Вскрышные породы и добыча полезных ископаемых

Использование вскрышных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых открытым способом, является важной задачей для оптимизации горного производства и снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Понятие "вскрышные породы"

Вскрышные породы - это горные породы естественного происхождения, которые покрывают залежи полезных ископаемых и подлежат удалению при открытой добыче с помощью вскрышных работ.

Вскры́ша — пустая порода, покрывающая залежи полезного ископаемого и вынимаемая при его добыче открытым способом.

Объем вскрышных пород напрямую влияет на рентабельность открытых горных работ. Чем больше этот показатель, тем дороже обходится добыча.

Процесс образования вскрышных пород

Вскрышные породы образуются на всех этапах открытых горных работ:

Разработка карьерного поля
Вскрытие рабочих горизонтов
Добыча полезных ископаемых
Рекультивация выработанного пространства

Наибольшие объемы вскрыши приходятся на этап вскрытия месторождения, когда снимают верхний непродуктивный слой для обеспечения доступа к залежам.

Вскрышные работы и их особенности

Вскрышные работы - это комплекс мероприятий по удалению и складированию вскрышных пород с целью обеспечить доступ к залежам полезных ископаемых.

Этапы вскрышных работ

Полный цикл вскрышных работ включает:

Бурение шпуров
Взрывание горной массы
Погрузка в транспорт
Транспортировка на отвал или объект размещения

На этапе добычи алмазов в открытых карьерах зачастую применяется бестранспортная технология с размещением вскрышных пород экскаватором в отработанное пространство.

Механизмы и оборудование

Для проведения вскрышных работ используется следующая техника:

Экскаваторы
Бульдозеры
Автосамосвалы большой грузоподъемности
Железнодорожный транспорт
Конвейеры

Выбор конкретных механизмов зависит от масштаба горных работ, а также физико-механических свойств вскрышных пород.

Размещение и хранение вскрышных пород

Наиболее распространенный способ размещения вскрышных пород - хранение в отвалах или на специальных полигонах, которые классифицируются как объекты размещения отходов.

Влияние хранения вскрыши на экологию

Складирование вскрышных пород в отвалах оказывает значительное воздействие на окружающую среду:

Нарушение ландшафта
Пыление и загрязнение атмосферы
Загрязнение почвы и водных объектов

По данным Минприроды, ежегодный объем образования вскрышных пород в России составляет около 5 млрд тонн. Эффективные методы их использования крайне важны для решения экологических проблем.

Вскрышные породы как отходы производства

Согласно российскому законодательству, вскрышные породы классифицируются как отходы горнодобывающей промышленности. Исключением является их использование для ликвидации горных выработок и рекультивации нарушенных земель.

Потенциал вторичного применения

В настоящее время лишь 29% ежегодно нарушаемых при разработке месторождений земель подвергается рекультивации с применением вскрышных пород. При этом потенциал их повторного использования значительно выше.

Мировой опыт применения вскрыши

В ряде стран вскрышные породы активно применяются в строительстве. Например, 20% фундамента небоскреба Бурдж-Халифа в ОАЭ составляют золошлаки от сжигания угля.

В Австралии более 20% ежегодно образуемой вскрыши заводится на ликвидацию горных выработок.

Перспективы развития использования

По прогнозам Минприроды, к 2035 году доля рекультивированных с помощью вскрыши земель в России должна вырасти до 66%. Это потребует расширения сфер применения вскрышных пород.

Технологии эффективного использования

Существует ряд перспективных направлений применения вскрыши:

Извлечение полезных компонентов
Производство стройматериалов
Ликвидация горных выработок

Одним из примеров является добыча алмазов и драгоценных металлов из отходов горно-обогатительных комбинатов.

Извлечение ценных компонентов из вскрышных пород

Одно из перспективных направлений использования вскрыши - извлечение полезных компонентов, содержащихся в породах. К таким компонентам относятся:

Благородные и цветные металлы
Строительное сырье
Попутные полезные ископаемые

Современные технологии позволяют извлекать из вскрышных пород такие металлы как медь, никель, цинк, алмазы и др. Это дает дополнительный экономический эффект и снижает объемы складируемых отходов.

Применение вскрыши в строительной индустрии

Значительные объемы вскрышных пород могут использоваться для производства щебня, песка, глины и других строительных материалов. Ряд пород также пригоден для изготовления бетона.

Применяя вскрышу взамен натурального сырья, предприятия снижают себестоимость продукции и разработку новых карьеров.

Ликвидация горных выработок

Согласно изменениям в законодательстве, на ликвидацию подземных горных выработок разрешено использовать вскрышные породы 5 класса опасности, а также золошлаки от сжигания угля.

Это позволит решить сразу две экологические проблемы: утилизацию накопленных отходов и рекультивацию нарушенных земель после добычи полезных ископаемых.

Государственное стимулирование использования вскрыши

Для стимулирования применения вскрышных пород государство использует как методы регулирования, так и экономические инструменты.

Ключевым фактором является отмена платы за размещение вскрыши, которая использовалась для полезных целей. Это делает такие проекты более рентабельными.

Экологический эффект от использования вскрыши

Применение вскрышных пород вместо их размещения в отвалах дает значительный положительный эффект для окружающей среды:

Сокращение площади нарушенных земель
Уменьшение выбросов при добыче первичного сырья
Снижение пыления и загрязнения воды

Повторное использование 1 тонны вскрыши предотвращает образование 3-5 тонн отходов. Это позволяет существенно снизить негативную нагрузку на экосистему.

Препятствия для расширения применения вскрыши

Несмотря на очевидные преимущества, использованию вскрышных пород препятствует ряд факторов:

Недостаточная изученность состава и свойств
Сложная логистика транспортировки и хранения
Низкая инвестиционная привлекательность проектов по утилизации

Направления совершенствования нормативно-правовой базы

Для расширения использования вскрышных пород необходимы дальнейшие изменения в законодательстве:

Упрощение процедур классификации вскрыши по уровням опасности
Создание системы льгот и компенсаций при внедрении новых технологий утилизации

Гибкая нормативно-правовая база будет стимулировать инвестиции в переработку и применение вскрышных пород.

Передовой опыт комплексного использования вскрыши

Одним из примеров эффективного применения вскрышных пород является опыт ПАО "ГМК "Норильский никель". На предприятиях компании реализуется стратегия комплексного использования минерального сырья, в рамках которой вскрышные породы перерабатываются с извлечением ценных компонентов.

Это позволяет существенно расширить сырьевую базу производства, снизить себестоимость продукции и негативное воздействие на окружающую среду.

Перспективы развития кооперации в сфере использования вскрыши

Для повышения эффективности использования вскрышных пород целесообразно налаживание кооперационных связей между горнодобывающими предприятиями и смежными отраслями:

Строительной индустрией
Химической промышленностью
Металлургией и машиностроением

Это позволит создать замкнутые производственные циклы и снизить потребность в дополнительном сырье за счет рационального использования вскрышных пород.

Риски при ненадлежащем обращении с вскрышными породами

Несмотря на потенциальную пользу, несанкционированное размещение вскрышных пород может привести к негативным последствиям для экологии и здоровья людей. Основные риски: