Радиационно-опасные отходы горнорудной промышленности.

       Атомная промышленность в бывшем СССР создавалась в конце 40-х – начале 50-х годов и первоначально была ориентирована на выполнение военных программ. Именно в этот период на юге Кыргызстана, в горном обрамлении Ферганской долины, была начата разработка урановых руд в посёлках Шекафтар, Кызыл-Джар, Майлуу-Суу, а затем в Каджи-Сае, Минкуше. На базе наиболее крупного Майлуу-Суйского уранового месторождения, расположенного в среднем течении одноимённой реки, принадлежащей бассейну реки Нарын – Сыр-Дарья, были созданы первые предприятия по переработке урановых руд (Рис. 4).

       За 22 года эксплуатации уранового месторождения Майлуу-Суу (с 1946 по 1968 гг.) было получено свыше 10 тыс. т. урана. Радиоактивные отходы, соответствующие этому количеству урана, а также отходы переработки уранового сырья, доставлявшиеся в г. Майлуу-Суу из восточной Германии (ГДР), Чехословакии, Болгарии, Китая, а также их Шекафтара и Табошара (Таджикистан) заскладированы в 23 хвостохранилищах и 13 отвалах забалансовых (некондиционных) руд.

       Общий объём радиоактивных «хвостов» составляет 2 млн. м³ или в массе – свыше 4 млн. т. По некоторым оценкам, суммарная активность хвостов в Майлуу-Суу достигает приблизительно 50 тыс. Кюри. Объём отходов, заскладированных в отвалах четырёх рудников, составляет около 1 млн. м³ или приблизительно 2, 5 млн. тонн.

       Наряду с радионуклидами в хвостохранилищах содержатся тяжёлые металлы (свинец, молибден, ванадий), входившие в состав исходной руды, а также токсичные химические реагенты, применявшиеся при извлечении и обогащении оксида урана: серная кислота, окислы марганца, сульфаты аммония, мышьяк и др.

       Из общего комплекса геоэкологических проблем в районе г. Майлуу-Суу в настоящее время в связи с активизацией экзогенных геологических процессов (ЭГП) на первое место выдвигается проблема деградации, а также потенциального разрушения хвостохранилищ и отвалов радиоактивных отходов (РАО) при землетрясениях, развитии и активизации оползневых и селевых процессов и явлений.[21]

       Следует отметить, что негативное воздействие на дисгармонию природно-техногенного комплекса в районе г. Майлуу-Суу, повлиявшего на массовое образование оползней, оказали производственные объекты законсервированного горно-химического комбината. Расширение фронта и интенсивности горных работ, особенно в середине 50-х годов, оказало стимулирующее влияние на активизацию оползневых процессов. Строительство промплощадок рудников и перерабатывающих комплексов, создание хвостохранилищ и формирование отвалов, прокладка дорог и инженерных коммуникаций (ЛЭП, газо- и водопроводы) с пригрузкой и подрезкой горных склонов, осуществлявшееся без учёта их предрасположенности к оползневым проявлениям, подземные горные работы стимулировали развитие оползневых процессов. По состоянию на начало 1999 г. на территории города насчитывалось свыше 50 оползневых очагов различного типа и масштаба, представляющих собой серьёзную угрозу гражданским и промышленным объектам, в первую очередь хвостохранилищам РАО.

В силу особенностей сложного горного рельефа местности в районе Майлуу-Суу при развитии оползневых процессов отмечаются:

· повышенная дальность перемещения оползневых масс, обусловленная большой крутизной склонов;

· возможность повторных смещений старых оползневых тел и полуотчленённых массивов;

· формирование многоступенчатых или цепных природно-техногенных катастроф типа: оползень, перекрытие русла или долины реки, подтопление, прорыв, катастрофический селевой поток.

Таким образом, основной причиной активизации оползневых процессов в г. Майлуу-Суу явилось сочетание неблагоприятных факторов: техногенная нарушенность горных склонов, как подземной, так и поверхностных их частей; крутосклонность рельефа; наличие зон тектонических нарушений; неглубокое залегание водоупорных слоёв; обильное выпадение осадков; высокая сейсмичность района.

