Технология добычи сланцевого газа и влияние на экологию. Влияние горнодобывающего комплекса на окружающую среду

Добыча газа и нефти. К чему это приводит?

Как связаны землетрясения с добычей природных ископаемых?

Уже давно установлено, что из-за добычи полезных ископаемых изменятся общий геологический круговорот Земли. Из-за этого ухудшается геологическое и биологическое состояние планеты сразу по ряду аспектов. Во-первых, залежи ископаемых переводятся человеком в другую форму химического соединения, а это очень опасно и вредно для человечества. Во-вторых, образуются в геологических слоях полости, которые могут привести к определенным проблемам. А в-третьих, бывшие геологические аккумуляции будут распределяться по поверхности земли, рассеивая при этом ряд химически опасных составов, наносящих вред планете и человечеству.

Согласно статистике США, за последние 10 лет количество землетрясений выросло очень сильно, современные ученые установили, что причина землетрясений является деятельность человека. Точнее, ученые поняли, что землетрясения увеличились из-за слишком активного и частого вмешательства людей в недра Земли. То есть рост местных разработок нефти и газа приводит к увеличению количества землетрясений, и это установлено при ряде исследований. В частности, на участке добычи полезных ископаемых между Алабамой и Монтаной, сейсмологи зафиксировали сильный рост землетрясений — исследование проводилось еще в 2001 году.

Что интересно, 2011 год буквально побил все рекорды землетрясений 20 века почти в шесть раз, а массовость такой деятельности связывается именно с добычей различных ископаемых. Одной из причин таких проблем является оставление в скважинах после бурения миллионов тонн нагнетательных вод, именно они нарушают сейсмическое равновесие. Эта причина привела к закрытию на севере Онтарио уже пяти месторождений газа, которые сильно влияли на возникновение ряда землетрясений. То же самое касается и закрытия нагнетательных скважин в Арканзасе, которые были причиной движения пластов Земли, что привели к увеличению сейсмической активности.

Факт, что добыча нефти и газа в Оклахоме и Арканзасе является прямо пропорциональной скачку землетрясений , доказан учеными еще в 2009 году. Совсем недавно в 2013 году было зафиксировано ряд землетрясений, которые связываются учеными именно с добычей ископаемых. В частности, в Кемеровской области полностью остановлены работы под землей по добыче полезных ископаемых. Геологическая служба США тогда зафиксировала толчки общей магнитудой до 5,3 рядом с местом проведения добычи. А когда началась сейсмическая активность, тут же заморозили все работы по добыче угля, жертв тогда не было, но мировое сообщество сделало выводы о связи землетрясений с добычей ископаемых в шахтах.

Сейсмологическая активность наблюдается и в Кривом Роге в Украине. Там было немало землетрясений, связанных с добычей ископанных. Это событие связывается именно с техногенной деятельностью, тогда при этом проводились взрывы для выработки ископаемых. Эти взрывы нарушили естественную среду, и соответственно, они спровоцировали выделение определенной энергии, что было установлено местными учеными. Техногенная деятельность активизировала природные структуры и тут же появились сейсмические сильные толчки. Подобные случаи также наблюдаются в других регионах, где развита промышленность и ведется добыча подземных природных ресурсов.

Сегодня существует ряд причин искусственного возникновения землетрясений, в частотности они наблюдаются из-за притока подземных вод при добыче. Разработка различных карьеров, дробильных комплексов и других объектов добычи приводят к сильным разрушениям общей земной поверхности. Этот фактор не только отрицательно влияет на саму экологию, но и приводит к сейсмоактивности.

Хопёрский заповедник расположен в Воронежской области. В заповеднике особо охраняемым обитателем является занесённая в Красную книгу РФ русская выхухоль. Выхухоль – типичный обитатель речных пойм. Самый крупный и ценный из грызунов в заповеднике речной бобр. В Новохопёрском районе, в непосредственной близости от заповедника, скоро начнётся разработка медно-никелевых месторождений: добыча и первичное обогащение никелевых руд. На обогатительной фабрике будет использоваться технология, при которой понадобится много воды: на 1 т породы – 9 т воды. Экологи обеспокоены тем, что горно-обогатительное производство окажет негативное влияние на среду обитания охраняемых в заповеднике животных, в том числе выхухоли и бобра.

14 Каковы возможные негативные последствия добычи медно-никелевых руд в Новохопёрском районе для реки Хопёр – среды обитания охраняемых животных? Укажите два последствия.

Ознакомьтесь с картой, показанной на рисунке.

20 Школьники выбирают место для игры в футбол. Оцените, какой из участков, обозначенных на карте цифрами 1, 2 и 3, больше всего подходит для этого. Для обоснования своего ответа приведите два довода.

Ответ запишите на отдельном листе или бланке, указав сначала номер задания.

© 2013 Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки РФ

В октябре 2011 г. в Краснодарском крае была введена в эксплуатацию первая очередь современного рисоперерабатывающего комплекса, включающая рисовый завод, фасовочное производство, складской терминал, административный корпус и весь комплекс инженерных сооружений. Мощность завода – 40–45 тыс. т риса-сырца в год.

23 Какая особенность сельского хозяйства Краснодарского края способствовала выбору на его территории места для строительства рисоперерабатывающего комплекса?

Ответ запишите на отдельном листе или бланке, указав сначала номер задания.

Начало освоения минеральных богатств на Южном Урале относится к эпохе бронзы. Медь начали добывать примерно 4 тыс. лет назад. Самым крупным из известных нам сегодня древних рудников был Каргалинский, расположенный недалеко от Оренбурга. Здесь древни рудокопы разрабатывали рудистые песчаники, содержащие такие минералы меди, как халькопирит, борнит и малахит. Содержание меди в этих рудах достигало 8-10% и более.

