России необходим технический регламент по безопасности объектов промышленной гидротехники

 

The technique for managing industrial dumps and hydraulic dumping grounds 'cell storage with recir­culation' proposed in the paper allows substantial reduction of industrial load upon environment and preserve the vegetable mould.

Пролог

Студеный февральский ветер 2011 года щедро раскрашивал в ярко-розовые цвета за­снеженные степи, села, веси и заодно жите­лей Николаевского уезда. Что может быть в это время естественней мороза и здорового румянца?

Динамики знакомыми голосами VIP- персон убеждали своих слушателей не под­даваться панике: «...наши красные шламы, в отличие от Венгерских, совсем не вредные ... наши шламы прошли 6 степеней очистки...».

«Подумать только, "Хлебный дар" с их­ними степенями очистки по сравнению со шламами "РУСАЛа" - на уровне деревенской бормотухи», - дивилось усатое и бородатое, почесывая затылки.

Но все же для подстраховочки, так, на вся­кий случай, динамик сообщил, что в этом ма­скараде виноваты проектировщики, рекомен­довавшие для закрепления красного исполь­зовать жидкость, как потом оказалось, не про­шедшую такого же количества степеней очист­ки. «Ни фига себе заявочки, всю недостачу спирта пытаются на меня повесить», - быстро сообразил проектировщик. Достал припрятан­ную в нижнем ящике стола папку, открыл ее и нежно погладил инструкции и акты экспертиз, подтверждающие законность его творения. С такими бумагами вам меня не взять.

Введение в тему

По данным Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде, четвертая часть суши на планете находится под угрозой опустынивания. Это непосред­ственно затрагивает свыше 250 млн. человек, из-за сельскохозяйственной и производствен­ной деятельности возникает угроза для источ­ников средств существования свыше 1 млрд. человек более чем в 100 странах в результате снижения продуктивности пахотных земель и пастбищ.

В СССР для снижения техногенной на­грузки на природу объектами промышленной гидротехники: хвостохранилищами, шламо- накопителями, золо-, шлакоотвалами, гидро­отвалами, были разработаны многочислен­ные схемы их размещения на местности. Для сокращения перечисленные объекты объеди­нены термином «гидроотвалы промышлен­ных отходов», или сокращенно ГПО.

В данной статье на примере одной из моих разработок попытаюсь показать воз­можность решения экологических проблем, возникающих при складировании техноген­ных отходов.

По существу

В последнее время при проектировании ГПО стараюсь исходить из двух аксиом:

• чем меньше объект, тем меньше его влияние;

• чем меньше объект, тем меньше он сто­ит.

Небольшие размеры ГПО и колоссаль­ные объемы отходов считаю можно совме­стить, используя схему «посекционного складирования отходов с одновременной ре­культивацией», которую разработал для хво- стохранилища Стойленского ГОКа. Эта схе­ма сводится к следующим основным принци­пам:

• 1. Освоение площадки под ГПО осу­ществляется по частям (секциям).

  2. В эксплуатации одновременно могут находиться только две секции: секция скла­дирования твердого (далее - «секция твердо­го») и секция отстойного пруда.

  3. Размеры секции твердого рассчитыва­ются из срока ее заполнения, не превышаю­щего 5 лет, после чего она рекультивируется.

  4. Каждая последующая секция твердого вводится в эксплуатацию только после уда­ления из-под ее основания всего слоя расти­тельного грунта, который перемещается без промежуточного складирования на предыду­щую секцию.

  5. Внешние ограждающие сооружения каждой вводимой секции проектируются и создаются с учетом рекультивации, которая выполняется с начала их строительства (т. е. процессы строительства и рекультивации осуществляются одновременно).

Рассмотрим, как эти принципы могут конкретизироваться в зависимости от типа ГПО по размещению его на местности.

В определенных кругах известно, что ГПО по расположению на местности класси­фицируются на следующие основные груп­пы (типы): овражно-балочный, равнинный, косогорный.

Имеется еще несколько типов, напри­мер, пойменный, комбинированный, но они при внимательном рассмотрении сводятся к вышеперечисленным.

ГПО овражно-балочного типа на примере хвостохранилища Стойленского ГОКа. Существующее состояние хвостохранилища СГОКа

В 90-х гг. прошлого века хвостохранили- ще Стойленского ГОКа в балке Чуфичева экс­плуатировалось по односекционной схеме. На перспективу его развития была разработа­на (как вариант) схема «посекционного скла­дирования хвостов с одновременной рекуль­тивацией».

