ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЧС ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА И ПОСЛЕДУЮЩИХ РАЗРУШЕНИЯХ ХВОСТОХРАНИЛИЩА ОЛИМПИАДИНСКОГО ГОКА

АННОТАЦИЯ

В статье предложен аналитический метод решения задачи выбора пути обеспечения безопасности при чрезвычайных ситуациях природного характера. Систематизированы возможные на территории предприятия чрезвычайные ситуации по их характеру и предложены меры, направленные на предотвращение либо минимизацию последствий возможных нештатных ситуаций, вызванных воздействием неблагоприятных факторов.

Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, хвостохранилище, дамбы, техногенное воздействие, риск стихийного бедствия, гидротехническое сооружение, профилактические меры.

Увеличение числа чрезвычайных ситуаций в мире и ущерба от них связано с большим количеством факторов. Основными из них являются рост численности населения и промышленного производства, продолжающаяся урбанизация, деградация природной среды, а также масштабные изменения климата.

Обращаясь к статистическим данным по чрезвычайным ситуациям, можно с полной уверенностью говорить о необходимости совершенствования системы прогнозирования и своевременной реализации мер, направленных на полное исключение или, по крайней мере, снижение неблагоприятных последствий вследствие произошедшего природного катаклизма.

Одним из самых страшных последствий природной чрезвычайной ситуации для современной промышленности и, в конченом счёте, человека является негативное воздействие на технологические объекты и последующие нарушения в их работе, как правило, приводящие к аварии. Следствием этого является нарушение нормальных условия жизнедеятельности людей, возникновение угрозы их жизни и здоровью, нанесение ущерба имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.

В настоящее время практический интерес представляет предприятие, находящееся в Северо-Енисейском районе Красноярского края, который является одним из представителей старейших золотодобывающих районов страны. Добычу золота и других сопутствующих металлов на его территории ведут несколько золотодобывающих предприятий, крупнейшим из которых является АО «Полюс Красноярск», которое осуществляет деятельность по разработке Олимпиадинского горнорудного месторождения.

Олимпиадинский ГОК находится на юго-западе от районного центра поселка Северо-Енисейский и в 2 км от поселка Еруда. Ближайшая железнодорожная станция – Лесосибирск расположена юго-западнее месторождения. Транспортные связи района в настоящее время осуществляется по рекам Енисей и Большой Пит, с перевалкой грузов в посёлке Брянка на автотранспорт с движением по дороге круглогодичного действия: Брянка – Северо-Енисейский.

Одним из наиболее важных структурных подразделений предприятия является золотоизвлекательная фабрика (ЗИФ-1,2,3), которая предназначена для обогащения и переработки первичных и окисленных руд, итогом чего становится получение слитков лигатурного золота.

Использование на Олимпиадинской золотоизвлекательной фабрике ионообменной технологии извлечения золота предопределяет присутствие в жидкой фазе сбросных хвостов определённого комплекса вредных высокотоксичных веществ, подлежащих обезвреживанию до согласованного с природоохранными органами уровня.

Основными отходами фабрики, подлежащими складирования в хвостохранилище, являются:

– обезвреженная газовая фаза от систем местной вытяжной вентиляции, содержащая на уровне ПДК пары кислот (включая синильную кислоту), ртути и различные аэрозоли;

– твёрдая фаза хвостов, соответствующая по вещественному составу исходной руде;

– обезвреженная жидкая фаза с рН ³ 10, содержащая катионы щелочных металлов (Ca₂⁺, Na⁺, Mg₂⁺), анионы различных кислот (So₄^2-, Cl^-, CO₃^2-) и остаточный активный хлор.

Основными вредными компонентами сбросной пульпы являются: цианиды, тиоцианаты (роданиды), цианистые комплексы металлов (медь, цинк, железо, ртуть и другие) и тиомочевина, поступающая в хвосты со стоками процесса регенерации ионообменной смолы.

В хвостохранилище происходит разделение твёрдой и жидкой фаз. Жидкая фаза возвращается на ЗИФ в процесс (оборотная вода), а твёрдая складируется в ложе хвостохранилища, являясь потенциальным сырьём для дальнейшего обогащения полезных ископаемых уже посредством инновационных технологий и методов извлечения металлов.