Масштабы добычи минерального сырья увеличиваются ежегодно. Это связанно не только с ростом потребления тех или иных минералов, пород, но и с уменьшением содержания в них полезных компонентов. Если раньше на Урале, в Челябинской области обрабатывались полиметаллические руды с содержанием полезных элементов 4-12%, то теперь разрабатываются бедные руды, где содержание ценных элементов едва достигает 1%. Для того, чтобы получить из руды тонну меди, цинка, железа, необходимо добыть из недр гораздо больше породы, чем в прошлом.

Любой способ добычи полезных ископаемых значительно влияет на природную среду. Особое влияние испытывает верхняя часть литосферы.

При любом способе добычи происходит значительная выемка пород и их перемещение. Нарушается целостность определенного объема пород, увеличивается их трещиноватость, появляются крупные полости, пустоты.

Откачка воды из карьеров и шахт создает обширные депрессионные воронки, зоны снижения уровня водоносных горизонтов. При карьерной добыче диаметры этих воронок достигают 10-15 км, площади – 200-300 кв.км.

Проходка шахтных стволов приводит также к соединению и перераспределению вод между ранее заброшенными водоносными горизонтами, прорывам мощных потоков воды в туннели, забои шахт, что значительно затрудняет добычу.

Истощение грунтовых вод в районе горных выработок и осушение поверхностных горизонтов сильно влияют на состояние почв, растительного покрова, величину поверхностного стока, обуславливают общее изменение ландшафта.

Создание крупных карьеров и шахтных полей сопровождается активизацией различных инженерно-геологических и физико-химических процессов:

Возникают деформации бортов карьера, оползни, оплывины;

Происходит оседание земной поверхности над отработанными шахтными полями. В скальных породах оно может достигать десятков миллиметров, в некрепких осадочных породах – десятков сантиметров и даже метров;

На соседних с горными выработками площадях усиливаются процессы эрозии почв, оврагообразования;

В выработках и отвалах активизируются во много раз процессы выветривания, идет интенсивное окисление рудных минералов и их выщелачивание, во много раз быстрее, чем в природе, идет миграция химических элементов;

В радиусе нескольких сот метров, а иногда и километров, происходит загрязнение почв тяжелыми металлами при транспортировке, ветровом и водном разносе, почвы также загрязняются нефтепродуктами, строительным и промышленным мусором. В конечном счете, вокруг крупных городов выработок создается пустошь, на которой растительность не выживает. Например, разработка магнезитов в Сатке привела к гибели сосновых лесов в радиусе до 40 км. Пыль, содержащая магний, попала в почву и изменила щелочно-кислотный баланс. Почвы из кислых превратились в слабощелочные. Кроме того, карьерная пыль как бы зацементировала хвою, листья растений, что вызвало их оскудение, увеличение мертвопокровных пространств. В конечном итоге, леса погибли.

Откачиваемые из горных выработок воды часто содержат примесь глины, песка, кислот, солей, которые при попадании в реки, ручьи, болота (чаще всего шахтные, карьерные воды попадают именно сюда) вызывают их загрязнение. Подобное произошло в Карабаше, где добытую из шахты руду после дробления и обогащения сбрасывали в реку Сак-Элгу и ручей Аткус. Последствия этого сброса ощущаются и сегодня, спустя десятилетия.

Эксплуатация крупных горных выработок сопровождается выбросами пыли и газов в атмосферу за счет взрывов значительного количества аммонала и других взрывчатых веществ. Так, при разложении пирита выделяется теплота, которая вызывает возгорание отвалов. Терриконы горят в течении месяцев, а иногда и лет, выделяя сернистый и угарный газы, углекислый газ и целый ряд других соединений с хлором, фтором, азотом. Горящие терриконы интенсивно загрязняют атмосферу.

Техногенная нарушенность естественных ландшафтов и растительного покрова на территории горно-добывающих предприятий и их ближайшем окружении охватывает значительные площади. В основных горно-добывающих районах области (Сатке, Карабаше, Копейске, Коркино) это десятки квадратный километров. Чрезмерная загазованность, запыленность приводят к усыханию крон деревьев и другим болезням.

Другое по теме

Экология настоящего дня
Современное определение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Классическое определение экологии: наука, изучающая взаимоотношения живой...

Экологическая безопасность человека в экосистеме
Человек по своей природе стремится к состоянию защищенности и хочет сделать свое существование максимально комфортным. С другой стороны, мы постоянно находимся в мире рисков. Угроза исходит...

Е.И.Панфилов, проф., д.т.н., главный научный сотрудник ИПКОН РАН

Неуклонный рост численности населения на планете обуславливает увеличение потребления природных ресурсов, среди которых ведущая роль принадлежит минерально-сырьевым. Россия обладает значительными запасами полезных ископаемых, за счет добычи которых формируется более половины доходной части государственного бюджета. Планируемое ее сокращение за счет интенсивного инновационного развития других отраслей промышленности в ближайшие 10-15 лет не приведет к снижению масштабов и темпов освоения минерально-сырьевой базы страны. При этом добыча твердых полезных ископаемых сопровождается извлечением из недр миллионов тонн горной массы, размещаемой в виде вскрышных пород и отходов на поверхности Земли, что влечет за собой крайне негативные последствия не только для окружающей среды и человека, но и для самих недр.

Оценка воздействий на недра зачастую отождествляется или смешивается с последствиями этих воздействий на окружающую среду, включая инфраструктуру и человека, особенно при определении возникающих и наносимых им ущербов. В действительности, эти процессы имеют существенные различия, хотя и тесно взаимосвязаны. Например, опускание поверхности на калийном месторождении в Березняках, приведшее к значительному экологическому, экономическому и социальному ущербам региону и стране явилось следствием ущерба, нанесенного техногене-зом геологической среде, т.е. имеем дело с различными, по сути, явлениями. Поскольку они могут оказать, и уже оказывают, существенное влияние на всю нашу жизнедеятельность, возникает необходимость более углубленного и всестороннего изучения, определения и оценки происходящих процессов. В работе не рассматриваются воздействия на недра, обусловленные стихийными явлениями, катастрофами и другими негативными природными явлениями, причастность к которым человеческой деятельности не доказана.

Первое понятие касается последствий, возникающих в результате техногенных воздействий на геологическую среду, которую с некоторой долей условности допустимо отождествить с понятием «недра». Сами возникающие последствия обозначим термином «геологический ущерб», т.е. ущерб, наносимый геологической среде (ГС) деятельностью человека.

Другое понятие включает совокупность последствий, обусловленных реакцией ГС (недр) на воздействия техногенеза, поэтому их можно назвать «геотехногенными последствиями». Если они имеют негативный характер, что, как правило, и происходит на практике, то их правомерно считать «геотехногенным ущербом». Его составными частями являются экологические, экономические, социальные и иные последствия, оказывающие отрицательное влияние на жизнедеятельность человека и среду его обитания, в т.ч. природную.

К наиболее востребованной сфере горнопромышленной деятельности относится разработка месторождений, главной целью которой является изъятие из недр полезной для общества части вещества недр - минеральных образований. В этом случае недрам наносится геологический ущерб (ГУ),
возникающий на различных стадиях и этапах разработки месторождений полезных ископаемых.

При этом возможные воздействия на ГС, используя основные положения системы ОВОС, можно подразделить на 4 группы по объективному классификационному признаку, отражающему характер (отличительное свойство, особенность) производимого воздействия на недра:

I группа. Отделение (изъятие) вещества недр, ведущее к уменьшению его количества.

II группа. Преобразование или нарушение геологической среды. Оно может проявляться в виде создания подземных полостей, карьеров, котлованов, выемок, траншей, углублений; перераспределения полей напряжений в горном массиве в зоне ведения горных разработок; нарушения циркулирующих в недрах водоносных, газовых, флюидных, энергетических и иных потоков; изменения горногеологических, структурных характеристик и свойств геологической среды, вмещающей минеральные образования; изменения ландшафта территории, занятой под геологическими и горными отводами, и т.д.

III группа. Загрязнение геологической среды (геомеханическое, гидрогеологическое, геохимическое, радиационное, геотермическое, геобактериологическое).

IVгруппа. Комплексное (синэнергетическое) воздействие на недра, проявляющееся при различном сочетании воздействий трех вышеприведенных групп.

В соответствии с существующей практикой эксплуатации месторождений полезных ископаемых возможные воздействия на ГС рассматриваем по трем основным стадиям:

1 стадия - Изучение геологической среды, в т.ч. их составной части - минеральных образований (месторождений полезных ископаемых).

2 стадия - Освоение (эксплуатация) месторождений полезных ископаемых.

3 стадия - Завершение освоения (разработки) месторождений полезных ископаемых - ликвидация (консервация) горнодобывающих объектов.

На стадии изучения недр, проводимых с целью обнаружения (поиска) минеральных образований, воздействия на геологическую среду, с некоторой долей условности, можно разделить по объективному признаку - степени физической целостности ГС - на две группы: воздействия без существенного нарушения целостности ГС (1-я группа) и воздействия с нарушением целостности и свойств ГС.

К 1-й группе воздействий можно отнести поисковые и сей-сморазведочные работы, которые практически не влияют на состояние горного массива.

2-я группа воздействий обусловлена геолого-разведочными работами (ГРР), осуществляемыми с помощью скважин, горных выработок и иных работ, ведущих к изменению физической целостности ГС. В этом случае возможны все 4 вышеуказанных вида воздействий на ГС - изъятие вещества недр (при проходке геологоразведочных выработок и в меньшей степени - при выбуривании скважин); нарушение геологической среды (при проходке горных выработок с использованием взрывчатых веществ); загрязнение (имеет место лишь в отдельных случаях - при бурении нефтяных, газовых и иных разведочных скважин, при пересечении подземных термальных, минерализованных вод) и комплексное воздействие (встречается редко - например, при пересечении геологоразведочной выработкой минерализованного водного, газоносного горизонтов, флюидных потоков).

Таким образом, можно констатировать, что на стадии изучения недр воздействия на ГС проявляются незначительно, главным образом при разведке и доразведке месторождений полезных ископаемых, производимых с использованием горных выработок и, частично, при бурении разведочных скважин на жидкие и газообразные углеводороды.

На стадии освоения разведанного месторождения полезного ископаемого определяющую роль в воздействиях на ГС играет применяемый способ (технология) его разработки, точнее метод (техническое средство) изъятия из геологической среды ее части - минерального образования, который принимается в качестве главного классификационного признака систематизации возможных воздействий.

В соответствии с этим признаком воздействия подразделяются на четыре группы:

1 группа - Механический способ. Характерен при добыче преимущественно твердых полезных ископаемых и осуществляется известными техническими средствами (угольные комбайны, драги, отбойные молотки, пилы, экскаваторы-мех-лопаты и драглайны, и т.д.).

2 группа - Взрывной способ. Наиболее типичен для разработки твердых полезных ископаемых в случае наличия пород, не поддающихся механическому воздействию.

3 группа - Гидродинамический способ, когда в качестве технического средства отделения полезного ископаемого от массива используются гидромониторы.

4 группа - Скважинная геотехнология в различных ее модификациях. Это основной способ извлечения из недр жидких, газообразных полезных ископаемых, их смесей. Он включает также методы подземного выщелачивания, получающие все более широкое применение.

В каждой из названных групп выделяются подгруппы, классы, виды, подвиды и другие более мелкие подразделения.

