В течение 1998-2000 гг. выполнено более 120 научно-исследовательских работ (НИР) по экологическим аспектам ликвидации шахт и разрезов. Работы выполняются в соответствии с трехсторонними договорами, Заказчиком по которым выступает Минэнерго России. Финансирование работ осуществляется через Получателей, которыми являются ликвидируемые шахты и разрезы и для условий которых решаются те или иные экологические проблемы. Получатели контролируют ход выполнения НИР, рассматривают их результаты на технических советах. Оценка НИР Получателями имеет решающее значение при приемке их Заказчиком.
Исполнители НИР – как хорошо известные отраслевые научно-исследовательские и проектные, а также академические и учебные институты: ВНИМИ (ныне Межотраслевой научный центр), ИГД им. А.А.Скочинского (ныне Национальный научный центр горного производства), ВостНИИ, РосНИИГД, ГУА, КузНИИшахтострой, ИПКОН РАН, Кузбассгипрошахт, ДальвостНИИпроектуголь, Московский Государственный горный университет, так и вновь образованные в последние годы высококвалифицированными специалистами-горняками творческие коллективы: Институт конъюнктуры рынка угля (ИНКРУ), Гипроуголь (Новосибирск), научно-промышленный центр “Недра” и ряд других.
Договоры на выполнение НИР заключаются по результатам конкурса. Перечень экологических проблем, которые необходимо решать в первую очередь, формируются ГУРШем на основании предложений предприятий, производственных объединений, местных органов угледобывающих регионов, проектных и научно-исследовательских организаций исходя из опыта реструктуризации отрасли. Конкурсная комиссия по отбору организаций для выполнения НИР образована приказом Минтопэнерго России в 1999 г. и включает ведущих специалистов отрасли. Порядок проведения конкурсов на выполнение НИР утвержден Руководителем Комитета по угольной промышленности при Минтопэнерго России (Углекомитета) в декабре 1999 г. и определяет требования к участникам конкурса, заявкам и составу представляемой на конкурс документации, процедуру проведения конкурса, оценку предложений и принятия решений по итогам конкурса [4].
Порядок приемки НИР регламентирован “Типовым договором о предоставлении средств государственной поддержки для выполнения научно-исследовательской работы по экологическим аспектам ликвидации шахты (разреза)”, утвержденным Президиумом Межведомственной комиссии по социально-экономическим проблемам угледобывающих регионов в 1999 г. [4] и “Положением о проведении экспертизы научно-исследовательских работ по экологическим аспектам ликвидации шахт и разрезов”, утвержденным приказом Углекомитета от 21.04.99 № 21. Этим же приказом утвержден состав Экспертного совета по приемке работ по научно-техническому обеспечению реструктуризации угольной промышленности во главе с директором ГУРШа В.Е.Зайденваргом.
К экспертизе НИР привлечены ведущие специалисты-угольщики, в том числе работающие в угледобывающих регионах. Составы групп экспертов по каждой конкретной НИР утверждаются на заседаниях Экспертного совета.
Проведено 12 заседаний Экспертного совета, на которых рассмотрены 94 НИР. Как правило, НИР выполняются с высоким качеством, тем не менее, члены Экспертного совета высказывают достаточно много замечаний по улучшению качества работ, уточнению отдельных вопросов. По результатам рассмотрения НИР экспертами и Экспертным советом исполнители при необходимости проводят дополнительные исследования и вносят коррективы в работы.
По результатам выполненных в последние три года НИР подготовлен ряд важных нормативных документов, регламентирующих порядок выполнения технических работ по ликвидации шахт и разрезов, обеспечивающий соблюдение экологических нормативов в зоне влияния предприятий после завершения их ликвидации.
Выполнены исследования и разработаны нормативные документы по борьбе с газами, вытесняемыми водой на поверхность при затоплении шахт; по недопущению подтопления земной поверхности, жилых, общественных и производственных зданий и сооружений; по предупреждению образования провалов над старыми горными выработками, по защите подрабатываемых объектов и рекультивации нарушенных горными работами земель.
Проанализированы изменения гидрогеологических условий, вызванные затоплением закрываемых шахт и разрезов в Донецком и Подмосковном бассейнах, разработаны гидрогеологические карты, которые переданы в проектные организации и бассейновые центры экологического мониторинга для использования при разработке и уточнении проектов ликвидации предприятий и принятия мер по нормализации экологической обстановки в регионах.
