Для разработки месторождений полезных ископаемых в зависимости от горно-геологических условий залегания и свойств пород и полезных ископаемых применяют различные технологии: подземную, открытую, скважинную и подводную.
Под технологией понимают совокупность производственных процессов, выполняемых во взаимной связи во времени и пространстве. Вместо термина «технология» применяется также термин «способ разработки месторождения полезных ископаемых». Соответственно различают подземный способ разработки месторождений, открытый способ и т.д.
Основные компоненты технологии разработки месторождений полезных ископаемых:
1. Работы, в результате выполнения которых обеспечивается доступ к полезному ископаемому с поверхности земли. Эти работы называют вскрытием месторождения.
2. Разделение залежи полезного ископаемого на части, удобные для извлечения полезного ископаемого из недр земли. Эти работы называют подготовкой месторождения к очистной выемке.
3. Работы по непосредственному извлечению полезного ископаемого из недр. Эти работы называют очистной выемкой полезного ископаемого, или очистными работами.
При вскрытии и подготовке месторождений к очистной выемке полезного ископаемого проводят сопутствующие работы, которые обеспечивают технически, технологически и экономически выгодное и безопасное выполнение основных процессов. К сопутствующим работам относят снижение водопритока и газопоступления из горных пород на рабочие места, заблаговременные при необходимости осушение и дегазация горных пород всего месторождения или его части. Параллельно с очистной выемкой полезного ископаемого и транспортированием его на земную поверхность осуществляют выемку и перемещение для складирования в специально отведенные места пустых горных пород, препятствующих доступу к полезному ископаемому, выполняют доставку материалов, машин и механизмов, снабжают электрической и пневматической энергией, свежим воздухом и многие другие работы.
Обычно предприятие, добывающее полезное ископаемое, осуществляет его первичную переработку и обогащение.
После завершения добычных работ необходима рекультивация, т.е. восстановление земель, нарушенных горными работами.
Подземной называется технология, осуществляемая с помощью подземных горных выработок.
Горные выработки - полости, сооружаемые в земной коре и обустраиваемые в соответствии с их назначением. Подземными называют выработки, расположенные на некоторой глубине от поверхности земли и имеющие замкнутый контур поперечного сечения.
Открытая разработка месторождений полезных ископаемых осуществляется с помощью открытых горных выработок, к которым относят выработки, примыкающие к поверхности земли и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения.
Скважинную технологию применительно к твердым полезным ископаемым называют также геотехнологией. Сущность ее состоит в бурении скважин к полезному ископаемому, изменении физического или химического состояния полезного ископаемого и извлечении продукта на поверхность земли по скважинам. Для перевода твердого полезного ископаемого в состояние, пригодное для транспортирования по скважинам, применяют размыв высоконапорной струей воды, плавление, растворение, химическую и бактериальную обработку.
Подводная технология применяется для разработки континентальных россыпных месторождений, месторождений на дне озер, морей в пределах континентального шельфа и мирового океана.

КОМПЛЕКСНОЕ ОСВОЕНИЕ НЕДР (а. соmprehensive mineral exploitation; н. komplexe Nutzung der Lagerstatten; ф. mise en valeur соmplexe du sous-sol; и. potenciacion соmpleja de subsuelo, explotacion соmpleja de subsuelo) — наиболее полное и экономичное освоение всех видов ресурсов земных на основе сочетаний (комплексов) эффективных горных технологий.

