Эльгинское каменноугольное месторождение находится в местности, где расположены два объекта, отнесенные к государственным заказникам: оз. Большое Токко и селение представителей коренных малочисленных народов Крайнего Севера в верховьях р. Алгома. В этих заказниках находятся уникальные места со своеобразным растительным и животным миром, которые из-за трудной доступности до настоящего времени сохраняются почти в первозданном виде, что предъявляет повышенные экологические требования на всех этапах ввода в эксплуатацию месторождения.

Поэтому при выборе технологических решений необходимо минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.

До недавнего времени варианты освоения Эльгинского месторождения были посвящены, в основном, принципиальным решениям технологии открытых горных работ, при этом экологические вопросы на достаточном уровне не рассматривались. Во многих вариантах рассмотрено применение только цикличной технологии на базе буровзрывных работ, одноковшовых экскаваторов и автотранспорта. В настоящее время в проектные решения отработки первоочередного участка месторождения также заложена цикличная технология с буровзрывной подготовкой.

Как показывает анализ, и практический опыт эксплуатации месторождений максимальный объем вредных выбросов при добыче угля образуется при применении цикличной технологии с предварительной буровзрывной подготовкой [1].

В связи с этим достаточно актуальным является рассмотрение новых решений разработки Эльгинского месторождения в части применения технологий и оборудования.

Перспективным с позиции экологии горного производства и в плане селективной разработки месторождения является применение безвзрывной технологии на базе роторно-конвейерных комплексов, или погрузочно-выемочных машин (комбайнов) непрерывного действия типа КСМ-2000Р с фронтальным расположением роторных колес [2-4].

Применение комбайнов КСМ-2000Р, кроме обеспечения принципа селективной отработки, повышения чистоты выемки полезного ископаемого, позволит снизить затраты энергии на добычу по сравнению с традиционной цикличной технологией, уменьшить пылевые и шумовые выбросы.

С учетом горно-геологических условий, технико-экономических и экологических требований авторами рассмотрено три технологических варианта разработки месторождения. Для всех вариантов рассчитано требуемое количество оборудования при объеме добычи 30 млн. т угля и 108 млн. м3 вскрыши в год, исходя из Квск. – 3,6 м3/т. [5].

Первый вариант – цикличная технология с применением БВР на вскрышных и добычных работах. Оборудование на вскрышных работах – экскаваторы ЭКГ–1500К ОМЗ с объемом ковша 40 м3, автосамосвалы БелАЗ–7501 (280 т), буровые станки СБШ-250 МНА-32. На добычных работах – экскаваторы ЭКГ-10 с емкостью ковша 10 м3, буровые станки СБШ-160. Доставка угля с верхних горизонтов до промышленной площадки 130-тонными автосамосвалами БелАЗ–75131. На нижних горизонтах, где фронт работ более протяженный (3-3,7 км) и находятся самые мощные пласты, на добычных работах рассмотрены экскаваторы ЭКГ–15ХЛ с емкостью ковша 15 м3, 220-тонные автосамосвалы БелАЗ–7530, буровые станки СБШ-160.

Второй вариант – на вскрышных работах та же цикличная технология, с соответствующим набором оборудования, а на добыче угля комбайны КСМ-2000Р в комплексе с автосамосвалами и ленточными конвейерами.

Третий вариант – для разработки вскрыши используются мехлопаты и частично КСМ-2000Р с автотранспортом. Как показали предварительные расчеты, до 30 % вскрышных пород Эльгинского месторождения могут разрабатываться комбайнами КСМ-2000Р в т.ч. с предварительным разупрочнением с помощью ПАВ, при этом их средняя производительность может составить до 1000 м3/ч. На добычных работах применяются, как и во втором варианте, комбайны КСМ с автотранспортом и ленточными конвейерами.

С использованием программного комплекса НПО «Интеграл», «Горные работы»; «АТП-Эколог», в соответствии с «Методикой расчета вредных выбросов (сбросов) для комплекса оборудования открытых горных работ (на основе удельных показателей)» (Люберцы, 1999), «Методикой проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для баз дорожной техники (расчетным методом)» (М., 1998 г.), по рассматриваемым вариантам были произведены расчеты количества вредных выбросов и платы за выбросы. Результаты расчетов приведены в таблице.

Количество вредных выбросов

Как показывает анализ, максимальный объем вредных выбросов при добыче угля образуется в случае применения цикличной технологии с предварительной буровзрывной подготовкой (1 вариант). Выбросы по пыли и взвешенным веществам в первом варианте в 1.5 и 1.7 раз больше чем во втором и соответственно в третьем вариантах. Наименьшие выбросы окиси углерода – 2073 т, диоксида азота – 4981 т и оксида азота – 727 т, составляют по третьему варианту, что в среднем в 1.7 раза меньше, чем при первом варианте с цикличной технологией.

Таким образом, из рассмотренных технологических вариантов разработки месторождения с экологической точки зрения, применение безвзрывной технологии на базе комбайнов КСМ с автосамосвалами и конвейерным транспортом на добычных работах в 1.5 раза уменьшит негативное воздействие на окружающую среду по сравнению с цикличной технологией. При этом частичное применение КСМ на вскрышных работах позволит еще больше снизить негативное воздействие – до 1.7 раза.

Для уменьшения вредные выбросов при разработке месторождения возможно также применение следующих мероприятий:

• бурение взрывных скважин с применением водо-воздушной смеси сухого и влажного пылеподавления;
• орошение забоев и дорог в теплый период времени водой;
• применение ВВ с нулевым или близким к нему кислородным балансом;
• установка каталитических газонейтрализаторов на автосамосвалах;
• применение специальных средств СПГО на рабочих местах;
• формирование отвалов вскрышных пород с параметрами, обеспечивающими максимальные условия естественного проветривания карьерного пространства.

В целом, применение безвзрывной технологии на базе комбайнов КСМ для разработки Эльгинского месторождения позволит минимизировать негативное воздействие на окружающую среду, в т. ч. уменьшить простои карьера из-за загазованности после массовых взрывов, сократить потери и повысить качество добываемого угля. Перечисленные факторы являются особенно важными с учетом территориального расположения месторождения и существующих экологических требований.