Районы разработки перечисленных выше крупных золоторудных месторождений характеризуются не только экстремальными природно-климатическими условиями высокогорья, но и повышенной по сравнению с другими регионами уязвимостью по отношению к техногенным воздействиям, особенно связанным с добычей и переработкой полезных ископаемых. В частности, высокогорные экосистемы характеризуются: низкими темпами восстановления нарушенного природного равновесия, ландшафта при техногенных воздействиях; замедленным распадом загрязнений и отходов; опасностью возникновения необратимых процессов и каскадных эффектов. К тому же в экстремальных условиях высокогорья воздействия на окружающую среду могут принимать кумулятивный характер, особенно в связи с изменением климата. Кумулятивные воздействия представляют собой нарастающие совокупным итогом протекающие совместно изменения в окружающей среде от множественных воздействий, мероприятий и проектов (строительство и эксплуатация рудников, дорог, жилых посёлков и т.д.), которые приводят к обострению экологической ситуации и повышают риск возникновения опасных природно-техногенных процессов. Как показывает практика деятельности горнодобывающих предприятий в Кыргызстане, чем более сложными природными и горно-геологическими условиями характеризуется месторождение, тем более острой и катастрофичной становится реакция геологической среды на техногенные воздействия[22], тем большие изменения в окружающей среде вызывает его разработка.
Кроме того, в настоящее время в связи с привлечением к добыче и переработке руд крупных иностранных компаний и банков отмечается тенденция увеличения единичной мощности горнодобывающих предприятий. Это вызывается экономическими соображениями, в частности тем, что удельные капиталовложения, себестоимость и производительность на крупных предприятиях имеют лучшие показатели по сравнению с показателями средних и малых предприятий. В то же время, очевидно, что крупные горнодобывающие комплексы с их мощной инфраструктурой, масштабами вторжения в недра оказывают соответственно и более существенное влияние на окружающую среду, особенно в сложных природно-климатических условиях высокогорья, отличающихся не только наличием вечной мерзлоты, но и крупных ледников и снежников.
Само по себе наличие ледников, мерзлых грунтов и криогенных (мерзлотных) явлений (солифлюкции, термокарста, курумов, каменных глетчеров и т.д.), связанных с промерзанием-оттаиванием, являются скорее показателями сложности, а не опасности территории. Тем не менее, в процессе техногенных воздействий повреждение многолетнемёрзлых грунтов и пород, различные по природе нагрузки на ледники могут приводить не только к необратимым отрицательным долгосрочным экологическим последствиям, но и к развитию и интенсификации опасных природно-техногенных процессов: обрушению курумов, каменных глетчеров, в том числе отвалов, внезапным их подвижкам или резкому изменению скоростей солифлюкции, опасным ледниковым процессам (внезапные подвижки ледников, прорывам моренно-ледниковых озёр, гляциальным селям и т.п.).
Распространённость, типы и потенциальную опасность таких мерзлотных и ледниковых процессов и явлений рассмотрим на примере Кумторского золоторудного месторождения, эксплуатация которого совместными усилиями кыргызско-канадского предприятия «Кумтор оперейтинг компани» начата в 1997г.
Отличительной особенностью этого месторождения является то, что оно расположено в сложных геолого-географических и суровых природно-климатических условиях высокогорья, на высотах 3,7-4,1 тыс. км. н. у. м. Рудное тело и зона минерализации частично перекрыты языками ледников «Лысый» и «Петрова». Комплекс инженерных сооружений Кумторского рудника (Рис. 2), включающий объекты с высоким потенциалом геоэкологического риска – карьер, накопители и отвалы пустой породы и забалансовой руды, обогатительную фабрику, хвостохранилище и очистные сооружения, размещён в зоне вечной мерзлоты, у истоков водной системы рек Арабель-Кумтор-Тарагай, т.е. в районе, где зарождается и формируется ледниковый и речной сток важнейшей водной артерии Центральной Азии – реки Нарын – Сырдарья. Сейсмичность района составляет 8 баллов по шкале Рихтера с повторяемостью таких землетрясений 1-2 раза в 1000 лет.
