Специфика современных эколого-экономических проблем при разработке угольных месторождений открытым способом

DOI:

В современных условиях, когда происходит трансформация экономического пространства Российской Федерации, угольная промышленность также выходит на новый этап развития. Однако в силу специфики эколого-экономических проблем возникает необходимость поиска ответов на острейшие вызовы современности, что связано не только с новыми тенденциями модер- низации и внедрением инновационных экологических технологий, но и с решающим экономическим фактором мирового углеводородного ренессанса. Это инициирует модификацию экономической политики РФ и определит дальнейшую трансформацию угольной промышленности.

Наблюдаемая в России тенденция роста объемов добычи угольного топлива открытым способом с интенсивным применением новых технологий сегодня перерастает в серьезную и все обостряющуюся проблему, которую создают два системообразующих фактора успешного развития угольной отрасли: необходимость обеспечения высокого уровня инженерно-экологической надежности добычи угля и уменьшение ее вредного воздействия на окружающую среду.

Цель данной статьи – проанализировать негативное воздействие техногенной отвальной массы на состояние региона, выявить очаги кризисных ситуаций в стремительно возрастающей тенденции роста экологического ущерба, наносимого природной среде при открытой добыче угля в процессе эксплуатации наиболее крупных угольных месторождений России – Кузнецкого бассейна, как основного добывающего сегодня, и Восточного Донбасса – как старопромышленного, где в результате реструктуризации и закрытия угольных шахт нарушены технологические процессы складирования углеотходов.

Специфика регионов и острота эколого-экономических противоречий в процессе эксплуатации угольных месторождений подтверждают присутствие концептуальных проблем в природопользовании, а это вызывает необходимость исследования информационно-аналитических материалов, обобщающих практический опыт широкого внедрения принципиально новых экологических индикаторов по обеспечению экологической безопасности, комплексных методов мониторинга для регулярного отслеживания геоме-ханических параметров надежности техногенной отвальной массы.

Результаты

Обоснование концептуальных проблем в природопользовании при открытой добыче угля. Наличие широкого круга исследовательских работ, посвященных вопросам устойчивого развития экономики, связанных с проблемами окружающей среды, подтверждает присутствие и концептуальных экологических проблем в добывающем минерально-сырьевом комплексе. Как свидетельствует мировая практика освоения месторождений полезных ископаемых с открытой добычей, экологические аспекты, возникающие и при открытой добыче угля, достаточно исследованы основоположниками зарубежной и отечественной науки. Это фундаментальные труды по направлению отдельных аспектов прогнозирования экологических последствий при добыче полезных ископаемых, научные наработки по управлению экологическим развитием рос- сийской угольной отрасли, технологии складирования, устойчивости отвалов, экологической безопасности техногенных массивов. Исследования такого характера отличаются неоспоримыми инструментально-методическими достоинствами, так как на них ссылаются многие авторы диссертаций по природоохранным технологиям, специалисты по экологической безопасности хранения отходов в горном деле, а также эксперты в методах расчета устойчивости отвалов.

Подчеркивая актуальность исследования вопросов, связанных с серьезными экологическими вызовами в угледобывающих регионах, следует отметить важную социальную и экологоэкономическую проблему, связанную с явной нехваткой практических рекомендаций по управлению улучшением ситуации в природоохранной сфере угольной промышленности. Постоянная тенденция ужесточения экологических требований и штрафов без изучения вопросов управления внедрением экологической составляющей в соблюдение технологий возведения техногенных объектов приводит к удорожанию угля, что не соответствует заявленной в Стратегии развития угольной промышленности задаче как «социально ориентированной».

Это предопределяет необходимость изыскания новых технологий контроля за устойчивостью техногенных сооружений, позволяющих повысить экологическую эффективность их эксплуатации. Соответственно, особую актуальность приобретают научно-методические основы применения наиболее значимых инструментов содействия внедрению экологических инноваций, базирующихся на распространении новых экотехнологий, многофакторной оценки рисков воздействия как величины вероятного эколого-экономического ущерба от сложных техногенных объектов угледобывающей промышленности.

Результаты анализа экологических проблем и состояния угледобывающего производства регионов России (на примере Кузбасса и Восточного Донбасса).

Кузбасс. Пространственное развитие угольной отрасли на территории РФ, территориальное распределение запасов угля России показывают, что доля главного угледобывающего региона страны – Кузбасса – является основной.

Однако, будучи лидером устойчивого роста добычи угольного топлива, Кузбасс является на сегодняшний день одним из самых экологически неблагоприятных регионов. А если учесть, что общие объемы вскрышных масс исчисля- ются только по Кузбассу в 1,8 млрд м3 пустой породы, то становится очевидным, что особую актуальность вызывают вопросы, связанные с накоплением природно-техногенных пород. В условиях Кузбасса, когда скученность и интенсивность хозяйственного освоения высокая, а вблизи населенных пунктов функционирует большое количество предприятий, связанных с добычей и обогащением угля, негативное техногенное воздействие обусловливает особую хозяйственную статусность: происходит нарушение природных экосистем, изменяются режимы подземных вод, атмосфера подвергается химическому загрязнению.

Особенно подвержены негативному воздействию горнодобывающих предприятий Между-реченский, Новокузнецкий, Калтанский, Осинни-ковский, Прокопьевский городские округа и др.

Наблюдаемая тенденция роста объемов добычи угля в Кузбассе (до 65 % открытым способом) перерастает в серьезную и все обостряющуюся проблему, когда вопросы складирования вскрышных пород при отработке угольных месторождений, приводят к значительному экологическому, а зачастую и экономическому ущербу. Особенно уязвимой в отношении накопления техногенных масс является Кемеровская область, где по официальным данным департамента природных ресурсов и экологии Кемеровской области указывается, что общая площадь нарушенных земель в регионе составляет 71,4 тыс. га, из них 66 тыс. га – при разработке угольных месторождений. В отчетах также говорится, что во внешних отвалах размещено более 17 млрд т вскрыши и доля нарушенных земель в 10 раз опережает средний показатель по России.

Главным источником выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в Кемеровской области являются техногенные массивы, представленные карьерами, терриконами и породными отвалами, формирующимися при открытой добыче угля. Поэтому и преобладающие формы рельефа (мульды, проседания, провалы, трещины, оползни) становятся причинами загрязнения подземных вод.

Поскольку экологический фактор в рамках устойчивого развития Кузбасса сегодня является одним из ключевых звеньев в системе технологий угольной промышленности, то, как отмечается в исследовании российских ученых, «масштабы выявленного негативного воздействия на окружающую среду трудноизмеримы, а техногенная активизация геохимического переноса на территориях горнопромышленных регионов будет сопоставима с геологическими процессами» [Kachurin, Vorobev, Bogdanov, 2015: 136].

Донбасс. В пределах Ростовской области Восточной Донбасс также характеризуется наибольшей плотностью горнодобывающих предприятий, а возведенные отвалы (здесь называют их терриконами) с изъятием значительных земельных площадей нарушают целостность ландшафтов, изменяют гидрогеологические условия местности. Так, только в Ростовской области накопились огромные запасы шахтных пород, отходов углеобогащения, золошлаковых смесей и др. Общий объем находящихся в отвалах вскрышных и выемочных шахтных пород составляет более 160 млн кубометров.

Развивающиеся эрозионные процессы наносят ущерб природным экосистемам и не обеспечивают технологическую безопасность для людей. За весь период угледобычи (с 1861 г.), когда была открыта шахта Александровская, эта территория являлась крупнейшим индустриальным районом юга РФ. За это время «пройдено более 220 стволов шахт и глубоких шурфов, здесь действовало до 25 обогатительных фабрик, и сформировано более 450 породных отвалов и свыше 150 илонакопителей шахт и угольных отходов» [Приваленко и др., 2004: 39]. Общий объем складированной в них горной массы по состоянию на 1 января 2008 г. оценивался в 0,27 млрд кубометров [Терентьев, Мухин, 2013: 357; Пьянкова, 2012].

Отмечается увеличение количества провалов в выработанных шахтных пространствах, включая те, которые ранее были закрыты. Это приводит к обводнению, нарушению структуры горных пород и разрушению крепежных материалов выработок. Такие проблемы характерны для угольных шахт, включая как действующие, так и закрытые объекты на Восточном Донбассе (подробнее об этом см.: [Качурин, Белая, Агеева, 2010]).

Крайне опасным является загрязнение этих селитебных территорий отвалами горных пород, в ряде случаев горящих или с очагами возгорания, особенно в непосредственной близости от жилого сектора. Так, выявленный горящий углепородный отвал шахты «Аютинская», расположенной в жилом квартале пос. Аютинский (г. Шахты), и чрезвычайно опасная промплощад-ка скважины Бессергеневской шахты им. Октябрьской революции требуют немедленного природовосстановительного мероприятия.

Одновременно, по мнению экспертов [Экспертно-аналитический анализ ... , 2024], военные действия на близлежащих территориях наносят самый значительный ущерб региону. Необходимо учитывать, что это влияет не только на ЛНР и ДНР, но и представляет серьезные трансграничные риски для других южных регионов России, особенно в районе Ростова-на-Дону и на территории Азовского моря. Локальные удары, эквивалентные землетрясениям в 3–4 балла, могут привести к разрушению коммуникаций и зданий. Одной из давних проблем, связанных с угольной промышленностью, является негативное воздействие на окружающую среду от огромного количества породных отвалов и золоотвалов, расположенных на территории Донецкой Народной Республики (ДНР). Всего таких отвалов более 600, и более половины из них не имеют собственника или ответственного лица, а также многие из них не подверглись рекультивации или продолжают гореть. Общий объем отходов, складируемых в этих местах, составляет около 4 млрд тонн. Прекращение работы угольных шахт также представляет опасность для экологии. Такова ситуация с шахтами Петровского района Донецка, которые давно не функционируют из-за «ежедневных прилетов» на промышленные площадки, не позволяющих шахтерам спускаться под землю.

К тому же следует понимать, что невозможность работы угольной отрасли приводит к скоплению метана под землей, возникновению подземных шахтных вод, которые могут прорваться наружу, вызвав тем самым экологическую катастрофу. Кроме того, разрушены трубопроводы и коммуникации, наблюдается неконтролируемый процесс остановки угольных шахт, где не происходит откачка воды, которая с большим количеством вредных солей попадает в резервные источники и Северный Донец. Отходы шахт и обогатительных фабрик Восточного Донбасса, включая угольные отвалы, представляют собой сухие (конические, хребтовые и плоские, часто возгорающиеся) и гидроотвалы (шламо- и ило-накопители, пруды-отстойники). Угольные отвалы систематически разрушаются, заполняя депрессивные воронки и создавая несбалансированные экосистемы, которые следует рассматривать как экологически неблагоприятные и часто опасные для человеческой жизни.

Таким образом, отработанные природнотехнические массы являются опасными промышленными объектами и подпадают под действие федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [Федеральный закон № 116-ФЗ, 1997].

Это является основной инженерно-геологической задачей, которая должна обеспечивать решения по управлению снижением негативного воздействия этих техногенных явлений на окружающую среду, а также и предотвращение нетрадиционных возможных последствий при эксплуатации горнотехнических сооружений.

Однако, несмотря на высокую экологическую опасность этих техногенных массивов, государственный, особенно экологический, контроль в большинстве своем пока проявляется слабо. Нет системного подхода к этой проблеме, зачастую находится в тени суммарная величина экономических рисков негативных воздействий, редко поднимаются вопросы фактической комплексной количественной, а тем более качественной оценки влияния техногенных масс на различные компоненты природной среды, и прежде всего на безопасность людей.

