arrow 29.05.2017 г.  
  
Навигация сайта
Главная
------------------------------------
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОЛИТИКИ экологической и социальной ОТВЕТСТВЕННОСТИ горнодобывающих компаний
----------------------------------------
Регионы
----------------------------------------
Воздействие на окружающую среду
----------------------------------------
Гарантии экологической ответственности
----------------------------------------
Общественное сопровождение проектов
----------------------------------------
Общественная эффективность
----------------------------------------
Фотоальбом
Ссылки
Файлы
----------------------------------------
Вход для авторов
Хвостохранилище Карамкенского ГОКа - современное экологическое состояние. Версия для печати Отправить на e-mail
Написал Администратор сайта   
15.01.2007 г.

Статья В.Е. Глотова, Л.П. Глотовой, В.И. Кобеца о результатах исследования экологического состояния хвостохранилища Карамкенского ГОКа. Этот объект был построен в 1977 году с грубыми нариушениями технологий строительсва, в связи с чем в данный момент существует реальная опасность загрязнения токсичными веществами подземных вод, а также сброса загрязненных вод в р.Хасын.

Инженерно-геологические особенности и современное геоэкологическое состояние хвостохранилища Карамкенского горно-металлургического комбината.

В.Е. Глотов, Л.П. Глотова (СВКНИИ ДВО РАН г. Магадан)  В.И. Кобец (УПР и ООС МПР РФ по Магаданской области).


              Хвостохранилище, являясь накопителем отходов переработки различных руд, относится к числу экологически потенциально опасных инженерных объектов. В наибольшей степени это утверждение относится к хвостохранилищам, созданным на Северо-Востоке в сейсмически активных горных районах криолитозоны. Экологическая опасность на с тем, что наиболее часто в хвостохранилищах находятся отходы переработки золотосерябояных руд, полезные компоненты из которых извлекались амальгамированием и  цианированием. Сейчас общественность требует консервации этих объектов, что невозможно выполнить без знания инженерно-геологических особенностей и геоэкологических процессов, происходящих в накопленных отходах.

Репрезентативным примером таких объектов может быть хвостохранилище бывшего Карамкенского металлургического комбината (КГМК), геоэколочическое состояние которого авторами статьи по заказу Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР РФ по магаданской области.

Этот объект    расположен на Северо-Востоке России в бассейне верхнего течения р.Хасын. Река течет в меридиональном направлении от Охотско-Колымского водораздела к Охотскому морю.

Рельеф района работ – среднегорье с относительными повышениями водоразделов над дном долины 700-1050 м. В  геологическом строении его принимают участие эффузивные вулкано-осадочные толщи малого возраста, слагающие тектонические структуры Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. В четвертичное время здесь по рпзломам происходили активные неотектонические блоковые подвижки, сформировавшие современный рельеф и рисунок гидрографической сети. В настоящее время территория, дренируемая реками охотоморского бассейна, вступила в стадию тектонической стабилизации или эпейрогенического погружения с локальными воздымающимися участками, связанными с гранитоидными массивами.

     В геокриологическом отношении водосборная площадь верховья р. Хасын относится к зоне прерывистого распространения многолетнемерзлых пород (ММП). Они развиты на междуречных пространствах, достигая наибольшей мощности (до 300-350 м) под водоразделами. Под руслами ручьев 3-го и большего порядка (по Б. Хортону) повсеместно существуют сквозные талики. Гидрогеологический разрез этих таликов состоит из водоносного горизонта аллювиальных гравийно-галечных  отложений мощностью до 13 м в нижнем течении руч. Туманный и до 35 м в долине р. Хасын. Коэффициент фильтрации отложений  - 50-130 м/сут., уровни воды летом соответствуют уровням водотоков. Зимой после прекращения стоков они понижаются на 305 м.

     Подстилает аллювиальный водоносный горизонт элювиальный слой, сложенный древесно-щебенчато-валунистыми образованиями с супесчаным или суглинистым центром. Мощность слоя неравномерна, достигая максимума 15-16 м в зоне тектонических разломов. Обычная мощность равна 5-7 м. Фильтрационные свойства элювия низкие и находятся в пределах 0,3-1,5 м/сут. Поскольку в лабораторных условиях измеряют фильтрационные характеристики не слоя в целом, а супесчаного и суглинистого цемента после уплотнения, результаты этих измерений показали значения данного параметра на порядок меньше реального, поэтому утвердилось мнение о водонепроницаемости элювия.

