09-97,31 In; 81,42-99,54 Ga; 92,08-98,44 Ge; 92,08-98,35 Tl; 56,49-96,88 Sb; 6,28-49,33 S; 43,43-99,54 Se; 73,24-97,00 Те; 47,88-96,18 Re; 89,59-97,15 Bi; 89,44-99,9 Hg.

Хвосты обогащения состоят в основном из содержащихся в руде породообразующих минералов и рудных минералов в виде сростков сульфидов меди, свинца, цинка и железа. Они складируются в хвостохранилища для хранения. В хвостохранилище сростки сульфидов подвергаются выветриванию и выщелачиванию. Причем эти процессы в хвостохранилище из-за мелкого размера частиц отходов идут более интенсивно, чем во вскрышной породе, не подвергнутой вскрытию измельчением и обработке химическими реагентами.

Экологическая ситуация, обусловленная добычей минерального сырья и размещением отходов более чем на 25 % территории Уральского экономического района, оценивается как кризисная. Несколько меньше площади таких земель в Южном Приморье, Ханты-Мансийском АО, Тюменской области, Красноярском крае и других районах интенсивной добычи и переработки полезных ископаемых. В значительной мере с отходами связана оценка состояния водных ресурсов как "грязное" и "очень грязное" таких рек, как Лена, Амур, Обь, Алдан, в бассейнах которых нарушенные и загрязненные территории занимают более 10 %.

Накопленные отходы, представляя экологическую опасность, тем не менее несут в себе значительную ресурсную ценность: среднее содержание меди в хвостохранилищах составляет 0,37 %, цинка - 0,39 %, серы - 21,9 %. Это зачастую выше бортового их содержания на многих, вновь вовлекаемых в разработку месторождений. В соответствии с программой переработки техногенных образований Свердловской области, утилизировано более 44-106 т различных отходов, в том числе 26,2-106 т отходов добычи и обогащения руд с реализацией продукции на сумму свыше 13-109 руб.

Отходы обогащения руд характеризуются измененными физико-механическими и физико-химическими свойствами минералов, представлены агрессивной пульпой, насыщенной флотационными реагентами и имеющей pH среды 10-11, с процентным содержанием твердого в среднем 20 %.

Отходы переработки также размещают как на поверхности, так и в недрах Земли.

Складирование текущих отходов переработки наиболее труднообогатимых медно-колчеданных руд, имеющих 4 класс опасности, осуществляют без предварительной подготовки в специально построенные поверхностные емкости - хвостохранилища. Классическим является складирование в хвостохранилища намывного типа. Заключается в перекачивании хвостовой пульпы по трубопроводам на специально подготовленную площадку, огражденную дамбой, - хвостохранилище. Способ отличается наименьшей стоимостью складирования, но требует строительства дамбы, способной выдержать напор отходов (см. рисунок 3.1).

1 - обогатительная фабрика; 2 - пульпопровод; 3 - дамба наливного хвостохранилища

Рисунок 3.1 - Укрупненная технологическая схема складирования хвостов обогащения в хранилища намывного типа

Гидравлический способ размещения текущих хвостов переработки руд без предварительной подготовки в емкость хвостохранилища, расположенного в непосредственной расчетной близости от обогатительной фабрики (ОФ) и карьера, наиболее распространен в отечественной и мировой практике работы обогатительных производств. Это объясняется тем, что данная технология:

1) проста в исполнении и менее затратна в плане механизации;

2) достаточно отработана и имеются апробированные многолетним опытом решения по формированию и эксплуатации хвостохранилищ различного типа. Так, например, осуществляется складирование отходов на Учалинском, Сибайском, Бурибаевском ГОКах, а также на обогатительных фабриках Канады, США, Японии, Австрии и др.

3) позволяет обеспечить отстой технологических вод и их возврат в оборотную сеть водоснабжения обогатительной фабрики (ОФ).