Из этой схемы проектировщиками была воспринята только идея посекционного скла­дирования без рекультивации. Что из этого получилось к 2010 г., видим на рис. 1. Три секции для складирования твердого, две - под отстойные пруды, задействованы одно­временно. Демонтирована старая насосная станция и построена новая (на рисунках они обозначены - НОВ и НОВ 2).

Рис. 1. Хвостохранилище Стойленского ГОКа (2010 год)

Принятой к реализации схемой скла­дирования была решена проблема качества осветления воды, но при этом увеличились потери на фильтрацию и усилилось пыление. Для обеспечения надежного водоснабжения пришлось часть объемов технической воды добывать из других источников.

Плодородный слой, а это видно с космос- нимков, хоронится под хвостами, и когда при­дет время рекультивации, вопрос, где брать чернозем, может остаться без ответа. Извест­но, что для создания слоя чернозема мощно­стью 10 см природе необходимо более 2000 лет.

Не знаю как у компании, но у тех, кто будет населять эту местность после нас, про­блемы с этими участками обеспечены на бли­жайшие 3000 лет, как мне кажется.

Возможное состояние хвостохранилища СГОКа

На рис. 2 приведено возможное состоя­ние хвостохранилища на 2010 г. в предпо­ложении, если бы оно эксплуатировалось по схеме «посекционного заполнения с рекуль­тивацией».

Рис. 2. Реконструкция хвостохранилища на 2010 г., если бы использовалась схема посекционного заполнения с рекультивацией

К этому времени секции 1-4 были бы за­полнены до предельных отметок и зарекуль- тивированы. Сброс хвостов осуществлялся в секцию 5. Особенностью заполнения секции 5 является ее разбивка на две карты - 5 а, 5 б. Пока пульпа подается в карту 5 а, на карте 5 б производится наращивания дамб обва­лования. Пульпа подается перпендикулярно тальвегу балки. На бортах балки откладыва­ются наиболее мелкие частицы, что снижает фильтрацию на участках намыва (кроме это­го фильтрационные потери снижаются из-за небольших размеров карт намыва). По этой схеме заполнения может возникнуть замеча­ние об объемах дамб обвалования. Ответ - та­кие дамбы можно делать очень маленькими, причем материал завозится только на первый ярус, далее дамбочка разбирается и перекла­дывается на последующие ярусы. И вообще, дамбочки обвалования можно не делать, а ис­пользовать разборные элементы в качестве этих дамб. Замыли ярус, элементы перенесли на ярус выше и так далее.

Теперь представьте, что секция 5 замыта до предельных отметок. В этом случае сброс пульпы временно переносится на секцию 8, а сты золотоизвлекающей фабрики, подверг­шиеся цианированию.

Разработанное техническое решение по организации хвостового хозяйства позволило последовательно выводить и вводить в сель­скохозяйственный оборот участки площадью не более 5 га (рис. 3).

на секции 6 с площадей, попадающих под за­топление, снимается растительный слой и пе­реносится на поверхность намытых хвостов секции 5 (секция 5 рекультивируется), после чего готовятся дамбы обвалования для 6 сек­ции и сброс пульпы переносится с секции 8 на секцию 6.

При эксплуатации по такой схеме не по­требовалось бы переноса насосной оборот­ной воды, фильтрация была бы значительно ниже и, возможно, не потребовалось привле­кать дополнительных источников водоснаб­жения. Полностью исчезла бы проблема пы- ления (так как небольшие карты намыва бу­дут всегда водонасыщеными). Рекультивация выполнялась бы при минимальных затратах в процессе эксплуатации под контролем госу­дарственных и местных органов. Ни грамма чернозема не было бы потеряно.

ГПО равнинного типа на примере хвостохранилища Секисовской золотоизвлекающей фабрики

Организацию ГПО по схеме «посекцион­ной с рекультивацией» в условиях равнины покажем на примере хвостохранилища Секи­совской ЗИФ в Казахстане.

Особенности хвостохранилища:

• размещается на сельскохозяственных землях с мощностью чернозема 1,5 м;

• в хвостохранилище складируются хво-

Последовательность эксплуатации хво­стохранилища следующая:

• 1. На первом этапе подготавливается ложе отстойного пруда и карты № 1 (для экранирования ложа пруда и карты, а так­же основания под дамбами использовалась пленка).

