Мониторинг на территории деятельности предприятий по добыче урана методом подземного скважинного выщелачивания

В основу данного раздела положены материалы многолетних исследований в данной области сотрудников ОАО «Волковгеология» – Б.Р. Берикболова, П.Г. Каюкова, П.П. Дубинчина, В.Ф. Долгополова, Г.П. Нестерова, Г.Ф. Ефремова, Л.С. Петровой, Л.С. Вятченниковой, П.Е. Чистилина и специалистов НАК Казатомпрома – В.Г. Язикова, В.П. Забазнова, Н.Н. Петрова и других.

Перспективны развития подземного выщелачивания связаны прежде всего с выявлением месторождений урана, которые относятся к «песчаниковому» типу. Около 90% «песчаниковых» руд размещено на юге Казахстана в Южно-Казахстанской и Кызылординской областях, где в настоящее время НАК «Казатомпром» ведет и будет вести многие годы добычу урана (Петров и др., 1995; Язиков и др., 2001; Берикболов и др., 2001). Эпигенетические урановые месторождения региональных зон пластового окисления, сформировавшиеся при циркуляции кислородных атмосферных вод, выщелачивающих уран из горных пород областей питания, транзита и сбрасывания его на геохимических барьерах на пути следования к областям разгрузки позволяют применять метод подземного скважинного выщелачивания в условиях естественной проницаемости пород. Подобные месторождения встречаются в особых геологических обстановках, обычно перекрыты толщами без рудных пород и слабо проявлены или совсем не проявлены на поверхности.

Метод подземного скважинного выщелачиваниянаиболее эффективен, так как позволяет резко сократить количество объектов капитального строительства и уменьшить капитальные затраты в 2 – 4 раза по сравнению с обычным горным способом добычи. Кроме того, скважинные системы обеспечивают возможность постепенного ввода предприятий в эксплуатацию в 3 – 4 очереди и более. При этом первая конечная продукция и отдача от капитальных вложений могут быть получены в очень короткие сроки, а дальнейшее развитие предприятий может частично финансироваться прибылью от эксплуатации. Общая себестоимость продукции на предприятиях скважинного выщелачивания в 3–6 раз ниже её себестоимости на предприятиях с горным способом добычи. Скважинные системы подземного выщелачивания позволяют также резко снизить требования к содержанию урана в рудах и эффективно вовлекать в освоение месторождения убогих руд. Возможные ресурсы урана в таких месторождениях, несомненно, многократно превышают его ресурсы в месторождениях богатых руд. Вместе с тем природные геоэкологические условия пластово-инфильтрационных месторождений, под которыми понимают целую группу факторов, способствуют изоляции таких техногенных вод в водоносных горизонтах урановых рудных залежей. Надежность такой изоляции обеспечивается благоприятными геоструктурными, литолого-фациальными, геохимическими, гидродинамическими, гидрогеохимическими и другими природными факторами (Каюков и др., 2000; Язиков и др., 2001).

В Шу-Сарысуйской урановорудной провинции пластово-инфильтрационного типа подземные артезианские воды горизонтов, вмещающие рудные тела, характеризуются высокими содержаниями Ra-226, Rn-222, Pb-210. В случаях несанкционированного самоизлива из оставшихся бесхозными скважин вблизи них на поверхности образуются значительные (до нескольких гектар) участки загрязнения почв с мощностью дозы гамма-излучения от сотен до нескольких тысяч микрорентген в час и суммарной альфа-активностью грунтов в точках максимума до сотен тысяч беккерелей на килограмм. Размещение этих участков загрязнения в пределах урановорудной провинции показано на рисунке 6.3.1. Общая схема технологии добычи урана методом подземного скважинного выщелачивания с закачными и откачными, а также наблюдательными скважинами показана на рисунке 6.3.2. Карта мощности экспозиционной дозы и результаты опробования почв и подземных вод на одном из участков месторождения Канжуган приведена на рисунке 6.3.3 (Учебно-методическое…, 2000).

Подземное выщелачивание является практически безотходным способом добычи и первичной переработки радиоактивного сырья, поскольку при его применении исключаются:

-выдача руды и горной массы на поверхность, создание отвалов пустых пород и хвостохранилищ гидрометаллургического передела руд;

-выдача на поверхность загрязнённых дренажных подземных вод и сброс их в поверхностные водотоки;

-загрязнение воздушного бассейна пылью и вредными газами.