Основным недостатком такого способа размещения отходов является повышенная экологическая опасность эксплуатации поверхностных хвостохранилищ, так как при их формировании и функционировании происходит загрязнение воздуха, подземных и поверхностных вод, почвенного покрова на обширных территориях. На долю пылящих поверхностей сухих намывных пляжей, откосов дамб и плотин приходится 54 % от общего количества выбросов горного предприятия. Приконтурные пляжи мелкодисперсного песка являются мощным источником пыли, которая в жаркое и сухое время года переносится воздушными потоками при скорости более 2 м/сна окружающие территории, оседая в городах, полях и на сельскохозяйственных угодьях. Пылевые потоки загрязняют плодородную почву металлами и ухудшают экологическое состояние воздушного бассейна в горнодобывающем регионе. Поэтому проблема предотвращения пыления хвостохранилищ требует эффективных технических решений.

Частичным решением проблемы пыления является использование технологии наливных хвостохранилищ, когда вся площадь хвостохранилища покрыта водой. Однако реализация такой технологии требует значительного водного ресурса, что само по себе наносит экологический ущерб подземной водной среде и к тому же требует весомых материальных средств на реализацию.

Из оценки негативных факторов размещения обводненных хвостов на поверхности следует, что организация хвостового хозяйства на горнодобывающих предприятиях связана со значительными затратами на постоянное наращивание дамб хвостохранилищ. Кроме того, поверхностное складирование огромных объемов агрессивного техногенного сырья, содержащего тяжелые металлы, влечет уничтожение естественной природной среды региона, как на отчужденной под хвостохранилище территории, так и на прилегающем почвенном покрове и в водных системах. Весьма высоко негативное влияние таких образований на экологическую обстановку урбанизированных районов и здоровье населения. Значительна вероятность возникновения нестабильной гидротехнической ситуации в регионе добычи и угрозы прорыва дамб. Оценить весь масштаб воздействия весьма сложно. Существующие методики нормирования допустимых концентраций загрязняющих веществ в сбросах и выбросах хвостохранилищ не учитывают всех совокупных факторов, влияющих на условия жизнедеятельности в регионах добычи и переработки минерального сырья.

С ужесточением экологических платежей за складирование отходов, в сумме составляющую до 15 % затрат на добычу и переработку руд, для предприятий особо актуальным стал вопрос размещения пород вскрыши, от проходки горных выработок, тонкодисперсных отходов обогащения руд в выработанном пространстве недр.

На отечественных и зарубежных предприятиях (Высокогорском, Гайском и других ГОКах) применяют технологию размещения (намыва) отходов обогащения руд без предварительной подготовки в отработанных пространствах карьеров под защитой возведенного искусственного массива. В этом случае карьер выполняет роль поверхностного хвостохранилища (см. рисунок 3.2).

1 - обогатительная фабрика; 2 - пульпопровод; 3 - выработанное карьерное пространство

Рисунок 3.2 - Укрупненная технологическая схема утилизации отходов переработки руд в выработанном пространстве карьера

Недостатками этого варианта утилизации являются:

1) низкая производительность по твердому;

2) возможность залпового прорыва пульпы в подземные горные выработки;

3) огромные затраты на возведение барьерного целика и гидроизолирующих перемычек, а также на откачку воды;

4) экологические проблемы - испарение воды, насыщенной реагентами, с поверхности хранилища, гипергенез и техногенез отходов переработки, ведущие за собой потери ценных компонентов.

По современным оценкам, на Южном Урале площади по отводу земли под хвостохранилища занимают более 503,7 га и имеют устойчивую тенденцию к увеличению, при ежегодном приросте текущих отходов до 15 млн т хвостов (см. таблицу 3.24).

Таблица 3.24 - Характеристики хвостохранилищ обогатительных фабрик Урала [81]

Наименование показателя	Сибайская ОФ		Учалинская ОФ	Бурибайская ОФ	Гайская ОФ
	новое	старое
Площадь по отводу земли, га	146,2	23,5	113	31	190
Период эксплуатации, лет	1966-2005	1959-1966	1969-2010	1942-1970, 1971-наст. вр	-
Ориентировочные запасы, млн т.	14	4,5	40,8	5,5	40
Содержание основных элементов, %
Медь	0,2	0,24	0,22	0,45	0,3
Цинк	0,25	0,43	0,63	0,21	0,23

Хвостохранилища являются объектами повышенной экологической опасности. Совокупность негативных явлений, влияющих на экологическое состояние среды, проявляется в следующих факторах: загрязненность воздушного бассейна (с поверхности площадью 1000 га порыв ветра может снести около 60 000 м³ песков); высокая агрессивность техногенных вод, их насыщенность реагентами и продуктами гипергенного разложения отходов обогащения в процессе хранения; токсичность вод и высокая вероятность аварийных ситуаций на объектах, входящих в состав хвостовых хозяйств.