Ресурсы земных недр по своему вещественному составу, месту нахождения и возможностям использования весьма многообразны (табл.). Первые три группы вместе составляют минеральные ресурсы недр: первая группа — природные ресурсы , вторая и третья — их и . Значительные по запасам скопления последних, в частности , представляющие промышленных интерес, иногда называют . Большое число объектов возможного освоения предопределяет многообразие современных способов и средств, сочетания которых эффективны для комплексного освоения отдельных видов ресурсов недр. Из большого числа комплексных горных технологий, которые получают всё более широкое применение в практике разработки месторождений, наибольшие перспективы имеют: комплексная открыто-подземная разработка месторождений, позволяющая при существенном снижении общей себестоимости добычи полезных ископаемых развивать такие её размеры, которые недоступны при обычной последовательной разработке месторождения и (рудники ПО "Апатит", Тырныаузский, Тайский и др.); комплексная подземная или открытая разработки с обычной горной технологией для основной части месторождения и доработка маломощных и забалансовых частей, оставленных целиков, руды , потерянной в закладке и в обрушенной массе породы путём химического и химико-бактериологического выщелачивания; комплексная подземная разработка месторождений системами с обрушением или закладкой с последующим выпуском части горной массы и забалансовых руд или обогащенной части закладочного материала , применение её очень эффективно (Ачисайский, Садонский, Балейский, Ингулецкий и другие рудники); комплексная разработка угольных пластов с использованием обычной технологии и подземной газификации на пластах малой мощности и низкого качества; разработка "геотехнологическими" методами (в частности, выщелачиванием) в сочетании с обычной горной технологией на месторождениях или отвалах; отработка открытым способом оставленных при подземной разработке целиков со значительными запасами полезных ископаемых (в частности, на Джезказганском месторождении, в Кузнецком и Карагандинском угольных бассейнах); комплексная доработка шахтным способом значительных запасов нефти , потерянных при скважинной добыче; сочетание технологий, основанных на применении различных гидромеханизированных комплексов и драг при разработке россыпных месторождений; специальные комплексные технологии для извлечения полезных ископаемых со дна морей (океанов) на больших глубинах.

Для развития комплексного освоения месторождений большое значение имеет совершенствование постановки геологоразведочных работ . При поисково-оценочных работах обязательным становится выявление в залежи и вмещающих его породах попутных полезных ископаемых и минеральных компонентов, которые могут представлять интерес и подлежат дальнейшему изучению на стадии предварительной и детальной разведок. На стадии разведки месторождений , а также в процессе их эксплуатации устанавливаются минеральный состав, содержание и запасы попутных компонентов, производятся исследования по технологии эффективной переработки комплексных полезных ископаемых. На разрабатываемых месторождениях также выполняются указанные геологоразведочные работы и исследования на отвалах, хвостохранилищах .

В связи с проблемой использования попутных компонентов особо важной становится задача научной разработки методик, инструкций, нормативов по разведке, изучению технологических свойств и подсчёту запасов полезных компонентов во вмещающих породах , породах вскрыши, хвостохранилищах, отходах химико-металлургических процессов.

Непрерывно увеличивается число извлекаемых из комплексного минерального сырья "попутных" компонентов, в частности редких элементов , растёт коэффициент их извлечения. Если в 1950 из руд цветных и чёрных металлов извлекалось 35 полезных компонентов, то к 1980 число их достигло 70. Заметно поднялась роль "попутной" продукции, т.е. новых извлекаемых компонентов из руд в цветной металлургии . По некоторым видам руд в полной стоимости получаемой конечной продукции доля "попутной" продукции составляет свыше 50%. Капиталовложения на её производство окупаются в 2-3 раза быстрее, чем на вновь строящихся предприятиях, которые выпускают эту продукцию как основную. Чем больше извлекается из руд попутных полезных компонентов, тем ниже становится минимальное промышленное содержание основных компонентов, а вместе с этим возрастают запасы полезных ископаемых в месторождениях, возможная производственная мощность горных предприятий по конечной продукции и в конечном итоге повышается экономическая эффективность освоения минерально-сырьевых ресурсов.

Горные породы в условиях естественного залегания находятся в состоянии равновесия. При строительстве шахт и карье­ров это равновесие часто нарушается под влиянием многих при­чин. Вследствие этого возникают и развиваются разнообразные геологические процессы и явления, реализующиеся в разруше­нии, деформациях, перемещении и сдвижении масс горных по­род различных объемов. В подземных выработках и карьерах они проявляются также в различных видах водопритоков, филь­трационных деформациях, а в районах распространении много­летней мерзлоты - в явлениях мерзлотного комплекса. Фильтрационные деформации и явления мерзлотного комплекса также вызывают перемещения масс горных пород.

Природа и механизм различных видов перемещений и сдви­жений масс горных пород в подземных выработках и откосах карьеров часто весьма сложны. Всестороннее их изучение, а также закономерностей развития, разработка методов прогноза и управления ими - важнейшие задачи инженерной геологии месторождений полезных ископаемых. ."

Разнообразные геологические вопросы, связанные с освое­нием месторождений полезных ископаемых, изучают и оцени­вают в инженерном аспекте, а прогноз изменений геологических условий составляют в связи со строительством сооружений (шахт, карьеров и др.) и проведением инженерных мероприятий. При этом местом ннженерно-геологических исследований в зависимости от стадии освоения месторождений должны быть площади их распространения, отдельные участки, шахт­ные и карьерные поля и их части и, наконец, шахты и карьеры.