Наряду с высокой вероятностью разрушения хвостохранилищ опасными экзогенными геологическими процессами существует ещё один путь попадания радионуклидов в воды реки – недостаточная герметичность ложа и дамб хвостохранилищ. Дело в том, что закладка хвостохранилищ в г. Майлуу-Суу осуществлялась в первые годы развития атомной промышленности в СССР (1948 – 1956 гг.), которые характеризовались серьёзной недооценкой опасности, связанной с радиоактивными отходами. По этим причинам выбор площадок под хранилища РАО, их проектирование, устройство и методы консервации не отвечали уровню связанной с ними геоэкологической опасности.

Основное количество радионуклидов в случае разрушения хвостохранилищ, а также из-за их недостаточной гидроизоляции попадает в воды р. Майлуу-Суу. По своему химическому составу эта вода относится к гидрокарбонатному типу, что благоприятствует миграции урана на большие расстояния по гидрографической сети – до 30 ÷ 80 км. Ионий (Th - 230) и радий в гидрокарбонатных водах не растворимы и поэтому они мигрируют вместе с донными осадками.

Наряду с хвостохранилищами на территории г. Майлуу-Суу, в пределах селе- и оползнеопасных зон, расположены отвалы радиоактивных пород и некондиционных руд, ранее отработанных подземных рудников Западного горнохимического комбината. Мощность зарегистрированной дозы гамма излучения на отвалах варьирует от 60 до 100 мкР/ч., достигая в отдельных локальных местах уровня 200 – 250 мкР/ч. Несмотря на наличие соответствующего проекта, рекультивация отвалов не была осуществлена, и в результате материал отвалов частично использовался для хозяйственных нужд.

Следует отметить, что места размещения хвостохранилищ и отвалов в бассейне р. Майлуу-Суу входят в район со значительной селеопасностью. Повторяемость селей в бассейне Майлуу-Суу составляет в среднем раз в 1, 5 года. Расходы селевых потоков, которые по своему типу относятся к грязекаменным, колебались от 8, 4 м³ /с до 60 м³ /с. Сели и паводки, проходящие в бассейне р. Майлуу-Суу, вызывают деформацию русел, подмыв хвостохранилищ, отвалов и вынос радиоактивных материалов через территорию города в Ферганскую долину.

Таким образом, основным поражающим фактором в случае дальнейшего развития и активизации опасных природно-техногенных процессов в районе г. Майлуу-Суу (оползни, сели, разрушение хвостохранилищ и отвалов) может стать радиоактивное загрязнение поймы реки Майлуу-Суу общей площадью до 50 км² с населением около 30 тыс. человек на территории Кыргызстана, и густонаселённых площадей на сопредельной территории Узбекистана.

       Как уже отмечалось, добыча и переработка уранового сырья в Майлуу-Суу совпали по времени с начальным этапом развития атомной промышленности. Этот этап, как показывает анализ последствий деятельности подобных производств не только по СССР, но и в США, Восточной Германии, характеризовался серьёзной недооценкой экологической опасности, связанной с радиоактивностью добываемого и перерабатываемого сырья и его отходов, их влиянием на окружающую среду, здоровье горняков и населения, а также на жизненно важные ресурсы – в первую очередь водные. С позиций сегодняшнего дня видно, что были допущены серьёзные ошибки и просчёты при выборе мест закладки хранилищ радиоактивных отходов (РАО), методах проектирования, сооружения, эксплуатации и консервации, обслуживания и контроля.

Опасные приородно-техногенные процессы на высокогорных рудниках (на примере Кумторского рудника).

       В последние годы из-за исчерпания запасов ряда полезных ископаемых, залегающих в благоприятных горно-геологических условиях, горнодобывающая промышленность во всём мире, в том числе и в Кыргызстане, вынуждена переходить к разработке месторождений во всё более сложных условиях. К таким месторождениям относятся осваиваемые в настоящее время золоторудные месторождения Кумтор (Рис. 2), Макмал (Рис. 8), Солтон-Сары, Джеруй, расположенные в труднодоступных высокогорных районах Тянь-Шаня. К примеру, месторождение Кумтор расположено в крупнейшем в Центральной Азии районе вечной мерзлоты и ледниковой системы Ак-Шийрак.