При прорыве дамб возникают серьезные техногенные аварии, сопровождающиеся растеканием уложенного в сооружение токсичного материала и загрязненных вод. Аналогичная ситуация наблюдается и в мировой горной практике.

Качественной и принципиальной новой является идея замены существующего подхода к складированию отходов в хвостохранилищах на их размещение в карьерном и подземном пространстве. В большинстве развитых стран законодательство не позволяет размещать отходы обогащения в местах, где они могут нанести вред окружающей среде и живой природе, что существенно повышает стоимость процессов управления отходами и обязует недропользователей отказаться от складирования хвостов обогащения руд путем придания им дополнительных полезных свойств.

Складирование хвостов в выработанном пространстве рудников позволяет избежать необходимости отвода дополнительных территорий для строительства хвостохранилищ и способствует рекультивации нарушенных земель. Такая технология характеризуется невысокими затратами при отсутствии риска прорыва хвостохранилищ. Однако для устранения проблемы возможного загрязнения грунтовых вод требуется проводить обезвоживание хвостов.

Перспективные и широкоприменяемые технологии размещения отходов обогащения руд разработаны с появлением нового класса оборудования для обезвоживания текущих отвальных хвостов до состояния пасты - пластинчатых (см. рисунок 3.3) и пастовых (см. рисунок 3.4) сгустителей.

1 - разгрузочный патрубок; 2 - бункер накопитель; 3 - загрузочный трубопровод, 4 - входной патрубок; 5 - приемная емкость; 6 - наклонный модуль; 7 - сливной лоток; 8 - патрубок верхнего слива; Q_иcx - расход пульпы на входе в сгуститель; Q_сг - расход сгущенной смеси; Q_сл - расход осветленной воды; h_oc - высота зоны осветления; h_сг - высота зоны сгущения; H_сг - высота сгустителя; - угол наклона модуля пластин

Рисунок 3.3 - Общий вид и параметры пластинчатого сгустителя

Рисунок 3.4 - Общий вид пастового сгустителя

Технология пастовой закладки позволяет использовать выработанное пространство карьера, в том числе при комбинированной геотехнологии, в качестве емкости для складирования отходов обогащения руд. Минимальное выделение воды из пастовой закладочной смеси снижает риск затопления участка ведения подземных работ под дном карьера, что позволяет проводить рекультивацию его выработанного пространства на этапе развития подземных горных работ.

Особенность технологии размещения текущих хвостов обогащения руд в выработанное горное пространство состоит в том, что они подаются в карьерное или подземное пространство в виде продукта, обезвоженного (сгущенного) до состояния пасты (процент твердого около 70 %), а для изоляции сооружается искусственный массив требуемой мощности. Также для защиты от затопления подземных выработок, имеющих связь с карьером, необходимо строительство водонепроницаемых перемычек (ВНП), обеспечивающих возможность откачки технологических вод, предотвращающих прорыв воды и жидкой пульпы хвостов в подземные выработки рудника. Реализация данной технологии сопряжена с увеличением водопритоков в подземные выработки, что требует установки дополнительных насосных установок в подземном руднике и плавучих насосных станций в образующихся в карьере прудках отстоя воды (см. рисунок 3.5).

1 - обогатительная фабрика; 2 - пульпопровод; 3 - пастовый сгуститель; 5 - выработанное пространство карьера; 6 - подземные горные выработки

Рисунок 3.5 - Принципиальная технологическая схема размещения пастообразных хвостов в выработанном пространстве карьера при комбинированной геотехнологии

Использование отработанных карьеров для внутреннего отвалообразования является примером комплексного подхода к освоению участков недр Земли. Данный способ применяется для решения проблем сокращения затрат на транспортирование вскрышных пород и уменьшения изъятых территории на поверхности Земли для размещения отходов добычи полезных ископаемых.