При проектировании и разработке месторождений полезных ископаемых к инженерной геологии предъявляются высокие требования. Развитие горных работ на все больших и больших глубинах, разработка ряда месторождений в сложных геологических условиях, подработка подземными выработками застроенных территорий, а в некоторых случаях занятых водо­емами, и особенно широкое применение открытого способа разработки вызвали необходимость изменить отношение к изу­чению их инженерно-геологических условий. Кроме того, для расчета распределения напряжений в горных породах, равно­весия их масс в горных выработках и откосах, для определе­ния горного давления, прочности и устойчивости целиков и оснований сооружений, для проектирования инженерных защитных мероприятий требуются обоснованные расчетные схемы, расчетные показатели свойств горных пород, водоносных гори­зонтов, зон и комплексов, данные об изменении их во времени и при различных напряженных состояниях, о неоднородности и анизотропии свойств горных пород и условиях их работы. Все эти данные необходимы также в связи с применением новых методов расчета, новых способов и средств разработки место­рождений полезных ископаемых.

Обводненность месторождений часто обусловливает значи­тельные притоки воды в горные выработки, что вызывает необ­ходимость предварительного и систематического осушения во­доносных горизонтов, зон и комплексов. Такие вынужденные мероприятия, применяемые для обеспечения устойчивости гор­ных пород в горных выработках и безопасности ведения гор­ных работ, нередко значительно изменяют баланс подземных вод, истощают их ресурсы и нарушают условия водоснабжения населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Поэтому исследование и оценка степени обвод­ненности, газоносности и геотермических условий месторожде­ний полезных ископаемых, а в районах распространения мно­голетней мерзлоты - мерзлотных явлений являются важней­шими задачами их инженерно-геологического изучения.

Строительство горных предприятий и выполнение горно-эксплуатационных работ постоянно вызывают изменения окру­жающей среды, рельефа поверхности земли, сохранности тер­риторий и сооружений, загрязнение водоемов, рек и подземных вод и др. Поэтому оценка и прогноз изменений инженерно-геологических условий территорий, разработка мероприятии по ра­циональному их использованию и охране от вредных последствий горного производства, геологическое обоснование проек­тов по их рекультивации также являются одними из главных задач инженерной геологии месторождений полезных ископаемых. К этой проблеме относится также широкий круг геологи­ческих вопросов, связанных с рациональным размещением от­валов и гидроотвалов пустых пород (лишенных полезных ком­понентов) горного производства, оценкой и прогнозом их устой­чивости и защитой прилегающих территорий от их вредного влияния. Наконец, важнейшими являются вопросы о возможно­сти использования горных выработок на отработанных место­рождениях или отдельных их участках для объектов различного назначения - складов, силовых установок, гаражей, производ­ственных предприятий и др.

В этом главным образом состоят содержание и задачи ин­женерной геологии месторождений твердых полезных ископае­мых. Как видно из сказанного, она имеет большое научное со­держание и практическое значение. Для решения научных, ме­тодических и производственных проблем и вопросов, связанных с освоением месторождений полезных ископаемых, в инженер­ной геологии месторождений, как и в других ее разделах, ши­роко используются методы: геологический (естественноисторического анализа), геологического подобия, экспериментальный, моделирования, вероятностно-статистический и расчетно-теоретический.

Отмечая развитие инженерной геологии месторождений полезных ископаемых, надо сказать, что многие важные и сложные вопросы еще недостаточно разработаны или не решены вообще, при изучении геологического строения, гидрогеологических условий месторождений, физико-механических свойств грунтов, геологических процессов явлений и охраны геологической среды от отрицательного воздействия горнодобывающих предприятий.

Остановимся на состоянии изученности основных вопросов, охватывающихсодержание и задачи.

Геологическое строение месторождений. Непосредственное изучение инженерно-геологических условий месторождений возможно только после их открытия, т. е. на стадиях предвари­тельной и детальной разведки и разработки. Именно на этих стадиях инженерно-геологические исследования должны яв­ляться обязательной составной частью геологоразведочных ра­бот - частью дальнейшего геологического изучения месторож­дений в инженерном аспекте. Поэтому инженерно-геологическое изучение месторождений обычно начинается тогда, когда их геологическое строение в широком понимании этого слова изу­чено достаточно детально, соответственно стадии геологораз­ведочных работ.

