М.А.Писковой, С.А.Пелипенко, А.М.Назаренко, И.С.Руев Донецкое государственное региональное геологическое предприятие "Донецкгеология"
Проблемы и направления развития минерально-сырьевой базы, восстановления природных ресурсов, рационального природопользования и ресурсосбережения, охраны окружающей среды, экологической безопасности, поведения с отходами в техногенне напряженных регионах закреплены рядом законодательных актов Украины, Указами Президента Украины, Постановлениями Кабинета Министров, нашли свое отражение в Государственных и областных программах. Стратегической отраслью Украины является угольная, пути развития которой отражены в проектах Государственной Программы "Українське вугілля", программы научно - технического развития Донбасса на период до 2020 г.
В качестве таковых на сегодняшний день рассматриваются:
Кроме этого, с позиций рационального недропользования, необходимо учитывать особенности Донбасса, где 50 % запасов сосредоточено в тонких пластах мощностью до 0,7 м. Применяемые на сегодняшний день технологии отработки таких пластов приводят к отрицательным экономическим показателям, ухудшению качества угля за счет присечки боковых пород, а соответственно - к увеличению объема вырабатываемых отходов, увеличению техногенной нагрузки в регионе. С другой стороны отказ от отработки таких запасов повлечет за собой невосполнимую потерю значительного количества угля. Маломощные угольные пласты являются ценными и с точки зрения их комплексного использования, так как содержат более высокие концентрации металлов по сравнению с мощными пластами.
Положительный опыт отработки таких пластов имеется. На очень тонких пластах (0,4-0,8 м), а также на пластах углей и антрацитов средней крепости при любой мощности наиболее целесообразна струговая выемка, отличающаяся от комбайновой и имеющая преимущества по многим показателям: производительности, безопасности, сортности и качеству угля. При струговой выемке достигаются минимальные энергозатраты при высоком товарном качестве угля (без обогащения). Кроме этого успешную обработку тонких угольных пластов позволяют производить бурошнековые комплексы - БШК.
Для углей и антрацитов выше средней крепости наиболее приемлема комбайновая выемка. При этом открывается больше возможности добычи при внедрении узкозахватных комбайнов с шириной захвата не только 0,8 и 0,6 м, но и 0,4 м (комбайн 1К-101УД Горловского маш. завода).
Вопрос состоит в крайне низких темпах внедрения новой техники, в связи с чем на Современном этапе необходимы разработка и внедрение высокопроизводительной техники для отработки тонких пластов. Сырьевая база в Донбассе для внедрения такой техники - значительная.
Проблема чрезмерного накопления в пределах Донецкой области разнообразных отходов промышленности и необходимость их утилизации в последние годы становится все более актуальной.
В масштабе Украины область обеспечивает не менее 20 % ежегодного прироста всех промышленных отходов и занимает первое место по накопленным золошлаковым Отходам (35% от общеукраинских), металлургическим шлакам (90%), шахтным породам (50%), шламовым отходам (85%) и отходам стройматериалов (80%). На территории области сосредоточено около 4 млрд. тонн промышленных отходов при ежегодном объеме их производства 40-50 млн. т. Утилизируется в области около 14 % годового их выхода при сохраняющейся тенденции снижения доли утилизации (в 1990 г. утилизировалось около 23 % производимых отходов).
По результатам ранее проведенных специалистами ГРГП "Донецкгеология" была установлена возможность использования отходов угледобычи и углеобогащения в качестве сырья для строительной промышленности.
Отходы угледобычи в основном пригодны для земляных строительных работ (обратная закладка, планировка территории, насыпи), реже - как сырье для производства керамического гравия, керамических стеновых материалов, удобрения, добавки к глинистому сырью, производства кирпича, строительного щебня, керамзита, аглопорита, бутового камня, производства цемента, дренажных труб.
Отходы 35 углеобогатительных фабрик были рекомендованы для использования в различных целях: основное сырье для производства стеновых материалов, для производства аглопоритового щебня и песка, кирпича, дренажных труб, топливно-технологической добавки в глиноземное сырье, удобрения в сельском хозяйстве, профилактического заиливания.
Слабо изучена на сегодняшний день возможность их использования в топливной и коксохимической промышленности для получения коксующегося и энергетического угля.
По результатам многолетних работ установлено, что наиболее перспективными объектами в настоящее время с позиции их промышленной переработки и народно-хозяйственного значения являются шламы угольных шахт и углеобогатительных фабрик. Это является особенно актуально в настоящее время в связи с необходимостью восполнения снизившегося уровня угледобычи за счет закрытия ряда угольных шахт. На территории области расположено более 100 шламо- и илонакопителей, в которых сосредоточено более 60 млн. м3 отходов, под которые занято около 1500 га преимущественно плодородных земель. Из отмеченного объема отходы обогащения коксующихся углей составляют 40 млн. м3, или 67%.