            Ниже элювиального слоя залегает водоносный комплекс трещинных и трещинно-жильных вод эффузивных и вулканогенно-осадочных по-род мелового возраста (коренные породы). Водоносность их крайне неоднородна по площади и вертикали. Воды напорные. Пьезометрическая поверхность в целом повторяет очертания зеркала грунтовых вод, но постоянно находится ниже его на 2-7 м. Это вызвано повсеместной в пределах сквозного талика нисходящей фильтрацией воды из аллювиальных отложений.

Подземные воды ультрапресные до пресных и только в зонах сульфидной минерализации содержание растворенных солей возрастает до 2,5 г/дмЗ. Состав вод сульфатный или гидрокарбонатно-сульфатный кальциевый или натриево-кальциевый, содержание хлор-иона менее 30-40 мг/дмЗ.

Изложенные мерзлотно-гидрогеологические особенности описываемого района хвостохранилища обусловлены расположением его в пределах региональной области питания трещинных и трещинно-жильных вод коренных пород.

            Хвостохранилище было создано в 1977 году для складирования хвостов (пульпы) - отходов переработки руды Карамкенского золотосеребряного месторождения одноименным комбинатом. Для извлечения золота руда измельчалась до фракции 0,078 мм, затем золото и серебро извлекались цианистым натрием, расход которого за год составлял в среднем 300 т. В ходе технологических процессов, в том числе для обезвреживания стоков, использовались также полиакриламид (120 т/год), нитрат свинца (55 т/год), тиомочевина (150 т/год}, хлор жидкий (1400 т/год), кислота сернан (450 т/год), сода каустическая (630 т/год), известь негашеная (2500 т/год), ионообменные смолы (30 т/год). Комбинат работал 15 лет, в начале 1994 г. он был закрыт.

Хвостохранилище пойменного типа включает в себя ограждающую и две головных (водо-подпорных) дамбы, руслоотводы, водоподпорное озеро, аварийный сифонный водосброс. Емкость чаши хвостохранилища - 5,1 млн. мЗ

Ограждающая дамба отсыпана из гравийно-галечниковых отложений с песками, супесью или из супеси со щебнем. Есть линзы суглинков. Фактически плотина фильтрующая. Высота её до - 30 м, ширина гребня - 10 м, длина - 320 м. Из аналогичных грунтов устроены две головные дамбы для отвода воды из ручьев Охра, Флора, Туманный.

                        Проект хвостохранилища составлен на основе предположения о водоупорных свойствах элювиального слоя, без учета водопоглощающих свойств сквозного талика и фильтрационных характери-стик коренных пород взонах разломов. По этим причинам противофильтрационные экраны на дне не предусмотрены. С тем, чтобы предупредить просадки будущих дамб, водонепроницаемые экраны (зубы) должны были делать в траншеях, которые прорезали не только слой аллювия, но и элювий до кровли коренных пород. Зубы двух головных (руслоотводных) дамб предполагали сделать из суглинков, а ограждающей - из бетона. Водонепроницаемые ядра плотин следовало создавать из уплотненного суглинка. В качестве источников насыпных грунтов использовали гравийно-галечниковые отложения долины руч. Туманный, а также делювиальные супеси и суглинки с дресвою и щебнем из близрасположенного месторождения.

            Из-за отсутствия инженерно-геологического контроля работы по сооружению дамб выполнены с грубыми отступлениями от проекта. В траншеи вместо суглинка были уложены щебенчатые супеси, гравийно-галечниковые отложения. Цемент, использованный для приготовления бетона, настолько низкого качества, что уже через год, как показало контрольное бурение, даже признаков его не сохранилось. Таким образом, предусмотренные водонепроницаемые экраны., стали фактически каналами активизированной связи  вод хвостохранилища с   подземными   в нижнем бьефе. Сами дамбы оказались проницаемыми для сточных вод, а в примыкании ограждающей с обрывистым левобережным скальным склоном сформировался канал поглощения воды из пруда-отстойника.

            Для выявления структуры потока подземных вод в нижнем бьефе на участке примыкания к ограждающей дамбе мы построили поверхность уровней напорных трещинных вод по результатам режимных наблюдений 1987 г. Видно, что подземные воды широким потоком от центрального участка дамбы растекаются к лево- и правобережным зонам. Наибольшее загрязнение испытывает левобережное примыкание сквозного талика, что подтверждалось материалами гидрогеохимического опробования.