Геологические материалы по всем горнопромышленным рай­онам, бассейнам, рудным поясам и полям, отдельным место­рождениям, шахтным и карьерным полям и т. д. огромны; частично они опубликованы, но главным образом хранятся в геологических фондах. По геологии месторождении полезных ископаемых имеются крупные обобщения в виде монографий, руководств, учебников, отражающие генетические, минералоги­ческие, петрографические, стратиграфические, структурно-текто­нические и другие вопросы. Материалы, касающиеся различ­ных сторон геологии месторождений, освещены также в беско­нечном числе докладов, статей, заметок. В общем геологиче­ское строение месторождений полезных ископаемых, особенно разрабатываемых и разведанных, обычно изучено хорошо.

Тем не менее некоторые вопросы, представляющие первостепенный интерес в инженерно-геологическом плане, чаще всего изучены недостаточно полно. Например, нередко оказыва­ется недостаточно изученным геологический разрез толщ, обра­зующих вскрышу месторождений, петрографические особенно­сти, распространение, условия залегания, геологические типы поверхностей и зон ослабления в рудовмещающих и угленос­ных толщах пород и в породах, образующих вскрышу месторождений. Обычно недостаточно изучаются в количественном отношении степень трещиноватости горных пород, их закарстованность, выветрелость и некоторые другие структурно-петро­графические и структурно-тектонические особенности. Наконец, при разведке месторождений пока, как правило, не уделяется должного внимания изучению напряженного состояния горных пород, особенно избыточных напряжений. Такие наблюдения и измерения редки и отрывочны. Следовательно, дальнейшее геологическое изучение этих вопросов, оценка условий вскрытия и разработки месторождений, устойчивости горных выработок, геологическое обоснование проектов горных сооружений составляют одну из задач инженерно-геологического изучения месторождений.

Гидрогеологические условия месторождений. Подземные воды являются важнейшим элементом инженерно-геологических условий месторождений. На многих месторождениях их относительная роль по сравнению с другими элементами инженерно-геологических условий исключительно велика, что вызывает необходимость производить большие работы и соответственно тратить много средств и труда на осушение месторождений, на борьбу с вредным влиянием подземных вод. В связи с этим возникла необходимость в их изучении, разработке методов оценки и прогноза степени и условий обводнения месторождений, притоков подземных вод в горные выработки, разработке и конструировании технических средств защиты горных: выработок и работ от их неблагоприятного и опасного влияния.

В результате этого гидрогеологические условия большинства месторождений изучены более полно, чем их инже­нерно-геологические условия в целом. Так возник новый раздел в гидрогеологии, получивший название «Подземные воды месторождений полезных ископаемых» или «Гидрогеология месторождений полезных ископаемых», занимающийся по существу изучением одного из важных элементов инженерно-геологических условий месторождений, имеющий теперь мощную теоретическую и методическую базу.

Материалы, характеризующие подземные воды месторожде­ний полезных ископаемых, обширны и продолжают непрерывно пополняться. Имеется большое число капитальных работ, посвященных описанию подземных вод месторождений, закономерностям их формирования, динамике, режиму, химизму, методам их изучения и др. Много публикаций посвящено различным методическим вопросам, особенно касающимся методов, способов и условий осушения угольных и рудных месторождений.

Таким образом, уровень изученности гидрогеологических условий месторождений полезных ископаемых в целом достаточно высок, однако в большинстве случаев эти исследования направлены на решение задач осушения месторождений. Такиеважные вопросы, как влияние подземных вод на изменение свойств горных пород, слагающих месторождения, на развитие разнообразных геологических явлений и соответственно на устойчивость горных выработок и других сооружений нельзясчитать достаточно изученными. Надо заметить, что специа­листы в области инженерной геологии часто поступают неправильно, когда не изучают подземные воды на месторождениях, считая, что это не входит и круг их обязанностей т.е. поступают так, как это исторически сложилось на практике в прошлом. Теперь для геологического обоснования проектов строительства шахт и карьеров и производства горных работ требуется иной подход.

Физико-механические свойства горных пород. Способ вскрытия и система разработки, конструкция горных выработок, их устойчивость, скорость проходки, устойчивость отвалов многие другие важные вопросы, связанные с освоением месторождений полезных ископаемых, в значительной степени определяются свойствами слагающих их горных пород. Поэтому изучению и оценке свойств горных пород всегда уделялось большое внимание. Особенно много таких исследований было выполнено в последние 20-25 лет, когда горные работы стали разви­ваться на все больших и больших глубинах, в сложных инже­нерно-геологических условиях, когда особенно часто месторож­дения стали разрабатывать открытым способом.

В результате накопился аналитический материал по угленосным бассейнам, рудным районам и отдельным место­рождениям. Этот материал частично систематизирован, обрабо­тан и обобщен, Выявлены определенные корреляционные связи между отдельными свойствами горных пород и законо­мерности изменения свойств в пространстве (с глубиной, по простиранию, в пределах геологических структур и т. д.). Уста­новлено, что данные о физико-механических свойствах горных пород необходимы не только для проектирования горных со­оружений- шахт и карьеров, но и для решения геологических задач. Выполнены разнообразные методические исследования с целью установления и унификации методов изучения свойств горных пород.

Bce это показывает, что изученность свойств горных пород месторождений полезных ископаемых довольно полная и в зна­чительной степени удовлетворяет запросам проектирования и строительства шахт и карьеров. И тем не менее в области изу­чения физико-механических свойств горных пород необходимо сделать еще очень многое. Имеющиеся материалы их исследо­ваний очень неоднородны. Большинство специалистов негеоло­гического профиля рассматривает и исследует горные породы как «материал», слагающий борта и откосы карьеров, как среду подземных горных выработок, без учета их генетических и пет­рографических особенностей, положения в геологическом разрезе, без соблюдения правила геологической однородности, без одновременного изучения петрографического и минерального состава горных пород и их строения, т. е. не в должном инженерно-геологическом плане.

При исследованиях свойств горных пород применяются глав­ным образом лабораторные методы и совершенно недостаточно полевые. Поэтому обширный аналитический материал часто бывает недостаточно полноценным, не позволяет объяснять причины изменений свойств горных пород, надежно и эффек­тивно их оценивать и прогнозировать.

Необходимо изменить существующий подход к изучению свойств горных пород, шире практиковать коллективное реше­ние задач при проектировании, строительстве и эксплуатации горных сооружений специалистами горного и инженерно-геоло­гического профиля.

Геологические процессы и явления. При строительстве шахт и карьеров обычно нарушаются естественное состояние и равновесие горных пород, происходят их разгрузка, а иногда и разуплотнение и разрушение, расслаивание, осыпание, обруше­ние, оползание, оплывание, набухание и выпирание и другие виды медленных, быстрых или даже мгновенных их перемеще­ний, сдвижений и давлений на крепь. Все эти и многие другие геологические явления нарушают устойчивость горных вырабо­ток, создают трудности и опасности для производства горных работ. Эти геологические явления требуют применения специ­альных способов проходки горных выработок, различных видов их крепления и других инженерных мероприятий, обеспечиваю­щих безопасную разработку полезных ископаемых.

Встречающиеся на месторождениях геологические явления в настоящее время выявлены и с той или иной степенью де­тальности изучены; разработаны методы их оценки и прогноза угрожаемости, методы предупреждения и борьбы с ними. В этом плане имеются большие достижения, обширная научная и методическая литература, обобщающая опыт и результаты инженерных, научных и ме­тодических разработок.

Однако несмотря на то, что все геологические явления имеют геологическую природу при определенном влиянии на их развитие горнотехнических фактором, их изучением занима­ются, как правило, не геологи, а горные инженеры Они посто­янно, повседневно, преодолевая трудности, создаваемые геоло­гическими явлениями на шахтах и карьерах, вынуждены вести наблюдения за ними, изучать их, разрабатывать приемы и ме­тоды борьбы с ними. Со временем практические запросы гор­ного производства потребовали постановки и специального геологического, инженерно-геологического изучения геологических явлений.

Значительное достижения в исследовании геологических процессов и явлений имеются на разнообразных и многочисленных карьерах. Именно на карьерах получены важные и интересные результаты исследований оползней, осыпей, обвалов, процессов выветривания горных пород, фильтрационных деформаций и др., составившие значительный вклад в развитие инженерной геологии как специальной широкой области геологических знаний. Результаты инженерно-геологического изучения геологических явлений на месторождениях, разрабатываемых подземным способом, в целом пока довольно ограниченны, хотя и здесь имеются определенные достижения в изучении некоторых явлений, например в различных районах и шахтах Донбасса, Подмосковного бассейна, Прибалтийского сланцевого бассейна и некоторых других. В общем же инженерно-геологическое изучение геологических процессов и явлений на месторождениях полезных ископаемых находится пока еще не том уровне, какой требуется. Это – одна из главных задач инженерной геологии месторождений полезных ископаемых.