Использование выработанного пространства карьеров для размещения промышленных отходов различных отраслей промышленности позволит решить проблему изъятия земель, в том числе сельскохозяйственного назначения, необходимых под строительство специализированных полигонов.

Свою особенность имеет размещение хвостов обогащения в выработанном подземном пространстве. Организация такого способа утилизации требует для своей реализации двух условий - баланса объемов подземных пустот и складируемых отходов, наличия известных технологий размещения этого вида отходов в подземном пространстве [10]-[13]. Первое условие связано с состоянием выработанного пространства. При системах с открытым очистным пространством существует потенциальная возможность последующего погашения пустот путем заполнения отходами производства.

При системах с закладкой выработанного пространства используют отходы переработки руд как при формировании несущих массивов, так и в качестве сыпучей закладки [46]. Ограничения в полном использовании хвостов для закладки подземного выработанного пространства создает их шламовая часть. Преодолевают это ограничение путем совершенствования способа подачи техногенной смеси в выработанное подземное пространство, используя добавки, связывающие воду и шламовую часть, соответствующим образом подготавливая закладочную массу. Используют механическую или пневматическую подачу обезвоженных материалов, гидравлическую подачу тиксотропных смесей.

Одна из наиболее распространенных схем утилизации текущих хвостов обогащения в выработанном подземном пространстве - это пастообразная закладка выработанного пространства рудника с установкой узла обезвоживания на дневной поверхности. Данная технология предусматривает строительство узла обезвоживания на промплощадке подземного рудника, строительство гидроизоляционных перемычек. Преимуществом данной технологии является отказ от складирования текущих хвостов в хвостохранилища, снижение экологической нагрузки на окружающие территории, использование оборотной воды. Основным недостатком являются высокие затраты на строительство комплекса обезвоживания, подземного закладочного комплекса (ПЗК), на транспортирование пастообразной закладочной смеси.

На рисунке 3.6 приведена принципиальная технологическая схема утилизации в выработанном подземном пространстве обезвоженных до влажности 8 % хвостов обогащения.

1 - обогатительная фабрика; 2 - пульпопровод; 3 - радиальный сгуститель; 4 - дисковые вакуум фильтры; 5 - барабанная сушилка; 6 - погрузочно-доставочная машина; 7 - высушенный кек; 8 - отвал; 9 - поверхностный закладочный комплекс; 10 - цементные силоса; 11 - закладочный трубопровод; 12 - копер; 13 - приемная воронка; 14 - закладываемое подземное пространство

Рисунок 3.6 - Технологическая схема утилизации полностью обезвоженных хвостов обогащения в выработанном пространстве подземных камер

Данная технологическая схема применялась на Учалинском ГОКе при подготовке текущих хвостов обогащения для их дальнейшей утилизации в шахте.

Альтернативным вариантом утилизации обводненных тонкодисперсных отходов обогащения в шахте является - размещение узла обезвоживания непосредственно в недрах Земли, особенно когда фабрика находится на значительном расстоянии от подземных выработок (например, Эльконский ГМК). Размещение оборудования для обезвоживания в недрах Земли является инновационным направлением, позволяющим: транспортировать пульпу по горизонтальным выработкам на дальние расстояния; складировать вредные токсичные вещества непосредственно в недрах; высвободить площади земель, занимаемых под размещение отходов обогащения; освоить объемы подземного пространства; вовлекать хвосты обогащения для приготовления закладочных смесей вблизи закладываемых камер; исключить капиталовложения на строительство ПЗК и узла обезвоживания на поверхности. Естественно, при реализации данной технологии необходимо увеличение мощности насосов для оборотного водоснабжения и откачки воды на фабрику.

Для рудных месторождений распространение получила засыпка внутреннего пространства располагающихся вблизи отработанных карьеров. Такой способ использования выработанного пространства применен на карьере "Старый Сибай" Башкирского медно-серного комбината, Юго-восточном участке карьера "Объединенный" на Учалинском ГОКе, карьерах объединений "Южуралникель", "Севбокситруда", Донского ГОКа и др.

