Во всех геотектонических обстановках неблагоприятные для захоронения ПО условия характерны для районов активизации новейших движений.
Хранилища жидких, пастообразных или растворимых в воде промышленных отходов следует размещать на участках со слабофильтрующими породами, характеризующимися коэффициентом фильтрации не более 10 см/с. При необходимости размещения отходов в более проницаемых грунтах в камерах хранилища следует предусматривать технические мероприятия по исключению проникновения отходов в подземные и грунтовые воды, а также по исключению воздействия на отходы грунтовых вод. В качестве таких мероприятий можно использовать тампонаж окружающих пород, создание гидроизоляционного слоя, возведение противофилътрационных завес и т.п. [31].
Для создания подземных хранилищ токсичных промышленных отходов не следует использовать выработанные пространства горных предприятий, расположенных в городах и рабочих поселках или непосредственно к ним примыкающих. Требования к местам спуска в подземное хранилище токсичных промышленных отходов и выхода вентиляционной струи, проходящей через такое хранилище (промплошадка), должны соответствовать «Санитарным правилам» и СНиПам для полигонов по захоронению токсичных промышленных отходов [34, 37].
Подземное захоронение ПО может быть организовано на различных глубинах и в различных гидродинамических зонах литосферы. Согласно этому хранилища подразделяются [31]:
- не неглубокие (близповерхностные) – в зоне аэрации и активного водообмена;
- среднеглубокие (промежуточной глубины) – ниже зоны активного водообмена, но не глубже 2000 м, в пределах пластовых температур до 50 – 70 °С;
- глубокие – на глубинах свыше 2000 м.
Для обеспечения безопасного функционирования близповерхностных хранилищ
из-за опасности загрязнения подземных вод они должны размещаться в объеме геологических тел с низкой гидравлической и диффузионной проницаемостью (в глинах, туфах и т.п.) и создаваться защитные сооружения (системы дренажа, гидрозавес и т.п.).
Среднеглубокое захоронение целесообразно и эффективно в объеме мегаблоков кристаллического фундамента платформ. Наиболее оптимально создание такого рода хранилищ в пределах неглубоко залегающих (500-2000 м) депрессий с незначительной динамикой подземных вод.
Глубокое захоронение промышленных отходов может быть реализовано в разрезе кристаллических образований фундамента и в осадочных породах, перекрытых выдержанными толщами (глинами мощностью от 50 до 100 м и более, стратифицированными соляными толщами).
2.2. Использование промышленных отходов в качестве заполнителя при
рекультивации карьеров
При добыче полезных ископаемых неизбежно образуется большое количество отработанных карьерных выемок, негативно влияющих на различные элементы природной среды: нарушение геоморфологии, гидрологического и гидрогеологического режимов, загрязнение подземных горизонтов, ландшафтные изменения (Таблица 1).
Таблица 1.
Классификация негативных воздействий на окружающую среду [32]
| Объект воздействия | Проявление |
| Литосфера | Оползни, оплывание, эрозия склонов и основания выработки, интенсификация карста, просадка лессовых пород; истощение плодородного слоя; изменение микрорельефа; выветривание и обрушивание склонов. |
| Гидросфера | Нарушение режима и загрязнение подземных вод и малых рек; оседание и провалы поверхности из-за суффозии; заболачивание почвогрунтов; подтопление территории и угнетение растительности. |
| Атмосфера | Загрязнение воздуха карьерной пылью; возникновение застойных аэродинамических зон; изменение состава воздуха в ареале глубоких карьеров. |
| Ландшафт | Усиление контрастности рельефа; овраго- и оползнеобразование; смещение пород на склонах; понижение поверхности в прикарьерном пространстве. |
Частичный возврат территории в безопасное хозяйственное пользование достигается путем выполаживания откосов, планировки днища, фитомелиорации и заполнением всего свободного пространства выемки карьера. Практически единственной альтернативой природным рекультивационным материалам (кондиционные и отвальные грунты) являются крупнотоннажные промышленные и/или бытовые отходы.
Опасность промышленных отходов предполагает их предварительное обезвреживание и обработку для снижения класса токсичности и перевод из одного класса опасности в другой, например из взрывоопасных в невзрывоопасные, из самовозгорающихся в несамовоагорающиеся и т. д.
