Минерально-сырьевые ресурсы России.

Минерально-сырье­вую базу отечественной промышленности (энергетики, топлив­ной, химической, строительной, черной и цветной металлургии) составляют месторождения, запасы которых разведаны и оцене­ны с достаточной точностью.

В России открыто и разведано около 20 тыс. месторождений полезных ископаемых, из которых примерно 37% введены в про­мышленное освоение. Месторождения России содержат свыше 10% мировых разведанных запасов нефти, примерно одну треть мировых запасов газа, 12% угля, 28% железных руд, значитель­ную часть разведанных запасов цветных и редких металлов. По количеству разведанных запасов золота, платиноидов и платины Россия занимает второе место в мире, алмазов и серебра - первое.

Добыча нефти (с конденсатом) в России составляет около 460 млн т в год, из них в Западной Сибири добывается 330, в Урало-Поволжском регионе - 110, в зоне материкового шельфа ­0,03 млн т в год. Увеличивается объем добываемой нефти с боль­шой глубины. Только в 1997 г. открыто 50 новых месторождений нефти. На одном месторождении в среднем добывается 2,1 млн т нефти и 1,7 млн т газа.

Полученные в результате их добычи и последующей перера­ботки минеральное сырье и минерально-сырьевые продукты со­ставляют основную статью российского экспорта. Экспорт мине­рального сырья в конце 1990-хгг. обеспечил 67-70% валютных поступлений в Россию, примерно половину из них дали топливно-­энергетические ресурсы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕДР ЧЕЛОВЕКОМ

Человек использует недра, добывая полезные ископаемые. В последнее время недра становятся средой временного обитания человека (метро, бомбоубежища, шахты, штольни). В старых вы­работках организуют подземные хранилища продуктов. Отрабо­танные пространства в месторождениях каменной соли использу­ются для лечения астмы, аллергии и некоторых других заболева­ний. Возможно, в дальнейшем в недрах будут строить жилые по­мещения, уже теперь строят метро, многоэтажные подземные га­ражи, торговые центры и др.

Человек получает 36% энергии за счет сжигания нефти, по 24%­ за счет сжигания газа и угля, 6% - на атомных электростанциях (АЭС), 5% - за счет гидроресурсов, 5% - при сжигании древесины и торфа. Источники получения энергии постоянно меняются в зависимости от изменения ресурсов, научно-технического про­гресса, экономических затрат и т.д.

Интенсивность добычи полезных ископаемых постоянно нарас­тает. Если за последние 25 лет население Земли увеличилось на 50%, то потребление угля возросло в 2 раза, железной руды - в 3, нефти 11 газа - почти в 6раз, Деятельность людей становится мощным геологическим фактором. Подсчитано, что за шесть последних лет 20 столетия из недр Земли добыто 8,3 млрд т руд и горючих ис­копаемых. Объем добываемых руд сравним с объемом ежегодного твердого стока рек. Известно, что в Мировой океан ежегодно вы­носится около 15 млрд т твердых частиц.

Добыча каменного угля в конце 1980-х гг. была наиболее ин­тенсивна в следующих странах: Индия (282,2 млн т в год), США (937,1 млн т в год), Китай (1340,9 млн т в год). В России добыча угля составляет 282,3 млн т в год. Важнейшие месторождения угля в России: Тунгусский, Ленский, Канско-Ачинский, Кузнецкий, lIечорский угольные бассейны. Основной способ добычи - от­крытый, карьерный. Больше всего нефти добывается в Саудов­ской Аравии - 428,8 млн т в год, в США - 382,9, в России ­301,1 млн т в год. Основной способ добычи - откачка из скважин.

Темпы роста производства и потребления минеральных ресур­сов за период с 1950-1975гг. составили 650-1100% в развитых странах и 310% в развивающихся. Происходит резкий рост потреб­ления энергоресурсов: за указанный период оно выросло с 4-5 до 5-6 млн т условного топлива в год, а за период 1980-1990 гг. - до 8-9 млн т условного топлива. К началу следующего столетия по­требление энергоресурсов возрастет до 12 млн т условного топли­ва в год.

Сейчас в горнодобывающей промышленности объем перера­батываемой горной массы составляет около 30 млрд м³/год. Наи­больший объем добычи приходится на железную руду. За 30 лет ее добыча увеличилась в 2,6 раза, бокситов - в 11, мо­либденита - в 6,4, марганцевой руды и хромитов - в 3,5, медной руды - в 2,7 раз. Добыча угля увеличилась в 2 раза. Происходит нe только рост добычи полезных ископаемых, но и увеличение гллубины отработки месторождений. Глубина шахт теперь обычно достигает 100-1300м, в Бельгии глубина шахт - 1400 м, а в Южной Африке золоторудные месторождения разрабатываются на глубине 3959 м.