На первом этапе добыча руды ведётся открытым способом с применением для отбойки, разрушения и экскавации горных пород буро-взрывных работ, которые являются мощным источником техногенного воздействия на окружающую среду. При извлечении золота на обогатительной фабрике используется ядовитые цианосодержащие и другие потенциально токсичные реагенты. Суммарное производство золота при полной отработке карьера на глубину 545 м. в течение 11 лет составит 170 тонн. Объём хвостохранилища, в котором будут складироваться отходы переработки и обогащения руды, составит свыше 100 млн. м³. Для сравнения отметим, что суммарный объём 45 хвостохранилищ всех законсервированных и действующих предприятий по переработке минерального сырья в Кыргызстане едва превышает 70 млн. м³.
Анализ последствий техногенного воздействия на уязвимую среду горных экосистем в процессе добычи и переработки минерального сырья в перечисленных горнопромышленных районов свидетельствует о том, что на всех этапах: проектирования, сооружения, эксплуатации и рекультивации большинства объектов были допущены серьёзные ошибки и просчёты, которые стали причиной необратимой деградации окружающей среды в локальном и региональном масштабах, стимулировали развитие и активизацию широкого спектра опасных природно-техногенных катастрофических процессов.
Во избежание подобных ошибок при освоении месторождений в ещё более сложных и суровых условий высокогорья необходимо, чтобы инженерная деятельность по освоению минеральных ресурсов осуществлялась на основе детального анализа всех природных и техногенных факторов, с учётом динамики возможного изменения природно-климатических условий.
В этой связи ещё на стадии разработки технико-экономического обоснования и проектирования были выполнены работы по обследованию территории рудника Кумтор с целью определения характера распространения различных экзогенных геологических процессов и оценка их опасного воздействия (риска) на объекты и персонал рудника. Всего на территории рудника Кумтор выделено 16 видов ЭГП. По степени опасности и по характеру развития эти процессы разделяются на две основные группы:
Процессы первой группы в силу своей внезапности и быстротечности представляют опасность не только для инженерных сооружений, но и для людей, персонала промобъектов рудника, Природные процессы второй группы не представляют опасности для людей, но могут оказать негативное воздействие на долговременную и безопасную эксплуатацию инженерных сооружений.
С учётом указанных ЭГП были осуществлены мероприятия по выбору подходящих площадок для тех или иных сооружений, рудника и их дальнейшему проектированию и строительству.
За 2 года эксплуатации рудника Кумтор, несмотря на все принимаемые меры, предотвращающие развитие опасных экзогенных геологических процессов и направленные на снижение угрозы и смягчения последствий возможных стихийных бедствий, отмечено появление первых признаков неблагоприятных природно-техногенных процессов.
К их числу относятся:
В связи с тем, что эти потенциально опасные природно-техногенные процессы могут отрицательно сказаться на долговременной устойчивости хвостохранилища и других объектов рудника, были проведены научно-исследовательские и изыскательские работы по выявлению причин развития этих процессов, оценки риска возникновения чрезвычайных ситуаций и разработке рекомендаций по их предотвращению.
Хвостохранилище – оценка риска и уязвимости.
Огромное по объёму (110 млн. м³) и уникальное по условиям эксплуатации хвостохранилище высокогорного Кумторского рудника относится к гидротехническим сооружениям овражно-балочного типа. Для складирования «хвостов», на 45% состоящих из твёрдых частиц, выбрана площадка в долине реки Арабель с сооружением ограждающей пионерной дамбы из аллювиального материала, перекрывающей русло и долину реки (Рис. 2). Для предотвращения инфильтрации хвостовых вод дамба и ложе хвостохранилища покрываются синтетической плёнкой. Кроме того, по заверениям проектировщиков естественным препятствием для проникновения жидких фракций хвостов в почву и подземные воды служит слой вечной мерзлоты мощностью от 100 до 200 м, залегающий в 1-1,5 м от поверхности.