Анализируя указанные методы изъятия из ГС минеральных образований с позиции определения возможных воздействий, следует отметить, что помимо главной цели, ради которой они созданы и постоянно совершенствуются, т.е. добычи полезного ископаемого, этим способам присущи все другие виды воздействий, проявляющиеся в разных масштабах, мощности и интенсивности. Они имеют свои специфические особенности, в соответствии с которыми целесообразно осуществлять дифференциацию групп.

На завершающей стадии разработки месторождения, т.е. при ликвидации или консервации горнодобывающего пред-
приятия, когда процесс добычи (изъятия из недр) полезного ископаемого закончен, прямых, непосредственных воздействий на ГС не происходит, однако в этот период более активно и широко могут проявиться последствия предыдущих стадий освоения месторождения, причем, не сразу, а по истечении времени - порой значительному (месяцы, годы).

Количественное определение и оценка воздействий тех-ногенеза на геологическую среду, следовательно геологического ущерба, представляет весьма сложную, в большинстве случаев трудно и порой просто неразрешимую задачу. Одна из основных причин заключается в том, что до настоящего времени не выработано единого подхода к критериям оценки техногенных воздействий на ГС, точнее к критериям восприятия геологической средой наших воздействий.

Например, если из недр изъято минеральное образование, то его количество определить просто, однако установить в количественном выражении последствия такого изъятия очень трудно, т.к. достоверно представить, как поведет себя ГС иногда возможно, но в данный момент, на данном локальном участке, при достоверно установленных исходных показателях. Однако спрогнозировать реакцию ГС на длительный период и пространственно масштабно имеющимися методами и средствами практически невозможно.

Задача становится еще более сложной, когда мы имеем дело с нарушением естественных процессов, происходящих в недрах, например, при пересечении горными выработками водоносных или флюидных потоков. Так, в результате проведенных с 1974 по 1987 годах ядерных взрывов в Лено-Тун-гусской и Хатангско-Вилюйской провинциях на глубинах от 100 до 1560 м в донных отложениях рек, в почве, растениях и в животных обнаружены плутоний, цезий, стронций (в дозах, превышающих нормативы в десятки и сотни раз (!)) .

Или в результате ликвидации шахт в Подмосковном угольном бассейне произошло обводнение и заболачивание некоторых территорий. Еще один пример. На планете по оценкам разных специалистов на сегодняшний день имело место порядка 70 землетрясений с силой более 5 баллов по шкале Рихтера, инициированных деятельностью человека в недрах. Приведенные примеры подтверждают наш тезис о том, что в настоящее время не только оценить, но и количественно определить геологический ущерб, т.е. ущерб, наносимый недрам человеческой деятельностью практически невозможно. Такое утверждение объясняется не столько сложностью выявления причинно-следственных взаимосвязей между тех-ногенезом и недрами, сколько наличием огромных воздействий на планету Земля окружающей ее космической среды. Однако, последствия геологического ущерба, имеющие негативный характер, т.е. «геотехногенный ущерб» предвидеть,
определить и оценить - вполне разрешимая задача.

При этом «геотехногенный ущерб» может быть подразделен на следующие классы:

I. Природно-экологический.

II. Экономический.

III. Социальный.

Природно-экологический ущерб

Деление группы на виды и т.д. возможно осуществить, используя классификационный признак - конкретный источник (причина) допущенного ущерба. В числе таких причин:

Представленная для лицензирования недостаточная полнота, достоверность и надежность горно-геологической информации о запасах полезных ископаемых, количественных и качественных характеристиках и свойствах участков недр и минеральных образований. Несвоевременное ее получение и предоставление, в т.ч. при пересчете запасов;

Отсутствие оперативного (экспрессного) и постоянного (на стационарных устройствах и установках) количественного и качественного учета и контроля извлекаемых (в т.ч. отправляемых на склады и в отвалы), а также оставляемых в недрах запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них полезных компонентов;

Превышение (в сравнении с установленными нормативами) объема извлекаемых запасов полезных ископаемых из лучших по качеству или условиям эксплуатации выемочных участков и времени их выемки;

Нарушение установленных схем, порядка, операций и сроков разработки отдельных выемочных участков месторождений;

Необоснованное изменение технологий и технологических схем разработки месторождений и их участков, предусматривающее снижение показателей полноты и качества извлечения из недр основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых при добыче и попутных компонентов при первичной переработке (обогащении);

Нарушение установленных проектом или нормативно-правовыми актами схем, порядка и своевременности консервации и ликвидации горного предприятия и связанного с ним горного имущества;

Самовольная застройка площадей залегания полезных ископаемых и/или несоблюдение принятого порядка и сроков использования этих площадей в других целях;

Размещение и накопление промышленных и других отходов на площадях водосбора и в местах залегания подземных вод, используемых для питьевого и промышленного водоснабжения;

Отсутствие узаконенных соглашений или несогласованность действий недропользователей, осуществляющих эксплуатацию месторождений на одних и тех же или сопряженных лицензионных участках недр.

Группа 2. Ущерб, наносимый окружающей природной среде, связанный с преобразованием (нарушением) части земной поверхности, горного или геологического отводов, ландшафта и находящихся на этой территории природных ресурсов, которые могут оказаться непригодными для использования, уничтоженными либо нарушенными. При выделении видов в группе целесообразно использовать в качестве основного признака - экосистемы, входящие в состав залицензированного участка недр. Группа 3. Ущерб окружающей природной среде и человеку, обусловленный загрязняющими веществами (ущерб загрязнения), образующимися при освоении и использовании полезных ископаемых и поступающими в атмосферу, водные объекты, почву, флору, фауну, т.е. воздействующих на био, фито и зооценоз. Выделение видов (подвидов) ущербов этой группы зависит от климатически-географических особенностей отдельных регионов и характера воздействий, образующихся при недропользовании. В общем случае можно воспользоваться критериями и показателями ОВОС (сейчас это IS019011).

Группа 4. Совокупный (синергетический) ущерб природной среде и человеку. Он представляет собой сочетание вышеприведенных трех групп, исходя из конкретных условий эксплуатации отдельно взятого месторождения или совокупности родственных по горногеологическим и технологическим условиям разработки участков месторождений.

В качестве возможного и конкретного методического подхода по комплексной оценке природно-экологического ущерба, как составной части геотехногенного, целесообразно использовать методологию, предложенную д.т.н. В.И. Па-пичевым . В ней автор рассматривает большинство видов природных ресурсов, которые могут подвергнуться техногенным воздействиям горного производства, исходя из степени прямого (непосредственно) и косвенного (опосредованного) изъятия природных ресурсов, и предлагает считать количественным показателем воздействия производства на каждый природный ресурс «... отклонения фактических значений количества ресурса от его исходных (естественных) значений, которые могут явиться результатом как непосредственного, так и опосредованного потребления ресурса».

Разработанная В.И. Папичевым методика позволяет рассчитать нагрузку на основные компоненты природной среды за тот или иной временной интервал воздействия, в т.ч. нагрузку на недра. В частности, предложено выражение для расчета нагрузки на основные компоненты природной среды :

Выполненными расчетами на конкретных примерах автор доказал возможность и целесообразность использования предложенной им методологии .

Экономический ущерб

Видами убытков могут быть:
- дополнительные расходы, вызванные недостаточной или недостоверной горно-геологической информацией о лицензируемом месторождении или его части (свойствах, характеристиках и т.д.);

Сверхнормативные потери запасов полезных ископаемых, в т.ч. списанных или переведенных в категорию забалансовых (нерентабельных) запасов, сформировавшихся из-за нерациональной выборочной выемки лучших по качеству или условиям эксплуатации участков месторождений;

Утрата или повреждение горного имущества;

Непредвиденные расходы, связанные с необходимостью сохранения нарушенной горными работами геологической среды в состоянии, пригодном для дальнейшего использования;

Расходы средств и ресурсов, необходимых для устранения экологического ущерба во всех его проявлениях.

Группа 2. Упущенная выгода (недополученные доходы).

Упущенная выгода рассматриваются с 2-х позиций: государства, как собственника недр, и недропользователя, причем, как правило, эти позиции не совпадают, т.е. недополученная выгода государством может оцениваться как необоснованное обогащение недропользователей, что, например, имеет место при нерациональной выборочной выемке запасов, а также когда государство предоставило недропользователю недостаточно полную и качественную геологическую информацию о выставленном на тендер месторождении или его части. Следовательно, группа может быть представлена двумя видами ущерба: государства и недропользователя.

Социальный ущерб

Основным признаком его дифференциации целесообразно считать состояние здоровья человека, учитывая моральную составляющую. Деление социального ущерба на группы, виды и более мелкие сегменты представляет достаточно сложную, многофакторную проблему, решение которой является предметом специального исследования. В первом приближении дифференциация класса «социальный ущерб» может быть выполнена на базе основных факторов, влияющих на физиолого-психическое состояние человека, его групп, общностей. Например, можно выделить группы, характеризующиеся: качеством окружающей природной среды (Кузбасс, Курская магнитная аномалия, Урал и другие горные провинции, районы и промышленные узлы), инфраструктурой, подразумевая под ней транспорт, связь (районы Крайнего Севера, Дальнего Востока, других малообжитых территорий), социально-бытовыми, национальными, культурными и иными условиями проживания, концентрацией населения, другими значимыми факторами.

Сложность выделения социального ущерба от недропользования объясняется тем обстоятельством, что не всегда и не везде горное производство является главным в местах проживания людей. Трудность оценок значительно возрастает в районах с развитой промышленностью, инфраструктурой, где добыча полезных ископаемых не играет ведущую роль в социально-экономическом развитии, либо когда социально-экономическое значение минерально-сырьевого комплекса сопоставимо с другими производствами, функционирующими на рассматриваемой территории или выделенной экосистеме. Поэтому установление и оценка социального ущерба от недропользования должны производиться отдельно в каждом конкретном случае на основе глубоких исследований. Это положение справедливо и для общей (суммарной) оценки возникающих ущербов, как по отдельным объектам горнодобывающей промышленности, так и по регионам и различным административным образованиям.

В качестве примера, иллюстрирующего конкретный подход к определению и оценке ущербов при недропользовании можно привести Республику Татарстан, Министерство экологии и природных ресурсов которой утвердило «Порядок расчета ущерба при правонарушениях в области недропользования в республике Татарстан» (Приказ от 9 апреля 2002 г. №322).

Согласно этому приказу общая сумма ущерба государству при нарушении законодательства в области недропользования складывается из следующих составляющих:

Ущерб, причиненный недрам невосполнимой потерей запасов полезных ископаемых;

Убыток бюджетов разных уровней вследствие невнесения налогов (платежей) за пользование недрами;

Ущерб, причиненный земельным и растительным ресурсам в результате уничтожения (деградации) почвенного слоя и растительности на участке самовольного пользования недрами на прилегающей территории;

Затраты на проведение работ по оценке размеров вреда недрам и вредного воздействия на окружающую природную среду (в том числе, исчислению убытков и оформлению соответствующих документов).

В вышеназванном документе приводится порядок определения ущерба при нарушении законодательства, дается оценка общей суммы ущерба с примерами расчета конкретной величины ущерба, причиненного недрам и бюджетам разных уровней, применительно к разработке общераспространенных полезных ископаемых. Так, например, ущерб, причиненный недрам (Ун) невосполнимой потерей запасов полезных ископаемых, определяется произведением количества добытого полезного ископаемого (V) на норматив стоимости полезного ископаемого (Nn), на стоимость единицы добытого полезного ископаемого (S) и на коэффициент достоверности запасов по категориям (D).

