Техногенные массивы и охрана природных ресурсов : в 2 т. Т. 1: Насыпные и намывные массивы

Московский 
..., 
государственным 

горный 

университет 

РЕДАКЦИОННЬIЙ 

С 
О 
В 
Е Т 

Председа т 
ель 

Л.А.ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.хгитис 

Члены редсовета 

И. В. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

Э.М. СОКОЛОВ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИН 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСГВО 
московского 
ГОСУДЛРСГВЕНН О 
ГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТ~ 

ректор МГГУ, 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАН ВШ 

академик РАН 

профессор 

академик РАН 

академик РАН 

А.М. Гальперин, В. Фёрстер, 

Х.-Ю. Шеф 

ТЕХНОГЕИНЫЕ 

МАССИВЫ И ОХРАНА 

ПРИРОДНЫХ 

РЕСУРСОВ 

Том 1 

НасыiПIЪiе и намывные 

массивы 

Допущено Министерством образованr1я и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки к Горное дело» 

Высшее 

горное 

-----------образование--------------~ 

МОСКВА 

ИЗДАТЕ:ЛЬСГВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСГВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСJПЕТА 
2006 

УДК 622.014.3:351.823.3 

ББК 33.1 

г 17 

Федеральная целевая программа <<Культура России», подпрограмма «Поддержка полиграфии и книгоиздания России» 

Книга соответствует «Гигиеническим требоваииям к изданUЯ!tf KHII.Ж!IЫM 

для взрослых. Са11ПиН 1.2. 1253-03», утвержде11ным Глав11ым государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Экспертиза проведена Министерством образования и науки Российской 

Федерации (письмо М 03-1363 от 21.07.05) 

Рецензенты: 
• 
кафедра «Основания, фундаменты и механика rрунтов)) Московского государственного строительного университета (зав. кафедрой 

проф., д-р техн. наук З.Г. Тер-Мартиросян); 
• 
проф., д-р тех н. наук В. Г. Зотеев (РосНИИВХ, г. Екатеринбург) 

Гальперин А.М., Фi!рстер В., Шеф Х.-Ю. 

Г 17 
Техногеиные массивы и охрана природных ресурсов: Учебное 

пособие для вузов: В 2 т. М.: Издательство Московского государсrвенного горного универс!ПеТа, 2006.- Т. 1: Насыпные и намывные 

массивы.-391 с.: ил. 
ISBN 5-7418-0409-8 (в пер.) 

Рассмmрено воздеii(;Пiие на окружающую среду различных видов тех•югенных массивов, создаваемых в горно-техническоll праК111ке. отвальных насыпе!!, гидроотвалов и хвостохранилищ. Изложены вопросы их мониторинга. Освещены проблемы защiПЪI окружающеll среды, приведены исходные положения дпя 

оценки и изучения техногеиных массивов, описаны старые техногеиные 11аrрузки 

и свалки. В приложении к т. 2 дан перечень природаохранных законодательных 

акrов, деllствующих в России и ФРГ. 

Для студекrов высших учебных заведениll, обучающихся по направлению пошuтовки с<Горное дело>>. 

ISBN 5-7418-0410-1 
ISBN 5-7418-0409-8 (т. 1) 

УДК 622.014.3:351.823.3 

ББК 33.1 

© А.М. Гальперин, В. Фt!рстер, 

Х.-Ю. Шеф, 2006 

© Издательство МГГУ, 2006 
© Дизайн книги 

Издательство МГГУ, 2006 

А.М. Galperin, W. Forster, H.-]u. Shaef 
MAN-MADE MASSIVES 
ANDNATURAL 
RESOURCESPROTECTION 

Volume 1 
Rock-piles and hydrofilled massives 

MOSCOW 

PUBUSНING HOUSE 
OF MOSCOW SТАТЕ MINING UNIVERSГГY 
2006 

А.М. Galperin, W. Forster, H.-Ju. Schaef 

TECHNOGENEABLAGERUNGEN 
UND SCHUTZ VON 
NATURRESOURCEN 

Volume 1 
Schiitt- und Spiilmassive 

MOSКAU 
VERIAG DER MOSКAUER 

SТAAТLICHEN BERGBAUUNIVERSГГAT 
2006 

Galperin А.М., Fбrster W., ShaefH.-Ju. 
Man-made massives and natural resources protection: V. 1, 2.- М.: Pub
Iishing House of Moscow State Mining Un.iversity, 2006. Vol. 1: Rock-piles and 
hydrofilled massives. -391 р. 

