Вариант завершения строительства «БЕЛКОМУРА»

П.И. Тарасов¹, М.Л. Хазин², В.М. Георгиев^3
1 ООО «Перспектива-М», г. Екатеринбург, Российская Федерация
² Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация
³ Дума Качканарского городского округа, г. Качканар, Российская Федерация
Горная Промышленность №5 / 2020 стр. 86-90

Резюме: Цель работы: анализ вариантов завершения строительства «БЕЛКОМУРА». Методология проведения исследования: анализ направлений строительства транспортных коридоров, обеспечивающих возможность полноценного развития Европейского Севера и Арктической зоны Российской Федерации. Результаты: в развитии Европейского Севера и Арктической зоны Российской Федерации важнейшую роль играет меридиональное направление – коридор «Север-Юг». Использование этого направления для перевозок через территорию России международных транзитных грузов обеспечивает существенное сокращение сроков их доставки в страны Азиатско-Тихоокеанского региона, бассейна Индийского океана и Персидского залива из стран Европы и полностью меняет логистику. Преимущество строительства любой транспортной магистрали заключается в том, чтобы строительный материал находился относительно рядом. Огромные объемы накопленных отвальных пород, хвостов обогащения, шлаков создают серьезные экономические и экологические проблемы в горнопромышленных районах. Порода в данных отвалах достаточно долгое время слеживалась, а структура отвала представляет разнокусковый массив. Следовательно, данная порода может быть использована в качестве материала для строительства транспортных магистралей. Выводы: Такой подход позволит разрешить как проблемы улучшения экологического состояния окружающей среды, так и организацию масштабного производства сравнительно дешевого щебня из крупнотоннажных сырьевых источников.

Ключевые слова: транспортные коридоры, железная дорога, автопоезд, пустые породы, отвалы, карьер, экология, грузоперевозки

Для цитирования: Тарасов П.И., Хазин М.Л., Георгиев В.М. Вариант завершения строительства «БЕЛКОМУРА». Горная промышленность. 2020;(5):86–90. DOI: 10.30686/1609-9192-2020-5-86-90.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 31.08.2020

Поступила после рецензирования: 09.09.2020

Принята к публикации: 15.09.2020

Информация об авторе

Тарасов Петр Иванович – кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе, ООО «Перспектива-М», действительный член Академии горных наук, г. Екатеринбург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Хазин Марк Леонтьевич – доктор технических наук, профессор, Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Георгиев Владимир Михайлович – депутат, Дума Качканарского городского округа, Свердловская обл., г. Качканар, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Введение

На Кольском полуострове, Полярном Урале, как и в других северных регионах и странах, широко распространены зимние погодные условия, такие как экстремально низкие температуры, сильный снегопад, ветры и их взаимодействия [1–3], что значительно усложняет работу многих видов транспортных средств. Наиболее устойчивым к изменению погодно-климатических условий является железнодорожный транспорт.

Сеть железных дорог России географически преимущественно расположена в направлении восток – запад, тогда как железных дорог, связывающих север и юг, недостаточно. В обеспечении полноценного развития Европейского Севера и Арктической зоны Российской Федерации важнейшую роль играет меридиональное направление – коридор «Север-Юг», создание и развитие которого на соответствующих территориях определено в Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года1.

Всестороннее влияние на развитие транспортной и промышленной инфраструктуры скажется не только на регионах – участниках проекта, но и всего Европейского Севера России и Урала, проект обеспечит формирование оптимального и наиболее конкурентоспособного маршрута в направлении Восток – Запад в составе северного международного транспортного коридора «Баренц-Линк» и трансконтинентального транзитного коридора смешанных перевозок Northern-East-West (N.E.W.), послужит возрождению и дальнейшему развитию Северного морского пути. Развитие Арктики и Северного морского пути невозможно без железнодорожной инфраструктуры, поскольку без подъездных путей портов не построить.

Железнодорожная магистраль «БЕЛКОМУР»

Железнодорожная магистраль «БЕЛКОМУР» соединит Сибирь и Урал кратчайшим путем с Белым, Баренцевым и Балтийским морями, что не просто ускорит транспортировку грузов, а полностью изменит логистику, в том числе и по доставке запасных частей оборудования [4]. Сейчас продукция из Азии перевозится в Европу в основном морским транспортом. Такая доставка занимает около 90% экспорта Китая. «Белкомур» соединит регионы кратчайшим путем через Екатеринбург – Пермь – Сыктывкар – Архангельск с выходом к незамерзающим морским портам. Это позволит развитым странам Скандинавии завозить товары и сырье больше и дешевле из России, Китая, Казахстана, Японии.

Ввод только северной части «БЕЛКОМУРА» – от Березниковско-Соликамского узла до Архангельска, по данным АО «Институт экономики и развития транспорта», составит примерно 5 млн т грузов, а реализация проекта в полном объёме обеспечит более 20 млн т дополнительных грузов. При этом «БЕЛКОМУР» решит и политическую задачу, поскольку позволит переманить часть транзитных грузов из Средней Азии. Это уголь, зерно, металл и так далее, что может составить более 30 млн т в год2.

Именно поэтому «БЕЛКОМУР» необходимо рассматривать как уникальное и принципиально новое решение в целях ускоренного промышленного и социально-экономического развития Пермского края, Республики Коми, Архангельской, Мурманской и Свердловской областей, Арктической зоны Российской Федерации, а также прилегающих регионов с совокупной территорией, площадь которых составляет несколько миллионов квадратных километров (рис. 1). Кроме того, он включен в Стратегию развития железнодорожного транспорта Российской Федерации до 2030 года3, Перечень приоритетных проектов, направленных на развитие Арктической зоны Российской Федерации [5].

Рис. 1 «БЕЛКОМУР» – железнодорожная магистраль ближайшего будущего
Fig. 1 Belkomur – a railway line of the near future

Согласно предварительным расчетам годовой суммарный эффект от сокращения времени поставок товаров на одни сутки за счет спрямления путей сообщения для Мурманской, Архангельской, Вологодской, Пермской, Свердловской, Кировской областей, республик Коми и Карелии может составить по внешнеторговому и межрегиональному товарообороту 5,5 млрд руб., розничному товарообороту – 2,8 млрд руб., всем видам экономической деятельности – 1,6 млрд руб. [6].

Основу проекта «БЕЛКОМУР» составляет строительство новой железнодорожной магистрали протяженностью 1161 км (Соликамск – Сыктывкар – Архангельск). Содержание грузопотока составят химические и минеральные удобрения (более 40%), уголь, рудные грузы, лесные грузы, нефтяные грузы, прочие грузы [7].

Для создания транспортных магистралей в первую очередь нужен строительный материал. Преимущество строительства любой транспортной магистрали заключается в том, чтобы строительный материал находился относительно рядом. Также важным является и правильно организованная технология строительства данных магистралей с учетом таких особенностей, как возможность поддержания заданных темпов строительства; климат региона; прохождение трассы. Отсутствие твердых пород (скальный грунт, щебень) по предполагаемой трассе требует значительных затрат на транспортировку строительных материалов из удаленных районов.

В результате промышленной деятельности предприятий Кольского горнодобывающего комплекса в регионе ежегодно складируется более 150 млн т горной массы, общий объем которой к настоящему времени достиг 6,4 млрд т [8]. Только в Мурманской области накоплено несколько миллиардов тонн отходов, заскладированных в действующих и законсервированных хвостохранилищах. Помимо этого, существуют отвалы вскрышных пород. Такое положение создает гигантские техногенные месторождения, где складировано уже добытое горное сырье [9].

Качканарский ГОК в настоящее время разрабатывает три карьера. Переработанную на ГОКе породу (шлам) сваливают в отвалы, а жидкие отходы после обогащения руды размещают в хвостохранилище. С начала эксплуатации месторождения Качканарский ГОК накоплено более 1 млрд т твердых отходов, площадь нарушенных земель составила 3345 га, в том числе 860 га занято карьерами; 828 – отвалами; 1545 – шламо- и хвостохранилищами. Полный цикл исследований подтвердил, что с токсико-экологических позиций хвосты отнесены к категории малотоксичных и экологически безопасных. Это связано со спецификой руды, которая практически не содержит вредных примесей, и особенностями технологии рудоподготовки, при которой не используются химические реагенты [10].

Огромные объемы накопленных отвальных пород, хвостов обогащения, шлаков уже в настоящее время создают серьезные экономические и экологические проблемы в горнопромышленных районах. Поддержание отвалов вскрышных пород и хвостохранилищ требует значительных капитальных и материальных затрат. Большие объемы перемещенной горной массы нарушают сложившееся геологическое равновесие. Пыление отвалов и хвостохранилищ, попадание реагентов и тяжелых металлов в природные поверхностные и подземные воды отрицательно воздействуют на сложившиеся экосистемы и здоровье человека [11].

Порода в данных отвалах достаточно долгое время слеживалась, а структура отвала представляет разнокусковый массив. Следовательно, данная порода может быть использована в качестве материала для строительства транспортных магистралей [12]. Еще несколько лет назад предлагалось рассмотреть возможности получения щебня и облицовочного камня из вскрышных скальных пород месторождений Кольского полуострова. Такой подход позволил бы разрешить как проблемы улучшения экологического состояния окружающей среды, так и организацию масштабного производства сравнительно дешевого щебня из крупнотоннажных сырьевых источников [9]. Значительное увеличение объема выпуска щебня из вскрышных пород может обеспечить потребности строительства автомобильных и железных дорог в полном объеме.

Проведенные расчеты показывают, что объемы земляных масс при строительстве однопутных и двухпутных магистралей отличаются до 40% и зависят от рабочей отметки земляного полотна. Причем, чем больше рабочая отметка, тем меньше эта разница. Объемы строительного материала, необходимого при возведении земляного полотна с различными рабочими отметками, а также протяженность транспортных магистралей, которые могли бы быть построены при использовании пустой породы из отвалов, приведены в табл. 1.

Таблица 1 Зависимость объемов и протяженности земляного полотна от высоты насыпи (рабочей отметки)
Table 1 Dependence of the road bed volume and length on the height of the embankment (reference level)

Из таблицы видно, что одного миллиарда кубометров пустой породы хватит на строительство двухпутных транспортных магистралей общей протяженностью 21 552 км со средней высотой насыпи четыре метра.

Согласно п. 4.54 для возведения насыпей допускается использовать материалы породных отвалов, пригодные для сооружения земляного полотна. По табл. 4.15, скальные грунты используются без ограничения для возведения насыпей, а скальные грунты из слабовыветривающихся, выветривающихся, легковыветривающихся пород (алевролитов, аргиллитов, мергелей, глинистых сланцев и др.), песчаные и глинистые грунты могут быть использованы при соблюдении технологии уплотнения отсыпаемых насыпей (соблюдение заданной толщиной уплотняемого слоя, числа проходов уплотняющих машин и механизмов).

С учетом перспективы использования пустых пород в качестве материала для строительства транспортных магистралей сама трасса должна пройти вблизи отвалов пустых пород предприятий горнорудной промышленности (см. рис. 1).

Отдельно следует остановиться на особенностях технологии строительства транспортных магистралей в данном регионе (рис. 2). Большая часть территории расположена в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов. Существуют определенные ограничения по протяженности строительного сезона. Поэтому технология строительства транспортных магистралей должна быть разработана с учетом обеспечения равномерности трудозатрат в течение всего года, что благоприятно будет сказываться на социально-экономическом развитии региона.

Выбор варианта трассы должен выполняться с учетом данной схемы. При этом данная схема накладывается на вариант трассы транспортной магистрали. Затем должна быть проведена геологоразведка территорий, попавших в зону рентабельности перевозки пустой породы. В случае обнаружения месторождений полезных ископаемых следует оценить возможность использования отходов горно-обогатительного производства для возведения транспортных магистралей.

Такая технология позволит получить значительный экономический эффект (нет необходимости завозить материалы), снизить негативное влияние горных работ на окружающую среду, а в перспективе исключить разработку притрассовых карьеров и образование отвалов [13]. Кроме того, это позволит обеспечить работой местное население, а также приток новых трудовых сил для освоения северных территорий РФ.

В связи с запланированным началом разработки Собственно-Качканарского месторождения и предстоящим увеличением грузооборота представляется разумным рассмотреть перспективу строительства второго железнодорожного пути. Разработка Собственно-Качканарского месторождения требует создания надёжного транспортного сообщения, в то время как наличие лишь одного железнодорожного пути создает серьёзные риски. Нарушение его работы делает невозможным бесперебойную доставку техники и ресурсов, необходимых для г. Качканара, а также поставку готовой продукции потребителям.

Недостаточная обеспеченность транспортной инфраструктурой представляет собой важную для Качканарского городского округа проблему. В настоящее время г. Качканар связан с системой железнодорожного сообщения лишь однопутной тупиковой веткой, начинающейся со станции Азиатская Свердловской железной дороги.

Эта ветка рассчитана на пропускную способность 1678 вагонов в сутки и обеспечивала работу горно-обогатительного комбината, добывающего и перерабатывающего 45 млн т руды в год. В настоящее время при увеличении производственной мощности комбината до 59 млн т в год, увеличении объема продаж строительных материалов, восстановлении производства заводов «Металлист», ЖБИ, «Ремэлектро», пропускная способность железной дороги становится ограничивающим фактором развития бизнеса.

Решая проблему устранения рисков для ЕВРАЗ КГОК, строительство второго пути железной дороги частично решит и экологическую проблему, связанную с необходимостью перемещения и хранения вскрышных пород и отходов производства (щебня, высевов, шламовых песков), которые могут использоваться как для строительства железной дороги, так и для продажи потребителям.

Кроме того, второй путь железной дороги даст возможность организации поточного движения железнодорожных составов, что позволит увеличить поставки готовой продукции с ЕВРАЗ КГОК, продукции других качканарских предприятий и, соответственно, может привести к увеличению дохода предприятий и отчислений как в муниципальный бюджет, так и в бюджет Свердловской области.

Следует также учесть перспективу комплексного использования добываемой в качканарских карьерах руды и получения химических элементов, содержащихся в породах Качканарской группы месторождений. Из качканарских горных пород возможно получение бутового камня, щебня различных фракций для строительства дорог, также возможно использование глины для производства кирпича.

Перспективным, помимо железа, титана и ванадия, считается добыча в процессе обогащения руды редкоземельных элементов, прежде всего скандия. Для обеспечения процесса получения редкоземельных металлов из шламовых и горных пород, разумеется, необходим транспорт.

Наконец, надежное, быстрое и беспрерывное транспортное сообщение принесёт пользу не только ЕВРАЗ КГОК, но и муниципалитету, поскольку повысит инвестиционную привлекательность Качканарского городского округа.

Разумеется, несомненным плюсом строительства второго железнодорожного пути станет появление новых рабочих мест. Таким образом, второй путь железной дороги не только сократит риски, но и позволит получить значительную выгоду.

Имеет смысл рассмотреть два варианта строительства второго пути. По первому варианту новый путь может быть проложен вдоль существующей тупиковой ветки Азиатская – Качканар, сделав существующую дорогу двухпутной. Второй вариант предполагает использование маршрута и сохранившейся документации ныне недействующей Кыштым – Исовской узкоколейной железной дороги, которая связала бы Качканар и станцию Выя. В этом случае следует продолжить тупиковую ветвь и создать железнодорожное сообщение с северными регионами УрФО и Западной Сибирью. Это даст возможность для отправки больших объемов бутового камня и щебня в северные болотистые регионы, активно развивающиеся благодаря нефтегазовой промышленности и остро нуждающиеся в материалах для строительства дорог и фундаментов зданий и сооружений, что, опять же, может принести значительную выгоду городу и градообразующему предприятию.

Прямыми и косвенными бенефициарами данного строительства могут стать Качканарский городской округ, Свердловская область, ЕВРАЗ КГОК, ОАО «РЖД», Министерство транспорта и дорожного хозяйства Свердловской области.

Выводы

Предлагаемая технология дает возможность получить значительный экономический эффект (отсутствуют затраты на разработку притрассовых карьеров), уменьшить неблагоприятное влияние горных работ на окружающую среду, а в перспективе исключить образование отвалов.

Строительство второго железнодорожного пути как части «БЕЛКОМУРа» позволит наладить отправки больших объемов бутового камня и щебня в северные болотистые регионы для строительства остальной части «БЕЛКОМУРа», что может принести существенную выгоду городу Качканару и градообразующему предприятию. Это также позволит частично решить экологическую проблему, связанную с необходимостью перемещения и хранения вскрышных пород и отходов производства (щебня, высевов, шламовых песков), которые могут использоваться как для строительства железной дороги, так и для продажи потребителям.

Список литературы

1. Roh H.J., Sharma S., Sahu P.K. Modeling snow and cold effects for classified highway traffic volumes. KSCE Journal of Civil Engineering. 2016;20(4):1514–1525. DOI: 10.1007/s12205-015-0236-0.

2. Stephenson S. R., Smith L. C., Agnew J. A. Divergent long-term trajectories of human access to the Arctic. Nature Climate Change. 2011;1(3):156–160. DOI: 10.1038/nclimate1120

3. Roh H.J., Sahu P.K., Sharma S., Datla S. Statistical investigations of snowfall and temperature interaction with passenger car and truck traffic on primary highways in Canada. Journal of Cold Regions Engineering. 2015;30(2):04015006. DOI: 10.1061/(ASCE)CR.1943-5495.0000099.

4. Ayele Y.Z., Barabadi A., Barabady J. Dynamic spare parts transportation model for Arctic production facility. International Journal of System Assurance Engineering and Management. 2016;7(1):84–98. DOI: 10.1007/s13198-015-0379-x.

5. Серова Н.А. Перспективы инвестиционного развития арктических регионов России. В: Инновационные подходы к обеспечению устойчивого развития социо-эколого-экономических систем: материалы пятой Междунар. конф., Самара – Тольятти, 11–14 апреля 2018 г. Тольятти: Институт экологии Волжского бассейна РАН; 2018. С. 229–232.

6. Куратова Э.С. Железнодорожная магистраль «Белкомур» – сухопутная альтернатива западному участку Северного морского пути. Транспортное дело России. 2011;(9):88–90.

7. Алсуфьев А.В., Анисимова Г.А. «Белкомур» – стратегический проект для развития территорий. Государственный аудит. Право. Экономика. 2017;(1):18–25.

8. Крашенинников О.Н. Белогурова Т.П., Лащук В.В., Пак А.А. Использование вскрышных пород месторождений Кольского полуострова для получения щебня. Режим доступа: http://www.book.lib-i.ru/25fizika/877420-1-ispolzovanie-vskrishnih-porodmestorozhdeniy-kolskogo-poluostrova-dlya-polucheniya-schebnya-kra.php

9. Гершенкоп А.Ш., Хохуля М.С., Мухина Т.Н. Переработка техногенного сырья Кольского полуострова. Вестник Кольского научного центра РАН. 2010;(1):4–8.

10. Калабин Г.В., Горный В.И., Крицук С.Г. Оценка состояния окружающей среды территории Качканарского ГОКа по данным спутникового мониторинга. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2016;(2):179–187. Режим доступа: https://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=167366&ARTICLE_ID=167385.

11. Болтыров В.Б., Селезнев С.Г., Стороженко Л.А. Экологические последствия долговременного хранения техногенных объектов типа «Отвалы Аллареченского месторождения» (Печенгский район Мурманской области). Известия Уральского государственного горного университета. 2015;(4):27–33.

12. Хазин М.Л., Тарасов П.И., Голубев О.В., Дмитриев В.Т. Пустые породы и отходы производства горно-обогатительных комбинатов – основа для строительства транспортных магистралей. Известия Уральского государственного горного университета. 2017;(4):90–94. DOI: 10.21440/2307-2091-2017-4-90-94.

13. Тарасов П.И., Хазин М.Л., Голубев О.В. Снижение геоэкологической нагрузки горно-перерабатывающей промышленности северных и арктических территорий. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019;(7):74–82. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-74-82.