Охрана геологической среды от отрицательного воздействия го рнодобывающих предприятий. Проблеме охраны окружающей среды в настоящее время уделяется огромное внимание. Число публикаций, посвященных этой проблеме, непрерывно увеличивается.

Различные отраслевые министерства, ведомства, предприятия и научные организации пытаются решать такие задачи самостоятельно. Действующие в настоящее время постановления и нормативные документы требуют решения вопросов охраны природы на всех стадиях проектирования, строительства и эксплуатации сооружений и предприятий. Исследования по охране окружающей природной среды выполняются, и уже достигнуты определенные результаты. Значительное место в них занимают работы по проблеме охраны геологической среды вообще и от отрицательного воздействия горнодобывающих предприятий в частности.

Оценивая современное состояние исследований по этой проблеме, необходимо отметить, что для успешного ее решения выполняют работы организационного, теоретического и методологического порядка. При этом важно четко оговорить, что исследования по этой проблеме должны касаться только геологической среды, только оценки и прогноза отрицательного воздействия на нее горнодобывающих предприятий и различных способов разработки месторождений. Эта оговорка необходима потому, что горнодобывающие предприятия оказывают отрица

ставиться, хотя изученность отдельных элементов, определяю­щих инженерно-геологические условия месторождений, до­вольно полная.

1-3. Генетические и промышленные типы месторождений полезных ископаемых

Месторождения металлических, неметаллических и горючих полезных ископаемых распространены в земной коре неравно­мерно (см. классификацию А. Г. Бетехтнна). В соответствии с историей формирования различных элементов ее тектониче­ской структуры весьма разнообразны и условия образования месторождений. Поэтому в природе встречаются многочисленные генетические типы их, разнообразные по минеральному со­ставу и формам залегания полезного ископаемого, петрографи­ческому составу вмещающих пород, тектоническому строению, приуроченности к тем или иным элементам рельефа и т. д.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ПО А. Г. БЕТЕХТИНУ

I. Металлические полезные ископаемые:

1) черные и легирующие металлы - железо, марганец, хром, ванадий, ко­бальт, никель, молибден, вольфрам;

2) цветные металлы - медь, цинк, свинец, олово, мышьяк, сурьма, висмут,

легкие металлы - алюминий, магний;

благородные металлы - золото, серебро и платиновая группа (платина,

иридий и др.);

радиоактивные элементы - радий, торий и уран;

редкие металлы и редкоземельные элементы - циркон, ниобий, тантал,

галлий, германий и др.

П. Неметаллические полезные ископаемые:

1) строительные материалы - строительный и облицовочный камень, галечники, щебень, пески и др.;

2) горнохимическое сырье - соли, фосфаты, бораты, апатито-нефелиновые

руды и др.

Ш. Горючие полезные ископаемые:

1) твердые горючие ископаемые - угли, горючие сланцы и др.;

2) жидкие и газообразные горючие ископаемые - нефть, природные газы.

Все типы месторождений принадлежат к трем основным ге­нетическим сериям: эндогенной, экзогенной и метаморфической. Их описание приведено в специальных работах. Здесь же только отметим, что при решении разнообразных инженерно-геологических задач, связанных с освоением месторождений и обоснованием проектов шахт и карьеров, важно полно учиты­вать геологическое строение района их распространения и знать, к какому генетическому типу они принадлежат.

В ходе добычи и переработки полезных ископаемых происходит большой геологический круговорот, в который вовлекаются различные системы. Вследствие этого оказывается большое воздействие на экологию региона добычи, и такое воздействие влечет за собой негативные последствия.

Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20 тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при добыче происходит значительная потеря сырья примерно 30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов добычи, особенно открытого способа.

Россия является страной с широко развитой добывающей отраслью, имеет месторождения основных сырьевых ресурсов. Вопросы негативного влияния добычи и переработки сырья очень актуальны, поскольку эти процессы затрагивают все сферы Земли:

• литосферу;
• атмосферу:
• воду;
• животный мир.