Анализ данных и оценка фактической техногенной нагрузки и фактического экологического состояния природной среды авторами ряда исследований [Гальперин и др., 2002; Калаева и др., 2016] показывает, что в современных условиях эти объекты повышенной экологической опасности представляет серьезную угрозу. В связи с этим возникает необходимость не только оценки экологических рисков, но и поиска объективных фактов применения нерациональных технологий отработки горных пород и субъективных причин, связанных с показателями, характеризующими стоимостные оценки потерь от загрязнения окружающей среды. Так, авторами исследования по АО «ХК “СДС-Уголь”» подчеркивается, что «площади нарушенных земель (в 2002 г. в 12 раз), несмотря на их некоторое уменьшение (в 2016 г. в 4–5 раз), значительным образом превышают площади рекультивированных земель» [Калаева и др., 2016: 9]. Наиболее распространенной причиной низких темпов рекультивации зачастую объявляются сложные горно-геологические условия. При разработке шахт угля необходимо обеспечить экологически безопасное хранение отвалов, чтобы минимизировать риски воздействия на природную среду и сократить затраты на предотвращение и ликвидацию возможных экологически неблагоприятных последствий.

В силу специфики функционирования угледобывающих компаний практика недропользования показывает, что расходы на рекультивацию зачастую не приносят планируемых результатов. Мониторинг же состояния рекультивированных земель обнаруживает низкое качество восстановления экосистем, поскольку имеющиеся государственные стандарты на рекультивацию земель отстают от последних достижений науки и практики проведения рекультивационных работ. По оценкам, в этом году рекультивировано только 5,5 % от годового нарушения земель.

На основе анализа данных многолетних наблюдений за фактическим состоянием горнопромышленных ландшафтов авторами исследования делается вывод: «Современное состояние многих горнопромышленных ландшафтов в виде углепородных отвалов оценивается как экологически неблагополучное» [Гальперин, Кириченко, Кутепов, 2011: 22]. Такое положение связано с тем, что с течением времени сбалансированные породные системы под воздействием техногенных масс переходят в критически неравновесное состояние, что создает опасную оползневую ситуацию. Анализ подходов к проводимым мониторингам и ряда исследовательских работ по обеспечению природоохранных технологий при освоении техногенных массивов подтверждает, что основными мерами снижения воздействия техногенных пород на природную среду являются инженерно-технологические решения в области разработки равновесного состояния углепородных отвалов в целях обеспечения геоэкологической и промышленной безопасности.

Принимаемые решения и постановления не всегда соответствуют современным требованиям в сфере угольных шахт. Ряд нормативно-правовых документов, на которые опираются эти постановления, устарели и не отвечают современным вызовам. Нормы правового регулирования процессов мониторинга соблюдения правил и норм эксплуатации производственных объектов, а также государственный контроль за техногенной нагрузкой в местах складирования отвалов угольных шахт требуют дальнейшего совершенствования. Следовательно, применяемые решения позволяют предприятиям уклоняться от ответственности за нарушение технологических процессов и как результат несвоевременно принимаются необходимые проектные и технологические решения по стабилизации функционирования ПТС (природно-технических систем).

Одной из ключевых стратегий природоохранной политики на угольных шахтах является внедрение риск-менеджмента и страхования, включая имущественное и коллективное. Кроме того, осуществляется модернизация оборудования, включающая обновление и приведение в соответствие с новыми современными техническими требованиями. Стоит отметить, что каждое из этих мероприятий является в основном актом социальной или технико-экономической направленности, и в меньшей степени природоохранным. Это при том, что возросшие требования к экологическому сопровождению мероприятий по обеспечению экологической безопасности в связи с ростом объемов открытой добычи делают использование низкоэкологичных технологий важной народнохозяйственной проблемой.

Выводы

Учитывая потенциальные негативные последствия от недостаточного управления внедрением природоохранных технологий, представляется возможным утверждать, что применяемые инструменты управления для повышения эффективности обеспечения требований в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности не приводят к необходимым результатам.

В контексте рассматриваемой проблемы по управлению обеспечением экологической безопасности отметим, что слабо используется один из базовых принципов управления: экологические мероприятия должны приносить предприятию экономические выгоды . Эффективность функционирования инструментов управления экологическими мероприятиями позволит должно снижать не только экологические риски, но и удельные затраты на использование средств по восстановлению природных ландшафтов. Однако реализация этого главного принципа управления тормозится рядом как экономических, так и технологических факторов :

• а)    превышение установленных лимитов негативного воздействия на окружающую среду приводит к увеличению тарифов на компенсацию за загрязнение окружающей среды;

• б)    наложение штрафов со стороны надзорных органов может привести к финансовым потерям;

• в)    выполнение обязательств по рекультивации нарушенных земель и восстановлению шахт может привести к значительному оттоку капитала;

• г)    не отрегулированы четко механизмы работы контролирующих органов, эффективного вложения средств, привлеченных от предприятий;

• д)    отсутствует комплексный мониторинг – система управления промышленной безопасностью и охраной труда.

В задачу получения сбалансированного результата по обеспечению экологической безопасности укладываются несколько недостающих технологических и правомерных решений:

– при внедрении природоохранных технологий изыскивать более совершенные инструменты управления экологическими приоритетами;

– при проектировании и развитии предприятий угольной отрасли планировать уменьшение складируемых породных отходов и площадей горных отводов;

– использовать наиболее эффективный механизм стимуляции рекультивации земель;

– требуется существенное расширение совместных действий государства и бизнеса, направленных на улучшение окружающей среды.

Для обеспечения экологической безопасности угледобывающего производства необходима разработка инструментария оценки эколого-экономического потенциала предприятия для принятия обоснованных решений по обеспечению экологической безопасности и развитию производства на различных стадиях эксплуатации угольных разрезов. Соответственно, необходимы инициация анализа ситуаций, тщательный разбор управления внедрением экономически результативных эко-инновационных технологий, что позволяло бы своевременно оценивать и прогнозировать состояние устойчиво- сти техногенного сооружения. Установленные заранее последствия и закономерности развития внештатных ситуаций из-за деформации откосов отвалов или нарушения при хранении техногенных масс позволят обосновать необходимость разработки результативных решений по экологически безопасному хранению и освоению природно-техногенных масс. Поэтому инструментарий управления системой экологической безопасности на угледобывающем предприятии должен включать в себя комплекс инновационных управленческих решений по исследованию и работе для инженерно-геологического обеспечения отвалообразования во временном периоде всего срока существования природно-техногенного массива, что будет способствовать повышению уровня безопасности и экономической результативности управленческих решений.

Соответственно, путем типизации и анализа вариантов различных видов инноваций по совершенствованию процессов отработки угольных месторождений, анализа внедрения экологически безопасных технологических решений предложен алгоритм решения экологических проблем в рамках инновационного подхода, который подразумевает комплексность (рис. 1).

Представленная на рисунке 2 блок-схема характеризует комплексный подход предприятия угольной промышленности к безопасному осво-

Рис. 1. Алгоритм решения экологических проблем в рамках инновационного подхода, который подразумевает комплексность

Примечание . Составлено авторами.

ению техногенных массивов, она составлена авторами на основе анализа зарубежного и отечественного опыта осуществления управленческих решений по экологически безопасному освоению техногенных массивов. В настоящее время рядом угольных компаний (АО ХК «СДС-УГОЛЬ») в структуре горнотехнического предприятия спроектировано подразделение не только для контроля, сбора, анализа и обработки данных о состоянии природно-техногенной системы, но и для разработки и внедрения систем комплексного инновационного нормативно-методического обеспечения в современных условиях эксплуатации горно-технических сооружений.

В современных условиях изменения экономической среды требуют от угольных шахт не только соблюдения принципов безопасности труда, но и эффективного использования природных ресурсов – внедрения лучших доступных технологий (НДТ) во всех процессах добычи угля. Экологические инновации станут связующим звеном между экономической, промышленной и экологической политикой, где автоматизированная система мониторинга станет ключевым инструментом управления. Практическое внедрение такой системы позволит значительно улучшить экологическую обстановку в угольных районах в короткие сроки и с минимальными затратами. Кроме того, это способствует развитию малого и среднего бизнеса, созданию новых рабочих мест для шахтеров, освобождающихся в результате закрытия угольных шахт на Восточном Донбассе, и снижению социальной напряженности в регионе.