Нерудные месторождения

Сегодня разведка и разработка нерудных месторождений играет важнейшую роль в горнодобывающей промышленности России. По объемам добываемых пород и минералов нерудные источники уже давно обогнали рудные залежи коренного и россыпного типа, причем современная производственная динамика способствует увеличению отрыва. Во многом такие показатели обусловлены большим количеством ископаемых, относящихся к данной категории, а также их обширной сферой применения.

Хотя разведка и добыча, как правило, проходят по государственным программам, в этих процессах нередко задействуются частные компании, предоставляющие свои услуги как на территории РФ, так и в других странах Европы и Азии. От качества разведки и дальнейшей разработки напрямую зависит стоимость материала и общая рентабельность его добычи.

Общая информация о нерудных месторождениях

Нерудные месторождения — это открытые и закрытые источники полезных ископаемых неметаллического типа. Добываемые породы и минералы активно применяются в промышленности в неизменном виде либо в качестве сырья для переработки. Чаще всего нерудные ископаемые используют в таких отраслях:

• металлургии;
• нефтехимической переработке;
• энергетике;
• строительстве;
• изготовлении посуды и предметов интерьера;
• медицине.

Технологическое и экономическое освоение нерудных месторождений имеет свою специфику, отличающую его от процесса разработки металлосодержащих источников. Прежде всего состав и изначальные свойства неметаллических ископаемых определяют дальнейшую технологию переработки, а также качество готовой продукции. От этих факторов напрямую зависит целесообразность освоения конкретного месторождения.

Кроме того, еще в процессе разведки залежей определяются потенциальные сферы использования полезных ископаемых. Нередко одно и то же сырье можно задействовать в разных хозяйственных отраслях. Чем выше вероятность многоцелевого применения ископаемого, тем ценнее само месторождение.

Обязательно продумывается степень взаимозаменяемости разных ресурсов. Например, во многих сферах тальк можно заменять баритом либо каолином. Если залежи талька не слишком богаты или его добыча значительно повысит конечную стоимость, от разработки проекта лучше отказаться, ведь продукт просто не выдержит конкуренцию со стороны аналогов.

Классификация месторождений

Сразу стоит сказать, что классификация нерудных источников напрямую зависит от добываемого в них сырья. Сегодня существует множество принципов разделения, однако ниже приведены наиболее популярные классификационные группы.

По геологическому происхождению

По такому параметру нерудные залежи делят на 2 большие группы:

1. Источники горных пород — в них добывается массовое сырье, имеющее относительно простое строение и небольшую стоимость разработки: каменный уголь, каменная соль, базальт, обсидиан, мрамор, сланец. Зачастую залежи горных пород достаточно объемные, поэтому их полное освоение может длиться годами.
2. Месторождения минералов — в них добывают довольно редкое сырье, причем сами источники, как правило, не слишком крупные. Многие минералы имеют сложное строение и высоко ценятся на рынке. В данной категории нерудных ископаемых можно отметить малахит, авантюрин, опал, яшму, оникс, мусковит, амазонит, хрусталь.

Отдельно стоит выделить углеводородные ресурсы. В эту категорию входят нефть, природный газ, торф, горючие сланцы. В некоторых классификационных схемах углеводороды вовсе не относят к нерудным ископаемым, а выделяют их в самостоятельную группу. Такое разделение имеет под собой логическую основу, но все же, когда речь заходит о разведывании и разработке углеводородных источников, специалисты выполняют практически тот же комплекс операций, что и при освоении классических нерудных месторождений.

Также своей спецификой обладают гидроминеральные полезные ископаемые, которые сложно отнести к одной из перечисленных групп. Правильнее всего считать их отдельной сырьевой категорией, входящей в большое семейство нерудных ресурсов.

По принципу применения сырья

В данном случае месторождения классифицируют следующим образом:

1. Источники природного сырья. Имеются в виду залежи пород и минералов, которые применяются в производстве в неизменном виде (то есть, их не подвергают капитальной технологической обработке и практически не меняют изначальный химический состав).
2. Источники искусственного сырья. Здесь речь идет о ресурсах, которые также добываются из недр земли, однако при дальнейшем применении их подвергают обработке, меняя структуру и состав.