При выборе отходов для рекультивации карьеров необходимо учитывать следующие факторы [32]:
- Эколого-гигиенический – допустимость использования с точки зрения безопасности для людей и окружающей среды;
- Ресурсный – наличие достаточного для заполнения карьера количества отхода;
- Реакционная способность – химическая индифферентность компонентов отхода;
- Инженерно-геологический – сходство отхода с природными материалами карьера.
Благодаря медленному протеканию физико-химических процессов происходит трансформация компонентов отходов. Присутствие растворителей и углеводородов приводит к набуханию полимеров, эмульсии и коллоиды которых пропитывают минеральную часть отходов. Гидролиз солей тяжелых металлов приводит к образованию малорастворимых оксидов и гидроксидов. Данные процессы интенсифицируются в результате экзотермических реакций и затрудненного оттока тепла. Содержание отходов в рекультивируемом карьере в течение 5 – 6 лет приводит к образованию почти однородной резиноподобной массы и достигается детоксикация отходов [32].
Сводная классификация видов работ по рекультивации карьеров с использованием предварительно подготовленных в зависимости от их целевого назначения отходов представлена в Приложении 4.
Таким образом, рекультивация карьеров неутилизируемыми промышленными отходами позволяет проблему их размещения с минимальным экологическим ущербом, при этом достигается уменьшение неблагоприятного воздействия со стороны техногенно нарушенных территорий.
2.3. Размещение радиоактивных отходов
Захоронение и складирование в геологических формациях, являющихся природными изоляторами, в сочетании с несколькими инженерными барьерами, призванными препятствовать распространению токсичных отходов в окружающую среду, составило основу концепции надежного вывода из биосферы и радиоактивных отходов (РАО) различной активности, принятую МАГАТЭ.
С ориентировкой на нее в США в 80-х годах была произведена разработка могильников для РАО в пустотах от разработки соляных и золоторудных месторождений. В Германии РАО захороняются в соляных и железорудных выработках. В остальных странах Западной Европы, а также в Канаде и на Кубе разработка технологий захоронения РАО в геологических формациях также ведется уже в течение нескольких лет. В последние годы геологические и геофизические изыскания на предмет выбора тех участков недр, в которых существуют природные породные изоляторы, способные безопасно использоваться для той же цели, начаты и в странах Восточной Европы, в странах СНГ (Украина и Белоруссия). При этом первоочередность захоронения в недрах РАО, хотя последние и составляют всего около 1% от общего количества неиспользуемых токсичных отходов, диктуется тем, что при размещении их на земной поверхности, которое в основном осуществляется в настоящее время, они представляют для человечества наибольшую опасность [14].
2.4. Требования безопасности при организации хранилищ
При решении вопросов обеспечения эксплуатационной надежности горных выработок, специально создаваемых для подземных хранилищ, необходимо учитывать требования СНиП 2.01.55-85 «Объекты народного хозяйства в подземных горных выработках» и одноименной Инструкции, утвержденной Госстроем СССР и Госгортехнадзором СССР в 1984 г.
Для обеспечения безопасного вывода отходов из биосферы при использовании природных и техногенных объектов должны строго соблюдаться определенные условия и ограничения.
Согласно действующим положениям по проектированию и созданию захоронений отходов запрещается их расположение [29]:
- вблизи месторождений пресных подземных, минеральных лечебных, промышленных вод и их водоохранных зон;
- на территории зон охраны курортов;
- на территории заповедников;
- в пределах селитебных и рекреационных зон населенных пунктов.
Кроме того, подземные хранилища не рекомендуется размещать:
- на площадях залегания полезных ископаемых без согласования с органами Государственного горного надзора;
- в зонах активного карста;
- в зонах активизации процесса сдвижения породной толщи от ведения горных работ;
- в массивах, склонных к горным ударам и относящихся к пожароопасным (выделяющих или образующих при контакте с промышленными отходами взрывоопасные или ядовитые газы);
- в пределах сейсмоактивных районов;
- в зонах естественного питания и разгрузки водоносных комплексов;
- вблизи неотектонически активных разломов и дизъюнктивных нарушений в породной толще;
- в районах интенсивной техногенной нагрузки на недра, приводящей к нарушению природной изоляции подземных резервуаров (например, в районах старых нефтяных месторождений, для которых характерно наличие значительного фонда дефектных скважин, являющихся основными каналами вертикальных потоков флюидов);
- в районах, где не исключена возможность проникновения в хранилища поверхностных вод в различных аварийных ситуациях (наводнения, сели, прорывы дамб и плотин водо- и шламохранилищ, оседание земной поверхности под влиянием горных работ и т. п.).