СПЕЦПРОЕКТ

Mining World Russia 2020

ПЕРЕЙТИ

Хвостохранилища без аварий — химера?

хвостохранилище
Фото: enactwi.files.wordpress.com

Вместе с полезными ископаемыми горнодобывающие и горно-обогатительные предприятия «добывают» большое количество отходов, которые только и остаётся, что складировать на хвостохранилищах.

Эти объекты хранят вредные вещества долгие годы и одним только фактом своего существования несут в себе потенциальную опасность.

Куда более серьёзную угрозу представляют аварии, которые, к сожалению, случаются часто.

Происходят они по разным причинам. Можно ли что-то сделать, чтобы предотвратить катастрофу?

Угроза есть всегда

Хвостохранилище — это целый комплекс сооружений, который строят по принципу дамб на водохранилищах, только по понятным причинам его возводят не на реках, а в балках и на береговых откосах небольших ручьёв.

Их перегораживают и получают ёмкость, в которую затем и складируют отходы — так называемые хвосты, а также их аналоги — шлаки и шламы.

Аварии на хвостохранилищах в большинстве своём однотипны. Происходит прорыв дамбы, в результате которого отходы «выливаются» в окружающую среду.

Чаще всего такие катастрофы носят техногенный характер, а вот природные явления вызывают их крайне редко — например, к прорыву дамбы может привести землетрясение, а также резкое повышение уровня подземных вод из-за обильного таяния снега или сильных осадков.

Как сказал технический директор ООО «СибНьюТэк» Марк Арль, все эти явления и их вероятные последствия можно и нужно предусматривать с самого начала проектирования и строительства.

Именно поэтому любая авария, по сути, является техногенной, так как выявляет отсутствие необходимой инфраструктуры и оборудования на том или ином предприятии. Директор по развитию компании «ГАБИОНЫ МАККАФЕРРИ СНГ» Дмитрий Неклюдов подтвердил, что аварии чаще всего случаются из-за «союза» природного и человеческого факторов, когда «неучёт природных рисков или несвоевременное реагирование на угрозу возникновения нештатной ситуации приводит к катастрофическим последствиям».

Говорить, что только авария на хвостохранилищах и других накопителях несёт опасность, не совсем верно, угрозу для окружающей среды представляет уже само их существование. Тем более в том виде, в котором они существуют.

Да и новые продолжают возводить на большинстве обогатительных предприятий по старой схеме. Огромные открытые разливы хвостохранилищ, ограничиваемые только дамбами, представляют риск разрушения, фильтрационных потерь и пыления.

Профессор кафедры инженерной экологии и безопасности жизнедеятельности СФУ, доктор технических наук Георгий Кузнецов тоже утверждает, что накопители опасны не только возможностью аварии.

Ситуацию, когда плотина теряет устойчивость, он в принципе называет техногенной катастрофой. В связи с этим эксперт выразил неподдельный страх за всё ещё наращиваемый накопитель шламов Ачинского глинозёмного комбината (Красноярский край).

«На территории комбината создали хвостохранилище в долине реки Чулым.

Дамбу начали заполнять отходами — даже не хвостами, а ещё более вредными шламами.

Постепенно дамба заполнилась, а отходы всё поступали и поступали. Тогда сверху пришлось наращивать дамбу, потом ещё и ещё. К сегодняшнему моменту это сооружение достигло внушительных размеров. Из отходов уже сформировали накопитель высотой более 100 м.

Но пугает даже не это.

В результате возведения на нескольких уровнях дамб наращивания хвостохранилище «получило» очень крутой откос.

Мы производили расчёты устойчивости по данному объекту, и результаты удручающие. Всегда смотрю на него, и сердце сжимается: если дамбу прорвёт, от реки Чулым ничего не останется, а волна вытекающих отходов распространится на несколько километров», — предостерегает учёный.


Громкие аварии в России и мире

Итак, любое хвостохранилище несёт угрозу окружающей среде, что уж говорить об авариях, которые происходят с «завидной» регулярностью.

Нередко их пытаются скрыть от общественности, хотя по факту все предприятия должны отчитываться за происшествия на своих объектах перед природоохранными организациями. Тем не менее шила в мешке не утаишь.

Общеизвестными становятся катастрофы с большими экологическими последствиями и человеческими жертвами.