По прогнозам специалистов, при сохранении современных тен­денций добычи, потребления и использования новых месторож­дений запасы нефти и газа истощатся через 70-140 лет.

Т.о, перспектива нехватки сырьевых ресурсов - ре­альная опасность для человечества, а энергетический голод не вы­думка скептиков: некоторые страны уже испытывают недостаток энергетических ресурсов. Поэтому охрана недр становится важ­нейшей проблемой. Она решается несколькими путями. Кроме по­исков новых энергоносителей генеральными направлениями сле­дует считать охрану минеральных и энергетических ресурсов от истощения и охрану недр в целом.

ОХРАНА НЕДР

Под охраной недр понимаются научно обоснованное рацио­нальное и бережное использование полезных ископаемых, макси­мально полное, технически доступное и экономически целесооб­разное их извлечение, утилизация отходов, ликвидация урона, на­несенного естественным природным ландшафтам.

Как было указано выше, увеличивается добыча полезных ис­копаемых, глубина отработки месторождений возрастает. Сейчас глубина шахт достигла 4 тыс. м, эксплуатационных и разведочных скважин - 10-12 тыс. м. Проникновение в глубь литосферы про­исходит путем создания карьеров при открытом способе добычи полезных ископаемых, путем про ходки шахт, штолен, горных вы­работок при подземном способе добычи. При бурении скважин (добыча нефти и газа), подземной газификации, выщелачивании, растворении или выплавке (например, серы) залежей полезных ископаемых недра истощаются в результате потерь газов: метана, оксидов углерода, оксидов азота, соединений серы. Этот процесс связан с добычей минерального сырья. Так, из недр Донбасса за год выделяется примерно 2,5 млрд м3 метана при средней концен­трации его в газовой смеси около 32%.

Основные мероприятия по охране недр базируются на ресурсо­сбережении: предотвращение потерь при добыче, транспортировке полезных ископаемых, при их обогащении и переработке, исполь­зовании готовой продукции.

Значительны потери полезных ископаемых и ущерб окружаю­щей среде при разработке месторождений подземным способом. При этом потери угля (остается в недрах) составляют 20-45%, руд цветных и черных металлов 15-25%, горно-химического сырья 20-60%. При открытом способе разработки полезных ископае­мых потери снижаются до 12%. Исключительно открытым спосо­бом добываются стройматериалы (песок, глина, щебень, гравий) и россыпные ископаемые. Однако обратной стороной открытого способа разработки полезных ископаемых являются нарушения естественных природных ландшафтов. Например, при извлечении 1 млн т угля шахтным способом отвалы занимают 8 га, а при от­крытом нарушенные земли занимают 30 га и более.

Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несо­вершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%. Потери же попутного газа - 20 млрд т в год (он сжигается в факе­лах) просто потрясают воображение.

Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основно­го компонента содержится целый ряд попутных включений. Цен­ные компоненты могут оказаться в отвалах и представлять опас­ность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Поэтому в мероприятия по охране недр входит комплекс­ное использование ресурсов, оно предусматривает при добыче одного полезного ископаемого более полное извлечение сопутст­вующих компонентов.

Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекают все возмож­ные компоненты. Об их наличии долгое время даже не подозрева­ли. Показательно в этом отношении месторождение хибинских апатитов, которые содержат целый комплекс ценных компонентов. Из добьщаемой руды извлекали лишь апатит, все остальное сбра­сывали в отвалы. Так скопились миллионы тонн нефелина (это сотни тысяч тонн алюминия, соды и цемента), тысячи тонн сфена (это тысячи тонн титана), титано-магнезита и других компонентов (это стронций, ванадий и др.). Из 33 элементов, входящих в состав апатита, используют пока лишь один фосфор. Ранее при добыче железной руды в отвалы шло ценное фосфорсодержащее сырье, так как не была разработана технология получения из отходов концентратов апатита, бадделеита, редких металлов и некоторых других полезных компонентов.

Ликвидация системы валовой выемки, своевременное разделе­ние руд, их сортировка во время добычи позволяют сохранить цен­ные компоненты сырья, что дает большой экономический эффект.

Таким образом, основные мероприятия по охране недр на стадии добычи минерального сырья сводятся к совершенствова­нию технологии его разведки, расчета запасов, добычи с применением ряда правовых и экономических регламентирующих ме­ханизмов.