Так, к первой группе можно отнести месторождения щебня, гравия или мрамора. Ко второй категории относятся залежи почти всех углеводородов, источники хрусталя, некоторых разновидностей угля. Есть и ресурсы многоцелевого типа. Например, песок входит в состав бетонных смесей в изначальном виде, однако при производстве стекла происходит изменение его структуры (материал плавится).

По промышленно-хозяйственному назначению

Современные нерудные месторождения позволяют добывать породы и минералы, которые можно задействовать во многих промышленных отраслях. Как правило, такие источники поддерживают на плаву следующие сферы:

1. Химическую промышленность. Прежде всего стоит выделить нефтехимические предприятия, занимающиеся переработкой углеводородных продуктов. Залежи серы дают сырье для производства резины и спичек. Калийная соль является ценным ресурсом, помогающим изготавливать стекло, мыло, краски, пиротехнику. Месторождения поваренной соли дают ресурсы для производства хлора и кальцинированной соды. С помощью фосфоритов обеспечивается создание минеральных удобрений, а апатиты позволяют изготавливать фосфорную кислоту.
2. Строительство — одна из ключевых отраслей промышленно-хозяйственной деятельности, которая потребляет нерудные ресурсы. Так, мергель, мел, известняк и глину задействуют при изготовлении цемента, кирпича и черепицы. Гипс, суглинки и известняк используют при создании вяжущих строительных материалов. Песок является традиционным наполнителем для бетонной смеси. Огромную роль в рассматриваемой сфере деятельности играют строительные породы: базальт, гранит, песчаники. Также большой популярностью пользуются залежи облицовочного камня: габбро, лабрадорита, мрамора.
3. Черная металлургия. В данном случае большую ценность имеют месторождения огнеупорной глины, флюсового известняка, доломита, формовочного песка.
4. Стекольная промышленность, создание предметов из фарфора, керамики или фаянса. Эта обширная группа напрямую зависит от залежей стеклянного песка, керамической глины и каолина.
5. Медицина. Здесь особую роль играют минеральные породы по типу гипса, магнезита, мирабилита, сассолина.

Особого внимания заслуживают источники минеральных вод. В частности, большой популярностью пользуются углекислые, сульфидные и радоновые воды. В ограниченных количествах их применяют для укрепления здоровья.

Самые популярные нерудные материалы

Беря во внимание изложенную выше информацию, можно понять, что к семейству нерудных материалов относится огромное количество полезных ископаемых. Но если ориентироваться на объемы добычи и массовость применения, можно выделить несколько наиболее популярных ресурсов.

Песок

Этот материал по праву считается одним из самых востребованных на рынке. Он применяется при изготовлении бетонных смесей, без которых просто невозможно представить масштабные строительные работы. По своей природе песок является осадочной породой других нерудных ископаемых, поэтому его можно добывать в нескольких типах месторождений:

• в открытых карьерах;
• в речных бассейнах;
• в закрытых водоемах.

Первый сорт песка считается самым дешевым, правда по качеству он несколько уступает сырью речного или намывного типа. Песок, добытый в водных источниках, будет более чистым и однородным, а значит — из него получится изготовить бетон наивысшей марки.

Щебень

Сам по себе этот материал является вторичным. Его получают при добыче нескольких горных пород, от которых напрямую зависит сорт конечного продукта:

1. Гранитный щебень — самый прочный тип такого стройматериала. Добывается путем дробления больших гранитных глыб на мелкие кусочки. Данный сорт широко применяется в дорожном строительстве, так как он обладает повышенной твердостью и устойчивостью к нагрузкам.
2. Гравийный щебень — своеобразный аналог гранитного сорта, который также применяется при строительстве дорог. В данном случае дроблению подвергаются глыбы гравия. Измельчение может происходить при помощи специальной техники либо посредством проведения взрывных работ. По степени прочности и стойкости к нагрузкам гравий уступает граниту, поэтому и дороги с таким материалом служат меньше.
3. Известняковый щебень — его получают, как нетрудно догадаться, из залежей известняка. Добыча материала проходит довольно легко и быстро, поэтому и стоимость у него не очень высокая. В дорожном строительстве такой щебень не используется, однако его активно применяют в качестве минерального удобрения на дачах. Кроме того, известняковые фракции отлично подходят для создания портландцемента.

