Разработка полезных ископаемых

МИРОВОГО ОКЕАНА

 

По месту нахождения полезные ископаемые Мирового океана принято делить на три группы:

· минералы морской воды;

· минералы морского дна (залегающие на его поверхности – россыпи);

· полезные ископаемые недр океана (залегающие в коренных породах дна).

Следует напомнить, что вода покрывает 71 % поверхности Земли, занимая площадь более 360 млн км². При средней глубине океана 4 км общий объем морей и океанов составляет 1,45 млрд м³ воды.

Практически все элементы, известные на суше, содержатся и в морской воде, причем более 50 % приходится на натрий и хлор.

До сего времени недра Мирового океана изучены слабо, но уже можно говорить о добыче нефти, горючего газа, угля, барита, железа и серы, которые залегают в коренных породах шельфовых морей.

Рыхлые полезные ископаемые морского дна по морфологическим признакам делятся на полезные ископаемые шельфа, материкового склона и глубоководного дна.

В зоне пляжей и шельфов чаще встречаются месторождения тяжелых металлов (ильменита, рутила, циркона, монацита, магнетита, титано-магнетита, касситерита), реже платины, золота, хромита, вольфрамита и др. Из других полезных ископаемых россыпей шельфа нужно отметить полудрагоценные камни и, особенно, алмазы. Повсеместно распространены залежи строительных материалов: кварцевых песков, ракуши, ракушечников (песков), гальки, гравия.

Основными полезными ископаемыми глубоководного дна являются фосфоритовые и железомарганцевые конкреции (ЖМК). наиболее перспективные ископаемые дна океана ЖМК содержат марганец, железо, никель, кобальт, медь, а также некоторые редкоземельные минералы. Например, таллия в них в 50-100 раз больше, чем в известных наземных месторождениях.

Российский шельф в большей части представлен шельфом Арктики. Россыпи арктического шельфа России содержат касситерит, алмазы, золото, полудрагоценные камни, большие объемы строительных материалов (песок, гравий и пр.).

В особую группу выделяются шельфовые месторождения углеводородов: нефти, газа, газоконденсата. Это уникальные месторождения углеводородов Мексиканского залива, Северного моря, а также Карского, Печорского и Баренцева морей арктического шельфа России и ряд других месторождений на шельфе тихоокеанских морей нашей страны.

В настоящее время около 40 стран мира осуществляют пробную или промышленную разработку полезных ископаемых из шельфовых месторождений. Добываются золото, платина, касситерит, титаномагнетит, огромное количество строительных материалов и др. Добыча алмазов на шельфе Африки ведется на глубинах от 12 до 300 м при содержании алмазов 5-14 карат на тонну гравия, что в среднем более чем в 5 раз превышает содержание в береговых россыпях.

Освоение минеральных ресурсов океана, по сравнению с историей развития горного дела на материке, находится в начальной стадии, и добычные работы в основном осуществляются на сравнительно небольших глубинах. Это объясняет стремление при разработке твердых полезных ископаемых максимально использовать уже существующую технику, широко применяемую при гидромеханизированных работах и работах по углублению дна рек и морских портов: землесосные снаряды, эрлифтные и эжекторные (гидроэлеваторные) снаряды, механические драги, скреперные драги и комбинации перечисленных механизмов. для подводных горных работ в открытом море используются килевые плавсредства, на которых монтируется добычное, а зачастую и обогатительное оборудование, в защищенных от волнений поверхности моря заливах и бухтах - понтонные плавсредства.

Землесосные снаряды, оснащенные центробежными грунтовыми насосами, и эрлифтные снаряды успешно эксплуатируются при разработке алмазоносных россыпей у берегов Юго-Западной Африки. Американские кампании разрабатывают месторождения ЖМК с глубин 900 м и более. Существуют проекты землесосных и эрлифтных драг, рассчитанных на добычу ЖМК и сульфидных корок с глубин до 3000-5000 м.

