Как не превращать доходное дело в многоотходное.
Экологические проблемы Казахстана за последние годы необычайно обострились. Актуальные вызовы связаны с угрозами населению от загрязнения воздуха, водных и земельных ресурсов. В стране 33 водных объекта непригодны для использования, в некоторых населенных пунктах показатель загрязнения воздуха превышает допустимую норму в 8-10 раз, наблюдается загрязнение земли производственными отходами и химическими соединениями. Эти актуальные вызовы несут серьёзную угрозу жизни и здоровью населения.
Есть и невидимая угроза, подземная. В чём она заключается и как её предотвратить, рассказывает Марат Битимбаев, доктор технических наук, академик Академии минеральных ресурсов Республики Казахстан и Международной академии минеральных ресурсов, Инженерной академии Республики Казахстан и Международной инженерной академии.
Добыть и не навредить
– Марат Жакупович, как эта тема формулируется учёными?
– Начиная с 60-х годов два известных советских учёных, академики Николай Мельников и Михаил Агошков, занялись вопросами комплексного освоения недр. Такой подход сохранился по сию пору, в его рамках продолжают развиваться горные науки. Далее учёный с мировым именем Виктор Аренс создал и развил принципиально новый подход в разработке месторождений твёрдых полезных ископаемых – добычу через скважины, названный впоследствии физико-химической геотехнологией.
– Какое отношение имеют эти новшества к охране подземной экологии?
– Сейчас поймёте. Ближе к нашему времени, к концу XX столетия, специалисты начали понимать и, соответственно, интенсивно развивать науку, чтобы добыча полезных ископаемых совмещалась с охраной окружающей среды. До этого она соблюдалась постольку-поскольку. Жив человек, нормально ему работается в русле существующих правил? И хорошо. Ну, конечно, предприятия разбивали сады, парки, приводили в порядок улицы, улучшали условия жизни. Пока не дошло, что охрана окружающей – понятие гораздо шире и глубже привычного и опасность может скрываться там, где о ней не задумывались.
Скажем, разработка добычи полезных ископаемых открытым способом. Карьер, по-простому говоря, это яма с наклонными бортами. Чтобы до руды добраться и нормально доставать, надо обеспечить удобный подход и подъезд. Но со временем глубина выемки увеличивается, добывать становится всё труднее и затратнее из-за сложностей подъёма. Тогда горняки уходят под землю, где породу вскрывать не надо, а только скалывать более чистую руду и поднимать наверх. Но и подъём из-под земли также довольно затратен. От понятия совокупной экономической эффективности никуда не денешься.
– Под землю спустились, а наверху осталась яма.
– Верно. И чтобы её «окультурить», привести в надлежащее и безопасное состояние, надо приложить немало усилий. Время от времени появляются сообщения, как заброшенные карьеры, залитые весенним паводком или с осыпающимися берегами становятся смертельной ловушкой для детей.
Потерянные столбы
– Трудно ли достичь эту самую совокупную?
– Нелегко. Она иногда создаёт препятствие для бизнеса, который, как правило, хочет быстрой прибыли. А если делать всё, как положено, сохранять окружающую среду и максимально чисто вытаскивать всё находящееся под землёй, то это обойдётся в копеечку. Как же примирить большой бизнес и серьёзную науку? Группа казахстанских учёных из Национального технического университета имени К. И. Сатпаева, Национального центра по комплексной переработке минерального сырья, Института горного дела имени К. И. Кунаева, среди которых и ваш покорный слуга, совместно с российскими коллегами пришли к выводу, что с помощью физико-технических и физико-химических технологий можно создать такие технологические схемы, которые позволят практически полностью вынимать полезный компонент, не нарушая целостности подземного массива. Вроде звучит достаточно нелепо, без логической связи с процессом. На самом деле это реально при создании специального способа очистной выемки.
– Видимо, не обойтись без рассказа хотя бы о главных деталях.
– Подземная разработка состоит из нескольких этапов. Задача геологоразведчиков – найти месторождение, подтвердить и оценить запасы, запустить как бы на орбиту. После начинается период эксплуатации, для чего необходимо подготовить проект технико-экономического обоснования, в котором на первом месте значится операция по вскрытию, по обнажению определённым образом месторождения. Когда это произошло, можно производить нарезку на оптимальные для работы блоки. Последний этап состоит из очистной выемки, при которой освобождается от породы пространство, заполненное рудой.
– На чём же ему держаться?
– Приходится оставлять огромное количество рудных столбов, называемых целиками, или потерями.
– Почему?
– Потому что человек, добыв руду, больше сюда не вернётся из-за отсутствия доступа. Государство и компания по этой причине теряют на подземных горных работах от 10 до 50% металлов. На месте выемки порода уже без добытого полезного ископаемого постепенно обрушается и заполняет пустое пространство. И вроде бы всё нормально.
– А на самом деле?