       Районы разработки перечисленных выше крупных золоторудных месторождений характеризуются не только экстремальными природно-климатическими условиями высокогорья, но и повышенной по сравнению с другими регионами уязвимостью по отношению к техногенным воздействиям, особенно связанным с добычей и переработкой полезных ископаемых. В частности, высокогорные экосистемы характеризуются: низкими темпами восстановления нарушенного природного равновесия, ландшафта при техногенных воздействиях; замедленным распадом загрязнений и отходов; опасностью возникновения необратимых процессов и каскадных эффектов. К тому же в экстремальных условиях высокогорья воздействия на окружающую среду могут принимать кумулятивный характер, особенно в связи с изменением климата. Кумулятивные воздействия представляют собой нарастающие совокупным итогом протекающие совместно изменения в окружающей среде от множественных воздействий, мероприятий и проектов (строительство и эксплуатация рудников, дорог, жилых посёлков и т.д.), которые приводят к обострению экологической ситуации и повышают риск возникновения опасных природно-техногенных процессов. Как показывает практика деятельности горнодобывающих предприятий в Кыргызстане, чем более сложными природными и горно-геологическими условиями характеризуется месторождение, тем более острой и катастрофичной становится реакция геологической среды на техногенные воздействия[22], тем большие изменения в окружающей среде вызывает его разработка.

       Кроме того, в настоящее время в связи с привлечением к добыче и переработке руд крупных иностранных компаний и банков отмечается тенденция увеличения единичной мощности горнодобывающих предприятий. Это вызывается экономическими соображениями, в частности тем, что удельные капиталовложения, себестоимость и производительность на крупных предприятиях имеют лучшие показатели по сравнению с показателями средних и малых предприятий. В то же время, очевидно, что крупные горнодобывающие комплексы с их мощной инфраструктурой, масштабами вторжения в недра оказывают соответственно и более существенное влияние на окружающую среду, особенно в сложных природно-климатических условиях высокогорья, отличающихся не только наличием вечной мерзлоты, но и крупных ледников и снежников.

       Само по себе наличие ледников, мерзлых грунтов и криогенных (мерзлотных) явлений (солифлюкции, термокарста, курумов, каменных глетчеров и т.д.), связанных с промерзанием-оттаиванием, являются скорее показателями сложности, а не опасности территории. Тем не менее, в процессе техногенных воздействий повреждение многолетнемёрзлых грунтов и пород, различные по природе нагрузки на ледники могут приводить не только к необратимым отрицательным долгосрочным экологическим последствиям, но и к развитию и интенсификации опасных природно-техногенных процессов: обрушению курумов, каменных глетчеров, в том числе отвалов, внезапным их подвижкам или резкому изменению скоростей солифлюкции, опасным ледниковым процессам (внезапные подвижки ледников, прорывам моренно-ледниковых озёр, гляциальным селям и т.п.).

       Распространённость, типы и потенциальную опасность таких мерзлотных и ледниковых процессов и явлений рассмотрим на примере Кумторского золоторудного месторождения, эксплуатация которого совместными усилиями кыргызско-канадского предприятия «Кумтор оперейтинг компани» начата в 1997г.

       Отличительной особенностью этого месторождения является то, что оно расположено в сложных геолого-географических и суровых природно-климатических условиях высокогорья, на высотах 3, 7-4, 1 тыс. км. н. у. м. Рудное тело и зона минерализации частично перекрыты языками ледников «Лысый» и «Петрова». Комплекс инженерных сооружений Кумторского рудника (Рис. 2), включающий объекты с высоким потенциалом геоэкологического риска – карьер, накопители и отвалы пустой породы и забалансовой руды, обогатительную фабрику, хвостохранилище и очистные сооружения, размещён в зоне вечной мерзлоты, у истоков водной системы рек Арабель-Кумтор-Тарагай, т.е. в районе, где зарождается и формируется ледниковый и речной сток важнейшей водной артерии Центральной Азии – реки Нарын – Сырдарья. Сейсмичность района составляет 8 баллов по шкале Рихтера с повторяемостью таких землетрясений 1-2 раза в 1000 лет.