                        Фильтрация из хвостохранилища началась уже в первый ход его эксплуатации. Для перехвата утечек в 80 м ниже подножия ограждающей дамбы соорудили каптажную галерею, которая дренировала всю толщу аллювиальных отложений. При длине галереи 60 м, а дамбы 320 м она заведомо не могла ликвидировать все утечки. Продолжались также потери промстоков за счет фильтрации воды из пульпы через дно хвостохранилища в трещинный и трещинно-жильный водоносный комплекс коренных пород. Начался процесс загрязнения природных вод ядовитыми цианидами и роданидами. Через 9 лет к началу теплого периода 1987 года содержание их в аллювиальных отложениях ниже ограждающей дамбы достигало, соответственно, 3,6 мг/дмЗ и 15,12 мг/дмЗ, что в 36 и 151 раз больше предельно-допустимых концентраций (ПДК). В трещиноватых коренных породах максимальное содержание цианидов в подземных водах отмечено в скважине, пройденной в русле ручья в 80 м от основания дамбы - 1,4 мг/дмЗ, а роданидов - 17,85 мг/дмЗ. В воде ручья Туманный даже в 1 км ниже ограждающей дамбы содержание цианидов составляло 0,4 мг/дмЗ (4ПДК). Ягодитые соединения были отмечены и в р. Хасын. Возникла угроза отклонения воды в водозаборах населенных пунктов в долине этой реки, поэтому были приняты срочные меры по предупреждению загрязнения. Наиболее эффективным явилось доведение степени очистки пульпы до содержания цианидов и роданидов ниже ПДК. Остальные меры, основанные на ложных предпосылках о соответствии реального строения плотин проекту и о наличие утечек по предполагаемому контакту суглинистого ядра дамбы с бетонным основание, ожидаемого эффекта не дали. Безрезультатными были все попытки ограничить приток воды в хвостохранилище через головные дамбы и из руслоотводного канала. Поступление же с ЗИФ с конца 1988 г. и последующая фильтрация очищенных до требуемых кондиций стоков, разбавляемых притоками воды со склонов, а также утечки воды из водоподпорного озера и руслоотводов привели к снижению содержаний токсикантов до десятых долей мг/дмЗ в подземных водах аллювиальных и коренных пород к началу 1994 г. В поверхностных водах загрязнение не превышало ПДК уже к 1990г, в дальнейшем проявляясь эпизодически не далее чем 700 м ниже хвостохранилища. При этом фиксируются только наиболее стойкие к разложению роданиды в количествах меньше ПДК. В подземных водах, как правило, цианидов также нет, есть роданиды в воде из скважин вблизи ограждающей дамбы, не более 1,5 ПДК. В скважинах, расположенных в пойме ручья Туманного в 700 м ниже указанной дамбы, загрязнители в воде присутствуют в количествах в 2-3 раза ниже ПДК для рыбохозяйственных водоемов, а в 1,5 км ниже даже роданиды не проявлены.

Самоочистка подземных вод во времени во всех контрольных скважинах описывается экспоненциальной функцией, что характерно для устойчивой системы, выведенной из состояния равновесия. Это соответствует представлениям о расположении нашего района в тектонически стабильном районе, природные процессы в котором направлены на аккумуляцию вещества (в т.ч. инфильтрацию метеогенных и поверхностных вод) и выравнивание контрастности как гравитационных, так и химических аномалий.

Следует отметить, что вышеописанные нарушения,  допущенные строителями  проекта  и приведшие к утечкам стоков из хвостохранилища,  после прекращения  эксплуатации  КГМК, имеют позитивную значимость для обеспечения устойчивости дамб.  Отсутствие в их составе суглинистых ядер, преобладание крупнообломочных фракций в насыпном грунте способствуют сохранности сооружений даже в экстремальных ситуациях. Так, в июне 1997 г. мародерами при извлечении листового металла из облицовки руслоотводного канала, а также уничтожения льдозащитного ряда металлических свай в горловине этого канала был спровоцирован прорыв воды из водоподпорного озера в чашу хвостохранилища во время половодья в начале теплого периода года. Уровень воды не достиг гребня ограждающей дамбы примерно на 1  м из-за того, что за счет фильтрации через насыпные грунты вода сбрасывалась в нижний бьеф без участия разукомплектованного сифона. При этом следов эрозионного размыва ни на гребне, ни на низовом откосе не обнаружено.  Если бы начался перелив воды через гребень плотины, то возможность её разрушения с залповым сбросом в р. Хасын около 3 млн. мЗ тонкозернистого материала, содержащего токсичные вещества, не подлежит сомнению.