Влияние на литосферу

Любой способ добычи предусматривает выемку руды из земной коры, что приводит к образованию полостей и пустот, нарушается целостность коры, увеличивается трещиноватость.

В результате этого растет вероятность обвалов, оползней, разломов близлежащей к руднику территории. Создаются антропогенные формы рельефа:

• карьеры;
• отвалы;
• терриконы;
• овраги.

Такие атипичные формы имеют большие размеры, высота может достигать 300 м, а протяженность 50 км. Насыпи образуются из отходов переработанного сырья, на них не растут деревья и растения – это просто километры непригодной территории.

В ходе добычи каменной соли, при обогащении сырья, образуются галитовые отходы (на одну тонну соли приходится три–четыре тонны отходов), они твердые и нерастворимые, а дождевые воды переносят их в реки, которые часто используются для обеспечения питьевой водой населения близлежащих городов.

Решить экологические проблемы, связанные с возникновением пустот, можно путем заполнения отходами и переработанным сырьём оврагов и выемок в земной коре, образованных в результате добычи. Также необходимо совершенствовать технологию добычи, чтобы сокращать выемку пустой породы, это может в значительной мере уменьшить количество отходов.

Многие породы содержат несколько видов полезных ископаемых, поэтому возможно совмещать добычу и переработку всех компонентов руды. Это не только экономически выгодно, но и благоприятно повлияет на окружающую среду.

Еще одним негативным последствием, связанным с добычей полезных ископаемых является загрязнение ими близлежащих сельскохозяйственных почв. Это происходит во время транспортировки. Пыль разлетается на многие километры и оседает на поверхности почвы, на растениях и деревьях.

Многие вещества могут выделять токсины, которые затем попадают в пищу животным и человеку, отравляя организм изнутри. Часто вокруг магнезитовых месторождений, которые активно разрабатываются, наблюдается пустошь в радиусе до 40 км, почва меняет щелочно-кислотный баланс, и растения перестают расти, а близлежащие леса погибают.

В качестве решения этой проблемы экологи предлагают размещать перерабатывающие сырье предприятия вблизи места добычи, это также позволит сократить транспортные расходы. Например, располагать электростанции вблизи угольных месторождений.

Ну и, наконец, добыча сырья значительно истощает земную кору, с каждым годом уменьшаются запасы веществ, руды становятся менее насыщенными, это способствует большим объемам добычи и переработки. Как следствие – рост объемов отходов. Решением этих проблем может стать поиск искусственных заменителей природных веществ и их экономное потребление.

Добыча соли шахтным способом

Влияние на атмосферу

Колоссальные экологические проблемы оказывает добыча полезных ископаемых на атмосферу. В результате процессов первичной обработки добытых руд в воздух выбрасываются большие объёмы:

• метана,
• оксидов
• тяжелых металлов,
• серы,
• углерода.

Созданные искусственные терриконы постоянно горят, выбрасывая в атмосферу вредные вещества – угарный газ, углекислый газ, сернистый газ. Такое загрязнение атмосферы приводит к увеличению уровня радиации, изменению температурных показателей и увеличение или уменьшения осадков.

Во время добычи в воздух попадает большое количество пыли. Ежедневно на прилегающие к карьерам территории падает до двух килограмм пыли, в итоге почва остается погребенной под полуметровым слоем на долгие годы, а часто навсегда, и, естественно, теряет свое плодородие.

Решением данной проблемы является использование современного оборудования, снижающего уровень выбросов вредных веществ, а также использование шахтного способа добычи вместо открытого.

Влияние на водную среду

В результате добычи природного сырья сильно истощаются водоемы как подземные, так и поверхностные, осушаются болота. При добыче угля осуществляется откачка подземных вод, которые располагаются вблизи месторождения. На каждую тонну угля приходится до 20 м 3 пластовых вод, а при добыче железных руд – до 8 м 3 воды. Откачка вод создает такие экологические проблемы, как:

Кроме нефтяных пятен на поверхности воды, есть и другие угрозы для озер и рек

• образование депрессионных воронок;
• исчезновение родников;
• высыхание малых рек;
• исчезновение ручьев.

Поверхностные воды страдают от загрязнений в результате осуществления процесса добычи и переработки ископаемого сырья. Так же как и в атмосферу, в воду попадает большое количество солей, металлов, токсических веществ, отходов.