Большой объем исследований выполнен для Кизеловского бассейна, где остро стоит проблема нейтрализации кислых вод в связи с закрытием шахт. В работах, выполненных МНИИЭКО ТЭК, были определены качественно - количественные характеристики шахтных вод и рассчитан возможный объём экологического ущерба от сброса этих вод без очистки в открытые водоемы.
В работе ВНИМИ “Разработка рекомендаций по определению возможности подтопления земной поверхности при ликвидации шахт” выполнена типизация шахтных полей Кузбасса по потенциальной возможности подтопления поверхности при ликвидации шахты. Предложены рекомендации по прогнозу возможности подтопления территории.
В этом же институте велась разработка руководства по гидроизоляции стволов, пересекающих обводненную и нарушенную отработкой пластов толщу пород на погашаемых шахтах, и методики мониторинга качества гидроизоляции и состояния крепи стволов. Необходимость гидроизоляции стволов и других выработок, оставляемых на ликвидируемых шахтах для нужд народного хозяйства, обеспечения водоотлива и других функций для действующих смежных шахт, а также стволов эксплуатируемых шахт, пересекающих толщи пород, подработанные ликвидируемой и затопляемой шахтой, потребовала разработки положений и требований по обеспечению надежной гидроизоляции, которые отсутствуют в существующих нормативных и методических документах.
В работе “Научно-техническая оценка производственных и экологических последствий затопления шахт Кузбасса” (ИПКОН РАН) на основании анализа проектов ликвидации шахт и их реализации сделаны выводы о том, что в этих документах приведены решения, преимущественно, локальных задач, т.е. ликвидации отдельных шахт, и недостаточно учитывается фактор масштабности при оценке воздействия на окружающую среду массового затопления шахт.
Разработанные авторами методы расчета деформаций горных пород и земной поверхности базируются на последних достижениях геомеханики, надежно обоснованы и могут использоваться для решения практических задач, связанных с оценкой последствий затопления шахт. Внедрение результатов НИР позволит предотвратить негативные последствия затопления шахт и тем самым сэкономить многие миллионы рублей, которые требуются на ликвидацию этих последствий. Выполненная работа имеет большое социальное значение, так как ее использование позволит повысить безопасность работ на шахтах, смежных с затопляемыми, и улучшить условия проживания людей на подработанных территориях.
Исследования закономерностей выделения вредных газов на дневную поверхность и разработка рекомендаций по ликвидации негативных экологических последствий, связанных с этим, были сосредоточены в основном в институтах ВостНИИ и РосНИИГД, в этой тематике также участвовали Кузбасское региональное отделение Академии горных наук (КРО АГН) и МГГУ. Были разработаны методика оценки риска загазований поверхностных сооружений на примере исследований экологической обстановки на территории шахты “Западная” (“Кузбассуголь”), метод геофизического прогноза опасных по газовыделениям зон на поверхности горного отвода шахт, подлежащих закрытию. Проведены комплексные исследования экологической обстановки и разработка рекомендаций по совершенствованию экологического мониторинга в районе ликвидируемой шахты “Центральная” с непотушенными эндогенными пожарами.
Анализ состояния действующих эндогенных пожаров и разработка рекомендаций по их ликвидации на закрываемых шахтах Кузбасса были выполнены РосНИИГД. Разработаны методы для обнаружения зон на поверхности с аномальным выделением токсичных газов, позволяющие выявить опасные для людей зоны, определить местонахождение очага пожара и его состояние, что позволит выбирать наиболее эффективные способы его тушения и корректировать их в процессе ликвидации пожара.
Снижение отрицательных экологических последствий выделения метана на поверхность закрываемых шахт путем его отсоса и использования для генерирования электроэнергии выполнено ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского на примере шахты “Тайбинская” ОАО “Киселевскуголь”. Разработаны технические требования на силовую газомоторную установку мощностью 600 кВт, генерирующую электроэнергию, в которой для отсоса газа используется вспомогательная газоотсасывющая установка. Разработаны также технические требования на газоотсасывающую установку с использованием вакуумного насоса.
Показана возможность использовать остаточный метан, выходящий на поверхность закрытой шахты, для генерирования электроэнергии с помощью силовых газомоторных установок, что позволит не только утилизировать бросовую энергию метана, выделяющегося из закрытых шахт, но и снизить его поступление на поверхность закрытой шахты через покрывающие породы и таким образом улучшить экологию поверхности за счет нейтрализации тепличного эффекта, вызванного попаданием метана в верхние слои атмосферы.