В ходе наших исследований установлено также, что пульпа, содержащая в своем составе полевые шпаты, кальций и сульфиды (3 %) при дроблении в тонкозернистый и пылеватый материал после внесения в нее дополнительног хлора, азотистых соединений, серной кислоты и других химикалий превращается в геохимически весьма активную среду, даже при её промерзании. Реакции идут во всей толще пульпы. При этом в сквозном талик наследуемом и аккумулированными хвостами, пылеватые и глинистые фракции, образованные при размалывании руды, удаляются инфильтрующимися водами в трещиноватые коренные породы и в аллювиальные отложения. Интенсивность суффозии настолько велика, что над погребенным сквозным таликом поверхность пульпы понизилась на 1,7 м за прошедшие 10 лет после прекращения намыва хвостов. Последствиями этой миграции являются также повышенные относительно фона значения хлор- и сульфат ионов, алюминия, бария, бериллия в подземных водах на протяжении до 1,5 км ниже ограждающей дамбы.

На участке хвостохранилища вне сквозного талика, там Ге хвосты перешли в многолетнемерзлое состояние, зимою движение капиллярных и пленочных вод направлено к фронту сезонного промерзания, т.к. к дневной поверхности. Засечет испарения при отрицательных температурах водорастворимые  соли накапливаются в поверхностном слое. Здесь до глубины 50 м от дневной поверхности содержание сульфатов среди новообразованных минералов достигает 20%. За счет гидролиза полевых шпатов по сравнению с рудами возрастает в 2-3 раза количество глинистых фракций.

Следовательно, приповерхностный слой хвостов следует сохранить как естественный реактор, в котором происходит самоочищение рудных отходов от остатков цианидов и их токсичных производных. По этой причин мы рекомендовали воздержаться от биологической рекультивации, т.к. слой почвы может прервать капиллярный подъем воды к приповерхностному слою.

С учетом направленности природных процессов мы предложили отказаться от гидравлической изоляции хвостохранилища и его утилизации путем перепуска пульпы а р. Хасын во время паводков и половодий. Рационально затратить средства на ремонтные работы, поддерживающие устойчивость гидротехнических сооружений. Прежде всего нужно восстановить сифонный аварийный водосброс, который выведен из рабочего состоянии мародерами, осуществить противопаводковые мероприятия.

С позиций геоэкологии, геохимии, геокриологии и гидрогеологии хвостохранилище Карамкенского ГМК является наиболее типичным представителем аналогичных сооружений в горных районах криолитозоны. С этой позиции оно стало своеобразным ресурсом, который можно использовать как туристический объект, а также для дальнейшего изучения процессов преобразования пульпы после завершения добычи и переработки руды. На основе выявленной геохимической  направленности можно заметить преобразование хвостохранилища в техногенное месторождение дефицитного на Северо-Востоке России тонкомолотого кварцевого песка, возможно, и россыпного золота. Ресурсы этого металла можно подсчитать из расчета годовой производительности бывшей золотоизвлекательной фабрики, равной в среднем 1000 т руды в суки. За 15 лет работы было аккумулировано около 5 млн. т хвостов. По проекту неизелекаемый остаток золота составлял около 1 г/т. Следовательно, теоретически ресурс будущей россыпи оценивается величин около 5 000 кг золота. Это дает основание считать, что экономически рационально поддерживать устойчивость гидротехнических сооружений на современном уровне. Вместе с тем, по изложенным обстоятельствам необходимо продолжить мониторинг природных вод в нижнем бьефе и организовать мониторинг самого хвостохранилища и его объектов. Однако подчеркнем, что изученное хвостохранилище можно использовать для практических целей, в т.ч. для складирования малоопасных отходов. Оно достаточно надежно по отношению к воздействию естественных факторов, но уязвимо к антропогенному, поэтому нуждается в мониторинге и поддерживающем ремонте.

 

Опубликовано в журнале "Новая Колыма" № 2/2004

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

< Пред.
Случайное фото
med_DSC01792.JPG

Rambler's Top100

Кто на сайте
Сейчас на сайте:
Гостей - 1
Экспорт новостей
Наверх

Сайт поддерживается группой российских и международных неправительственных организаций Карта - 1 и 2