В результате этого гибнут микроорганизмы, живущие в водоемах, рыба и прочая живность, человек использует загрязненную воду не только для своих хозяйственных нужд, но и в пищу. Предотвратить экологические проблемы, связанные с загрязнением гидросферы можно путем сокращения сбросов сточных вод, уменьшения расходов воды при добыче продукции, заполнением образованных пустот водой.

Этого можно добиться, совершенствуя процесс добычи сырья, использованием новых разработок в области машиностроения для добывающей отрасли.

Влияние на животный и растительный мир

Во время активной разработки крупных месторождений сырья радиус загрязнений близлежащих почв может составлять 40 км. Почва подвержена различным химическим изменениям, в зависимости от вредности перерабатываемых веществ. Если в землю попадает большое количество токсических веществ, на ней гибнут и не растут деревья, кустарники и даже трава.

Следовательно, нет пищи для животных, они либо гибнут, либо ищут новые места для обитания, происходит миграция целых популяций. Решением этих проблем должно быть снижение уровня выбросов вредных веществ в атмосферу, а также компенсационные меры по восстановлению и очищению загрязненных территорий. К компенсационным мерам относится удобрение почв, высадка лесов, организация пастбищ.

При разработке новых месторождений, когда снимается верхний слой грунта – плодородный чернозем, его можно транспортировать и распределять на бедных, истощенных местах, вблизи уже неактивных рудников.

Видео: Загрязнение окружающей среды

В связи с тем, что минеральные ресурсы являются невозобновляемыми, всё более важными становятся проблемы наиболее эффективного и комплексного использования минерального сырья, в том числе резкое уменьшение его потерь при добыче и переработке.

Комплексная геолого-экономическая оценка месторождений, базирующаяся не только на учёте основных полезных ископаемых и компонентов, но и попутных (включая вскрышные породы, ценные минералы руд, элементы-примеси рудных концентратов, отходы обогащения и передела, дренажные воды), существенно повышает экономический потенциал разведанных запасов, способствует сокращению потерь при добыче, обогащении и переделе. Кроме того она создаёт благоприятные предпосылки для вовлечения в хозяйственный оборот месторождений, разработка которых только на основной компонент малорентабельна или даже убыточна. Наряду с этим комплексное использование месторождений является одной из основных составляющих экологизации недропользования.

Доля попутных компонентов в стоимости товарной продукции рудных месторождений составляет нередко десятки процентов, достигая 45 - 50% в титаноциркониевых россыпях и медных месторождениях и 70% в полиметаллических месторождениях. Так на Норильской группе медно-никелевых месторождений стоимость попутно добываемой платины иногда сопоставима со стоимостью извлекаемых основных руд. Почти все редкоземельные и рассеянные элементы, необходимые в технике, не образующие в природе самостоятельных месторождений, могут быть получены лишь при комплексной переработке руд цветных металлов. Из многих железных руд можно извлекать также кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и др. ценные элементы.

Важное экономическое значение имеет использование попутного нефтяного горючего газа, а также серы и гелия, содержащихся в природном газе многих месторождений.

Всё большее значение приобретает промышленная добыча полезных ископаемых из недр Мирового океана. Кроме месторождений нефти и газа представляют интерес подводные месторождения титана, олова, железо-марганцевых конкреций и др.

Проблемы глобализации минерально-сырьевых ресурсов

Рост мирового народонаселения сопровождается увеличением потребления минерального сырья на душу населения. С 1900 г. до наших дней население мира выросло с 1,5 млрд до 6 млрд человек. Все большее и большее число людей оказываются в зависимости от технологических процессов минерально-сырьевого обеспечения своего существования, так что поиски новых месторождений неизбежно будут продолжаться. Западными экспертами прогнозируется, что в последующие 50 лет объемы горнодобычных работ возрастут по меньшей мере в 5 раз, главным образом за счет новых месторождений.

Концепция сбалансированного развития, выдвинутая ООН в 1992 г., национальные минерально-сырьевые интересы многих стран и проблемы удовлетворительного минерально-сырьевого обеспечения потребностей человечества при росте жизненного уровня, как в развитых, так и в развивающихся странах, требуют глубокого анализа с целью достижения приемлемых компромиссов. Вместе с тем национальные минерально-сырьевые интересы стран, обладающих значительными минеральными ресурсами, в том числе и России, должны быть определяющими как при реализации концепции сбалансированного развития мира, так и при глобализации минерально-сырьевых баз.