По существу, все техногенное воздействие подземного выщелачивания ограничено рудовмещающими водоносными пластами, где природные пластовые воды при эксплуатации замещаются рабочими продуктивными растворами, которые по окончании добычи металла трансформируются в так называемые «остаточные». И те, и другие отличаются высокой кислотностью или щелочностью, а также повышенными концентрациями урана (в рабочих растворах промышленными, в остаточных непромышленными) и целого ряда элементов-спутников (селена, ванадия, вольфрама молибдена и др.).

Такое, казалось бы, интенсивное техногенное воздействие на рудовмещающий водоносный горизонт во многих случаях не создаёт никакой дополнительной экологической опасности, поскольку на участках инфильтрационных месторождений подземные воды и в естественных условиях являются изначально заражёнными, по существу, тем же комплексом элементов (уран, селен, ванадий, молибден). Это обусловливает их непригодность для использования в хозяйственно-питьевых целях.

Кроме того, нередко пластовые воды рудовмещающих горизонтов имеют повышенную или высокую естественную минерализацию, что также делает невозможным их практическое использование. На подобных объектах (например, на Долматовском месторождении в Западной Сибири) рудовмещающий горизонт сам по себе оценивается как перспективный пласт-коллектор для экологически безопасного подземного захоронения жидких промышленных отходов. При подземном выщелачивании захоронение остаточных растворов на таких объектах осуществляется как бы автоматически.

Диапазон гидрогеологических условий рудовмещающих водоносных горизонтов может быть достаточно широким: от горизонтов, пригодных для использования в качестве пластов-коллекторов промстоков и потому не требующих специальных предупредительных и восстановительных мероприятий при отработке приуроченных к ним рудных месторождений подземным выщелачивании, до горизонтов, содержащих подземные воды, пригодные для хозяйственно-питьевых целей. В последнем случае отработка месторождений допускается при определённых ограничительных условиях, а иногда может быть вообще признана не целесообразной.

Примерами месторождений с гидрогеологическими условиями первого типа являются Долматовское в Западной Сибири, Мынкудук в Казахстане и др. Близкими ко второму крайнему типу гидрогеологическими условиями характеризуются небольшие месторождения в палеодолинах Украины.

Необходимо отметить, что уже упоминавшаяся особенность гидрогеологического режима эксплуатации месторождений подземным выщелачиванием – некоторый отрицательный дебаланс закачных и откачных растворов – препятствует сколько-нибудь значительному растеканию растворов за контуры отрабатываемых блоков в процессе отработки. Расстояние, на которых отмечалось присутствие рабочих растворов за контурами отработки, изменялись от десятков до 100 – 150 м. Вследствие этого в период отработки, длительность которого для отдельных блоков не превышает 3 – 5 лет, эксплуатационные системы подземного выщелачивания даже в эксплуатируемых для водоснабжения водоносных горизонтах не представляют практической опасности по отношению к водозаборам, удаленным от них на расстояния более 1,5 – 2 км. Тем не менее в таких случаях при проектировании отработки совершенно обязательным являются гидродинамический и миграционный прогнозы взаимодействия водозаборов и участков выщелачивания. Потенциально более опасна в подобных условиях ситуация, создающаяся по окончании отработки месторождения, когда эффект отрицательного дебаланса перестаёт оказывать сдерживающее и ограничивающее влияние на ореол остаточных растворов.

Целью мониторинга окружающей среды на действующих предприятиях по добыче урана методом подземного скважинного выщелачивания является обеспечение достоверной информацией о воздействии предприятия на окружающую среду и возможных изменениях при неблагоприятных или опасных ситуациях.

Система мониторинга ориентирована на организацию наблюдений, сбора данных, проведения анализа, оценки воздействия предприятия на состояние окружающей среды с целью принятия своевременных мер по предотвращению, сокращению и ликвидации отрицательного воздействия данного предприятия на окружающую среду.

Программа мониторинга включает следующие основные направления:

- контроль выбросов в атмосферный воздух;

- контроль за состоянием подземных вод;

- контроль за загрязнением почв и грунтов отходами производства и потребления.