Введение …………………………………………………………………... 14
1 Физико-географическая характеристика района проведения работ ... 17
1.1 Административное положение района .......................................... 17
1.2 Климатические условия ................................................................... 18
1.3 Геоморфологическая характеристика ............................................ 19
1.4 Гидрогеологическое описание ........................................................ 21
2 Геологическая характеристика района проведения работ .................. 23
2.1 Геолого-структурная характеристика Северо-Казахстанской
урановорудной провинции .............................................................. 23
2.2 Ишимско-Балкашинская урановорудная зона ............................. 28
2.3 Ишимский рудный узел .................................................................. 31
2.4 Геологическое описание Ишимского месторождения ................. 35
2.4.1 История геологического изучения ......................................... 34
2.4.2 Геолого-структурная характеристика ..................................... 35
2.4.3 Минеральный состав руд .......................................................... 39
2.4.4 Радиогеохимическая специализация горных пород.............. 39
3 Эманационная съемка ........................................................................... 42
3.1 Радиоактивные эманации .............................................................. 42
3.2 Эманирование горных пород и распространение
радиоактивных эманаций........................................................................... 43
3.3 Эманационный метод, область и условия его применения ......... 45
4 Экологические исследования………………………………................. 48
4.1 Материалы и методы исследования……....................................... 48
4.2 Радиоэкологическая обстановка на территории Ишимского
месторождения и прилегающих территориях………………………..... 52
4.3 Нерадиационные показатели исследуемых территорий ............. 5311
4.4 Результаты радиоэкологических исследований на территориях,
прилагающих к урановым шахтам Ишимского месторождения .......... 56
4.5 "Сонная болезнь"............................................................................. 62
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение .................................................................................... 66
5.1 Сметная стоимость выполнения работ ........................................... 66
5.1.1 Технико-экономическое обоснование продолжительности
работ по проекту и объемы проектируемых работ ................................. 66
5.1.2 Расчет затрат времени и труда по видам работ ..................... 67
5.1.3 Расчет затрат на приобретение расходных материалов ........ 69
5.1.4 Расчет затрат на проведение лабораторных работ ................ 70
5.1.5 Расчет затрат на проведение полевых и камеральных работ. 71
5.1.6 Расчет сметной стоимости работ ............................................ 72
5.2 Обоснование эффективности проекта .......................................... 75
5.2.1 Экологический и социальный эффекты при выполнении
проекта........................................................................................................ 76
6 Социальная ответственность…………………………………............. 77
6.1 Профессиональная социальная безопасность…………………… 77
6.1.1 Анализ опасных факторов и мероприятия по их
устранению……...................................................................................... 78
6.1.2 Анализ вредных факторов и мероприятия по их
устранению……..................................................................................... 79
6.2 Экологическая безопасность……………………………………. 84
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………….... 86
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности ............................................................................................. 88
Заключение ................................................................................................. 91
Список публикаций ..................................................................................... 95
Список используемой литературы ............................................................ 9612
Приложение А. Схема размещения урановых месторождений в
Казахстане .................................................................................................... 100
Приложение Б. Геолого-радиоэкологическая карта Акмолинской
области ......................................................................................................... 102
Приложение В. Карта антропогенной нагрузки на геологическую
среду Акмолинской области ...................................................................... 104
Объектом исследования является Ишимское ураново-молибденовое
месторождение и прилегающие к нему территории.
Цель работы – изучение геолого-структурных характеристик
Ишимского месторождения и влияния эманационных процессов на
радиоэкологическую ситуацию в Есильском районе Акмолинской области и
на территории близлежащего села Калачи.
В результате исследования изучена физико-географическая
характеристика района проведения работ, представлена геологическая
характеристика района исследования, рассмотрены вопросы эманационной
съемки, измерены и проанализированы радиоэкологические параметры
исследуемой территории.
В работе также приведены аспекты социальной ответственности при
организации и проведении геоэкологических работ на территории
декультивированных урановых шахт и некоторые аспекты финансового
менеджмента проводимых работ.
Введение
Интенсивные поиски и разведка месторождений урана на территории
Казахстана начались в середине 40-х годов и увенчались к 1951 году
открытием первого промышленного месторождения, а впоследствии – целого
ряда месторождений. Всего в Казахстане эксплуатировалось и разведывалось
65 месторождений, из которых в Северном Казахстане – 34, в Центральном
Казахстане – 6, в Южном Казахстане – 23, в Западном Казахстане – 2 (рис. 1).
