ЗЕМЛЯ ЗАЛИШАЄТЬСЯ ЛЮДЯМ

Більша частина проблем або не має розв’язання, або має кілька. Лише унікальні проблеми мають тільки одне вирішення.

Едмунд Берклі

Єдина галузь в Україні, яка, за образним висловом Президента, «несе золоті яйця», — металургія. Але без залізної руди Українського геологічного щита «курку-несучку» давно б обпатрали. Поки металурги коптять небо, їхні годувальники, шахти й рудники, не менш активно зводять нанівець родючі угіддя країни. Славнозвісний український чорнозем залишився в спогадах предків і в Паризькій Палаті мір та вагів. Тим часом для України з її найбільшим у Європі рівнем зайнятих під виробництво земель — до 70 відсотків, проблема заощадження земельних угідь надзвичайно актуальна. Замість родючих колись земель навколо шахт і рудників — території, ніби кадри зі «Сталкера»: похмурі пагорби-терикони з пустої породи, над якими хмари пилюки, межують із вирвами «місячних кратерів» зон зсуву величезних діаметрів. Доповнюють пейзаж залишки іржавої техніки.

Червона пилюка Кривбасу, червоні горобці, червоний сніг... Додайте сюди мільйони кубометрів відпрацьованих просторів під містами й селищами рудних та вугільних басейнів, готових будь-якої миті поглинути тонкий поверхневий пласт землі... Наслідки техногенної катастрофи будуть жахливі.

Відмичка для ключової проблеми

…Рудник або шахту відчуваєш при наближенні задовго до їхньої появи. Спочатку — змальований вище пейзаж і лише за півгодини-годину — наземні комунікації.

У таврійських степах Запорізької області не помітно, що неподалік, а то й під трасою закладено потужну шахтну інфраструктуру річного видобутку 3,5 млн. тонн. А кілька шахтних копрів посеред зеленіючих луків виглядають швидше як антени стільникового зв’язку. Над Сарматським і Бучацьким водоносними горизонтами не відчувається навіть ознак великомасштабної розробки під ними Південно-Білозерського родовища залізних руд. Тут породу, що залишилася після проходки, повертають назад, у бетон, яким заповнюють порожні виробки. Система видобутку корисних копалин із твердіючим закладанням, відпрацьована і доведена до досконалості на Запорізькому залізорудному комбінаті, дозволила за 30 років видобути 95 млн. тонн залізної руди, стовідсотково зберігши при цьому незайманість навколишнього середовища. Крім того, втрати руди в надрах мінімальні — не більш як 8%.

А тепер порівняйте. Застаріла система видобутку з заваленням вміщующих порід, яка досі застосовувалася в Кривбасі, вкрила виразками провалів усю поверхню рудного басейну. При цьому повнота видобування руди становить 25% , засміченість гірської маси вміщуючими породами — 8%, а притік води, те, що становить найбільшу небезпеку під землею, — 4250 кубометрів на годину. Через завалення відбулося гідравлічне об’єднання всіх водоносних горизонтів, атмосферних опадів через зону завалення зі «зливнівками» й навіть із каналізацією... Природно, насоси працюють цілодобово, споживаючи велетенську кількість кіловатів. А безповоротна руйнація земної поверхні лише однією Криворізькою шахтою досягає не менш як 160 гектарів.

За великим рахунком, технологія твердіючого закладання відпрацьованого простору дозволяє вбити відразу трьох зайців — зберегти навколишнє середовище, дати значний економічний ефект, не знижуючи, а то й поліпшуючи металургійну цінність видобутої сировини завдяки тому, що вона не змішується в процесі видобування з порожніми вміщуючими породами, і зробити підземні роботи по-справжньому безпечними. Усе це досягається в комплексі.

Думай глобально, дій локально

Спочатку на Запорізькому залізорудному комбінаті передбачалася розробка родовища шляхом завалення покриваючих і вміщуючих порід після осушення підпрацьованої землі (товща наносів). Такі дії, як показали розрахунки, спричинили б осідання поверхні на сотні метрів. Крім того, водоносні горизонти зникли б, а прилегла земля в радіусі 20 км разом із населенням залишилися без води. На додачу виникала реальна загроза, що крейда, піски та глини проникнуть у відпрацьований простір, а це може привести до кількісних та якісних втрат руди за цілком імовірних непередбачених гірських ударів і викидів. Комбінат разом із вченими тоді ще Дніпропетровського гірничого інституту (нині ДНГУ) та Криворізького науково-дослідного гірничорудного інституту (НДГРІ) провели низку комплексних досліджень. У результаті з’явилася науково обгрунтована можливість відпрацювання родовища великогабаритними камерами.

Нехай вибачать мені професіонали, але дилетанту видобування залізної руди за новою технологією віддалено нагадує ромбоподібну шахівницю. Відпрацьований, умовно кажучи, ромб, заповнюється по свердловинах самотвердіючою масою. Потім, після тверднення, коли штучний масив набуде необхідної міцності, розробляють нову «клітину». Розміри «ромба»: 120 метрів заввишки, 20 метрів — завширшки і до 70 метрів — завдовжки. У результаті весь відпрацьований простір заповнюється твердіючою масою, в основі якої великотоннажні відходи видобутку й переробки вапняків Балаклавського рудоуправління Севастополя — рекреаційної зони Криму, Докучаєвського флюсодоломітного комбінату, зола з Енергодарської ТЕЦ, а також пусті породи від проходки виробок на самому ЗЗРК. Тобто звідки взяли, туди й поклали. Як сполучна речовина — тонкомолоті граншлаки «Запоріжсталі».

