д.э.н., академик Каренов Р.С.
Карагандинский государственный университет имени академика Е.А. Букетова

Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых как основа интенсивного освоения минерально-сырьевой базы Казахстана

В феврале 2010 г. в Казахстане был принят Стратегический план развития страны до 2020 г., определивший пять ключевых направлений. Были обоснованы принципы и приоритеты развития, призванные обеспечить стабильную базу для роста, процветания и безопасности Республики Казахстан (РК) на предстоящее десятилетие.

Одно из ключевых направлений – ускорение диверсификации экономики. В его реализацию Правительством РК при активном участии общественности и бизнес-сообщества была разработана и принята Государственная Программа форсированного индустриально-инновационного развития (ГП ФИИР) страны в 2010-2014 гг. В рамках ГП ФИИР разработаны Республиканская Карта индустриализации, в которую вошло свыше 100 крупных индустриальных проектов общей стоимостью более 45 млрд. долл. США, а также Схема рационального размещения производственных мощностей.

В настоящее время ведется разработка Региональных Карт индустриализации, ряда отраслевых программ, которые заменят существовавшие до этого многочисленные стратегии, планы и концепции республиканского, отраслевого и регионального уровня. До сих пор их реализация зачастую была нескоординирована по целям и задачам, местами носила декларативный характер без указания конечных результатов и ответственных за их достижение лиц.

В новых условиях хозяйствования делается попытка создать практическую институциональную базу модернизации экономики, нацеленную на конечный результат. Одним из эффективных механизмов осуществления ускоренной индустриализации и диверсификации экономики призвана стать система технологического развития страны.

В ходе разработки ГП ФИИР был изучен международный опыт технологического развития государств с рыночной экономикой - Норвегии, Южной Кореи, США, Финляндии, Малайзии, Сингапура, а также приняты во внимание отдельные успешные элементы систем плановой экономики - СССР и Китая. Несмотря на то что в этих странах применялись разные подходы и механизмы, их объединяет результативная система управления технологическим развитием, что, по нашему мнению, и есть непременное условие успешной инновационной индустриализации.

Опыт этих государств также показывает, что такая система строится на единой координации госорганов, институтов развития, науки и частных компаний, а также на едином технологическом, экономическом и ресурсном планировании, в рамках которого ставятся конкретные задачи и осуществляется контроль.

Не секрет, что с распадом СССР отраслевая прикладная наука Казахстана переживала не самые лучшие времена. Были разрушены имевшиеся технологические связи с предприятиями России и других стран, в то время как экономика суверенной республики еще не была в состоянии обеспечить спрос на отечественные разработки. Только что появившийся отечественный бизнес волновали совсем другие проблемы, а у государства денег зачастую не хватало и на решение самых насущных социальных вопросов. Иностранные инвесторы, пришедшие в Казахстан, также опирались в основном на имевшиеся западные технологии и разработки, продавая их при этом за большие деньги.

Таким образом, причиной слабого взаимодействия науки и экономики в Казахстане стало то, что эта сфера фактически осталась без государственного регулирования. Между тем в науке видят сегодня спасение гегемоны мировой экономики – США, Япония, Германия, Великобритания и другие. Там резко увеличивают объемы финансирования науки, опытно-конструкторских разработок. В этом же русле действует и Китай - основной импортер технологий. Он приступил к собственным научным исследованиям в разработке технологии по многим направлениям, повысив в 2009 г. расходы на науку на 25,9% [1, С.25].

С учетом опыта передовых стран мира в Казахстане одобрена новая модель научной системы. Она предусматривает крупные изменения в структуре управления и стимулирования науки, обеспечение ее связи с производством. Это означает, что в дальнейшем основой всей работы Правительства РК по инновационной индустриализации Казахстана должно стать создание системы управления технологическим развитием с учетом лучшего мирового опыта и при тесном взаимодействии с частными отечественными и иностранными инвесторами.

Для этого необходимо обеспечить наличие четко обозначенных государством долгосрочных технологических задач по приоритетным направлениям развития экономики, координации и регулятивной базы, позволяющей консолидировать усилия всех субъектов отрасли для их реализации, отраслевых НИИ и проектных компаний (с соответствующими лабораториями, экспериментальными площадками и полигонами), осуществляющих разработку и внедрение технологий.

Чрезвычайно актуальной представляется в этой связи разработка специализированных программ по переводу экономики на новые источники энергии и внедрение геотехнологий в добычу полезных ископаемых.

Сейчас перед горной наукой стоит комплекс проблем, требующих проведения фундаментальных исследований для дальнейшего повышения эффективности горного производства за счет совершенствования технологии разработки и переработки минерального сырья. При этом актуальность создания и применения геотехнологических методов добычи полезных ископаемых обусловливается следующими моментами:

а) в последние годы горнодобывающая промышленность Казахстана характеризуется снижением эффективности вследствие резкого ухудшения горно-геологических и горнотехнических условий разработки, перехода горных работ на глубокие горизонты, исчерпания возможностей рационального использования недр традиционными технологиями;

б) выявление закономерностей проявления горного давления, деформации и сдвижения горных пород, вызванных ведением горных работ, требует создать энергосберегающие, экономически чистые и безопасные инновационные технологии с использованием потенциальной энергии массива;

в) основой горной технологии на предстоящие несколько лет, видимо, останется широко применяемый пока буровзрывной способ разрушения горных пород. В то же время, учитывая ряд существенных недостатков этого способа, следует разрабатывать новые инновационные технологии с безвзрывным способом разрушения крепких руд;

г) освоение угольных и рудных месторождений в настоящее время, как правило, осуществляется с использованием физико-технических способов добычи углей и руд с их последующим обогащением. Это предопределяет образование большого количества различных видов техногенных отходов, размещение которых требует отчуждения значительных территорий и наносит непоправимый вред окружающей среде.