Рисунок 1 – Карта расположения основных урановых районов в
Казахстане, урановые шахты/открытые карьеры (квадраты и ромбы) и
участки добычи урана методом выщелачивания (перевернутые треугольники)
[29]
На территории Северного Казахстана Акмолинской области
(Есильский район) в правобережной части р. Ишим расположен Ишимский
рудный узел, в состав которого входит Ишимское уран-молибденовое
месторождение.
Средние содержания основных компонентов и примесей урановых
руд в пологих зонах месторождения «Ишимское» (данные химических15
анализов, %): U – 0,204, Th – до 1,0, Zr – 0,02, Sr – 0,03, Mo – 0,066, As – 0,03,
Ti – 0,36, Tl – до 0,008, P2O5 – до 1,0, отношение Мо/U – 0,36. Кроме того,
отмечены Sb, Cu, Pb, Zn, Se, Hg [30].
Эксплуатация месторождения проводилась подземным способом до
1992 г. Балансовые запасы месторождения были исчерпаны. В течение 1993-
1994 гг. демонтировано оборудование подземного комплекса, выработки
ликвидированы, т.е. затоплены. Но работы по рекультивации отвалов
забалансовых руд и хвостохранилищ, предприятий по добыче и переработке
радиоактивных руд практически не производились.
На территории урановых шахт Ишимского месторождения и
прилегающих к ним территориях (с. Калачи) были произведены
радиоэкологические исследования, которые показали, что село Калачи
находится в зоне высокого потенциального риска от действия природных
радиоэкологических факторов. На территории исследуемого района
зафиксированы высокие концентрации радона, а также значительное
выделение торона, хотя его период полураспада составляет меньше минуты.
Повышенные концентрации радиоактивных газов в
приповерхностном воздухе объясняются эманационными процессами [3].
Горные породы, содержащие некоторое количество радиоактивных
элементов, выделяют часть радиоактивных эманаций в окружающую жидкую
и газообразную среду. Радиоактивные эманации накапливаются в породах и
трещинах горных пород и вследствие диффузии, а также конвекционных
потоков, по газопроводящим каналам распространяются в различных
направлениях от эманирующего объекта. Часть радиоактивных эманаций ,
выделенные на месте или привнесенных в почвенный воздух, участвуют в
газовом обмене между почвенным слоем и атмосферой.
Известно, что месторождения урана (особенно гидротермального
генезиса) часто связанны с тектонически ослабленными зонами,
трещиноватыми участками вмещающих горных пород, наличием глубоких16
тектонических нарушений. Эти условия облегчают поступление радона из
коренных пород в приповерхностные слои.
Повышенное содержание радиоактивных элементов в атмосферном
воздухе, водоемах и почве способствует поступлению и накоплению их в
организме человека [1]. Интенсивные и длительные воздействия экологически
неблагоприятных факторов среды могут приводить к перенапряжению
адаптационных систем, развитию предболезненных и болезненных состояний.
Ишимское месторождение входит в состав Ишимского рудного узла
(Северный Казахстан) [5]. По новому административному делению
Ишимский рудный узел расположен в пределах Ишимско-Балкашинской
урановорудной зоне, которая в свою очередь входит в состав СевероКазахстанской урановорудной провинции.
Месторождение расположено на геохимически специализированной
геологической формации, обогащённой ураном и торием, являющихся
источником дальнейшего обогащения этими радионуклидами и продуктами
их распада, как современных образований – почв и донных осадков, так и
природных вод (трещинных, грунтовых и поверхностных) и почвенного
воздуха газообразными изотопами радона, в основном Rn-222 и Rn-220 [10].
Аномально высокие концентрации урана и тория характерны уже для
значительных площадей развития допалеозойских гнейсов и сланцев
различного состава – урана до 90 Бк/кг и тория – до 140 Бк/кг. Довольно
часто в этих породах отмечены и повышенные содержания калия до 5%
порядка 1400-1500 Бк/кг по К-40.
Высокая специализация на уран и торий отмечается для гранитоидов
силур-девонского и пермского возрастов – активность U-238 в среднем лежит
в пределах 75-150 Бк/кг, достигая значений в локальных точках 800-900
Бк/кг; Th-232 – 160-200 Бк/кг с максимальными значениями до 500 Бк/кг.
Важной особенностью этих гранитоидов является то, что значительная часть
урана находится в так называемой «подвижной», миграционно-способной
форме, при этом уран легко выщелачивается из массивов трещинными
водами, из кор выветривания – грунтовыми и поверхностными водами.
В результате радиоактивного распада урана образуются новые
элементы, одним из которых является радий [3]. Продукты альфа-распада
радиоактивных элементов радия (Ra), тория (Th), актиния (Ac), являющиеся92
химически инертными газами, получили название радиоактивных эманаций.