Представленная институтом работа имеет большой практический интерес для проектных институтов и других организаций, разрабатывающих проекты закрытия угольных шахт с последующим энергетическим использованием остаточного метана.
Институтом проблем комплексного освоения недр (ИПКОН РАН) выполняется разработка “Методического руководства о порядке выделения провалоопасных зон и выбора комплекса технических мероприятий по выявлению и ликвидации пустот при закрытии шахт в Подмосковном бассейне и Восточном Донбассе”. Отсутствие научно-обоснованных и узаконенных нормативными документами методов определения условий образования на земной поверхности провалов приводит к тому, что выбор способа ликвидации выработок осуществляется произвольно, не обеспечивая тем самым безопасного использования подработанных территорий. После апробации “Методика” будет утверждена в качестве отраслевого нормативного документа.
Вопросы геомеханики исследовались применительно к целому ряду конкретных предприятий, где в связи с их закрытием возникают осложнения с соблюдением экологических нормативов в пределах горных отводов. Для шахты “Капитальная” (“Кузнецкуголь”) институтом ВНИМИ, выполнена оценка гидрогеологических и геомеханических условий ликвидации и разработка мер защиты зданий города Осинники. Было установлено, что развивающиеся на различных участках оползни связаны со сдвижением покрывных отложений глубиной от 2 до 8 м. Активизация оползневых процессов проявляется в период подработки при формировании мульды оседания. Возникающие из-за подработки поверхности горными работами деформации по своей величине не могут привести к мгновенному разрушению одноэтажных домов, расположенных здесь, а имеющиеся случаи значительного повреждения жилых домов связаны с длительным развитием оползневых процессов при отсутствии своевременного восстановительного ремонта этих строений. Однако дальнейшее нахождение жилых домов на подверженных оползневым явлениям территориях недопустимо и требуется переселение жителей с этих территорий.
Исследование взаимного влияния подземных и открытых работ в условиях Челябинского бассейна и разработка мер защиты объектов поверхности ликвидируемой шахты “Куллярская” было проведено Центром “Геотехника” совместно с ВНИМИ и МГГУ. Была предложена методика оценки влияния комбинированной системы разработки угольных пластов на устойчивость бортов разрезов и сохранности территорий, прилегающих к выработкам для различных горнотехнических условий. Представлены количественные показатели степени влияния комбинированной разработки на напряженно-деформированное состояние массива горных пород.
Наиболее капитальной из НИР по вопросам рекультивации нарушенных горными работами территорий является выполненная в 1999 г. Центром “Недра” совместно с ННЦ ГП - ИГД им. А.А.Скочинского и МНИИЭКО ТЭК работа “Разработать нормативно-методическое обеспечение, технологию и технологические схемы рекультивации нарушенных земель на ликвидируемых угольных шахтах”. В работе на основе общей оценки проблемы рекультивации нарушенных земель и обобщения практики разработки проектов ликвидации шахт показана актуальность создания специального нормативно-методического и технологического обеспечения для проектирования и осуществления рекультивационных работ на ликвидируемых шахтах.
Методические рекомендации и технологические схемы рекультивации нарушенных земель на ликвидируемых шахтах разработаны в соответствие с Основными направлениями реструктуризации угольной промышленности России, утвержденными Правительством Российской Федерации и Региональными программами социально-экономического развития и реструктуризации производства в угольных бассейнах России, разработанными в соответствии с требованиями Постановления Правительства Российской Федерации от 26 июня 1995 года № 594, а также и другими соответствующими законодательными и нормативными актами, действующими на территории Российской Федерации.
Результаты работы направлены на обеспечение экологической безопасности и предназначены для использования в ходе второго этапа реструктуризации угольной промышленности, в течение которого предусматривается в основном завершить намечаемый комплекс технических работ по закрытию неперспективных и особо убыточных шахт и разрезов, обеспечить экологическую реабилитацию территорий, осуществить глубокие структурные преобразования в производственной и социальной сферах отрасли и обеспечить эффективное ее функционирование в условиях рыночной экономики.