The text-Ьook deals with the influence оп the environment of various types of 
man-made massives created in mining practice i.e. dumps, hydraulic dumps and 
tailings storages. The principal approaches for the evaluation and study of such 
massives are developed, the old contamined sites and scrap-heaps are examined and 
analysed. The proЬiems of monitoring the man-made massives are also treated for 
ensuring environment protection measures. The supplement contains Iist of nature 
protection legal acts valid in Russia and Germany. 

Galperin А.М., Fбrster W., Schaef H.-Ju. 
Technogene AЬiagerungen und Schutz von Natшresourcen: V. 1, 2.- М.: 
Verlag der Moskauer StaaUichen Bergbauuniversitiit, 2006. Vol. 1: Schiltt- und 

SpШmassive.-391 s. 

Es wird die Einwirkung von verschiedenen Arten der im Bergbau geschaffenen 
technogenen AЬiagerungen (Schuttungen, SрШ- und Rilckstandskippen) auf die Umwelt, ЬeschrieЬen. Es werden Fragen ihrer geookologischen Uberwachung dargelegt. Es werden Fragen der Sicherung des Umweltschutzes beleuchtet, Ausgangsthesen zu ihrer Beurteilung und zu ForschungsaufgaЬen zum ProЬiemkreis technogener AЬiagerungen formulien sowie Altlasten- und DeponieproЬieme dargestellt. 
In der Anlage wird die Liste der in Russland und in der BRD gultigen 
Gesetzlichkeiten zu okologischen Fragestellungen des Themas aufgefuhrt. 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В структурном отношении окружающая среда представляет 

собой шестикомпонентную материальную систему, включающую 

в себя атмосферу, гидросферу, геологическую среду, почву, растительный и животный мир. Взаимоотношения окружающей 

среды с организмами растительного и животного мира изучает 

экология наука, исследующая влияние среды на организмы, 

изменение численности организмов в зависимости от условий 

среды, внуrрии межвидовые отношения организмов. Экологическая система это единый природный комплекс, образованный 

живыми организмами и средой обитания, в которой все компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии. 

Выделяют следующие экологические факторы, действующие 

на живые организмы: физико-химические (абиотические)- климатические, почвенно-rрунтовые, орографические, гидрологические; биотические микроорганизмы, растения, растительные 

сообщества, животные; антропогенные. В современных условиях действия экологических факторов определяются, в основном, 

изменениями, вносимыми в природную обстановку человеком. 

По Е.М. Сергееву, в понятие геологической среды входят 

горные породы и почвы верхней части литосферы, которые рассматриваются как многокомпонентные системы, находящиеся 

под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека. В результате этой деятельности изменяются природные геологические процессы и возникают новые антропогенные процессы, что, в свою очередь, изменяет инженерно-геологические 

условия территории. Четыре компонента геологической среды 
горные породы, подземные воды, природные газы, микроорганизмы- в естественных и нарушенных условиях постоянно находятся во взаимодействии, формируя динамическое равновесие. 

7 

Верхней границей геологической среды является nоверхность земли, нижнюю обычно nроводят условно, она оnределяется глубиной nромышленной отработки месторождений nолезных искоnаемых, измеряемой иногда несколькими километрами. Совокуnность nриродных геологических объектов и окружающей их среды составляет геоэкосистему. Процессы изменения 

геологической среды, вызываемые воздействием техники на nриродные объекты, называют техногенезом. 

В настоящее время nроисходит становление новой междисциnлинарной науки о Земле -геоэкологии, которая изучает 

геосферные оболочки Земли как комnоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и nроисходящие в них изменения nод влиянием nриродных и техногеиных факторов. 

В.И. Осиnов отмечает комnлексный характер геоэкологических 

nроблем и необходимость интеграции геологии, географии, геофизики, nочвоведения, геохимии, горных наук в единую систему 

знаний о геологической среде. К основным задачам геоэкологии 

относятся: анализ изменений геосфер nод влиянием nриродных 

и техногеиных факторов; рациональное исnользование водных, 

земельных, минеральных и энергетических ресурсов Земли; снижение ущерба окружающей среде от nриродных и nриродно-техногенных катастроф; обесnечение безоnасного nроживаимя людей. 