Если говорить о рентабельности разработки, то в этом плане гранитные, гравийные и известняковые источники можно считать равноценными. Конечно, в гранитные карьеры приходится вкладывать больше денег, но окупаются они достаточно быстро.

Гравий

Мы уже выяснили, что из такой породы может получаться неплохой щебень для укладки дорожного покрытия, однако выше был приведен пример горного материала. Гравий может иметь речное или морское происхождение, и в этих случаях сфера его применения несколько шире. Добытая из воды порода имеет более гладкую специфическую форму, благодаря чему ее можно использовать при:

• обустройстве детских площадок;
• зонировании искусственных водоемов;
• облагораживании морских и речных пляжей.

Кроме того, гладкий гравий можно применять при создании сувениров либо интерьерных украшений ручной работы.

Керамзит

Искусственный материал, который получают в процессе обжига легкоплавкой глины. После обработки керамзит обретает вид коричневых гранул круглой формы. Эти гранулы активно применяют в декоративных целях:

• устилают ними террариумы;
• используют в качестве каменной подложки для аквариумов;
• добавляют в грунт при оформлении цветочных зон на дачном участке.

Кроме того, керамзит может играть роль утеплительного слоя при монтаже напольных покрытий. С его помощью нередко изготавливают легкий бетон (так называемый керамзитобетон).

Гранулы хорошо впитывают влагу, но плохо отдают ее. По этой причине керамзит практически не применяется в капитальном строительстве. А вот для декоративного цветоводства под открытым небом он идеально подходит.

Ископаемый уголь

Этот ресурс кардинально отличается от предыдущих участников списка. Упомянутые выше породы были ориентированы на строительство и декоративное оформление. Уголь же имеет более обширную сферу применения. Если точнее, его можно использовать как:

• бытовое или энергетическое топливо;
• сырье для создания металлопроката;
• компонент для создания продукции химической промышленности;
• материал для получения искусственного графита.

Особого внимания заслуживает практика получения синтетической нефти. Этот процесс довольно затратный: для производства 1 тонны нефти надо задействовать около 3 тонн угля. Из-за таких показателей к данному методу изготовления топлива прибегают довольно редко, но в некоторых случаях он может помочь в преодолении энергетического кризиса.

Например, в период действия нефтяного эмбарго для ЮАР страна покрывала свои потребности в топливе за счет синтетической угольной нефти. Аналогичный подход использовала Германия во времена Второй мировой войны. Запасы нефти могли покрыть только потребности флота, а вот вся сухопутная бронетехника, включая танки, ездила на угольном бензине.

Методы разработки нерудных месторождений

Освоение нерудных источников полезных ископаемых может проходить одним из 2-х способов:

1. Открытым — добыча ведется в открытых карьерах либо котлованах. Таким путем добывают многие строительные материалы: песок, гранит, известняк, гравий. Также открытый метод подходит для освоения некоторых минеральных источников. Данный сценарий добычи более простой, однако при его использовании затрагивается большая прилегающая территория. После разработки карьеров и котлованов необходимо проводить операции по восстановлению поврежденных земельных участков.
2. Закрытым — применяется при добыче горных пород и минералов в водоемах: руслах рек, озерах, обводненных карьерах. В процессе работы задействуется специализированная техника (гидронасосные баржи). Требуется соблюдение некоторых правил при обработке извлеченного сырья, поэтому к закрытым источникам обычно допускается только высококвалифицированный персонал. Цена добычи здесь выше, чем при открытом освоении, но готовый материал получается более качественным, а значит — он выше ценится на рынке и продается за хорошие деньги.

Что касается разработки углеводородных залежей, то здесь применяется несколько иной подход. Вначале проводятся надлежащие геологоразведочные мероприятия, которые определяют не только объемы залегающих ресурсов, но и наиболее удачные точки для бурения скважин. Затем проходит сам процесс бурения и запускается непосредственно добыча сырья.

В случае с углем выполняются работы по обустройству шахт. Угольные бассейны могут разрабатываться десятилетиями, поэтому специалисты проводят необходимые операции по прокладыванию ходов и укреплению грунта. Территория обязательно изучается на наличие грунтовых вод, чтобы не допустить размывания или полного затопления шахты.

Этапы разработки нерудных месторождений

Данный процесс начинается с проведения операций геофизической разведки:

1. Осуществляется картирование компонентов структурно-тектонического строения.
2. Выделяются элементы смесителей и амплитуд смещения.
3. Определяются водоносные горизонты и области напорной вертикальной фильтрации.
4. Определяются контуры нерудных месторождений.
5. Осуществляется картирование кондиционных массивов флюсовых известняков, гранитов, мраморов и других материалов нерудного типа.

Благодаря таким операциям, специалисты поисковой геофизики определяют следующие значения:

1. Четкие границы источников с полезными ископаемыми.
2. Запасы того или иного месторождения.
3. Примерные сроки эксплуатации залежей (до их истощения).
4. Выделение наиболее продуктивных зон и пластов с полезными ископаемыми.

После этого работники переходят к выполнению таких операций:

1. Проводится вскрывание породы — специальная техника снимает верхний грунтовый слой, чтобы появился полный доступ к необходимому сырью.
2. Осуществляется бурение скважин для закладывания взрывчатки. Если осваивается источник редких минералов, данный этап не проводится. Ресурс добывается более щадящими методами: специальной техникой или вручную.
3. Происходит подрыв скальной породы. Иногда проводится серия взрывов для получения мелкозернистого материала. Также взрывами часто прокладывают вход в шахту, если разрабатывается угольный источник.

При работе с углеводородами выполняемые операции носят несколько иной характер. Освоение источника базируется на бурении скважин. В редких случаях на первых этапах может применяться специальная техника или даже взрывчатка (если в месте бурения нужно снять верхний скальный слой).

Современные тенденции в освоении нерудных источников

До недавнего времени разработка нерудных месторождений в России находилась не в лучшем состоянии. Это было обусловлено 3-мя ключевыми факторами:

1. Низкая степень автоматизации процессов добычи и обработки изъятых материалов.
2. Использование устаревших технологических стандартов в добыче и переработке сырья.
3. Длительная эксплуатация месторождений советской эпохи при слабом освоении новых источников.

Сейчас ситуация постепенно улучшается. Прежде всего, были освоены современные методики проведения мероприятий геофизической разведки. Благодаря новейшему оборудованию и квалифицированным специалистам, можно в сжатые сроки проводить:

• сейсморазведку;
• магниторазведку;
• электроразведку;
• гравиметрию;
• термометрию.

Использование передовых геологоразведочных методик позволяет обнаруживать новые залежи угля, торфа, известняков, гранита, мрамора, редких минеральных компонентов. Постепенно начинается освоение таких нерудных месторождений:

• горючих сланцев (Европейская часть РФ, Сибирь);
• торфа (Северный Урал и Западная Сибирь);
• барита (Полярный Урал, Западная Сибирь);
• калийных солей (Пермский край);
• каменных солей (Восточная и Западная Сибирь);
• флюорита (Приморский край;
• асбеста (Забайкалье);
• графита (Урал, Восточная Сибирь, Дальний Восток);
• магнезита (Восточная Сибирь);
• каолина (Южный Урал).

Кроме того, частные компании проводят разведку и освоение источников за границей: в Украине, Португалии, Австралии.

Все разведанные месторождения обладают большими запасами ископаемых, а значит — грамотная организация добычи может дать стимул для развития многих сфер промышленности.

Хотя 21 век считается эрой высоких технологий, ресурсная составляющая продолжает играть колоссальную роль в экономике многих государств, включая Россию. Именно поэтому к вопросам обнаружения и разработки нерудных месторождений нужно подходить со всей серьезностью. Так удастся не просто покрыть ресурсные потребности своей страны, но и наладить стабильный экспорт сырья.