  2. Пионерная дамба секции 1 отсыпает­ся по отвальной технологии. Далее она нара­щивается по ярусам на хвосты внутрь карты. Внутренние дамбы, примыкающие к пруду, фильтрующие. Низовой откос внешних дамб оформляется не как для плотин, а по требо­ваниям рекультивации, что позволило совме­стить работы по рекультивации с отсыпкой этих дамб.

  3. Секция 1 заполняется и наращивается до предельных проектных отметок.

  4. Сброс пульпы переносится в отстой­ный пруд.

  5. С ложа секции 2 снимается раститель­ный грунт и перекладывается на поверхность секции 2, тем самым завершая ее рекультива­цию.

  6. На подготовленное основание секции 2 отсыпаются ограждающие дамбы (п. 2).

  7. Сброс пульпы переносится в секцию 2.

  8. И т. д.

Еще одно достоинство этой схемы - ги­дравлическая связь между отсеками хвостов и отстойным прудом, что позволяло в процес­се эксплуатации промыть хвосты, уложенные в секции, и очистить поровую воду до прием­лемых ПДК.

Данная схема во всех отношениях удо­влетворяла предприятие, так как позволяла вводить емкости по очередям, а технические решения оказались наиболее экологичными и экономичными в сравнении с другими ва­риантами. Но проектировщики Казахстана отказались реализовывать эту схему, так как она не вписывалась в инструкции, которые практически не отличаются от наших. При­нятое проектировщиками решение устроило экспертизу, но приведет через некоторое вре­мя к потере для Казахстана всего чернозема, находящегося на площадках, выделенных под складирование отходов, выносу из емкости всех вредных веществ, включая цианиды, в окружающую среду, не говоря о дополнитель­ных затратах предприятия на строительство, содержание и рекультивацию хвостохранили- ща.

ГПО косогорного типа на примере хвостохранилища ЗИФ «Наталка»

При разработке схемы складирования хвостов месторождения «Наталка» (конец 2007 г.), также была реализована схема «по­секционного складирования с рекультиваци­ей» (рис. 4-5).

На начальной стадии разработки, в от­личие от Американских коллег (подробнее о проекте см.: Гидротехника. XXI век. 2011. № 1.), было понимание о невозможности раз­мещения миллиарда тонн цианированных хвостов в русле реки Интриган. В своих ре­шениях мы попробовали разместить хвостох- ранилище на левом борту реки, который име­ет сложный рельеф.

При таком рельефе рассчитать объемы секций мы смогли только после разработки специальной программы («Объемного проек­тирования ГТС»), на которую нам пришлось потратить 1,5 месяца из 3-х, отпущенных на выполнение работы.

Посредством этой программы была по­строена объемная модель местности и соору­жений на ней, благодаря чему удалось разме­стить миллиард тонн хвостов и всю породу вскрыши на левом борту р. Интриган без ее перекрытия.

На рис. 4-5 приведены схемы заполнения секций 3, 2, 1. Заполнение секций 5, 6, 7 про­изводится по аналогичной схеме.

Технология заполнения секций: сброс с торца пульповода из одной точки, с отмет­ки 864,00 м на верховой откос ограждающей дамбы до полного зашламования объема сек­ции.

Отвод воды из заполняемой секции осу­ществляется самотеком, посредством вытес­нения ее хвостами с последующим перетоком с верховья заполняемой секции в секцию 4 по специальному водоводу, который может пере­крываться породами вскрыши. После запол­нения секции хвостами на поверхности раз­мещаются породы вскрыши.

За счет чего проектировщики могли принести экономический эффект компании

• 1. 1. Хвосты и породы вскрыши складиру­ются на единой площадке, на левом берегу р. Интриган, без ее перекрытия (по американ­скому проекту хвостохранилище перекрывает русло реки), причем вскрыша укладывается как в дамбы хвостохранилища, так и поверх хвостов, что позволяет сократить отвод пло­щадей под хвосты и породы вскрыши в разы (по сравнению с принятым проектом).

Экономический эффект:

• не прокладывается в горных условиях для отвода реки канал длиной 24,3 км; сокра­щаются площади отвода под хвосты и отвалы в разы;

• отсутствуют затраты на рекультивацию хвостохранилища, так как рекультивация вы­полняется автоматически при ведении горных работ.

  2. Хвостохранилище вписывается в 7 ле­вобережных падей, в каждой из которых соз­дается независимая секция для хранения хво­стов.