Необходимо подчеркнуть, что зарубежные страны постоянно увеличивают морскую добычу углеводородов, поскольку потенциальные их ресурсы в акваториях Мирового океана превышают их величину на суше почти троекратно. В последние годы морская нефтедобыча постоянно увеличивается, составляя в среднем более 32 % от общемировой. Ряд стран - бывших импортеров нефти (Великобритания, Нидерланды, Норвегия) - полностью удовлетворяет свои потребности за счет морских нефтепромыслов. В соответствии с последними прогнозами в 2020 г. до 60 % всей нефти будет извлекаться через морские скважины.

Наша страна обладает почти четвертью площади шельфа Мирового океана. Сырьевой потенциал континентального шельфа РФ превышает 100 млрд т в нефтяном эквиваленте. При этом 85 % ресурсов принадлежит недрам арктических морей и 15 % – дальневосточным.

В течение 300 дней в году воды арктических морей покрыты льдами, и это предопределяет особые трудности освоения минеральных ресурсов арктического шельфа. На ведение горных и разведочных работ оказывают серьезное влияние природные факторы: ледовый, нарушение целостности льда, температурный, гидрометеорологический, экологический.

В настоящее время можно рассматривать три основные технологии разработки шельфовых месторождений Арктики:

· ведение горных работ с плавсредств поверхностного расположения;

· ведение горных работ с припайного льда;

· ведение добычных работ с подводных плавсредств.

Первая технология в настоящее время является практически единственной, применяемой для разработки россыпей шельфа. Однако ее основной недостаток состоит в почти 100-процентной зависимости от природных факторов и особенно от гидрометеорологических условий. Кроме того, отрицательная сторона самой технологии подводной разработки с надводных плавсредств заключается в нерациональном использовании недр, т.е. в недопустимо больших потерях горной массы при ведении добычных работ. Разработку подводной россыпи можно осуществлять либо траншеями (прямолинейными или веерными), либо воронками (с клеточной или сотовой разбивкой отрабатываемой площади). Установлено, что потери при клеточной разбивке достигают 74 %, при сотовой 70 %, при разработке прямолинейными траншеями 50 %. На практике потери могут быть еще больше; кроме того, неотработанные объемы будут разубоживаться покрывающими их хвостами обогащения, сбрасываемыми за борт с добычного судна.

В течение 6,5 месяцев в году можно производить добычные работы с припайного льда, распространяющегося в сторону моря на десятки, а иногда и на сотни километров. С учетом современных достижений в индустриальном освоении ледяного покрова, в частности опыта строительства аэродромов для военно-воздушных сил США, такая возможность представляется весьма реальной, особенно при разработке россыпей значительной мощности, например россыпей касситерита мощностью до 60 м, расположенных на шельфе восточных морей арктического шельфа нашей страны.

Разумеется, наиболее привлекательной является круглогодичная работа под водой (практически независящая от большинства природных факторов) с монтажом всего добычного и обогатительного оборудования на автономном агрегате, обладающем значительными энергоресурсами, позволяющими работать длительное время без внешних источников энергопитания. Такую технологию могут обеспечить высвобождаемые атомные подводные лодки (АПЛ) ВМС с остаточным энергоресурсом в 10-15 лет и более, переоборудованные в подводные геолого-разведочные базы (ПГРБ) и подводные мобильные горно-обогатительные комплексы (ПМГОК) с придонной разработкой и придонным обогащением россыпей шельфа.

Известно, что США эксплуатируют в устье реки Юкон (Аляска) дизельную лодку, переоборудованную в драгу для отработки золотосодержащей россыпи. В последние годы в Англии, Италии, Японии, США и Швеции созданы десятки проектов подводных танкеров, рудовозов комбинированных рудовозов-танкеров и даже подводных круизных лайнеров. Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения «Малахит» осуществляет разработку морской техники для освоения континентального шельфа, включая технику, обеспечивающую разведку и эксплуатацию морских месторождений нефти и газа. Кроме того, бюро разрабатывает подводные и подводно-надводные комплексы для обследования акваторий и грунта морских прибрежных районов, экологического контроля, подъема на поверхность затопленных объектов и др.

Конверсия и возможность использования АПЛ как независимого источника энергоснабжения и мобильного средства передвижения с размещением на нем горно-обогатительного оборудования позволит совершить качественный прорыв в освоении минеральных ресурсов океана.