Далі наукові розробки й нагромаджений досвід дозволили відпрацювати безаварійно у висхідному порядку два поверхи заввишки 60 і 80 метрів на глибині 340—480 метрів і здвоєний поверх 480—640 метрів. Експериментально-аналітичними методами вчені встановили закономірності деформування конструктивних елементів. Зрештою, висоту очисних камер довели до 120 метрів. Це дало змогу довести коефіцієнт заповнення закладанням відпрацьованого простору до 90 відсотків і більше, що є найвищим світовим досягненням. Принаймні на німецьких шахтах він не перевищує 50 відсотків.

У результаті цілковита схоронність масивів рудних порід, які вміщують багаті руди, і осушення лише продуктивної товщі виключає загрозу втрати запасів підпрацьовуваних магнетитових кварцитів, прісних та мінералізованих вод семи водоносних горизонтів. Підприємство витрачає додаткові кошти на придбання інертних заповнювачів, граншлаку, оплачує транспортні витрати, захоронюючи під землею свої й чужі нетоксичні, ясна річ, терикони, заповнюючи при цьому 800 тис. кубічних метрів відпрацьованого простору камер на рік!

Один у полі не воїн

На початку 70-х комбінат «видобував» води в 20 разів більше, ніж руди. Шахтні води з високою мінералізацією через систему рукотворних ставків — освітлювачів скидали в Каховське море. Сьогодні на кожну тонну руди видається на поверхню лише 6 тонн води (відпрацьованим і закладеним штучним масивом розірвано зв’язок із Бучацьким водоносним горизонтом), і її 86-кілометровим водогоном діаметром 1,2 метра відкачують в Утлюзький лиман, відгороджений від акваторії Азовського моря двома дамбами. Так створили випаровувач шахтних вод. З’ясувалося, що їхня мінералізація нижча від мінералізації вод лиману й... в лимані риби побільшало! Такий результат комплексного підходу до проблеми вчених-екологів, вчених-гірників і патріотів-виробничників.

Зрозуміло, головна мета впровадження системи розробки з твердіючим закладанням відпрацьованого простору — не досягнення рекордів, а конкретні техніко-економічні показники, безпека й ефективна охорона навколишнього середовища. Про безпеку можна сказати коротко: твердіюче закладання виключає найменшу можливість будь-якого підземного викиду. Комбінат тим часом працює з фантастичною для гірничорудних підприємств рентабельністю — понад 20%. Це можна пояснити. По-перше, собівартість видобутої руди нижча, ніж під час видобування методом завалювання. І це попри те, що в собівартість додатково «забито» 13% на роботи із закладання. Блокування гірського тиску одночасно скоротило витрати на гірничопрохідницькі роботи й підтримку виробок на 8—10%, водовідлив — у 2,5 разу. А видобування руди з надр, як уже було сказано, становить 92%. І, звісно ж, практично відсутні компенсаційні виплати за відчуження земель і утримання відвалів пустої породи.

Ясна річ, одне-єдине підприємство не в змозі вплинути на ситуацію, яка склалася в гірничодобувному комплексі України. Під час недавнього обговорення в Кривому Розі висунутої на здобуття державної премії України праці «Розробка та впровадження високоефективної природоохоронної технології видобування корисних копалин у складних гідрогеологічних умовах», про яку тут ідеться, із болем говорили про долю Кривбасу. Академіки й директори, усі, як один, запевняли: нова технологія за умови своєчасного тут впровадження подовжила б життя басейну мінімум років на сорок, що пішли б на видобування безповоротно втраченої на сьогодні в зонах завалення руди сучасними темпами! І руду видобували б на глибинах не в 1000 метрів, а лише 800. Це при тому, що Кривбас не є, на відміну від Південно-Білозерського родовища, складним гідрогеологічним утворенням.

І все-таки на основі досліджень гірничо-технічних і геомеханічних умов експлуатації вітчизняних рудників уже напрацьовано технологічні схеми розробки рудних покладів, їхню класифікацію та методику розрахунків техніко-економічної ефективності систем розробок із заповненням відпрацьованих просторів. Як, до речі, і методику оцінки збитків, завданих гірничими роботами. Рекомендації наукових розробок дедалі частіше втілюються в нових проектах і, звісно, у період експлуатації нових рудників. Зокрема, основні елементи технології вчених НДГРІ і практиків ЗЗРК використовують на первістку української золотої промисловості — Мужіївському золотополіметалічному руднику. Аналогічні технології застосовують при проектуванні розробок Саулякського золотоносного родовища. Причому неодмінна умова всіх проектів — стовідсоткове повернення шламів збагачення у відпрацьовані підземні порожнечі.

До слова, кілька років тому фінська компанія «Оутокумпу» одержала ліцензію на розробку родовища цинку в Ірландії. Місцеві патріоти виставили купу екологічних вимог, головна з яких — збереження первісного ландшафту. Фіни виконали. З’ясувалося, що технологія видобутку в них на шахті «Торо-майн» відповідає всім напрацюванням українських вчених...

Звісно, нова технологія народилася не відразу. Вона — результат багаторічної (з 1968 року!) плідної роботи Криворізького НДГРІ, Дніпропетровського НГУ, Запорізького ЗРК і Державного департаменту охорони праці. Учені та практики, котрі виступали під час її обговорення в «Кривбаспроекті», — а їх важко запідозрити в необ’єктивності — одностайно, що вже зовсім нехарактерно для подібних заходів, підтвердили цінність висунутої праці. Передусім, для майбутнього України.

P.S. Знаменно, що висунута на здобуття Держпремії України за 2002 рік праця, як і в 2001-му, не одержала жодного критичного відгуку. Втім, торік гірнича галузь залишилася взагалі без премії в результаті таємного голосування ...