Значительные потери полезных ископаемых происходят при их транспортировке к местам переработки и использованию. На тер­ритории России эксплуатируется 350 тыс. км промысловых тру­бопроводов, на которых ежегодно случается свыше 50 тыс. про­рывов. В Западной Сибири свыше 100 тыс. км промысловых трубо­проводов с 30-летним стажем работы нуждаются в замене. В ре­зультате за год разливается 2650 т нефти из магистральных труб и 1438 т нефтепродуктов. Транспортировка твердых полезных иско­паемыx связана с меньшими потерями, например, при перевозке угля. Это потери не только самого продукта - с ними связано загрязнение окружающей среды.

Потери минеральных ресурсов происходят и при извлечении металлов из уже обогащенных руд. Так, при переработке концен­тратов меди потери металлов достигают: меди 6%, никеля 15%, кобальта 52%.

Комплексное, наиболее полное извлечение и использование хи­мических элементов позволяет сохранить месторождение, не тра­тить дополнительные средства на переработку отходящих газов, пыли и промышленных стоков.

Пыль, задержанная фильтрами, представляет собой высокока­чественное сырье; нефть и масла, собираемые в отстойниках неф­теперерабатывающих заводов, на ремонтных, транспортных и других предприятиях, рафинируются и используются в народном хозяйстве.

Таким образом, комплексное использование и бережное рас­ходование минерального сырья при его добыче, транспортировке и переработке неразрывно связано с охраной окружающей при­родной среды. Преобразование моноцелевых горных предпри­ятий и перерабатывающих заводов в многоцелевые, отказ от от­раслевого подхода к разработке минеральных ресурсов - это од­новременно и сбережение минерального сырья и ресурсов.

Общие правила ресурсосбережения необходимо соблюдать при добыче строительных материалов. Известно, что односторонний спонтанный производитель берет от месторождения только то, что ему нужно, не учитывая необходимости комплексного подхо­да, разрабатывает месторождение в местах, где это ему выгодно. Но такой подход недопустим с позиции охраны окружающей сре­ды. Он наносит непоправимый ущерб естественным природным ландшафтам, их целостности и устойчивости.

Надо отметить, что ужесточение лицензионных обязательств не спасает положение. Необходим постоянный и строгий контроль лицензионных соглашений, за соблюдением режима эксплуатации месторождений, организацией и ведением мониторинга силами разработчика, за рекультивацией и реабилитацией ландшафтов.

Для охраны недр существенное значение имеет использование полезного ископаемого строго по его назначению.

Резервом в экономии минеральных ресурсов являются более пол­ное использование вторичного сырья и побочной энергии, замена дефицитных металлов менее дефицитными материалами. Так, совре­менная металлургическая промышленность может работать на 40% и более на вторичном сырье. Горячая вода, полученная как по­бочный продукт в системах оборотного водоснабжения промыш­ленных предприятий, может использоваться для обогревания зданий. В то же время почти одна треть тепла, которое вырабатывается при сжигании топлива на предприятиях цементной промышленности, в мартеновском производстве, рассеивается в окружающей среде вместе с отходящими газами. Подсчитано, что почти 70-80% по­требностей народного хозяйства в энергии, топливе, сырье и матери­алах могут быть удовлетворены за счет их экономии. В частности, 20-25% металла, заключенного в изделиях, выбрасываемых на свал­ку, может быть использовано и снова вовлечено в оборот при не­значительных затратах, а еще 40-45% - при специальной обработке.

Вторичное сырье может дать почти половину объема выплав­ляемой стали. Вторичная переработка лома цветных металлов потенциально может давать ежегодно 1/5 мировой продукции ме­ди, более 1/3 олова, 1/3 алюминия, около 1/5 цинка.

Конечно, рост добычи топлива и производства энергии связан с существенным повышением капиталовложений, которые идут не только на добычу и разведку, но и на мероприятия по охране окру­жающей среды. Однако игнорирование их в угоду сиюминутной прибыли оборачивается, как правило, негативными последствия­ми, на ликвидацию которых затрачивается значительно больше средств, чем на их предотвращение.

Еще одним резервом сбережения, использование которого со­хранит недра, является применение искусственных заменителей дефицитного минерального сырья. Металл может быть с успехом заменен пластмассами, деревом и даже камнем. Судя по темпам производства пластмасс, полимеры в скором времени превзойдут металлы. В недалеком прошлом трудно было представить чайник из тефлона, а телевизор - без электронных ламп накаливания.