Разработка нетрадиционного высокоэффективного способа рекультивации разреза “Кумертауский” выполнена ИПКОН РАН. Разработан бизнес-план создания производства по переработке и утилизации углеотходов и породоотвалов разреза “Кумертауский” ОАО “Башкируголь” с последующей рекультивацией нарушенных горными работами земель.
ННЦ ГП ИГД им. А.А.Скочинского выполнил исследования экологически безопасных и экономически эффективных условий и объемов разработки оставшихся запасов ряда ликвидируемых шахт ОАО “Ростовуголь” и “Гуковуголь”. Необходимость разработки технических решений по оставшимся запасам обусловлена требованиями действующего “Эталона проекта ликвидации шахты (разреза) ”, “Инструкции о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами” (1999 г.), потребовала корректировки “Методики технико-экономического обоснования целесообразности и эффективности разработки угольных пластов” (1994 г.) применительно к условиям разработки весьма тонких пластов антрацита.
В результате технико-экономической оценки и классификации, оставшихся запасов установлены конкретные участки шахтных полей ликвидируемых шахт, которые целесообразно отрабатывать с соседних действующих шахт и наиболее эффективные способы доработки этих запасов.
Как отмечалось ранее, большое внимание уделяется разработке нормативных документов по вопросам нормализации экологической обстановки в районах ликвидируемых шахт и разрезов. Одной из важнейших НИР этого направления является работа Сибирского филиала ВНИМИ (совместно с “Гипроуглем”) “Разработать методическое руководство по проектированию горно-экологического мониторинга при ликвидации шахты “Байдаевская” .
“Руководство” разработано в соответствии с требованиями действующих нормативных и методических документов в угольной отрасли, нормативов и постановлений Правительства по охране окружающей среды. В нем обобщен имеющийся опыт проектирования горно-экологического мониторинга при ликвидации шахт в Кузбассе и результаты научно-исследовательских работ по экологическим аспектам ликвидации шахт (разрезов) за 1999-2000 гг., выполненных СФ ВНИМИ и ЗАО “Гипроуголь”.
“Руководство” предназначено для проектных организаций угольной отрасли, ликвидируемых шахт, служб горно-экологического мониторинга, контролирующих органов Госгортехнадзора, Санэпиднадзора, государственных природоохранных служб.
Намечено представленное “Руководство” апробировать в основных проектных организациях отрасли (“Кузбассгипрошахт”, “Гипроуголь”, “ДальвостНИИпроектуголь”, “Ростовгипрошахт”, “СПб-Гипрошахт”, “Уралгипрошахт”, “Тулапроект”), Центрах мониторинга в Кузбассе, Кизеловском бассейне, региональных комитетах по охране природы, а затем согласовать с МЧС и Госгортехнадзором России.
Разработка предложений по организации мониторинга экологической безопасности для Восточного Донбасса выполнена Центром “Недра”. Предложены организационные схемы и методы газодинамического мониторинга, мониторинга уровня и скоростей затопления горных выработок шахт и уровня подземных вод, гидрохимического мониторинга состава и свойств подземных вод, разгружающихся на земную поверхность, мониторинга состава воды, вытекающей из-под породных отвалов, а также почвенно-геохимического мониторинга и мониторинга рельефообразующих процессов.
Разработана необходимая документация по организации Центра мониторинга экологической безопасности для Восточного Донбасса, перечень необходимого оборудования и помещений.
Разработку концепции создания базового комплекса технических средств для оснащения систем экологического мониторинга закрываемых угольных шахт выполнил институт “Гипроуглеавтоматизация”.
Научно-техническое общество специалистов горной промышленности (НТО СГП) выполняет НИР “Разработка методических положений по составлению планов предупреждения и ликвидации чрезвычайных экологических ситуаций, связанных с закрытием шахт и разрезов”
Реструктуризация угольной промышленности проводится в специфических условиях, которыми она резко отличается от аналогичных реформ в отечественной и мировой практике. В ходе проведения данной реформы выявлены отрицательные моменты и негативные последствия, обусловленные ликвидацией шахт путем их затопления, к тому же сопровождавшиеся на некоторых шахтах смертельным травматизмом. Многие последствия из-за их масштабности имеют чрезвычайный характер. Поэтому целесообразно своевременно предупредить возникновение чрезвычайных экологических ситуаций (ЧЭС) или же значительно снизить возможный риск, а в случаях их проявления произвести ликвидацию с минимальными издержками, что на первом этапе требует разработки соответствующего положения, регламентирующего выполнение определенного комплекса работ, порядок и последовательность действий при возникновении ЧЭС и их ликвидации с указанием обязанностей лиц, участвующих в осуществлении предусмотренного плана ликвидации ЧЭС.