В одной из своих nоследних nубликаций В.В. Ржевский отмечал: «К особым обязанностям "корnуса горных инженеров" 

относится требование комnлексного исnользования недр, соблюдение экологического равновесия, удовлетворение nотребности народного хозяйства nри общем минимуме отвода земли 

для горных работ». По мнению Л.А. Пучкова, названную совокуnность nроблем целесообразно оnределить как «горное дело и 

окружающая среда». В качестве nринциnиальной модели развития горного дела может быть nринята модель «устойчивого развития», nод которым nонимается развитие, улучшающее качество жизни человека в рамках физических ограничений nоддерживаемых экосистем. Это оnределяет достижение удовлетворения nотребностей нынешнего nоколения лЮдей без лишения такой возможности для будущих nоколений. Этика устойчивой жиз
8 

ни означает, что нации должны быть консервативны в действиях, наносящих ущерб окружающей среде, оперативно изучать эффект таких действий и быстро учиться на собственных ошибках. 

Подобный подход объясняется глобальным характером воздействия человека на окружающую и , в частности, на геологическую среду. По имеющимся данным, общее количество перемещенной на планете горной массы превышает 100 млрд т. В 

результате такого воздействия образуются техногеиные массивы искусственно сформированные в природном ландшафте 

геологические тела, представленные горными породами, отходами обогащения, золами, шлаками, шламами. Размеры земельных отводов крупнейших ГОКов измеряются тысячами гектаров 

отчуждаемых и нарушаемых земель. Разработка месторождений 

сопряжена также с потерями ценных компонентов в недрах при 

некомплексной переработке добытого минерального сырья. 

В настоящее время в процессе обогащения руд теряется более трети олова и около четверти железа, вольфрама, молибдена, оксида калия. Совершенствование технологических процессов обогащения позволяет рассматривать техногеиные массивы 

как месторождения различных видов минерального сырья. 

В трудах К.Н. Трубецкого и его сотрудников дана· классификация техногеиных месторождений, отмечается важность освоения хранилищ отходов горного производства, рассматриваются особенности и экологические последствия развития минерально-сырьевого комплекса при переходе к концепции устойчивого развития природы и общества. 

К числу негативных последствий формирования техногеиных массивов следует отнести: ухудшение состояния атмосферы; сокращение площадей земель, пригодных для сельскохозяйственного пользования; изменение природного ландшафта и загрязнение почвенного покрова; развитие эрозионных процессов; 

изменение состояния и свойств горных пород, слагающих основания техногеиных массивов, а таюке гидрологического и гидрогеологического режима района; возникновение горно-геологических 

процессов и явлений, носящих иногда катастрофический харак
9 

тер. Необходимой предпосылкой разработки экологически безопасных технологических решений по формированию техногеиных массивов является учет физика-географических, геологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и горно-технических факторов, определяющих состояние и характер возможного изменения геологической среды. 

К характерным инженерно-геологическим особенностям насыпных техногеиных массивов и их оснований относятся: нарушенность структуры пород в теле насыпи, обусловливающая 

снижение прочности по сравнению с естественным залеганием; 

фракционирование пород и самовыполаживание откосов; существенное изменение прочности пород насыпей во времени -
сопротивление сдвигу увеличивается в связи с уплотнением или 

снижается при увлажнении пород насыпи и основания; возникновение в воданасыщенных глинистых породах насыпей и их 

оснований парового давления, способствующего развитюо оползней различных типо·в. 

Влияние на окружающую среду намывных сооружений, в 

которых складируются сотни миллионов кубических метров отходов обогащения полезных ископаемых, носит региональный 

характер. Намывные горно-технические сооружения --объекты повышенной экологической опасности, так как при их строительстве возможно загрязнение воздуха, подземных и поверхностных вод, почвенного покрова на обширных территориях. При 

традиционной технологии намыва во внутренних зонах гидраотвалов и хвостахранилищ формируются мощные (до 50-- 100 м) 

толщи тонкодисперсных материалов, находящихся в течение десятилетий в неуплотненном состоянии, что определяет их низкую 

несущую способность и исключает возможность использования 

территорий гидраотвалов и хвостахранилищ после окончания намыва. Воданасыщенные слабоуплотненные массивы могут создать 

угрозу затопления прилегающих площадей, слабая водоотдача тонкодисперсных отложений обусловливает медленный водаоборот 

и потребность в значительных дополнитеЛьных объемах воды 

для подпитки гидроустановок. 

10