Минеральное топливо может быть заменено геотермальной энергией термальных подземных вод. Особенно перспективные в этом отношении районы Исландии, Японии, Новой Зеландии, Мек­сики, России - на Северном Кавказе, в Магаданской области, на Камчатке, на Сахалине. В Венгрии тепличное хозяйство, животно­водческие комплексы и даже жилые помещения обогреваются за счет геотермальных подземных вод.

ОХРАНА ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

В сферу охраны недр необходимо включить также охрану при­родных комплексов, которые нарушаются в процессе разработки месторождений полезных ископаемых. Антропогенное влияние, или, как говорят, техногенное воздействие, на литосферу весьма разнообразно. Горные разработки приводят к нарушению залега­ния слоев, разрушению земной поверхности, изменению рельефа, естественных природных ландшафтов, нарушению земель, пригодных для сельского хозяйства. Ощутимый ущерб наносят лесным массивам, пашням, промышленно-городским застройкам движения горных пород, трещины, обрушение кровли, проседания, провалы и другие негативные экзогенные геологические процессы. Опасны деформации и изменения напряженного состояния недр в резуль­тате перемещения огромных масс вещества на более высокий энергетический уровень. Перемещение минерального сырья на высоту 10 тыс. м и более приводит к увеличению микросейсмич­ности территории, что провоцирует возникновение техногенных землетрясений даже в сейсмически благополучных районах.

Горные разработки оказывают значительное негативное влия­ние на человека, животный и растительный мир. Следует отме­тить отрицательное влияние как самих горных выработок, так и сопутствующих им гидрогеологических (подтопление, затопле­ние, образование воронок депрессии, напряженных зон в земной коре и т.д.) и инженерно-геологических (просадки, оседания зем­ной поверхности, карст, суффозия и т.д.) процессов. Горные вы­работки служат причиной образования различных геофизических полей, влияние которых на биосферу и человека пока слабо изу­чено. Существование геофизических и других полей в силу труд­ности их фиксации не всеми признается. Они проявляют себя в так называемых патогенных зонах.

Предупреждение и ликвидация ущерба, нанесенного природно-территориальным комплексам. Изменение естественных природных ландшафтов начинается уже при разведке полезных ископаемых. Основным методом разведки является бурение скважин. Так, при разведке месторождений угля закладывают около 20 скважин на 1 км2. После окончания разведочных работ скважины должны быть ликвидированы, а их стволы затампонированы. Если тампонаж про изведен некачественно, пробуренные скважины становятся источником негативных гидрогеологических и инженерно-геоло­гических процессов. Вода и загрязняющие вещества проникают на глубину бурения скважин, возникают просадки. Если скважины, которые вскрыли напорные воды, были плохо закрыты, они на­чинают фонтанировать, заливают водой окружающую их терри­торию. Особую опасность представляют скважины, пробуренные

при разведке нефтяных месторождений. Производство работ осу­ществляется организациями, которые потом найти и предъявить им претензии практически невозможно. Скважины становятся «бес­хозными». В России число ликвидированных «бесхозных» нефтя­ных и газовых скважин превышает 7500 единиц. В основном они находятся в Тюменской, Архангельской, Иркутской, Астраханской областях, Республике Коми. Они представляют экологическую опасность.

При разведке и разведочном бурении используют мощную технику, прокладывают дороги и другие коммуникации, возводят временные здания и сооружения. Использование таких современ­ных методов исследования, как геофизика, эксплуатация в мар­шрутах по бездорожью военных тягачей (АТЛ и А ТI) создает мощную нагрузку на естественные природные ландшафты - они частично разрушаются и трансформируются.

При эксплуатации месторождений полезных ископаемых про­исходит полное разрушение естественных природных ландшаф­тов. Уничтожается почвенный покров. Поднятая на поверхность порода складируется, занимая большие площади. Пустую породу складывают в терриконы и отвалы. Они обезображивают ланд­шафт. Часто под терриконами и отвалами оказываются леса, по­ля, травостои, плодородные сельскохозяйственные земли. Терри­коны и отвалы, как правило, самовозгораются, загрязняя атмо­сферный воздух продуктами горения. Дождевые стоки от терри­конов и отвалов загрязняют почву и подземные воды. Много зе­мель изымается из природного фонда при строительстве комму­никаций, при прокладке транспортных путей, для размещения производственных мощностей и оборудования.

На некоторых разрабатываемых месторождениях Западной Сибири отсутствовали мощности по сбору и использованию неф­тяного газа, не проводил ась Государственная экологическая экс­пертиза, не было проектов обустройства территории. Все это рез­ко ухудшило общую экологическую ситуацию.