Экономический эффект: затраты на стро­ительство хвостохранилища распределяются равномерно на протяжении нескольких деся­тилетий.

• 2. Дамбы секций - ограждающие (вдоль р. Интриган) и разделительные (между сек­циями) - выполняются по 2-м технологиям:

• ограждающие и разделительные для

секций 1, 2, 3, 5, 6, 7 по отвальной технологии одним ярусом (порода вскрыши сбрасывает­ся с отметки 864,00 м или 900,00 м в контур дамб). Для этих дамб противофильтрацион- ные элементы не предусматриваются;

- ограждающие и разделительные дамбы секции 4 выполняются с противофильтраци- онными элементами.

Экономический эффект: подавляющее большинство дамб выполняется по отвальной технологии в процессе отвалообразования породы вскрыши, т. е. предприятию обходят­ся бесплатно.

4. Подача пульпы в секции осуществля­ется с ограждающих дамб из одного торце­вого выпуска до полного зашламования сек­ции. Вода из каждой секции перепускается в секцию 4 посредством проранов, каналов или самотечных водоводов, устраиваемых в вер­ховье разделительных дамб.

Экономический эффект: площадка под хвостохранилище и отвалы расположена мак­симально близко к обогатительной фабрике и имеет минимальные по сравнению с приня­тым проектом размеры, что предполагает ми­нимальные длины пульповодов и минималь­ные эксплуатационные затраты (обслужива­ние, трубы, электроэнергия, инфраструктура).

4. Профильтровавшаяся через ограждаю­щую дамбу вода попадает в предусмотрен­ный дренажный коллектор, располагаемый за дамбой, откуда перекачивается в секцию 4.

Экономический эффект: практически без затрат можно отвести поровую воду из хвостов и промыть уложенные хвосты до без­опасных ПДК.

4. Насосная оборотной воды располага­ется в верховьях секции 4 на площадке обога­тительной фабрики и может быть совмещена с пульпонасосной.

Экономический эффект: совмещения двух насосных в одном здании, причем обо­ротное водоснабжение может осуществляться самотеком.

4. Вывозка породы вскрыши из карьера может быть осуществлена по горизонтальной схеме до глубины 200-300 м.

Экономический эффект: сотни миллио­нов тонн породы вскрыши не поднимаются на борт карьера, а перемещаются или вниз, или по горизонтали.

Если говорить об экологическом аспекте, то по предложенной схеме Колымское водо­хранилище гарантированно остается целым, в случае принятия американской - гарантиро­ванно уничтожается.

Какую схему приняли проектировщики к реализации? Известно, проект в 2010 г. про­шел Госэкспертизу, но информация о нем в печати отсутствует. По слухам принята аме­риканская схема, но, возможно, я ошибаюсь.

Выводы

4. 1. России необходим технический регла­мент по безопасности объектов промышлен­ной гидротехники, который, кроме прочего, должен устанавливать требования к участкам размещения ГПО, к предельным воздействи­ям ГПО на окружающую среду, порядку от­работки участков, выделенных под ГПО, к защите растительного слоя, попадающего в контуры размещаемых ГПО и рекультивации отработанных участков.

   2. Необходимо в законодательном поряд­ке внести в составы проектов ГПО и горных работ раздел «Ландшафт отработанных участ­ков при завершении эксплуатации ГПО».

Делая яму или насыпь, представляйте, что создаете прекрасный водоем или холм, с которого наши потомки будут с восторгом и вдохновением вглядываться в улучшен­ный нами пейзаж. И это, возможно, будет единственным доказательством того, что мы жили. Россияне, в каждом из нас имеется бо­жественная искра. Не дайте ей угаснуть. Мы можем не только разрушать, но и созидать.

4. 3. В России подготовить качественный регламент отдельно взятой организацией или несколькими, или даже министерством уже невозможно.

Качественный регламент можно подгото­вить только сообща, собирая информацию по крупицам от уже единичных, разрозненных, разбросанных по широким просторам нашей необъятной родины специалистов, держась подальше от государственных структур. Такая задача под силу исключительно специализи­рованным журналам. Журнал «Гидротехника. XXI век» поставил для себя задачу - серией статей подготовить редакцию подобного ре­гламента по промышленной гидротехнике - и предлагает всем заинтересованным участво­вать в этом.

Истомин В.И.

ООО «СтройПроект», г. Белгород, Россия

источник http://damba.org/novosti/materialy-k-vi-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-reki-sibiri-krasnoyarsk-2011-god.html