Нормативы стоимости полезного ископаемого, установленные в Республике Татарстан, представлены в таблице.

Основные положения используемого в республике методического подхода могут быть учтены при освоении других видов полезных ископаемых.

Суммарный геотехногенный ущерб оценивается в каждом конкретном случае по отдельным объектам, в нашем случае, месторождениям полезных ископаемых, изучаемым и осваиваемым как индивидуальными предпринимателями, так и юридическими лицами (их группой) в зависимости от зоны влияния разрабатываемого месторождения (его части) на окружающую среду, включая инфраструктуру и население. Определение зоны влияния представляет самостоятельную проблему исследований. При ее выполнении важно учитывать степень восприимчивости геологической и окружающей среды к возможным воздействиям.

Познание источников и причин геологических и геотехногенных ущербов позволяет изыскивать рациональные мероприятия по их предупреждению или ликвидации негативных последствий, исходя из тезиса о том, что любой геологический ущерб вызывает геотехногенный ущерб, т.е. техногенное воздействие на ГС порождает одновременно как геологический, так и геотехногенный ущербы. Из этого тезиса следует вывод о том, что прежде чем определять, оценивать и разрабатывать какие-либо мероприятия, направленные на устранение геотехногенного ущерба, следует изучить, выявить источники и принять меры к недопущению геологического ущерба.

Организацию специального государственного органа по контролю и надзору в сфере недропользования;

Взаимосвязанность и взаимообусловленность любых проектов, программ, нормативно-правовых актов, планов и решений;

Иерархическое ранжирование (по вертикали и горизонтали) по уровням их выполнения;

Логически выстроенное и последовательное исполнение намеченных мероприятий с введением персональной ответственности, прежде всего представителей государственных органов исполнительной власти за своевременную реализацию этих мероприятий;

Принятие единого узаконенного на уровне Федерации методического подхода к разработке и реализации методов, средств и мероприятий по контролю и надзору за рациональным недропользованием.

В значительной степени, хотя и в декларативной форме, возможные мероприятия по недопущению или минимизации указанных ущербов изложены в Федеральном законе «О недрах» (гл. 23) и более конкретно в «Правилах охраны недр» ПБ-07-601-03.М. Однако, реальное и результативное использование даже этих, далеко не идеальных нормативных документов, серьезно и заметно сдерживается действующим контрольно-надзорным аппаратом государственного управления, функции которого «растащены» по различным министерствам, службам и агентствам, связанным с функционированием минерально-промышленного комплекса страны.

Полагаем, что изложенные соображения, раскрывающие сущность техногенеза на недра при разработке месторождений полезных ископаемых, будут полезны специалистам, занимающимся проблемами рационального освоения георесурсов и сохранения недр.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Панфилов Е.И. «Российское горное законодательство: состояние и пути его развития». М. Изд. ИПКОН РАН. 2004. c.35.

2. Папичев В.И. Методология комплексной оценки техногенного воздействия горного производства на окружающую среду (автореферат докторской диссертации). М. Изд. ИПКОН РАН. 2004. c.41.

Обследовано и проанализировано более 200 месторождений по добыче ОПИ в Белгородской области. Разработка месторождений ОПИ осуществляется в основном открытым карьерным способом, экономически эффективным и перспективным. Существенным недостатком разработки месторождений является негативное влияние на окружающую среду, выраженное в воздействии на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования, на поверхностные и подземные воды, на земельные ресурсы в виде деградации почв, выведения нарушенных земель из оборота по окончании разработки полезных ископаемых и др. Данное исследование позволило оценить степень воздействия разработки месторождений по добыче ОПИ на окружающую среду. Обосновано, что ориентировочная СЗЗ, согласно СНиПа, является достаточной для всех месторождений. При правильной эксплуатации и своевременной рекультивации воздействие карьеров не оказывает существенного воздействия на прилегающую территорию за границей СЗЗ.

Ключевые слова: общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ)

месторождение

санитарно-защитная зона (СЗЗ)

предельно-допустимая концентрация (ПДК)

1. Корнилов А.Г. [и др.] Влияние флотационных технологий на состояние земельных ресурсов // Недропользование – XXI век. – 2012. – № 4.

2. Назаренко Н.В. Закономерности пространственного распределения карьеров ОПИ в Белгородской области и их воздействие на окружающую среду // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: материалы IV Междунар. научн. конф. 11-14 октября 2010 г. – М. ; Белгород: Константа, 2010.

3. Назаренко Н.В. Особенности развития экзогенных геоморфологических процессов при разработке месторождений общераспространенных полезных ископаемых в Белгородской области / Назаренко Н.В., Фурманова Т.Н. // Антропогенная геоморфология: наука и практика: материалы XXXII Пленума Геоморфологической комиссии РАН (г. Белгород, 25-29 сентября 2012 г.). – М. ; Белгород: ИД «Белгород», 2012.

4. Назаренко Н.В. Проблемы рекультивации нарушенных земель на карьерах общераспространенных полезных ископаемых в Белгородской области и пути их решения / Н.В. Назаренко [и др.] // Проблемы региональной экологии. – 2011. – № 2.

5. Защита от шума: СНиП 23-03-2003. – М. : Госстрой России, 2004.

6. Об охране атмосферного воздуха: Федеральный закон Российской Федерации от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ (в редакции 31 декабря 2005 г.).

7. Об охране окружающей среды: Федеральный закон Российской Федерации от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ (в редакции 31 декабря 2005 г.).

Общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ) являются важнейшим компонентом ресурсного потенциала Белгородской области. ОПИ - это сырьевая основа для дорожного строительства, производства строительных материалов и т.д. В настоящее время процесс развития и перспективы использования ОПИ характеризуются отсутствием современных прогнозно-поисковых исследований, включая геолого-экономические оценки выявленных объектов общераспространенных полезных ископаемых, а также социально и экономически обоснованных программ развития и использования месторождений ОПИ. В связи с постоянно растущими потребностями строительного комплекса в сырье в староосвоенных регионах происходит неконтролируемое истощение полезных ископаемых, иррациональное извлечение которых приводит к негативному воздействию не только на окружающую природную среду, но и на условия проживания и здоровье населения в районах интенсивной добычи ОПИ .