Эманация радия – радон, тория – торон, актиния – актинон.
Различные горные породы, слагающие исследуемый участок земной
коры и содержащие то или иное количество радиоактивных элементов,
выделяют часть радиоактивных эманаций в окружающую жидкую и
газообразную среду. Радиоактивные эманации накапливаются в породах и
трещинах горных пород и вследствие диффузии, а также конвекционных
потоков, по газопроводящим каналам распространяются в различных
направлениях от эманирующего объекта. Часть радиоактивных эманаций,
выделенных на месте или привнесенных в почвенный воздух, участвуют в
газовом обмене между почвенным слоем и атмосферой.
Известно, что месторождения урана (особенно гидротермального
генезиса) часто связанны с тектонически ослабленными зонами,
трещиноватыми участками вмещающих горных пород, наличием глубоких
тектонических нарушений.
Границы и структура гранитизированного блока определяются
системой региональных ортогональных и диагональных разломов, которые
контролируют размещение гранитоидов различного возраста и состава [10].
Эта система разломов, по которым развиты коры выветривания глубиной
десятки метров, представляет собой густую сеть линейных проницаемых
структур, по которым осуществляется подток Rn-222 как к поверхности, так
и в грунтовые воды. Концентрация радона в родниках достигает величины
2400 Бк/л, в грунтовых водах (колодцы) – до 1300 Бк/л.
В результате проведенных радиоэкологических исследований на
территории прилегающей к заброшенным шахтам Ишимского
месторождения (с. Калачи) были проведены замера плотности потока альфаи бета-частиц, мощности экспозиционной дозы в жилых помещениях и в
окружающей среде, замеры эквивалентной равновесной объемной93
активности (ЭРОА) радона в воздухе помещений и сельскохозяйственных
участков.
Мощность экспозиционной дозы на территории села Калачи (на
открытой местности 0,06-0,19 мкЗв/час, внутри жилых и других помещений
0,06-0,28 мкЗв/час) ниже предельно допустимых значений. Повышенный
уровень гамма-излучения в районе шахт (0,15-0,38 мкЗв/час) является
характерным для урансодержащих пород. Пиковые значения (4,51мкЗв/час,
12,37 мкЗв/час) объясняются наличием вблизи шахт отвалов породы.
Урановые шахты были засыпаны более 20 лет назад, однако они до сих пор
оказывают неблагоприятное воздействие на радиоэкологическую обстановку
в крае.
В воздухе жилых и подвальных помещений повсеместно
наблюдаются случаи накопления радона в концентрациях, многократно
превышающих ПДК (200 Бк/м3). Для жилых помещений этот показатель
составил 21 %, тогда как в погребах и подвалах высокая концентрация
радона наблюдалась в 100% случаев.
Многократные превышения ПДК ЭРОА радона в исследованных
жилых помещениях оказывают прямое влияние на суммарную дозу
облучения населения. При этом средний уровень объёмной активности
радона в большей части жилых домов (2014 год – 186 Бк/м3, 2015 год – 211
Бк/м3, 2016 год – 152 Бк/м3) находится в пределах нормы.
Помимо очень высоких концентраций радона в подвальных
помещениях также было зафиксировано значительное выделение торона,
хотя его период полураспада составляет меньше минуты. Данный факт
объясняется наличием примесей тория в урановых месторождениях
грунтовых пород.
Также был произведен анализ нерадиационных показателей.
Выявлено превышение озона в 1,3-4,3 раза над ПДК в 6 точках из 17
исследуемых (35%), превышение оксида углерода в 1,3-2 раза над ПДК в 594
точках из 19 исследуемых (26%), превышение содержания ацетона на 2
порядка в 9 точках из 19 исследуемых (47%).
Одна из возможных причин повышенной активности всех выше
перечисленных газов – процессы, происходящие в заброшенных шахтах
бывшего уранодобывающего комплекса. В результате многолетней
подземной разработки Ишимского и Любимовского месторождений, под
землей образовались обширные пустоты (ориентировочно 53 млн. м3). При
ликвидации заброшенные шахты были затоплены. В настоящее время
откачка воды не производится. Вероятно, образование данных газов
происходит в результате физико-химических процессов, происходящих в
шахтах, под действием ионизирующей радиации (так называемый радиолиз).
В периоды повышения температуры из-за возникающего перепада
давления, а также во время весеннего снеготаяния и сезонов дождей из-за
повышения уровня воды в шахтах, происходит увеличение давления на
воздушно-газовую смесь и ее залповые выбросы к дневной поверхности по
проницаемым зонам в породах и почвах.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