Например, в 1985 году произошёл прорыв дамбы хвостохранилища шахты «Преставель» (Тренто, Италия), в результате 200 000 м3 отходов вышло за пределы объекта в долину реки и стекло вниз по течению со скоростью до 90 км/ч, полностью разрушив деревни Става и Тесеро. Водный поток обрушился и на сельскохозяйственную долину, затопив 4 км территории слоем грязи. Авария унесла жизни 268 человек и уничтожила 62 здания.

Многим позже, 30 января 2000 года, в Бая-Маре (Румыния) произошла утечка цианида в реку Сомеш из хвостохранилища золотодобывающей компании «Аурул» (совместное предприятие австралийской компании Esmeralda Exploration и румынского правительства). По их заявлению, причиной прорыва дамбы стал обильный снегопад.

В реке Сомеш выявили недопустимый уровень цианида: его уровень был превышен более чем в 700 раз. Оттуда 100 000 тонн отходов попали в реку Тис, а затем добрались до Дуная, серьёзно повлияв на качество водных ресурсов в Венгрии и Югославии.

Более того, после утечки загрязнённую воду потребляли около 2,5 млн граждан Венгрии. Этот разлив назвали крупнейшей экологической катастрофой в Европе со времён Чернобыльской аварии.

Ещё одна масштабная авария произошла 4 октября 2010 года на крупном заводе Ajkai Timfoldgyar Zrt по производству алюминия в районе города Айка (Венгрия).

Дамба уже находилась в аварийном состоянии, само хранилище было переполнено.

Как следствие, была разрушена плотина, которая сдерживала резервуар с ядовитыми отходами.

Таким образом, произошла утечка красного шлама. Как рассказал Георгий Кузнецов, в окружающую среду попало примерно 1,1 млн м3 ядовитых отходов, а площадь их разлива составляла порядка 440 000 м2.

Погибло семь человек, ещё около 150 пострадавших получили отравления и химические ожоги. Разлив загрязнённой воды разрушил 300 домов, эвакуировали около 800 жителей района.

хвостохранилище
Фото: enactwi.files.wordpress.com

В России тоже происходили масштабные аварии. Профессор рассказал о случае, который произошёл на золоотвале Иркутской ТЭЦ-11 в феврале 1988 года.

Там прорвалась дамба, а рядом с этим накопителем проходил канал, по которому сбрасывали высокотоксичные воды с другого производства. Но мощный водный поток ударил по этому каналу и «разбил» его, после чего вся масса отходов утекла на прилегающую территорию и, в частности, в Ангару. Это было очень тяжёлое загрязнение, последствия которого ощущались много лет.

В результате этой аварии были остановлены два рыбозавода на Братском водохранилище. Их пришлось закрыть, потому что значительное количество рыбы было заражено токсичными отходами.

В октябре 1995 года произошла ещё одна авария, на этот раз на хвостохранилище Надеждинского металлургического завода (Норильский промышленный район).

На момент аварии оно находилось на отметке 286,8 м. И опять прорвало дамбу, загрязнённые воды с высоким содержанием сульфата, натрия и кальция вылились в реку Буровая, а потом и в Ергалах, Дудинку и Енисей.

Дмитрий Неклюдов выделил случай на хвостохранилище закрытого Карамкенского ГМК в Магаданской области. В 2009 году на реке Туманной прорвалась дамба, которая удерживала несколько миллионов тонн отходов, в результате водный поток смыл несколько домов в посёлке Карамкен, один человек погиб, несколько пропали без вести.

«Аварий не должны допускать вообще»

После аварии на хвостохранилище обязательно оценивают прямой ущерб путём химического анализа вод и прилежащей местности. Это отлаженный процесс, чего нельзя сказать о долгосрочных последствиях катастрофы.

Выявить их крайне сложно, ведь в основном отходы через небольшие ручьи попадают в большие реки, распространяясь на десятки и сотни километров. Поэтому очень многое зависит от того, насколько быстро и качественно удастся ликвидировать опасные вещества, попавшие в окружающую среду.

«Необходимо не только ликвидировать последствия аварии и восстановить хвостохранилище, но и принять комплекс мер по недопущению таких ситуаций в будущем.

Нужен запуск постоянного процесса оценки рисков, внедрения инноваций, непрерывного совершенствования и повышения эффективности инвестиций в этой сфере.