Хвостохранилище состоит из 3-х отсеков:

1. 1-й отсек предназначен для складирования хвостов сорбционного выщелачивания ЗИФ-1,2.
2. 2-й отсек предназначен для складирования хвостов флотации ЗИФ-3.
3. 3-й отсек – полигон складирования кека от сорбционного выщелачивания ЗИФ-3.

Для обеспечения надлежащей эксплуатации сооружения, а также поддержания его структурированности и устойчивости хвостохранилище конструктивно включает три основные дамбы (рисунок):

1. Ограждающая дамба предназначена для создания емкости первого отсека хвостохранилища. Конструктивно она представляет собой неоднородную каменно-земляную дамбу с зубом и противофильтрационным экраном и ядром из суглинка до отметки 650,0 м.
2. Разделительная дамба предназначена для создания емкости второго отсека хвостохранилища. Первичная разделительная дамба высотой 7 м отсыпана из скального грунта на хвосты ЗИФ-1, ЗИФ-2 на отметке 645,0. В процессе эксплуатации наращивается дамбами обвалования из скального грунта высотой ~ 3 м.
3. Защитная дамба предназначена для исключения подтопления промплощадки ЗИФ-1,2,3 хвостовыми отложениями, а также создания требуемой емкости на период эксплуатации. Строительство выполнено вдоль восточного борта хвостохранилища (является продолжением ограждающей дамбы). Первичная защитная дамба средней высотой ~ 3,5 м отсыпается из скального грунта на хвосты ЗИФ-1,2 в отсеке №1. Первичная защитная дамба отсыпана на участке от существующей ограждающей до разделительной дамбы, протяженностью 1200 м, до высотной отметки гребня 673,2 м; и на участке от разделительной дамбы протяженностью 300 м до отметки гребня 675 м.

Для накопителей промышленных отходов характерна проблема переполнения избыточной осветленной водой. Одной из основных причин образования избытков воды является несоответствие реальных условий эксплуатации проектным, а также дополнительных сбросов технической воды. Также стоит отметить, что важной причиной образования нештатных ситуаций на Крайнем Севере является недостаточный контроль за температурно-деформационными процессами и образование непредвиденной высокой сейсмической активности.

Все это, а также ошибки эксплуатационного персонала, заключающиеся в подъеме уровня воды в накопителе выше критических значений, часто приводят к переливу воды через гребень ограждающей дамбы с ее последующим разрушением.

Анализируя выше приведенную информацию, можно прогнозировать разрушение ограждающей дамбы хвостохранилища по следующим сценариям:

1. Разрушение ограждающей дамбы вследствие неправильной эксплуатации хвостохранилища (намыв пляжа произведен неравномерно и в зимний период произошло примыкание отстойного пруда к телу дамбы) образовалась горизонтальная трещина отслаивания по контакту талой и мерзлой зон в теле дамбы.
2. Обрушение низового откоса в результате потери статической устойчивости дренажной дамбы отсека хвостохранилища конусного с переливом в отсек оборотного водоснабжения, переполнением отсека оборотного водоснабжения и переливом через гребень (разрушаются дренажные дамбы хвостохранилища и дамбы отека оборотной воды – каскадная авария).
3. Перелив воды через гребень дамбы отсека оборотной воды при его переполнении из-за выхода из строя системы оборотного водоснабжения.
4. Разрушение дренажной дамбы отсека хвостохранилища конусного складирования, с переливом в отсек оборотного водоснабжения с выносом материала дамбы и обрушением откоса, вследствие нарушения проектного режима фильтрации (потеря фильтрационной прочности тела дренажной дамбы хвостохранилища).

При начальном развитии гидродинамической аварии при выходе воды через тело дамбы или при ее переливе через гребень, на наружном откосе вначале появляются небольшие ручейки, которые постепенно размывают сооружение как в глубину, так и в ширину. В результате образуется последовательно расширяющаяся и углубляющаяся брешь – проран, через который происходит вытекание воды, а также намытого (размещенного) материала из хвостохранилища. Образовавшийся поток размывает не только гребень сооружения, но и захватывает слой намытых отходов, сформировавшихся в емкости накопителя вследствие заиления.