При системах с открытым очистным пространством и с закладкой выработанного пространства существует потенциальная возможность последующего погашения пустот путем заполнения их отходами производства. При системах с закладкой возможно использование отходов, как при формировании искусственных твердеющих массивов, так и в качестве закладочных материалов.

Вовлечение отходов добычи и обогащения руд в производство твердеющих закладочных смесей является важным направлением по пути к сокращению объемов накопления отходов.

Твердеющая закладка получила широкое применение благодаря своему основному преимуществу - возможности создания монолитного массива необходимой прочности. Широкое применение данной закладки сдерживает только экономический фактор. С повышением на мировом рынке цены на продукцию горной промышленности и с использованием в составе закладочной смеси более дешевого вяжущего стало возможным применение данного способа закладки и при добыче низкоценного сырья. Твердеющая закладка на основе отходов добычи так же применяется на Бурибаевском, Гайском и Красноуральском ГОКах.

Для собственных нужд Учалинского ГОКа на базе отвалов диабазового камня действует дорожно-строительное производство, производящее фракционированный щебень марки "1100-1200" и дробленый песок марки "700-800", для приготовления 1 м³ закладочной смеси используют 1400-1600 кг диабазовых пород. За год для закладки выработанного пространства Учалинской шахты и производства строительных работ используют от 600 до 850 тыс. м³ диабазового камня в год.

Обязательным условием для применения твердеющей закладки является, помимо наличия в отходах обогатительной фабрики минералов Са, Mg и A1, содержание тонкого класса крупности около 50 % - 70 % класса - 74 мкм.

Хвосты обогащения Сибайской обогатительной фабрики складированы в двух хвостохранилищах - старогоднем, площадью 23,5 га, законсервированном в 1965 г. и новом, состоящим из трех отсеков общей площадью 146,2 га. Хвосты представляют собой тонкоизмельченный материал (таблица 3.25), представленный на 95 % классом -0,044 + 0 мм.

Таблица 3.25 - Гранулометрический состав текущих хвостов обогащения Сибайской обогатительной фабрики [81]

Хвостохранилище	Распределение по классам крупности, %
	+ 0,074	-0,074 + 0,044	-0,044 + 0,028	-0,028 + 0,014	-0,014 + 0,007	-0,007
Старогоднее	8,1	17,1	8,5	23,5	23,0	19,8
Новое	0,08	4,8	20,4	34,8	12,3	26,9

Хвостохранилище обогатительной фабрики N 1 комбината "Печенганикель" АО "Кольская ГМК" в г. Заполярный Мурманской обл. эксплуатируется с 1965 г. Объем хвостов составляет более 250 млн т. Для хвостов характерно преобладание фракции с размером зерен - 0,1 мм, во многих случаях до 50 % зерен имеет крупность - 0,044 мм. В составе хвостов обогащения преобладают серпентины (60 %). В заметных количествах присутствуют пироксены, амфиболы, тальк, хлориты, кварц, полевые шпаты. Основными рудными минералами являются магнетит, пирротин, пентландит, халькопирит. Общее содержание сульфидных минералов составляет 1 % - 3 %.

На транспортирование закладочной смеси по трубопроводам оказывает положительное влияние содержание глинистых и пылевидных частиц. Данный факт обусловлен тем, что крупные фракции инертного заполнителя находятся во взвешенном состоянии, препятствуя расслоению раствора во время движения его по трубопроводу.

Основная масса текущих хвостов обогащения медно-колчеданных руд (90 % - 92 %) представлена частицами крупностью - 0,044 мм. Класс крупности - 0,044 + 0,02 мм составляет 43,44 %, а класс крупности - 0,074 + 0,044 мм - 8 % от общей массы хвостов, при этом средний медианный размер зерен составил 0,022 мм. Поэтому текущие хвосты обогащения по литологическому типу классифицируются как техногенный песчано-глинистый алеврит [9] и могут, после предварительного обезвоживания, использоваться в качестве основного материала для гидравлической закладки или как компонент для приготовления твердеющей закладочной смеси при закладке выработанных пространств (см. таблицу 3.26).