Создаются своеобразные горнотехнические техногенные ланд­шафты. Вид такого рукотворного ландшафта просто фантастиче­ский: технические водоемы, хвосто- и шламохранилища, пруды-от­стойники, гидроотвалы, выемки карьеров и траншей, насыпи и отва­лы, терриконы, золоотвалы, железный лес буровых вышек, качалок.

Площадь техногенных ландшафтов на Земле непрерывно рас­тет и сейчас составляет более 1 О млн га. Необыкновенная картина открывается на месторождениях полезных ископаемых, которые добываются открытым способом: Экибастузский угольный бас­сейн в Казахстане, Курская магнитная аномалия (КМА) в Цен­тральной России, Кузнецкий угольный бассейн (Кузбасс) в Кеме­ровской области. Такое впечатление, что Земле нанесены глубо­кие незаживающие раны. Так, вокруг Экибастузского месторож-,сния расположены рукотворные озера, возникшие на местах по­1IIIжений - соров, некогда плодородных участках пустыни с благо­IIРИЯТНЫМИ условиями для формирования линз пресных грунтовых IЮД. Теперь они заполнены рассолами из глубоких водоносных го­РlIЗонтов И сточными водами горно-обогатительных фабрик.

Таким образом, основополагающими принципами охраны недр IIIIЛЯЮТСЯ возможное ослабление ущерба от разведки и разработки МlIнеральных ресурсов, рациональная эксплуатация и бережное IIt:пользование минерального сырья, а по окончании работ - ре­I ультивация ландшафтов.

Во многих развитых странах за основу эксплуатации недр при­1111 маются конъюнктурные экономические интересы, что приводит I тупиковым ситуациям. Это важно учитывать при использовании II\:ДР в нашей стране.

Необходимо отметить глобальную взаимозависимость как меж­J'Y отдельными государствами, так и человеческого общества с ок­ружающей средой. Важно понять, что запасы недр на Земле огра­IllIчены и исчерпаемы. Если какая-то страна не щадит собствен­1II,Ie недра, то пострадать могут соседние страны. Развитые стра­IIbl имеют возможность не растрачивать свои стратегические ре­('урсы, а использовать привозимые и, обладая более совершенной I схнологией, употреблять отходы производства, вторичное сырье менее богатых соседей. Многое зависит от степени совершенства IСХНОЛОГИЙ, поэтому ведут разработки, поиск и изобретение но­I\СЙШИХ технологий (часто и промышленный шпионаж с целью овладения прогрессивными технологиями), ибо, кто владеет более совершенной технологией, тот владеет природными ресурсами.

Рекультивация и восстановление земель. Рекультивация и реа­lIIлитация нарушенных человеком природных ландшафтов - важ­IIble социально-экономические и научно-технические проблемы. Различают горно-техническую, биологическую и строительную ре­культивацию. При горно-технической рекультивации сохраняются lIoBepxHoCТHbIe грунты и плодородный слой почвы. Производятся IIланировка отвалов, выполаживание откосов, химическая мелио­рация: известкование, гипсование, сооружаются дренажные сети. IIоверхности отвалов, карьеров и хвостохранилищ покрывают (лоем плодородной почвы, сохраненные (складированные) почвы I\озвращают на те места, где они были до начала разработок (рис. 21, 22).

Биологическая рекультивация заключается в восстановлении и lIовышении плодородия почв за счет специальных агротехнических мероприятий и внесения удобрений с учетом вновь сложившихся:'опографических, почвенных и гидрогеологических условий.

Строительная рекультивация проводится с целью использова­IIИЯ площадей карьеров, отвалов и терриконов для промышленного 11 гражданского строительства. Она заключается в создании рек-

реационных зон, искусственных водоемов. Лесохозяйственное, гидроводохозяйственное и санитарно-гигиеническое направления рекультивационных работ зависят от состояния нарушенных ланд­шафтов и заключаются, по сути, в корректировке состояния ландшафта применительно к новым условиям, возн-м в –рез-те разр-ки недр. Это использ-ние крупных выемок для создания искусст-х водоёмов, террасирование склонов, подбор и посадка растений и т.д.

В нашей стране впервые была разработана технология исполь­зования отвальных пород в качестве строительного материала. При этом большое внимание уделялось тщательной проверке безопас­ности указанных пород и материалов для живых организмов и че­ловека. Нетрудно представить, какую угрозу таят в себе стены из мате­риалов, в которых радиоактивность значительно превышает фоновую.