В Белгородской области в настоящее время разрабатывается свыше 300 карьеров ОПИ. Прогнозные запасы мела, глин и песка практически не ограничены и распространены равномерно по всей территории области. Более 50% карьеров вначале располагались на склонах балок и оврагов, а затем, углубляясь и расширяясь, стали захватывать пахотные угодья. Примерно 25% карьеров располагается в поймах рек и около 20% - в оврагах и балках. В связи с незначительной глубиной залегания данных полезных ископаемых их добыча в основном ведется экономически эффективным открытым способом, но встречается и подземная разработка месторождений, в частности, при попутной добыче мела производятся сооружение подземных овощехранилищ .

Существенным недостатком разработки месторождений ОПИ является негативное влияние на окружающую среду, выраженное в воздействии на атмосферный воздух, на поверхностные и подземные воды, на земельные ресурсы и др.

В связи с принадлежностью к различным географическим ландшафтным зонам, дифференциацией по физико-механическим свойствам и условиям залегания общераспространенных полезных ископаемых имеют место определенные особенности воздействия открытой разработки на окружающую среду и здоровье занятых в производстве людей.

В настоящее время одной из основных задач является выявление зависимостей добычи минерального сырья от инженерно-геологических, гидрологических и экологических особенностей различных ландшафтных районов, геоэкологическая оценка глубины и масштабов воздействия на окружающую среду, разработка эффективных предложений по снижению негативного воздействия и рациональному использованию природных ресурсов, а также предложения по минимизации этих воздействий на окружающую среду.

Основными видами воздействия на среду при разработке карьеров являются:

Изъятие природных ресурсов (земельных, водных);

Загрязнение воздушного бассейна выбросами газообразных и взвешенных веществ;

Шумовое воздействие;

Изменение рельефа территории, гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающей территории;

Загрязнение территории землеотвода образующимися отходами и сточными водами;

Изменение социальных условий жизни населения.

Принципы оценки негативного воздействия на состояние экосистемы заключаются в выборе максимальной нагрузки технологического процесса на каждый из компонентов окружающей среды с учетом потребления энергоресурсов при штатной и неблагоприятной по метеоусловиям ситуации, сравнении с установленными нормативами предельно допустимых концентраций воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, а также рекреационные территории. При анализе этих воздействий разрабатываются оптимальные схемы, модели и методы уменьшения негативного антропогенного воздействия на экосистемы .

Разработка месторождения полезных ископаемых открытым способом оказывает негативное влияние на атмосферный воздух в результате пыле- и газообразования. Основными источниками воздействия являются выемочно-погрузочные и вскрышные работы, работы по отвалообразованию, внутренние и внешние отвалы, переэкскавация навалов породы, дорога, дробление сырья. Пыль в зависимости от добываемого сырья представляет собой пыль неорганическую с содержанием диоксида кремния ниже 20% - при добыче суглинков, 20-70% - при добыче глин и песка, свыше 70% - при добыче опоки. Концентрация пыли при выемочно-погрузочных работах зависит от крепости и естественной влажности горной породы, объема одновременно разгружаемой породы, высоты разгрузки, угла поворота экскаватора. Завышение высоты разгрузки приводит зачастую к обрушению верхней части уступа и повышению запыленности в 1,5-5 раз.

При транспортировании сырья по внутрикарьерным дорогам пылевыделение осуществляется с поверхности нагруженного в кузов автосамосвала материала и взаимодействия автомобильных колес с поверхностью дороги. Интенсивность и объем пылеобразования зависят от скорости движения, грузоподъемности автомашин, а также от типа дорожного покрытия.

Общим для всех способов отвалообразования является образование больших незакрепленных поверхностей (плоскостных источников), которые при неблагоприятных условиях приводят к интенсивному пылеобразованию, зависящему от вида материала, гранулометрического состава, метеорологических условий.

При работе автомобильного транспорта и спецтехники загрязнение атмосферы в зоне влияния карьера и в самом карьере происходит при работе двигателей дорожно-строительной техники и автотранспорта, выделяющих азота диоксид, азота оксид, бензин, оксид углерода, оксид серы и сажу.

Для моделирования гипотетической ситуации среднестатистического карьера по добыче ОПИ нами был выбран условно максимальный карьер, с наибольшим ареалом разработки по всем видам добываемого сырья (мел, песок, глина). Также учитывалась максимальная нагрузка обслуживающего автотранспорта с 8-часовым рабочим днем, без выходных.

Оценка степени загрязняющего воздействия на атмосферный воздух проводится по самому напряженному этапу производства работ в карьере, характеризующемуся наибольшими выбросами загрязняющих веществ. Методика оценки воздействия заключается в сравнении максимальных приземных концентраций при рассеивании загрязняющих веществ на границах санитарно-защитной зоны карьера, ближайшей жилой застройки, акватории водных объектов, особо охраняемых природных территорий и лесополос с установленными нормативами ПДК воздействия на здоровье людей, объекты животного мира и растительность, рекреационные территории.

Данные результаты свидетельствуют, что при разработке карьера любого из видов добываемого сырья уровень негативного воздействия находится в рамках допустимых нормативов, а основным загрязнителем воздушной среды является специализированный автотранспорт. При работе автотранспорта основным загрязняющим веществом является диоксид азота, но на границе СЗЗ его концентрация не превышает 1 ПДК, а пыль неорганическая (глина, песок, мел) на границе СЗЗ ниже 0,1 ПДК (табл. 1).