В последние 2-3 года к этим объектам проявлен большой интерес со стороны многочисленных организаций различных форм собственности с целью организации отработки, переработки и реализации накопленных шламов, причем, в большинстве случаев, за счет внебюджетных источников финансирования. Однако следует отметить, что в большинстве случаев их отработка осуществляется без разработки технических условий на продукцию и с нарушением экологической безопасности, не учитывается необходимость комплексного и рационального использования ресурсов.
В этой связи необходимо отметить следующее.
Опыт разработки шламонакопителей с использованием современных методов обогащения указывает на возможность получения угольных концентратов зольностью 10-30 % при их выходе 30-40 % от перерабатываемого сырья.
Значения основных оценочных показателей (мощность и зольность) в толщах шламонакопителей варьирует в значительных пределах. Мощность изменяется от единиц до десятков метров, зольность - от 30-35 до 80-90 %.
Работами специалистов предприятия установлены значительные колебания качественных показателей как по площади и в разрезе накопителей, так и во времени. Толща шламонакопителя может включать линзообразные угольные тела зольностью до 30 - 40 % при средневзвешенном ее значении 50 - 70 %. Кроме этого установлено ухудшение пластометрических показателей угля при их длительном хранении в шламонакопителях, что в конечном итоге влияет на марочный состав и качество угля, определяет его направления использования, стоимость и др.
В этой связи проблемным вопросом является отсутствие кондиций на сырье для оценки запасов (ресурсов) полезного ископаемого и последующей классификации объектов в качестве техногенных месторождений.
Учитывая вышеизложенное, а также необходимость наиболее полного и рационального использования указанного сырья, организацию государственного учета и контроля за использованием техногенных месторождений, ГРГП "Донецкгеология" поручено проведение специализированных работ, в ходе которых предполагается решить большинство поднятых проблем.
Угли Донецкого бассейна, наряду с их традиционным направлением использования, являются стабильным и долговременным источником получения таких металлов, как германий и галлий.
Так, по состоянию на 01.01.2001 г. на площади Донбасса в коксующемся и энергетическом угле по 129 участкам и шахтным полям запасы германия оценены в коксующемся угле в объеме 24,6 тыс. т; в энергетическом - 14,2 тыс. т. Из этих запасов около 30 % содержится в отрабатываемых действующими предприятиями запасах угля. В балансовых запасах угля, отрабатываемого действующими предприятиями Донецкой области, содержится около 8 (коксующиеся угли) и 4.4 (энергетические угли) тыс. т. германия.
Учитывая прогнозируемый рост спроса на германий в Европе и в мире для использования его в электронно - строительной промышленности, а также необходимость комплексного и рационального использования природных ресурсов считаем целесообразным организацию попутного извлечения германия и галлия из углей Донбасса.
Коксующиеся угли с 1957 года являлись стабильньм источником германия до момента ликвидации установок по его извлечению на коксохимических заводах Украины. В отдельные годы во времена СССР объемы извлечения германия достигали 10 т. Современные объемы переработки коксующегося угля, при условии совершенствования технологии извлечения германия в количестве не менее 10 % от ресурсов в угле, позволят ежегодно получать до 10 т германиевого концентрата.
Другим источником получения германия (и галлия) является энергетический уголь Донбасса. Исследовательскими роботами по сжиганию высокогерманиеносных углей марок Д и Г Донецкого бассейна на отдельных теплоэлектростанциях, проведенными в 60-70 г.г., доказана рентабельность производства, возможность получения зол с содержаниями металлов, значительно превышающими уровень содержания в сырье, ранее поставляемого на заводы Украины с Сахалина. Уровень извлечения германия от его ресурсов в угле может составить до 50 %.
При организации селективной разработки наиболее высокогерманиеносных частей угольного пласта с дальнейшей переработкой этого угля можно получить еще более высокогерманиеносные зольные уносы. При полном использовании годового объема добычи энергетического угля можно получать ежегодно до 12 т германия.
Для организации извлечения указанных металлов, в первую очередь, необходимо подготовить основу - разработать технологическую схему их извлечения (шахта - углеобогатительная фабрика - КХЗ (ГРЭС)). В дальнейшем необходимы средства (возможно и инвестиционные) на технологическую реконструкцию действующих предприятий.