Предыдущая страница реферата | 20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30 | Следующая страница реферата

. 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 ч 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 мі/с до 60 мі/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 кмІ 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. мі. Для сравнения отметим, что суммарный объём 45 хвостохранилищ всех законсервированных и действующих предприятий по переработке минерального сырья в Кыргызстане едва превышает 70 млн. мі.

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.

Хвостохранилище – оценка риска и уязвимости.

Огромное по объёму (110 млн. мі) и уникальное по условиям эксплуатации хвостохранилище высокогорного Кумторского рудника относится к гидротехническим сооружениям овражно-балочного типа. Для складирования
«хвостов», на 45% состоящих из твёрдых частиц, выбрана площадка в долине реки Арабель с сооружением ограждающей пионерной дамбы из аллювиального материала, перекрывающей русло и долину реки (Рис. 2). Для предотвращения инфильтрации хвостовых вод дамба и ложе хвостохранилища покрываются синтетической плёнкой. Кроме того, по заверениям проектировщиков естественным препятствием для проникновения жидких фракций хвостов в почву и подземные воды служит слой вечной мерзлоты мощностью от 100 до 200 м, залегающий в 1-1,5 м от поверхности.

Для предотвращения прорыва дамбы с последующим загрязнением цианидами реки Нарын расчёт её устойчивости в стадии ТЭО произведён с учётом вероятности землетрясения с магнитудой 7,4 по шкале Рихтера. Для отвода вод реки Арабель в обход хвостохранилища сооружён руслоотвод и, кроме того, для отвода поверхностных вод с северной и западной стороны предусмотрено сооружение отводных каналов. В качестве защитной меры ниже пионерной дамбы предусмотрен коллектор для сбора фильтрационных вод, а также поверхностного стока в районе дамбы.

При размещении хвостов, а также при наращивании гребней намывной дамбы и хвостового материала для того, чтоб предотвратить инфильтрацию токсичных хвостовых вод. В связи с избранным проектировщиками подходом максимального сохранения в районе хвостохранилища существующих мерзлотных условий и технологий промораживания дамбы и хвостов, чрезвычайно важно ещё раз оценить долговременную устойчивость дамбы и самого хвостохранилища с учётом возможного потепления и увлажнения климата, а также значительного увеличения высоты дамбы для наращивания ёмкости хвостохранилища до 110 млн. мі.

В целях обеспечения долговременной устойчивости всего комплекса сооружений хвостохранилища на Кумторском руднике в ходе его наполнения контролируется характер изменения прочностных, деформационных, фильтрационных свойств и теплофизического режима грунтов оснований дамбы и хвостов в процессе их замерзания и оттаивания. Контрольные наблюдения, которые являются составной частью существующей программы мониторинга, должны включать в себя: режимные наблюдения за деформациями ограждающей дамбы, оснований и бортов хранилища; наблюдения за фильтрацией в теле и основании сооружения; мерзлотный контроль и наблюдения за температурным режимом хвостохранилища; определение геотехнических параметров складируемых хвостов; систематический контроль за технологией складирования и качеством укладки хвостов. Для проведения указанных наблюдений комплекс сооружений хвостохранилища оснащён соответствующей аппаратурой, программой и методикой проведения контрольно-измерительных процедур.

Таким образом, основные цели и задачи режимных наблюдений за состоянием хвостохранилища заключаются в фиксировании динамики состояния сооружения и заблаговременном назначении инженерных мер по предупреждению аварийных ситуаций и загрязнения окружающей среды.

Для обеспечения безаварийной эксплуатации хвостохранилища и его содержания после закрытия рудника, принимая во внимание значительное увеличение его ёмкости и прогнозные оценки климатологов о предстоящем изменении климатических условий, представляется целесообразным предусмотреть выполаживание внешнего откоса ограждающей дамбы.

Отводной канал реки Арабель.

Отводной канал сооружён в 1996 году для отвода реки Арабель в обход хвостохранилища (Рис. 2). Выполнение комплекса работ, связанных с прокладкой отводного канала, технологической доки дороги, разрушением почвенно-растительного слоя в зоне прокладки канала и его насыпи привели, во-первых, к изменению гидрологического режима реки Арабель и временных водотоков, впадающих в неё. Во-вторых, указанные строительно- эксплуатационные работы привели к изменению термического режима грунтов и вечной мерзлоты (оттаиванию) в пределах канала и прилегающих к нему участков.

Главными неблагоприятными последствиями указанных процессов стали:

. фильтрация воды из канала на нижележащие участки, особенно в местах пересечения каналом временных водотоков и ручьёв, стекающих с расположенных выше канала озёр и горных склонов;

. боковая и донная термоэрозия склонов, приведшая к оползневым явлениям и заиливанию канала.

Отмеченные процессы, особенно интенсивное просачивание вод из канала в долговременной перспективе в сочетании с дальнейшим протаиванием грунтов могут привести к разрушению ограждающей дамбы канала и поступлению воды реки Арабель на нижележащие участки склонов, являющиеся западным бортом хвостохранилища, что может отрицательно сказаться не только на его эксплуатации, но и на устойчивости.

В настоящее время предпринимаются усилия по разработке защитных мер вплоть до переноса русла отводного канала на безопасные для хвостохранилища территории и ведётся мониторинг динамики изменения мерзлотных условий вдоль существующего русла канала.

Морено-ледниковый комплекс озера Петрова.

Единственным источником технологического и питьевого водоснабжения на руднике является озеро Петрова объёмом около 20 млн. мі. Для обеспечения устойчивой работы насосной станции на озере Петрова была осуществлена частичная подпруда реки Кумтор, вытекающей из озера с целью поддержания уровня воды в нём, что обеспечивает бесперебойное водоснабжение, как зимой, так и летом. В результате подъёма воды в озере на моренной дамбе, ограждающей и удерживающей озеро Петрова, активизировались новые термокарстовые процессы и просадки, появились новые термокарстовые воронки, небольшие озёра и увеличилась глубина старых воронок.

Следует отметить, что в связи с устойчивой тенденцией потепления климата, вызвавшей усиление таяния ледника Петрова, площадь озера Петрова за последние 10 лет увеличилась примерно на треть.

Отмеченные природные и техногенные факторы повысили прорывоопасность озера Петрова. При прорыве моренной плотины озера может возникнуть волна и катастрофический паводок, что приведёт к значительным разрушениям объектов и инженерных сооружений, в том числе хвостохранилищ, расположенных в русле и пойме реки Кумтор, ниже озера.

В настоящее время проведены работы по наиболее вероятным участкам прорыва на плотине озера, определены возможные зоны затопления при различных сценариях прорыва и составлена программа мониторинга за потенциально опасными участками. Прорыв озера Петрова может привести не только к разрушению объектов, размещённых в долине реки Кумтор, но и к серьёзным проблемам с водообеспечением рудника, вплоть до потери основного и практически единственного источника водоснабжения, т.к. эксплуатация и водозабор из скважин в условиях многолетней мерзлоты и глубокого залегания
(120 м.) подземных (подмерзлотных) вод сопряжены со значительными расходами и техническими проблемами.

Отвалы горных пород на ледниках.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: диплом купить, картинки реферат.





Предыдущая страница реферата | 20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30 | Следующая страница реферата