С учетом того, что в угольной промышленности накоплен большой опыт предупреждения и ликвидации различного рода аварийных ситуаций и аварий, в основе которого лежит “План предупреждения и ликвидации аварий”, составляемый для каждой эксплуатируемой, реконструируемой и строящейся шахты, предлагается для угольных районов и ликвидируемых шахт и разрезов разрабатывать планы предупреждения и ликвидации чрезвычайных экологических ситуаций.
Значительное количество НИР выполнено по комплексной оценке экологической обстановки в конкретных угледобывающий регионах и на горных отводах предприятий, разработке рекомендаций по предупреждению и ликвидации негативных экологических последствий, связанных с закрытием нерентабельных шахт и разрезов. Важнейшими среди таких работ можно назвать НИР “Комплексная оценка и прогноз экологических последствий закрытия шахт ШУ “Тавричанское” ОАО “Приморскуголь” и разработка схемы инженерной защиты пос. Тавричанка (институт “ДальвостНИИпроектуголь”) и “Обобщение и прогноз экологических последствий ликвидации нерентабельных шахт ОАО “Приморскуголь” (“Экогеопроект”, “ДальвостНИИпроектуголь”).
Учитывая геополитическое значение Дальнего Востока, чрезвычайно важно не допустить в Приморье ухудшения экологической обстановки вплоть до разрушения ландшафтов и загрязнения биосферы до катастрофического уровня, как это уже было в других угольных бассейнах, и свести к минимуму негативные воздействия горного производства.
Аналогичные работы были выполнены для Новошахтинского и Шолоховского угольных районов ОАО “Ростовуголь”, Донецкого района ОАО “Гуквуголь”, Кизеловского бассейна и ряда других.
Выполнены работы для ряда шахт и разрезов со сложными горно-геологическими и гидрологическими условиями, разработаны эффективные способы и технико-технологические решения по ликвидации горных выработок, локализующие негативные гидро-газо-геодинамические и экологические последствия процессов, происходящих в недрах и на поверхности шахт (шахты “Западная”, “Бутовская”, “Судженская”, “Кольчугинская”, им. Калинина, им. Шевякова, “Капитальная”, “Шушталепская” в Кузнецком бассейне, разрез “Ушаковский” в Подмосковном бассейне).
Разработка программных средств для автоматизированного построения графических материалов при ликвидации угольных шахт и проведении экологического мониторинга выполняется институтом “Кузбассгипрошахт”.
Основной технической документацией на всех этапах освоения месторождения - от разведки, строительства, эксплуатации до закрытия горного предприятия - является графическая документация. Она является основой для отображения мероприятий по ликвидации шахт и разрезов и результатов экологического мониторинга. Поэтому целью данной работы является создание компьютерной системы автоматизированного построения, хранения и постоянного ведения графических материалов при ликвидации угольных шахт и разрезов и экологическом мониторинге.
Внедрение компьютерных технологий для изготовления графической документации позволяет снизить трудоемкость, повысить качество графической документации, выйти на более высокий технологический уровень изготовления, хранения, обработки материалов в электронном виде. Результаты работы позволяют более эффективно решать многие задачи, возникающие при ликвидации горных предприятий.
В текущем году намечена НИР по созданию атласа угледобывающих регионов с указанием на нем экологических аномалий, что необходимо для принятия оперативных мер по стабилизации экологической обстановки. Предполагается ежеквартальная актуализация атласа по данным региональных Центров экологического мониторинга, что позволит постоянно контролировать состояние окружающей среды в зонах влияния ликвидируемых предприятий.
В 2001 г. намечено исследование ряда новых вопросов, в частности снижение теплового загрязнения окружающей среды откачиваемыми водами с ликвидированных шахт с использованием тепловых насосов, создание противофильтрационных завес для предотвращения перетоков воды с закрытых шахт в действующие.
Опыт внедрения результатов уже завершенных работ дает все основания ожидать, что выполняемые НИР по экологическим аспектам ликвидации шахт и разрезов сыграют важную роль в создании нормальных экологических условий в районах закрываемых предприятий.