Введение к работе
Актуальность темы. Современная минерально-сырьевая база полиметаллических месторождений характеризуется истощением крупных месторождений с относительно высоким качеством полезных ископаемых. Цинк и свинец относятся к высоколиквидному и остродефицитному сырью, которое Российская Федерация вынуждена импортировать.
Холоднинское полиметаллическое месторождение является одним из крупнейших месторождений мира, его доля в российских запасах цинка и свинца составляет соответственно 30% и 14,6%.
К числу главных причин, по которым сдерживается освоение Холоднинского месторождения, относятся: сложные горно-геологические условия залегания рудных тел; месторасположение в пределах центральной экологической зоны озера Байкал; отсутствие организационно-технических решений, связанных с добычей и обогащением руды, надежно обеспечивающих экологическую безопасность Байкальской природной территории.
Определяющее влияние на организацию основных производственных процессов и параметры технологии отработки Холоднинского месторождения оказывает необходимость исключения загрязнения водосборной территории озера Байкал рудничными водами и отходами обогащения, обладающими общекислотной, сульфатной и углекислой активностью. При освоении Холоднинского месторождения с использованием традиционных схем размещения горно-обогатительных комплексов, включающих подземный рудник и обогатительную фабрику с хвостовым хозяйством на поверхности земли, это требование надежно не выполняется
Цель работы. Обоснование организационно-технических решений, обеспечивающих экологически безопасную эксплуатацию Холоднинского месторождения при использовании прогрессивных технологий подземной добычи полиметаллических руд.
Идея работы. Качественные и количественные параметры технологии разработки Холоднинского месторождения полиметаллических руд должны приниматься с учетом реализации организационно-технических решений, включающих расположение обогатительной фабрики под землей, закладку хвостов обогатительной фабрики в выработанное пространство и использование подземных рудничных вод в замкнутом цикле.
Основные задачи исследований:
1. Анализ специфики горно-геологических условий отработки Холоднинского месторождения с учетом правового регулирования хозяйственной деятельности в пределах водосборной территории озера Байкал.
2. Оценка организационных и технических решений, ранее рассмотренных при проектировании технологической схемы рудника.
3. Оценка отрицательного воздействия эксплуатации Холоднинского месторождения на окружающую среду при традиционных подходах к проектированию технологической схемы рудника.
4. Разработка концепции экономически эффективной и экологически безопасной отработки Холоднинского месторождения полиметаллических руд
5. Обоснование организационно-технических решений при освоении Холоднинского месторождения полиметаллических руд в условиях экологических рисков.
6. Обоснование основных требований к технологическому регламенту управления состоянием горного массива и системам контроля состояния подземных выработок.
Методы исследований. При выполнении работы был принят комплексный метод исследований, включающий в себя: анализ ранее опубликованных в горнотехнической литературе работ по проблеме разработки месторождений твердых полезных ископаемых в природоохранных зонах; аналитические исследования влияния горнотехнических факторов на параметры подземных выработок больших объемов; анализ влияния организационных и технических факторов на экологическую безопасность
Научная новизна:
- разработана общая концепция и организационно-технические мероприятия, реализация которых существенно снижает экологические риски и создает условия для экономически эффективной отработки Холоднинского месторождения;
- установлены зависимости организационно-технических решений, связанных с обеспечением экологически безопасной отработки Холоднинского месторождения, от места расположения обогатительной фабрики;
- обоснованы требования к качественным и количественным параметрам технологии отработки Холоднинского месторождения с учетом географического места его расположения и специфики горно-геологических условий залегания и отработки рудных тел.
Основные защищаемые положения:
1. Использование традиционных организационно-технических решений при отработке Холоднинского полиметаллического месторождения, включающих строительство рудника и обогатительной фабрики с хвостовым хозяйством на поверхности земли, характеризуется высокой экологической опасностью отработки данного месторождения, расположенного в пределах водосборной территории озера Байкал. Наиболее опасным фактором воздействия горного и обогатительного производства на окружающую среду является ухудшение химического состава подземных и поверхностных вод.
2. Реальные условия для экономически эффективной отработки Холоднинского месторождения и существенного снижения рисков загрязнения озера Байкал промышленными отходами создаются при реализации концепции, включающей: расположение объектов горно-обогатительного комплекса в подземных условиях; полную закладку выработанных пространств материалами, полученными при переработке хвостов обогатительных фабрик и проведении выработок; использование подземных рудничных вод в замкнутом цикле
3. К промышленному освоению Холоднинского месторождения допустимо приступать только после опережающей организации надежного мониторинга государственными надзорными органами всех подсистем принимаемой технологии по фактору «экологическая безопасность». Критерием допустимости производственной деятельности является соблюдение предельных концентраций вредных веществ (в реках, впадающих в о. Байкал, в почве, в воздухе), при которых обеспечивается сохранность уникальной природной экологической системы Байкальского региона.
Практическая значимость работы: обоснованы организационно-технические решения, реализация которых создает условия для экономически эффективной и экологически безопасной отработки Холоднинского месторождения.
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций обеспечивается использованием при выполнении работы современных апробированных методов исследований; результатами экспертной оценки принятой концепции и рекомендуемых основных организационно-технических решений специалистами в области подземной разработки рудных месторождений и обогащения полиметаллических руд; значительным количеством проанализированных данных о влиянии горно-обогатительного производства на окружающую среду.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на международной научно-практической конференции «Оценка месторождений полезных ископаемых с падающим объемом добычи в условиях исчерпания запасов» (Санкт-Петербург, 2011г.); LVIII Международном форуме горняков и металлургов (Фрайберг, Германия, 2008г.); научных семинарах кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета; на ежегодной Международной конференции в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2008г.).
Личный вклад автора. Сформулированы цель, идея и основные задачи исследований, разработана методика проведения исследований, сформулированы основные защищаемые положения и выводы.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 8 печатных работах, из них 3 статьи - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 159 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 132 источников, включает 37 рисунков и 5 таблиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, работникам ФГУП «Гипроцветмет» и ФГУП «Гинцветмет» за помощь в сборе исходной информации и проведении исследований, а также сотрудникам кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета.