Таблица 3.26 - Гранулометрическая характеристика отходов обогащения медно-колчеданных руд Учалинской обогатительной фабрики [81]

Класс крупности, мм	Текущие хвосты
	Выход, y, %
-0,1 + 0,074	2	2	100
-0,074 + 0,044	8	10	98
-0,044 + 0,02	43,44	53,44	90
-0,02 + 0,01	20,12	73,56	46,56
-0,01 + 0,005	10,52	84,08	26,42
-0,005 + 0	15,92	100	15,92
Итого	100

Применение хвостов обогащения для производства твердеющей, пастообразной или гидравлической закладки позволяет, с одной стороны, упростить технологическую схему производства закладочной смеси за счет отсутствия необходимости дробления и измельчения пород, а с другой - утилизировать хвосты обогащения в подземном пространстве, избежав, таким образом, опасностей, связанных с негативным влиянием материала хвостов на окружающую среду (см. таблицу 3.27).

Таблица 3.27 - Объемы пустот отработанных карьеров Южного Урала [81]

Наименование карьера	Объем выработанного пространства, млн м3	Наименование карьера	Объем выработанного пространства, млн м3
Гайский N 1	139,5	Учалинский	150,9
Гайский N 2	12,3	Сибайский	190,8
Гайский N 3	57,5	Камаган	12,4

В России в настоящее время только ограниченная часть обезвоженных хвостов используется для закладки выработанного пространства на предприятиях Норильского горно-металлургического комбината, Уральской горно-металлургической компании, подземных рудниках Казахстана и др. (см. рисунок 3.7).

1 - обогатительная фабрика; 2 - пульпопровод, 3 - вертикальный сгуститель; 4 - горная выработка; 5 - вентиляционный восстающий; 6 - трубопровод для сгущенных хвостов; 7 - дозирующий бункер; 8 - конвейер; 9 - смеситель; 10 - закладочный трубопровод; 11 - закладочный массив

Рисунок 3.7 - Горнотехническая система с приготовлением закладочной смеси на основе обезвоженных хвостов обогащения руд в подземных выработках

Из практики работы подземных рудников следует, что применение твердеющей закладки экономически оправдано при разработке медно-колчеданных месторождений и, как правило, приводит к снижению капитальных затрат на вскрытие месторождений и связанных с ним эксплуатационных расходов. Однако высокая металлоемкость закладочных комплексов предопределяет их стационарное расположение и ограничивает область применения систем с твердеющий закладкой. При этом постоянное перемещение очистных работ приводит к увеличению расстояния транспортирования твердеющей смеси, что требует дополнительных затрат на сохранение ее технологических свойств и на перемещение смеси.

Указанных недостатков лишена горнотехническая система, предусматривающая приготовление закладочной смеси в подземных горных выработках с использованием отходов от проходки горных выработок и радиометрической сепарации руд в качестве инертного заполнителя (см. рисунок 3.8).

1 - ПДМ; 2 - приемный бункер; 3 - щековая дробилка; 4 - рудоспуск; 5 - бункер-накопитель; 6 - конусная инерционная дробилка; 7 - смеситель; 8 - цементный силос; 9 - закладочная скважина; 10 - закладываемое выработанное пространство

Рисунок 3.8 - Горнотехническая система закладки выработанного пространства на основе отходов горных работ, с подготовкой наполнителя в подземном выработанном пространстве

Несмотря на огромный накопленный опыт в области создания новых технологий складирования отходов добычи и переработки руд, горнорудные предприятия весьма медленно внедряют в технологический процесс современные наработки. Это объясняется тем, что нововведения всегда требуют значительных капиталовложений, что значительным образом влияет на себестоимость добытой руды, да и технологии складирования традиционным способом уже отработаны годами. Это приводит не только к росту масштабов накопления на дневной поверхности техногенных образований, но и впоследствии может привести к глобальной экологической катастрофе.

На рисунке 3.9 приведена классификация технологических и конструктивных решений по размещению отходов горно-обогатительных предприятий, позволяющая выбрать решение, соответствующее конкретным условиям добычи и обогащения руд. Технологии предполагают размещение техногенных отходов в открытом и подземном пространстве и в полной мере учитывают особенности физико-механических, химических и технологических свойств отходов.

Рисунок 3.9 - Классификация технологических и конструктивных решений по размещению отходов горно-обогатительных предприятий в открытом и подземном пространстве