Наличие колоссальных объемов отвалов горных пород, хвостов обогащения и т.д., накопленных в течение длительного времени разработки угольных месторождений и крупных рудоносных провинций, ужесточение экологических требований и соответственное увеличение платы за загрязнение окружающей среды, ставит перед горнодобывающими предприятиями вопрос об утилизации отходов горного производства.

Перспективным направлением снижения экологической нагрузки на окружающую среду является комплексное освоение месторождений, предусматривающее, наряду с традиционными физико-техническими способами добычи, применение геотехнологий, т.е. физико-химических технологий для вовлечения в эффективную разработку не только бедных руд, но и техногенного сырья с утилизацией последнего в выработанном пространстве карьеров и подземных рудников [2].

В настоящее время различают следующие основные разновидности геотехнологических методов как наиболее эффективных методов повышения полноты использования богатств недр, вовлечения в эксплуатацию некондиционных или потерянных полезных ископаемых.

1. Скважинная геотехнология в различных ее модификациях. Это основной способ извлечения из недр жидких, газообразных полезных ископаемых, их смесей. Он включает также методы подземного и кучного выщелачивания золота, урановых руд, техногенного медно-колчеданного сырья.

   Вообще скважинный способ добычи – в принципе самый экономичный

   и совершенный. Добывая полезные ископаемые даже со значительно больших глубин, чем при подземном способе, он обходится без сколько-нибудь серьезных подземных сооружений, а все коммуникации сводятся к сооружению скважин и трубопроводов. Труд под землей здесь вообще не затрачивается, а расход материалов сводится в основном к металлическим трубам и растворителям. К сожалению, скважинный способ добычи пока еще применяется в основном для жидких и газообразных полезных ископаемых, хотя, очевидно, что ему будет принадлежать более широкая область использования в будущем.

2. Для Казахстана особенно актуальна скважинная гидродобыча руд. Она позволяет избирательно извлекать из недр то, что нужно, минимально затрагивая околорудный массив, оставляя нетронутой систему подземных вод. На практике это выглядит так. Рудное тело вскрывается сетью направленных скважин, физическими воздействиями оно приводится в раздробленное подвижное состояние, а потом напорным потоком циркулирующего раствора с большими несущими свойствами руда выносится на поверхность. После отработки образовавшиеся пустоты заполняются цементными растворами, близкими по свойствам к извлеченной руде.

   У нас множество мелких и средних по запасам месторождений золота, полиметаллов, железо-марганцевых руд и редкоземельных элементов, не рентабельных для шахтной или карьерной отработки. Скважинная гидродобыча может сделать их высокорентабельными.

3. Подземная газификация углей (ПГУ) представляет собой физико-химический процесс превращения угля в горючий газ с помощью свободного или связанного кислорода, непосредственно в недрах земли. Подготовка газогенератора осуществляется посредством бурения сети скважин, одни из которых служат для подачи дутья, а другие - для выдачи выработанного подземной газификацией газа. Полученный газ пригоден для использования в энергетических и технологических целях при развитии химического крыла по переработке химических продуктов, содержащихся в газе подземной газификации, и дальнейшего получения синтез газа и водорода. Эта технология может стать одной из наиболее эффективной и экологически чистой для отработки крутых и крутонаклонных пластов мощностью более 2 м. Однако на сегодня она имеет ряд недостатков: высокие потери (около 58% в энергетическом эквиваленте); низкая теплота сгорания получаемого газа (3,0-5,0 МДж/м³); трудности управления процессом горения [3, С.24].
4. Геотехнология применима и в нефтедобыче. Это избирательно направленная, многоярусно-дренажная система добычи. При ее внедрении на разработке одного среднего по запасам нефти месторождения за счет сокращения объемов бурения скважин можно сэкономить несколько миллиардов тенге. При этом достигаются высокая степень извлекаемости и чистота продукции.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт создания и внедрения физико-химических технологий добычи и переработки минерального сырья, применение геотехнологических методов имеет экономическое и социальное значение, поскольку позволяет: увеличить добычу полезных ископаемых без увеличения численности рабочих; свести к минимуму затраты на вскрытие и подготовку залежей; исключить или резко сократить операции по разрушению, доставке и транспортировке горной массы; исключить присутствие людей под землей и повысить производительность труда; снизить себестоимость металла в 2-3 раза [4, С.30].

Для дальнейшего повышения эффективности этих методов необходимо проведение глубоких исследований, в частности, по созданию физико-химических основ диффузионного растворения и фильтрационного переноса металлов в пористых средах продуктивных пластов.

Литература:

1. Мендебаев Т. Наука просится в упряжку (Глобальный экономический кризис – сигнал к технологической модернизации)// «Казахстанская правда», 8 октября 2010г.,С.25.
2. Проблемы техногенного преобразования недр Земли / Под ред. К.Н. Трубецкого, В.А. Чантурия, Д.Р. Каплунова. – М.: ИПКОН РАН, 2007. – 322 с.
3. Шаклеин С.В., Писаренко М.В. Нетрадиционные технологии добычи угля – основа интенсивного освоения минерально-сырьевой базы Кузбасса// Горная промышленность.- 2010. –№ 4 (92). – С.22-25.
4. Галиев С.,Едыгенов Е. Приоритетные направления горной науки и горнодобывающей отрасли // Промышленность Казахстана. – 2005. – №5 (32). – С. 28 – 31.