Это серьёзные инвестиции. Каждое предприятие каким-то образом пытается улучшить ситуацию, но этих улучшений может быть недостаточно.

Соответственно, опять встаёт вопрос о разумной достаточности, каждый решает его по-своему», — рассказал руководитель направления «Трубопроводные системы для пульпы «Футеровка ЛМТ» ООО «Антвей» Сергей Кожемский.

Напрашивается простой вывод: лучше не допускать аварии вообще. По словам Дмитрия Неклюдова, на самом деле предотвратить аварию несложно.

Достаточно всего лишь грамотно спроектировать хвостохранилище, дамбы и прочие узлы, с учётом всех рисков, а впоследствии осуществлять регулярный мониторинг технического состояния дамб, не допускать превышения критического уровня заполнения хвостохранилища путём наращивания гребня дамбы в тех случаях, когда это возможно с технической точки зрения.

Георгий Кузнецов тоже придерживается того мнения, что лучше изначально возвести накопитель в соответствии со всеми расчётами и требованиями. Профессор был частым гостем на хвостохранилищах примерно с 1962 года и лично наблюдал многие аварии. Он сравнивает их с живыми организмами, за которыми нужно постоянно наблюдать.

«В СФУ есть такая услуга: мы заключаем с предприятиями договоры, в рамках которых приезжаем на объекты, анализируем их и предлагаем всякого рода рекомендации по содержанию хвостохранилища.

Таким способом можно предупредить возможную аварию, ведь мы периодически смотрим, что там происходит, а опытный глаз всегда видит, что не так.

Если перестать наблюдать за накопителем, актуальная информация теряется уже за год-два», — сообщил учёный.

Сергей Кожемский выделил две основные причины аварий: инвестиционную и организационную. Первую он определил как «слабый риск-менеджмент» (принятие решений, направленных на снижение вероятности возникновения негативного результата и минимизацию возможных потерь проекта), вторая причина — организационная.

«Можно с уверенностью утверждать, что аварийность системы закладывается ещё на стадии проектирования системы и является следствием «экономности» заказчика.

Выбор технического решения, особенно проектов реконструкции, происходит как компромисс между ограниченным бюджетом и надёжными технологиями.

Поиск разумной достаточности стоимости проекта, баланса надёжности системы без учёта стоимости системы аварийных рисков в итоге приводит к авариям, простоям, тяжёлым экономическим и экологическим последствиям. Конечно, сложно оценить экономически «стоимость аварийности» при принятии инвестиционного решения в силу изначальной неопределённости этих факторов», — считает г-н Кожемский.

По его словам, основной способ предотвращения аварии на хвостохранилище — работа по схеме «осознание — реорганизация — инновация — инвестиция — контроль — анализ». Недостаточная либо высокая технологическая оснащённость может показать уровень компетентности экономического менеджмента предприятия.

Как правило, на многих предприятиях он высокий, но всё равно на стадии проекта нужно учитывать вероятность аварий, стихийных бедствий и возможную цену последствий. Однако «в действительности некоторые предприятия полностью игнорируют оценку факторов риска и оценки последствий».

Таким образом, для предотвращения аварии достаточно понимания и желания менеджмента учитывать фактор риска при формировании и управлении экономическим блоком, структурой принятия инвестиционных решений предприятия, организации системы контроля и управления рисками.

Безусловно, постоянная работа в этом направлении неизбежно влечёт за собой дополнительные «системные» издержки.

Тем не менее, даже те немногочисленные примеры, о которых мы рассказывали выше, показывают несколько другую картину: аварии на хвостохранилищах случаются повсеместно, даже в развитых странах Европы, где, казалось бы, с оснащённостью предприятий всё более чем в порядке. Но это вовсе не говорит о том, что можно не тратить значительную часть средств на грамотное содержание таких объектов.

Ведь любые вложения, направленные на обеспечение безопасности на объекте, будут несоизмеримо меньше ущерба, который придётся восполнять в случае катастрофы.

противофильтрационные экраны
Фото: maccaferri.com Фото: vodolov.biz

Не следить, а внедрить

Получается, что возможность прорыва дамбы во многом зависит от технологической оснащённости предприятия.

Если должным образом спроектировать и возвести хвостохранилище, основываясь на «правильной» технологии с применением современного оборудования, возможность аварий можно если не исключить, то свести к минимуму.

Пожалуй, самое распространённое решение — противофильтрационные экраны из полиэтиленовой плёнки. Их размещают в основании и в теле ограждающих дамб, чтобы не допустить просачивания загрязнённой отходами воды в грунт.

Это приспособление не только защищает от загрязнения, но и помогает возвращать осветлённые воды в систему оборотного водоснабжения.

Дмитрий Неклюдов считает, что на хвостохранилище нужно налаживать эффективную изоляцию продуктов переработки минерального сырья.

Причём её надёжность становится особо важным вопросом после закрытия ГОКа, когда контроль за состоянием инженерных сооружений может ослабнуть. А надёжно изолировать грунт основания хвостохранилища возможно с помощью геосинтетических материалов.

«Опыт проектирования и реализации подобных решений показал, что крайне эффективным для защиты дна объекта является вариант, при котором используется сочетание нескольких видов геосинтетических материалов, каждый из которых выполняет свою функцию», — объясняет г-н Неклюдов.

Для этого существует техническое решение в виде комбинации нетканого геотекстиля «МакТекс», уложенного на спланированную поверхность, поверх которого располагается непроницаемая геомембрана «Маклайн» из полиэтилена высокой плотности (HDPE) и дренажный геокомпозит «Макдрейн».

Для укрепления потенциально опасных участков дамб, а также их наращивания для увеличения ёмкости хвостохранилищ, он советует использовать проверенные временем габионные технологии и армогрунтовые системы.

«Основное отличие этих технологий от традиционных железобетонных заключается в укреплении удерживающих грунтовых массивов высокопрочными геоматериалами в сочетании с габионными конструкциями.

При этом система является достаточно гибкой и сейсмоустойчивой, так как габионные блоки лицевой части стен способны эффективно перераспределять напряжения внутри конструкции. Железобетон не допускает просадок в связи с его жёсткостью в отличие от армогрунтовой системы, которая лучше воспринимает деформации.

Укреплённый и наращенный с помощью армогрунтовой технологии гребень существующей дамбы обеспечивает безаварийность её эксплуатации».

Технический директор ООО «СибНьюТэк» Марк Арль уверяет, что эффективными будут фильтрующие контейнеры «Геотуб-НТ», изготовленные из тканого геотекстиля высокой плотности и прочности, устойчивого к воздействию кислот, щелочей, УФ-излучению, биологическому воздействию.

«Закачиваемая в геотубы пульпа обезвоживается путём фильтрации чистой воды под воздействием веса самого шламового тела, которая выводится через поры геоткани, тогда как твёрдые частицы остаются внутри.

Кроме того, контейнеры из геотекстиля могут складываться друг на друга послойно на специально оборудованной площадке с системой дренажа и централизованного водоотвода, что позволяет создавать надёжную и в то же время функциональную дамбу.

Таким образом, использование системы обезвоживания «Геотуб-НТ» позволяет не только предотвратить аварийные ситуации на шламоотстойниках и хвостохранилищах, но и решить целый ряд проблем, связанных с их организацией и эксплуатацией», — рассказал г-н Арль.

Сергей Кожемский рассказал об экспертной сфере компании «Антвей» — пульпопроводах, которые уменьшают себестоимость перекачки и снижают аварийность трубопроводных систем. Речь идёт об инновационных трубах ЛМТ, футерованных оксидным монолитом. Они нарабатывают в 20–50 раз дольше стальных труб при схожей удельной весовой стоимости.

«Стоит признать тот факт, что инновации внедряются тяжело, с большим сопротивлением.

В большинстве случаев менеджмент не мотивирован и действует штампами: «так было до нас», «неидеально, но пока работает», «поломается — поменяем», «за это нас не накажут», «купим самое дешёвое и будем менять чаще», «можно и б/у», «у нас нет денег».

Я говорю о существующей ситуации, а ведь если предприятие сэкономило копейку сегодня, то потеряет миллион завтра», — отметил эксперт.

Со временем хвостохранилищ становится всё больше, но ведь и старые никуда не исчезают. Те решения, которые сегодня существуют, могут снизить вероятность прорыва дамб, но в целом накопители остаются бомбами замедленного действия. Идеально было бы найти способ более безопасного складирования или даже уничтожения вредных отходов без вреда для экологии, но до тех пор остаётся лишь пристально контролировать каждое хвостохранилище и постараться больше не допускать аварий.

Текст: Валентина Лескина

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №4, 2018

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.