Таблица 1 - Динамика рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере при добыче ОПИ

Анализ данных показал, что на всех карьерах основным источником загрязнения воздушной среды является автотранспорт, обслуживающий карьер; пыль при добыче, погрузке и перевозке не оказывает существенного загрязнения. Согласно СНиП, санитарно-защитная зона карьеров составляет для мела - 500 м, песка - 300 м, глин - 300 м . Ориентировочная СЗЗ для всех карьеров с аналогичными параметрами и ниже является достаточной.

Основными источниками внешнего шума являются двигатели дорожно-строительной техники. Оценка уровня шума, проникающего с производственной зоны на селитебную территорию, заключается в сравнении расчетного уровня шума в расчетной точке (ближайшая жилая зона) для одновременно работающей техники с допустимым уровнем шума для объектов, расположенных на этой территории (жилых домов). Нормирование шума проводится для дневного и ночного времени суток.

Шумовые характеристики принимаются по паспортным данным используемой в карьере спецтехники и автотранспорта. Допустимые уровни звука составляют для жилых кварталов 40 дБА в дневное время и 30 дБА в ночное время .

Снижение уровня звука шумозащитным экраном изменяется от 38,66 до 47,21 дБА, в зависимости от удаления источника звука от жилой зоны.

Расчетный уровень звука при удалении от источника шума на расстояние 225 м без экрана составит 34,8 дБА, что соответствует допустимому уровню звука в дневное и ночное время на прилегающей к жилой зоне территории. При работе на глубине 2-3 м в карьере уровень звука не достигнет жилой зоны (-3,86 дБА). При удалении жилой зоны на 1400 м от источника шума уровень звука без экрана (работа на поверхности) составит 13,9 дБА.

Расчетным методом установлено, что шум автотранспорта и спецтехники, работающего согласно технологической схеме (не более двух единиц техники на площадке одновременно) как в дневное, так и в ночное время, не оказывает вредного влияния на прилегающую застройку. Взрывные работы на всех карьерах по добыче ОПИ в Белгородской области не применяются. В связи с этим данные расчеты проводить не целесообразно.

Воздействие на территорию оценивается размером изымаемой для размещения объекта площади, категорией изымаемых земель, изменением состояния нарушаемого почвенного покрова, образованием новых форм рельефа (котлованов и отвалов).

Воздействие на геологическую среду определяется глубиной разработки и возможными осложнениями (затопление подземными водами, развитие экзогенных процессов). Механизм отрицательного влияния малых карьеров на природную среду аналогичен влиянию вскрышных работ горнорудных предприятий, отличаясь только масштабностью. Площадь, занимаемая каждым карьером и отвалом, не превышает 5-15 га и в зависимости от места расположения оказывает иногда специфическое влияние на окружающую среду. Горные работы приводят к активизации некоторых рельефообразующих процессов. Для оценки природных предпосылок развития нарушенных земель нами проведен морфометрический анализ рельефа исследованных областей с составлением картосхемы «Нарушенные земли в зоне влияния карьеров по добыче ОПИ» (рисунок 1), выполненной в масштабе 1:200000. Натурные наблюдения проводились непосредственно в полевых условиях .

Рис. 1. Нарушенные земли в зоне влияния карьеров по добыче ОПИ.

Массовая разработка общераспространенных полезных ископаемых большим количеством малых карьеров, хотя и не приводит к появлению техногенного рельефа большого площадного распространения, однако при длительной их эксплуатации и отсутствии

рекультивационных работ на стихийно разрабатываемых выемках провоцируется выветривание, оползневые, обвально-осыпные, просадочные явления, эрозионный размыв, дефляция, накопление техногенного слоя пород, подтопление. Кроме того, в ряде случаев при производстве горных работ допускаются нарушения поверхности пологих склонов проходами плугов бульдозеров вдоль и поперек склонов с образованием длинных борозд, узких траншей или беспорядочных «закопушек». В последующем они становятся источниками повышенного протекания процессов оврагообразования, которые могут тянуться на несколько километров .

Нагрузка на территорию землепользования и систему поверхностных и подземных вод при проведении добычных работ выражается в возможном загрязнении почвогрунтов и зоны аэрации отходами производства и потребления и сточными водами. Для оценки воздействия определяются объемы формируемых сточных вод и отходов производства и потребления и рациональная схема водопотребления и водоотведения и обращения с твердыми отходами.

Воздействие на животный мир на рассматриваемых территориях выражается в исключении площади отвода земель как местообитания, в факторе беспокойства, связанного с присутствием людей, работой техники и движением автотранспорта. На время производства работ участки, занятые карьерами, будут естественным образом исключены из пути сезонной миграции млекопитающих. Планируемая деятельность вызывает смену биотопов и перемещение их на прилегающую территорию с идентичными характеристиками, что не отражается на состоянии популяций распространенных в районе видов животных вследствие незначительных площадей карьеров.

Воздействие на растительность при производстве карьерной добычи выражается в изъятии земель, нарушении почвенного покрова и естественного травостоя. По окончании работ предусматривается рекультивация нарушаемых земель до уровня пастбищных сельхозугодий или рекреационных объектов, что приведет к восстановлению естественной среды обитания растительности и животных.

В дополнение к перечисленным проблемам существуют и другие, не менее острые, связанные с использованием отработанных карьеров как мест складирования бытовых отходов и использованием их как несанкционированных свалок .

Данное исследование проведено при поддержке федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, в рамках мероприятия 1.3.1 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук» по государственному контракту № П1363.

Рецензенты:

Корнилов А.Г., доктор географических наук, профессор, зав. кафедрой географии и геоэкологии ГГФ НИУ БелГУ, г. Белгород.

Сергеев С.В., доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой прикладной геологии и горного дела ГГФ, НИУ БелГУ, г. Белгород.

Библиографическая ссылка