При достижении же потоком не размываемого препятствия и наличия воды в отстойном пруду (обычно коренные грунты основания сооружения, реже элемент дамбы, например, часть сооружения – банкет, устроенный из крупнообломочных пород, сцементированные отложения отходов) проран размывается лишь в ширину.

Весь объем воды при аварии на ГТС хвостохранилища ЗИФ-1,2,3 поступит в р. Енашимо и далее пойдет ниже по течению, по руслу реки. Растекания потока около нижнего бьефа ГТС хвостохранилища не прогнозируется в связи с особенностями рельефа местности (имеются холмы, горы).

Существующее расположение хвостохранилища отходов обогащения на пониженном, ограниченном с трех сторон участке местности, рядом с промплощадкой обогатительных фабрик и карьером руды, благоприятно с точки зрения локализации техногенного воздействия объекта на окружающую среду и перехвата дренажных стоков.

Для снижения рисков разгерметизации и перелива разработано несколько проектов. Согласно проекту 4-ой очереди реконструкции хвостового хозяйства, ограждающая и разделительная дамбы, а также конус (штабель) складирования части хвостов ЗИФ-3 последовательно наращиваются в течение всего периода работы предприятия. Технические условия и порядок наращивания дамб периодически уточняется в составе разрабатываемых проектов эксплуатации на 3-4 года работы хвостового хозяйства, с учетом результатов наблюдений и фактических изменений в техническом состоянии сооружений. Указанная схема позволяет при необходимости вносить соответствующие изменения в состав эксплуатационных работ, повысить безопасность гидротехнических сооружений и уровень охраны окружающей среды. Также проектом при утилизации отходов ЗИФ-3 предусмотрено сгущение и конусное складирование части хвостов в штабель, что обеспечивает повышенную безопасность сооружений. Укладка части хвостов в штабель осуществляется с уклоном поверхности до 4 %. При этом увеличивается надежность и безопасность отсека № 2, снижается общая интенсивность заполнения хвостохранилища и высота основной ограждающей дамбы, снижается опасность развития гидродинамической аварии.

Также для обеспечения безопасности и снижения последствий в случае чрезвычайной ситуации на гидротехническом сооружении рекомендуется провести следующие организационно-технические мероприятия:

• обеспечение надежной и безопасной эксплуатации систем и сооружений хвостового хозяйства в соответствии с проектом, действующими нормами и правилами;
• внедрение системы автоматизированного контроля и управления работой комплекса сгущения и системы гидротранспорта сгущенных хвостов ЗИФ - 3;
• организация системы контроля и наблюдений за техническим состоянием гидротехнического сооружения в соответствие с проектом мониторинга;
• реконструкция системы контрольно-измерительной аппаратуры накопителя, установка на ограждающей дамбе пьезометров и дополнительных контрольных марок;
• выполнение эксплуатационных и ремонтных работ согласно с утвержденным графикам планово-предупредительных ремонтов;
• подготовка, обучение и повышение квалификации эксплуатационного персонала хвостового хозяйства в соответствии с положениями проектов, требованиями правил безопасности при эксплуатации накопителей жидких промышленных отходов ПБ 03-438-02 и стандартом предприятия;
• соблюдение критериев безопасности накопителя;
• организация системных наблюдений за воздействием накопителя на состояние окружающей среды в прилегающем к накопителю районе, в соответствии с графиком, согласованным региональными органами экологического надзора.

Список литературы:

1. Кузнецов Г.И. Проблемы безопасности специальных гидросооружений (хвостохранилища, золоотвалы, шламонакопители) в условиях Сибири / Г.И. Кузнецов // Изв. вузов. Строительство. – 2002. – № 3. – С. 61-67.
2. Рекомендации по проектированию сооружений хвостохранилищ в суровых климатических условиях. Москва, Стройиздат, 1977, с. 152
3. Сухно А. М. Предотвращение нештатных ситуаций на грунтовых гидротехнических сооружениях в криолитозоне: дис. канд. техн. наук / Сухно Александр Михайлович. – Новосибирск, 2011 – 128 с.