– Так было всегда, точнее, до сих пор. Пока учёные не начали придумывать другие технологии, чтобы освободившееся пространство заполнять пустой породой с цементом, то есть бетоном, и это даёт возможность со временем вытащить оставшуюся руду.
Иными словами, вместо прежних столбов создаются искусственные, методом твердеющей закладки. Они устанавливаются горизонтально и вертикально, получаются туннели, похожие на метро, и туда можно снова подобраться за остатками руды.
Взрывы по уму
– Это последнее слово в горнодобывающей отрасли?
– Нет, промежуточное. Потому что тоже дороговато, приходится тратиться на цемент и прочие дополнительные процессы. Есть технология пастовой тиксотропной закладки, придуманная моим учителем, академиком Омирханом Байконуровым.
Но способ, который мы теперь предлагаем, гораздо более эффективный, полновесный и безопасный. Технология остаётся практически той же самой, но производственный процесс и способ изъятия меняется. Вместо нисходящего способа применяется восходящий, то есть руду теперь вскрывают до самого конца. А то ведь бизнесменам да и государству всегда хочется, чтобы скорее, скорее, давай, давай! Только вскрыл, увидел руду – и вытаскивай на поверхность!
Пространство, которое горнодобытчик организовал, находится не над головой, а под ногами, и можно целенаправленно отрабатывать пласт за пластом. При физико-технической геотехнологии с очистной выемкой восходящим способом мы получаем нормальную руду, которую надо поднять наверх, в обогатительной фабрике измельчить, полезные компоненты перевести в специальный раствор и так далее.
– И всё же ресурсосберегающая, а значит, соответствующая основным принципам экологии тема по-прежнему остаётся актуальной?
– Своими успехами вдохновили нас коллеги по разработке месторождений урана с помощью подземного выщелачивания. Казахстан стал первой страной в мире, которая таким образом добывает весь свой уран. По его производству мы занимаем второе место в мире после Австралии.
Но добыча урана через выщелачивание – это не то же самое, что добывать цветные, драгоценные или чёрные металлы. Выщелачивающий раствор, который спокойно проникает в межрудное пространство урановых месторождений, не пройдёт в монолитный скальный массив, где скрываются металлы. Раствор в него не проникнет, как бы ты на него сверху ни давил. Поэтому мы придумали, что надо сделать. Пробурить скважины, раствор готовить со специальными для каждого металла химическими реагентами. Использовать направленные взрывы, которые будут создавать в скальном массиве микротрещины, чтобы жидкость пронизала весь его объём.
– Что это даст?
– Единый производственный процесс без строительства обогатительной фабрики на поверхности. Вместе с раствором вытечет практически чистый металл, с некоторой смесью пустой породы. Лабораторные испытания, подтвердившие огромную эффективность данного метода, мы провели на Урале.
– Некоторые исследователи уверяют, что запасов полезных ископаемых человечеству хватит не больше, чем лет на сорок. Как быть дальше?
– Сейчас мы в контексте со всем мировым научным сообществом поставили перед собой задачу реально воплотить в жизнь циркулярную экономику. Это значит, что техногенно произведённый металл – автомобили, трубы, арматура, бытовая техника, предметы обихода – на законодательной основе всех государств мира, с одобрением ООН должен снабжаться паспортами, которые будет показывать его движение. Вплоть до новой первичной переработки, когда он выйдет из строя. На этом удастся сэкономить от 30 до 80 процентов металла, без которого человечеству в земных условиях жизни не обойтись.
Конечная цель – определить все существующие, неиспользуемые и недостаточно известные источники обеспечения человечества металлом. Не оставлять его без применения и не допускать потерь в недрах и на поверхности. Мы определили эти источники в природной геологической среде и в техногенных образованиях. В том числе, на уровне научных открытий. В содружестве с учёными Института проблем комплексного освоения недр РАН и Уральского Государственного горного университета создан новый вид взаимодействия человека с природой – созидательное освоение недр, основанное на ресурсосберегающем и ресурсовоспроизводящем производстве металлов при полном сохранении качественной природной среды.
Кстати
В начале января в Баянаульском районе Павлодарской области на территории АО «Майкаинзолото», вблизи шахты Майкаинского рудника, в очистное пространство провалился автобус. В салоне находились водитель и три спасателя Павлодарского филиала Республиканского центрального штаба профессиональных военизированных аварийно-спасательных служб. Предварительная длина обвала – 150-200 м, ширина – 500 м, глубина обвала – 150 м. В результате погибли все четверо. Тела двух, 55-летнего водителя оперативного автомобиля Айыпа Тлеубергенова и 36-летнего командира отделения Айдоса Шаймердена, как и автобус, до сих пор не найдены.
А если делать всё, как положено, сохранять окружающую среду и максимально чисто вытаскивать всё находящееся под землёй, то это обойдётся в копеечку. Как же примирить большой бизнес и серьёзную науку?
Светлана СИНИЦКАЯ
