Являются ли хвостохранилища накопителями жидких отходов

Чем в действительности являются хвостохранилища обогатительных фабрик с позиции их опасности для народного хозяйства и природной среды?

Проектирование хвостохранилищ обогатительных фабрик горно-металлургических предприятий жестко регламентируется рядом нормативных документов. Главным из них является Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» с изменениями от 2000-2012 гг.

В статье 3 этого закона «Основные понятия» указано, что к гидротехническим сооружениям, среди плотин, каналов, туннелей и прочих, отнесены «сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций» [1]. Следует отметить, что в законе № 117-ФЗ не дано определение понятия «жидкие отходы».

Госгортехнадзор РФ 28.01.2002 г. утверждает «Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов» (ПБ 03-438-02). В пункте 1.1 заявляется, что «настоящие Правила разработаны в соответствии с требованиями Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ и распространяются на гидротехнические сооружения (ГТС) хранилищ жидких отходов промышленности (хвостохранилища, шламохранилища, шламонакопители, гидроотвалы, накопители промышленных стоков, водохранилища) [2]. Но в № 117-ФЗ нет сооружений, указанных в скобках. Надо полагать, что этот перечень составлен в Госгортехнадзоре РФ.

Согласно этому перечню, в категорию хранилищ жидких отходов попали и хвостохранилища, и водохранилища.

При проектировании далее следует руководствоваться рядом сопутствующих документов, относящихся к безопасности гидротехнических сооружений, с обязательным упоминанием хвостохранилищ. Это:

- «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов»  РД 03-418-01 [3];

- «Инструкция о порядке определения критериев безопасности и оценки состояния гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов на поднадзорных Госгортехнадзору РФ производствах, объектах и в организациях» РД 03-443-02 [4];

- «Методические рекомендации по расчету развития гидродинамических аварий на накопителях жидких промышленных отходов» РД 03-607-03 [5];

- «Методика определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц в результате аварии гидротехнических сооружений» РД 03-626-03 (Документ утратил силу в связи с приказом МЧС РФ/Ростехнадзора РФ от 18.07.2013 г. № 473/317) [6].

Во всех перечисленных документах хвостохранилища рассматриваются как накопители жидких отходов, склонных к прорыву ограждающих дамб, к размыву проранов и пляжной зоны. Чем выше ограждающая дамба, тем выше класс гидротехнического сооружения и тем жестче требования к нему. Так, согласно СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения», водохранилища с плотинами из грунтовых материалов отнесены к менее высоким классам, чем хвостохранилища с такой же высотой грунтовых ограждающих сооружений (табл., см. выписку из данного СНиП 33-01-2003 [7]).

Из приведенной таблицы Б.1 [7] следует, например, что грунтовая плотина Иркутской ГЭС высотой 44 м (хорошо знакомая авторам), удерживающая более 2,5 км³ воды (ангарская часть водохранилища [8]), относится к III классу, а хвостохранилище Самартинской ЗИФ в Республике Бурятия с высотой дамбы 23 м и глубиной прудка-отстойника 5–6 м — ко II классу.  Безусловно, потенциальные последствия прорыва плотины в первом случае и дамбы во втором несопоставимы. Правда, Ростехнадзор РФ направил в свои региональные управления письмо № 10-04/643 от 24.04.2006 г. [9], в котором рекомендовал при определении класса хвостохранилищ руководствоваться пунктом 1 таблицы Б.1 СНиПа 33-01-2003 (плотины из грунтовых материалов).

Класс основных гидротехнических сооружений в зависимости от их высоты и типа грунтов оснований (выписка из СНиП 33-01-2003, таблица Б.1, [7]) 

Чем же в действительности являются хвостохранилища обогатительных фабрик с позиции их опасности для народного хозяйства и природной среды? На рис. 1 представлены типичные схемы состояния хвостохранилища с пляжным участком (А) и без него (Б). Хвостохранилища с пляжем обычно эксплуатируются в теплом и умеренном климате, где отсутствует опасность намораживания выпускаемых хвостов на лед. В варианте Б представлено состояние хвостохранилища в осенний период для зон с холодным климатом при выпуске хвостов под лед по всей ее площади. Так, при высоте дамбы 20–25 м глубина прудка-отстойника в варианте А составляет 3–4 м, а глубина подтопления для складирования хвостов под лед (вариант Б) — 5–6 м. Остальной объем хвостохранилища занят консолидированными хвостами с плотностью 1,4–1,6 т/м³ [10], что близко по свойствам к природной супеси.

Таким образом, в хвостохранилище в жидком виде находится либо некоторый объем воды в прудке-отстойнике (вариант А), либо слой воды глубиной 3–4 м при складировании хвостов под лед (вариант Б). В варианте Б возможно разрушение дамбы фильтрационными потоками и уход воды. Авторы знакомы с такими фактами. На рис.2 и 3 показаны последствия ухода воды на двух хвостохранилищах, что произошло из-за нарушения технологии строительства дамб. На представленных фотографиях хорошо видно, что по проранам практически ушла только вода, а слежавшиеся хвосты, благодаря их хорошей консолидации, не претерпели никаких перемещений.

В работах [10, 11] приведен анализ случаев разрушения дамб хвостохранилищ. При этом отмечено, что в СССР, несмотря на большое число построенных, законсервированных и эксплуатируемых хвостохранилищ, золошлакохранилищ и грунтохранилищ (гидроотвалов), катастрофических разрушений не было, хотя были случаи разрушения с растеканием грунтохранилищ и хвостохранилищ. Чаще всего отмечаются местные выходы на низовой откос фильтрационного потока, что сопровождается оплывами откоса. Были случаи разрушения дамб из-за перелива воды прудка-отстойника через гребень дамбы. Причина этих разрушений — неправильная эксплуатация, допустившая перелив воды через плотину. Во всех случаях разрушения дамб из хвостохранилища уходит оборотная вода и небольшая часть хвостов, увлекаемых движущейся водой. Основная масса консолидированных хвостов остается на месте.

Выводы

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

1. Хвостохранилища обогатительных фабрик не являются «накопителями жидких промышленных отходов» по двум причинам. Во-первых, основной объем чаши хвостохранилища на 80–90 % заполнен твердыми консолидированными хвостами, не склонными к растеканию в случае разрушения ограждающей дамбы. Кроме того, хвосты являются потенциальным сырьем и все чаще вовлекаются в повторную переработку либо для доизвлечения по новым технологиям основного полезного ископаемого, либо для извлечения попутного, ранее не востребованного компонента. По этой причине нельзя считать хвосты отходами. Во-вторых, жидкая фаза представлена оборотной водой, которая не является отходами.

2. При определении класса хвостохранилища, расчете развития гидродинамических аварий и размера вреда в результате аварии на хвостохранилище следует исходить не из высоты дамбы, а из высоты напора оборотной воды и ее объема в чаше.

3. Рекомендуется исключить из перечня «накопителей жидких промышленных отходов» нормативных документов, относящихся к проектированию гидротехнических сооружений, хвостохранилища и шламохранилища обогатительных фабрик и подобные хранилища, содержащие консолидированный нерастекающийся материал.

4. Необходима корректировка существующих нормативных документов или разработка новых для проектирования хвостохранилищ и им подобных накопителей.

Литература

1. «О безопасности гидротехнических сооружений» №117-ФЗ от 21 июля 1997 г.

2. «Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов» ПБ 03-438-02 (Утверждены постановлением Госгортехнадзора РФ от 28.01.2002 N 6)

3. «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов» РД 03-418-01 (Утверждено постановлением Госгортехнадзора РФ от 10.07.2001 г. N 30)

4. «Инструкция о порядке определения критериев безопасности и оценки состояния гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов на поднадзорных Госгортехнадзору РФ производствах, объектах и в организациях» РД 03-443-02 (Утверждено постановлением Госгортехнадзора РФ от 04.02.2002 г. N 10)

5. «Методические рекомендации по расчёту развития гидродинамических аварий на накопителях жидких промышленных отходов» РД 03-607-03 (Утверждено постановлением Госгортехнадзора РФ от 05.06.2003 г. N 51)

6. «Методика определения размера вреда, который может быть причинён жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц в результате аварии гидротехнических сооружений» РД 03-626-03 (Утверждено постановлением МЧС РФ/Госгортехнадзора РФ от 15.08.03 № 482/175а)

7. СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения

8. http://ru.wikipedia.org/

9. Письмо Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору №10-04/643 от 24.04.2006 г. «Об использовании СНиПа 33-01-2003»

10. Евдокимов П.Д., Сазонов Г.Т. Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик, М.: Недра, 1978

11. Гузенков С.Н., Стефанишин Д.В., и др. Надёжность хвостовых хозяйств обогатительных фабрик, Белгород, «Везелица», 2007   

-1+0

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница