Стратегия освоения сырьевых ресурсов Урала

Ю.В.Волков, И.В.Соколов, А.А.Смирнов, Институт горного дела УрО РАН

Несмотря на 300-летнюю историю добычи минерального сырья, Урал остается наиболее богатым регионом, стоимость разведанных запасов которого, приходящихся на единицу площади, на порядок выше, чем в среднем по России [1 ]. Однако с нарушением традиционных экономических связей после распада СССР в горнопромышленном и металлургическом комплексах Урала отчетливо проявляются негативные экономические и социальные тенденции, требующие изменения стратегии геологоразведочных работ, добычи и переработки минерального сырья с целью обеспечения минерально-сырьевой безопасности региона.

Горнодобывающая и металлургическая промышленность являются одними из важнейших отраслей экономики Уральского региона. Горно-металлургическим комплексом Урала производится 40% российского чугуна и добывается до 20% железных руд [2]. Основной объем продукции черной металлургии (до 85%) приходится на предприятия Свердловской и Челябинской областей - это Ниж-не-Тагильский (НТМК), Магнитогорский (ММК), Челябинский («Мечел») металлургические комбинаты.

Балансовые запасы 75 месторождений железных руд Урала составляют 14.8 млрд. т, в т.ч. 9.3 млрд. т промышленных категорий А+В+С. Общая обеспеченность разведанными запасами при достигнутом уровне добычи, например, в Свердловской области составляет около 150 лет. Уральский регион является вторым в стране по обеспеченности запасами железных руд после Центрального и в нем сосредоточено 15% балансовых запасов железных руд России. Запасы железных руд региона представлены в основном титано-ма-гнетитовыми рудами качканарского типа. Наиболее крупное месторождение этого типа - Гусевогорское, в рудах которого среднее содержание железа составляет 16.5%, вания - 0.15%, титана - 1.25%. Разработку этого месторождения ведет ОАО Качканарский ГОК «Ванадий», обеспеченность балансовыми запасами которого весьма высокая.

К этому же типу относится и Суроямское месторождение (Челябинская обл.) с запасами 6 млрд. т. Содержание железа в исходной руде - 14.5%. Руды этого месторождения являются легкообогатимыми и легкоплавкими. Учитывая, что месторождение расположено неглубоко от поверхности (величина наносов в среднем 8 м), затраты на его вскрытие будут небольшими. Предварительная технико-экономическая оценка освоения Суроямского месторождения показала возможность его рентабельной отработки при производственной мощности предприятия 30-40 млн. т. Годовая чистая прибыль может составить 60 млн. долл. США. Срок окупаемости капитальных затрат - 5-7 лет.

Однако металлургический комплекс Урала испытывает острый дефицит в скарновых (контактово-метасоматичес-ких) магнетитовых и титано-магнетитовых рудах. Для покрытия этого дефицита металлургические комбинаты Урала в настоящее время ориентируются на использование железорудного сырья горнодобывающих предприятий Центра России (КМА) и Казахстана. Так, в настоящее время до 30% сырья для НТМК поставляется из Михайловского ГОКа. ММК 90% потребности в сырье покрывает поставками из Соколовско-Сарбайского ГОКа. В таком же положении находятся ОАО «Мечел» и ОАО «Носта» (Оренбургская обл.). Уже в 2004 г. на Урал из других регионов было завезено 24.8 млн. т железной руды (около 60% от потребности).

Кроме того, черная металлургия Урала испытывает острый дефицит в марганцевых и хроми-товых рудах. Марганцевые руды в послевоенные годы на Урале не разрабатывались, хотя запасы их на шести месторождениях Северопесчанского марганцевого бассейна по категориям А+В1+С2 составляют около 40 млн. т. Потребность Урала в марганцевой руде - 500-600 тыс. т в год.

Единственным предприятием по добыче хромитов на Урале является ОАО «Сарановская шахта «Рудная» проектной мощностью 240 тыс. т в год. Из-за низкого содержания хрома и относительно высокого содержания железа и кремния руда используется для производства огнеупоров. Потребность Урала в хромитах для металлургического производства составляет 1 млн. т и для огнеупоров до 500 тыс. т в год. Промышленные запасы хромитовых руд, пригодных для металлургического производства, в настоящее время на Урале отсутствуют. Однако прогнозные ресурсы хромитов оценены в 170 млн. т.

Таким образом, дефицит в железорудном сырье в Уральском регионе и относительно высокая стоимость привозного сырья предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Только ее развитие на основе соответствующих инвестиций в геолого-разведочные работы, вовлечения в эксплуатацию уже разведанных месторождений, строительство новых горнодобывающих предприятий позволит отказаться от привозного сырья (стоимость перевозок которого иногда превышает затраты на добычу 1 т товарной руды), повысить устойчивость горно-металлургических предприятий Урала и, следовательно, обеспечить минерально-сырьевую безопасность региона. При этом необходимо осознавать, что решение данной проблемы выходит за пределы отдельного горнодобывающего или металлургического предприятия, а результаты могут сказаться лишь через 20-25 лет на развитии горно-металлургического комплекса Урала в целом.

Учитывая высокий уровень обеспеченности Уральского региона титаномагнетитовыми рудами, основное внимание следует уделять перспективам развития железорудной базы скарново-магнетитовых руд и сидеритов, марганцевых руд и хромитов.

Многочисленные месторождения скарново-магнетитовых руд расположены в Ивдель-Серовском, Тагило-Кушвинском, Магнитогорском, Челябинском и др. районах с балансовыми запасами 1.4 млрд. т и прогнозными - 1.6 млрд. т. Значительны (свыше 1 млрд. т) балансоедний Урал)   запасы бурых железняков и сидеритов Бакальских и др. месторождений Южного и Среднего Урала [3].

Таким образом, районы Среднего и Северного Урала имеют большие перспективы для увеличения добычи железных руд. Обеспеченность запасами современного уровня добычи превышает 100 лет. Хуже положение на Южном Урале, но и там имеются большие прогнозные запасы скарново-магнетитовых руд - это Круглогорское и Глубоченское месторождения с запасами 600 и 270 млн. т, соответственно.

Невелики на Урале разведанные запасы марганцевых и хромитовых руд, но имеются перспективные районы их нахождения. В Свердловской области это Алапаевский район, прогнозные ресурсы которого оцениваются в 170 млн. т хромитов. Кроме Свердловской области, сырьевой базой хромитовых руд являются месторождения Рай-Из на Приполярном Урале.

Другим существенным резервом роста запасов является вовлечение в освоение глубокозалегающих участков эксплуатируемых месторождений. В связи с этим характерной особенностью большинства горнодобывающих предприятий Урала является необходимость перехода с открытого способа разработки на подземный.

Так, перспектива развития сырьевой базы Высокогорского комбината (ВГОК) связана со строительством новых железорудных шахт. Согласно стратегии развития ВГОКа уже в 2006 г. объем добычи подземным способом будет составлять до 90% от общей по комбинату. Перспективы развития сырьевой базы комбината «Магнезит» также связаны с переходом на отработку Саткинского месторождения магнезитов подземным способом. Отработка Бакальских сидеритов производится шахтой Сидеритовая, где рост объемов добычи связан с выходом шахты на проектную мощность.

В связи с этим существенно растет значимость подземной геотехнологии в развитии местной сырьевой базы.

В настоящее время на Урале действуют 8 шахт по разработке месторождений руд черных металлов подземным способом (табл. 1).

Основная доля в подземной разработке железорудных месторождений принадлежит ВГОКу, где отрабатываются месторождения:

-    Лебяжинское - шахта Эксплуатационная (завершение работ к 2013 г.);

-    Высокогорское - шахта Магнетитовая (завершение работ к 2016 г.);

-    Естюнинское и Ново-Естюнинское - шахта Естюнинская (новое строительство с выходом на 4.0 млн. т /год, доработка за пределами 2025 г.);

-    Гороблагодатское - шахта Южная (снижение производственной мощности к 2025 г.).

Для поддержания производственной мощности ВГОКа актуальным является увеличение производственной мощности шахты Естюнинская, поскольку шахты Магнетито-вая и Эксплуатационная дорабатываются.

К настоящему времени запасы верхней части Естюнинского месторождения до гор.+ 130 м отработаны карьером. С вводом в эксплуатацию шахты Естюнинская дальнейшая отработка месторождения ведется подземным способом. Производственная мощность до 2015 г. по добыче сырой руды составляет 1200 тыс. т. Запасы месторождения до гор. -240 м вскрыты тремя вертикальными стволами. Применяется этажно-камерная система разработки с податливыми целиками. В настоящее время дорабатываются запасы I очереди, вскрытие запасов II очереди задерживается из-за недостаточного финансирования.

В Богословском РУ основным объектом подземной разработки является Песчанское месторождение магнетитовых железных руд, отрабатываемых шахтой Северопесчанская. Поле шахты Северопесчанская вскрыто шестью

вертикальными стволами, расположенными в лежачем боку месторождения. Центральная группа стволов пройдена до горизонтов -400 м и -480 м. Высота этажа 80 м. Основным добычным горизонтом является гор. -320 м. Очистные работы на Северопесчанском участке практически закончены и развиваются на Верхней залежи Южнопесчанского участка. На шахте применяют две системы разработки: этажного принудительного обрушения с отбойкой на зажатую среду глубокими скважинами и вибровыпуском руды (по этой системе добывается порядка 80% рудной массы) и подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды и доставкой самоходными ПДМ.

Отработка Саткинского месторождения магнезитов (шахта Магнезитовая) предусмотрена с применением системы разработки с закладкой выработанного пространства. ИГД УрО РАН были рассмотрены и рассчитаны различные варианты систем разработки, соответствующие горно-геологическим и горнотехническим условиям месторождения. В результате установлено, что наибольшую эффективность обеспечивают два варианта: подэтажно-камерная система разработки с твердеющей закладкой и камерно-столбовая система с сухой закладкой выработанного пространства. Проектной производительности шахтой Магнезитовая предполагается достичь к 2015 г. (2.4 млн. т в год) и полностью восполнить выбывающие мощности карьеров.

Шахта Сидеритовая отрабатывает глубинные части Ново-Бакальской и Северо-Шиханской залежей. Месторождение вскрыто вертикальными стволами - двумя вспомогательными и двумя вентиляционными, и одним наклонным стволом, пройденным под углом 3°. Система разработки - подэтажное обрушение с торцовым выпуском. Доставка руды - самоходными машинами, электровозами. Выдача на поверхность -наклонным конвейером длиной 1000 м. С 1979 г. также применяется камерная система разработки с переносным оборудованием. Высота камер 20-30 м. При проектной производительности шахты Сидеритовая 2.5 млн. т/ год, в 2004 г. было добыто 180 тыс. т по причине отсутствия спроса.

Урал располагает значительными ресурсами медных руд, составляющими 40% запасов РФ. В пределах Уральского кономического региона на балансе числится 45 меднорудных месторождений. Общие разведанные запасы медно-колчеданных руд на Урале составляют около 1.3 млрд. т [4]. В республике Башкортостан находится 31.1% запасов меди, в Оренбургской области - 37.8%, в Свердловской - 21.1%, в Челябинской - 10.0%. Уральская медно-цинковая промышленность производит около 10 млн. т медных и цинковых руд в год.

По стадии освоения можно выделить три группы медно-колчеданных месторождений (табл. 2):

-    разрабатываемые подземным или открытым способом,

на которые приходится 45% запасов меди;

-    подготавливаемые к освоению - 15%;

-    месторождения, стоящие на балансе в ГКЗ РФ - 40%.

По объему запасов медноколчеданные месторождения можно разделить на три типа:

-    малые - запасы до 50 млн. т руды;

-    средние - запасы от 50 до 100 млн. т руды;

-    крупные - запасы свыше 100 млн. т руды.

В настоящее время объем добычи руды подземным способом составляет 77%. Подземной геотехнологией разрабатывается три крупных месторождения: Гайское, Учалинское и Узельгинское, где применяются камерные системы разработки с твердеющей закладкой и используется самоходное оборудование. Октябрьское и Вадимо-Александровское месторождения отрабатывают камерными системами разработки с открытым очистным пространством.

В Уральском регионе разведан целый ряд новых медно-колчеданных месторождений: Ново-Учалинское, Комсомольское, Подольское, Северо-Сибайское, Озерное и др. Некоторые из них проектируются к освоению.

Медеплавильные заводы Урала (СУМЗ, Кировградский и Карабашский МПК, «Святогор», Медногорский МСК) обеспечены собственным сырьем лишь на 40%, в основном перерабатывают привозные медные концентраты и медный лом. Турьинская обогатительная фабрика загружена местными рудами на 60% мощности, Красноуральская - на 10%, Сред-неуральская полностью работает на привозном сырье. Развитие меднорудной базы связано, прежде всего, с расширением производства на Гайском (нижние горизонты подземного рудника, вовлечение в отработку открытым способом месторождений Летнее, Осеннее) и Учалинском (подземные рудники Молодежный, Юбилейный, Сибайский) ГОКах.

Урал является основной сырьевой базой алюминиевой промышленности России. Алюминиевые заводы Урала снабжаются, главным образом, высококачественными рудами Североуральских бокситовых рудников. В Североуральском бассейне выделено пять месторождений: Красная шапочка, Кальинское, Ново-Кальинское, Черемуховское и Сосьвинское. Для всех шахт СУБРа характерна высокая обводненность. Более 80% участков месторождений отрабатывается в тяжелых удароопасных условиях. Глубина горных работ достигла 1000-1200 м. На месторождениях очень сложная геомеханическая обстановка. Разведанные запасы бокситов до глубины 2000 м составляют 460 млн. т.

Наиболее перспективная сырьевая база глиноземного производства - республика Коми. Ее основу составляет Во-рыквинская группа Среднетиманских месторождений бокситов с запасами 265 млн. т. Производительность Среднети-манского открытого рудника определена в 6.3 млн. т, в т. ч. первая очередь - 3 млн. т (введена в эксплуатацию в 2003 г.). Основными потребителями определены: Уральский (1600 тыс. т), Богословский (620 тыс. т) алюминиевые заводы и Бокситогорский глиноземный завод (400 тыс. т).

Уральский регион обладает значительным природным потенциалом для развития добычи благородных металлов. Прогнозные запасы рудного золота лишь на Северном и среднем Урале (в пределах Свердловской области) превышают разведанные запасы более чем в 5 раз. Необходимо отметить, что добытые, разведанные и подтвержденные запасы золота только в золотосодержащих колчеданных месторождениях составляют не менее 1000 т. В структуре минерально-сырьевой базы благородных металлов Уральского региона по запасам доминируют собственно золоторудные, а по добыче - россыпные месторождения золота. Таким образом, потребности золотодобывающих предприятий Урала удовлетворяются в настоящее время в основном за счет разработки россыпных месторождений.

Минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала, несмотря на более чем 250-летнюю историю, далеко не исчерпана. Основу разведанных запасов коренных месторождений золота составляют новые месторождения: Воронцовское, Светлинское, Гагарское, Ма-минское. На эксплуатируемых месторождениях Березовском, Качкарском, Чесноковском промышленные оруденения прослеживаются до глубин 1.0-1.2 км. Мелкие месторождения жильного типа выработаны в верхней части в основном старательским способом.

В будущем минерально-сырьевая база золотодобывающей промышленности Урала будет восполняться за счет запасов золота новых перспективных типов минерализованных зон, корвыветривания, золотоаргилизитовой и золотоджаспероидной формаций (как пример Светлинское и Воронцовское месторождения).

В настоящее время построен Воронцовский ГОК на основе открытой разработки месторождения. Выход на проектную мощность в 5 т позволяет увеличить годовую добычу золота на территории Свердловской области более чем в 2 раза. В то же время, деятельность старых горнодобывающих предприятий, ведущих разработку коренных месторождений золота подземным способом (Березовский, Качкарский рудники), характеризуется низкими технико-экономическими показателями. Задача состоит в повышении эффективности их отработки. Таким образом, металлургические комбинаты как черной, так и цветной металлургии Урала ощущают острый дефицит в сырье, что предопределяет необходимость развития местной сырьевой базы. Это позволит обеспечить устойчивое развитие как самих горно-металлургических предприятий, так и минерально-сырьевую безопасность региона в целом. Если в цветной металлургии реконструируются старые и строятся новые горнодобывающие производства, то в черной металлургии за последние 25 лет ни одного предприятия не введено в эксплуатацию (исключение - шахта Магнезитовая). Резервами черной металлургии, восполняющими погашаемые запасы скарново-магнетитовых руд, в первую очередь, следует считать балансовые запасы глубоких горизонтов Естюнинского и Ново-Естюнинского месторождений, а также вовлечение в освоение подземным способом Северо-Гороблаго-датского, Круглогорского и Глубоченского месторождений.

ЛИТЕРАТУРА:

1.    Геологическая служба и развитие минерально-сырьевой базы / Под ред. А.Н. Кривцова, Н.Д. Мигачева, Г.В. Пучкина. - М. - 1993. - 618 с.

2.    Сухорученков А.И. Железорудная база черной металлургии России // Горный журнал, 2003. - № 1(0.

3.    Фадеичев А.Д. Железорудная база Урала, состояние и перспективы развития // Изв. вузов. Горный журнал. - 1993. - № 6.

4.    Рапопорт М.С. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы Урала // Изв. вузов. Горный журнал. Уральское горное обозрение. - 2000. - № 3.

Журнал "Горная Промышленность" №4 2006