       На первом этапе добыча руды ведётся открытым способом с применением для отбойки, разрушения и экскавации горных пород буро-взрывных работ, которые являются мощным источником техногенного воздействия на окружающую среду. При извлечении золота на обогатительной фабрике используется ядовитые цианосодержащие и другие потенциально токсичные реагенты. Суммарное производство золота при полной отработке карьера на глубину 545 м. в течение 11 лет составит 170 тонн. Объём хвостохранилища, в котором будут складироваться отходы переработки и обогащения руды, составит свыше 100 млн. м³. Для сравнения отметим, что суммарный объём 45 хвостохранилищ всех законсервированных и действующих предприятий по переработке минерального сырья в Кыргызстане едва превышает 70 млн. м³.

       Анализ последствий техногенного воздействия на уязвимую среду горных экосистем в процессе добычи и переработки минерального сырья в перечисленных горнопромышленных районов свидетельствует о том, что на всех этапах: проектирования, сооружения, эксплуатации и рекультивации большинства объектов были допущены серьёзные ошибки и просчёты, которые стали причиной необратимой деградации окружающей среды в локальном и региональном масштабах, стимулировали развитие и активизацию широкого спектра опасных природно-техногенных катастрофических процессов.

       Во избежание подобных ошибок при освоении месторождений в ещё более сложных и суровых условий высокогорья необходимо, чтобы инженерная деятельность по освоению минеральных ресурсов осуществлялась на основе детального анализа всех природных и техногенных факторов, с учётом динамики возможного изменения природно-климатических условий.

       В этой связи ещё на стадии разработки технико-экономического обоснования и проектирования были выполнены работы по обследованию территории рудника Кумтор с целью определения характера распространения различных экзогенных геологических процессов и оценка их опасного воздействия (риска) на объекты и персонал рудника. Всего на территории рудника Кумтор выделено 16 видов ЭГП. По степени опасности и по характеру развития эти процессы разделяются на две основные группы:

1. ЭГП внезапного и быстропротекающего характера: обваливание снега и льда, водоснежные потоки, грязевые и грязекаменные потоки, обвалы и осыпи горных пород.

2. ЭГП с медленным и длительным характером развития: крип, солифлюкция, склоновый смыв, оползания, флювиально-гляциальные и моренно-ледниковые процессы, термокарст.

Процессы первой группы в силу своей внезапности и быстротечности представляют опасность не только для инженерных сооружений, но и для людей, персонала промобъектов рудника, Природные процессы второй группы не представляют опасности для людей, но могут оказать негативное воздействие на долговременную и безопасную эксплуатацию инженерных сооружений.

       С учётом указанных ЭГП были осуществлены мероприятия по выбору подходящих площадок для тех или иных сооружений, рудника и их дальнейшему проектированию и строительству.

       За 2 года эксплуатации рудника Кумтор, несмотря на все принимаемые меры, предотвращающие развитие опасных экзогенных геологических процессов и направленные на снижение угрозы и смягчения последствий возможных стихийных бедствий, отмечено появление первых признаков неблагоприятных природно-техногенных процессов.

       К их числу относятся:

· деградация вечной мерзлоты и связанные с ней процессы фильтрации вод, термопросадки, термоэрозии в зоне влияния отводного канала реки Арабель, проложенного в обход хвостохранилища;

· активизация процессов термокарста на дамбе моренно-ледникового происхождения, ограждающей прорывоопасное озеро Петрова, расположенное выше хвостохранилища;

· процессы солифлюкции и оплывания на участках горных склонов, подрезанных технологической дорогой и пульпопроводом, по которому транспортируются хвосты золотоизвлекательной фабрики;

· изменение режима ледников Давыдова и Лысый за счёт складирования на них отвальных пород.

       В связи с тем, что эти потенциально опасные природно-техногенные процессы могут отрицательно сказаться на долговременной устойчивости хвостохранилища и других объектов рудника, были проведены научно-исследовательские и изыскательские работы по выявлению причин развития этих процессов, оценки риска возникновения чрезвычайных ситуаций и разработке рекомендаций по их предотвращению.

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: