Для предотвращения прорыва дамбы с последующим загрязнением цианидами реки Нарын расчёт её устойчивости в стадии ТЭО произведён с учётом вероятности землетрясения с магнитудой 7,4 по шкале Рихтера. Для отвода вод реки Арабель в обход хвостохранилища сооружён руслоотвод и, кроме того, для отвода поверхностных вод с северной и западной стороны предусмотрено сооружение отводных каналов. В качестве защитной меры ниже пионерной дамбы предусмотрен коллектор для сбора фильтрационных вод, а также поверхностного стока в районе дамбы.
При размещении хвостов, а также при наращивании гребней намывной дамбы и хвостового материала для того, чтоб предотвратить инфильтрацию токсичных хвостовых вод. В связи с избранным проектировщиками подходом максимального сохранения в районе хвостохранилища существующих мерзлотных условий и технологий промораживания дамбы и хвостов, чрезвычайно важно ещё раз оценить долговременную устойчивость дамбы и самого хвостохранилища с учётом возможного потепления и увлажнения климата, а также значительного увеличения высоты дамбы для наращивания ёмкости хвостохранилища до 110 млн. м³.
В целях обеспечения долговременной устойчивости всего комплекса сооружений хвостохранилища на Кумторском руднике в ходе его наполнения контролируется характер изменения прочностных, деформационных, фильтрационных свойств и теплофизического режима грунтов оснований дамбы и хвостов в процессе их замерзания и оттаивания. Контрольные наблюдения, которые являются составной частью существующей программы мониторинга, должны включать в себя: режимные наблюдения за деформациями ограждающей дамбы, оснований и бортов хранилища; наблюдения за фильтрацией в теле и основании сооружения; мерзлотный контроль и наблюдения за температурным режимом хвостохранилища; определение геотехнических параметров складируемых хвостов; систематический контроль за технологией складирования и качеством укладки хвостов. Для проведения указанных наблюдений комплекс сооружений хвостохранилища оснащён соответствующей аппаратурой, программой и методикой проведения контрольно-измерительных процедур.
Таким образом, основные цели и задачи режимных наблюдений за состоянием хвостохранилища заключаются в фиксировании динамики состояния сооружения и заблаговременном назначении инженерных мер по предупреждению аварийных ситуаций и загрязнения окружающей среды.
Для обеспечения безаварийной эксплуатации хвостохранилища и его содержания после закрытия рудника, принимая во внимание значительное увеличение его ёмкости и прогнозные оценки климатологов о предстоящем изменении климатических условий, представляется целесообразным предусмотреть выполаживание внешнего откоса ограждающей дамбы.
Отводной канал реки Арабель.
Отводной канал сооружён в 1996 году для отвода реки Арабель в обход хвостохранилища (Рис. 2). Выполнение комплекса работ, связанных с прокладкой отводного канала, технологической доки дороги, разрушением почвенно-растительного слоя в зоне прокладки канала и его насыпи привели, во-первых, к изменению гидрологического режима реки Арабель и временных водотоков, впадающих в неё. Во-вторых, указанные строительно-эксплуатационные работы привели к изменению термического режима грунтов и вечной мерзлоты (оттаиванию) в пределах канала и прилегающих к нему участков.
Главными неблагоприятными последствиями указанных процессов стали:
Отмеченные процессы, особенно интенсивное просачивание вод из канала в долговременной перспективе в сочетании с дальнейшим протаиванием грунтов могут привести к разрушению ограждающей дамбы канала и поступлению воды реки Арабель на нижележащие участки склонов, являющиеся западным бортом хвостохранилища, что может отрицательно сказаться не только на его эксплуатации, но и на устойчивости.
В настоящее время предпринимаются усилия по разработке защитных мер вплоть до переноса русла отводного канала на безопасные для хвостохранилища территории и ведётся мониторинг динамики изменения мерзлотных условий вдоль существующего русла канала.
Морено-ледниковый комплекс озера Петрова.
Единственным источником технологического и питьевого водоснабжения на руднике является озеро Петрова объёмом около 20 млн. м³. Для обеспечения устойчивой работы насосной станции на озере Петрова была осуществлена частичная подпруда реки Кумтор, вытекающей из озера с целью поддержания уровня воды в нём, что обеспечивает бесперебойное водоснабжение, как зимой, так и летом. В результате подъёма воды в озере на моренной дамбе, ограждающей и удерживающей озеро Петрова, активизировались новые термокарстовые процессы и просадки, появились новые термокарстовые воронки, небольшие озёра и увеличилась глубина старых воронок.
Следует отметить, что в связи с устойчивой тенденцией потепления климата, вызвавшей усиление таяния ледника Петрова, площадь озера Петрова за последние 10 лет увеличилась примерно на треть.
Отмеченные природные и техногенные факторы повысили прорывоопасность озера Петрова. При прорыве моренной плотины озера может возникнуть волна и катастрофический паводок, что приведёт к значительным разрушениям объектов и инженерных сооружений, в том числе хвостохранилищ, расположенных в русле и пойме реки Кумтор, ниже озера.
В настоящее время проведены работы по наиболее вероятным участкам прорыва на плотине озера, определены возможные зоны затопления при различных сценариях прорыва и составлена программа мониторинга за потенциально опасными участками. Прорыв озера Петрова может привести не только к разрушению объектов, размещённых в долине реки Кумтор, но и к серьёзным проблемам с водообеспечением рудника, вплоть до потери основного и практически единственного источника водоснабжения, т.к. эксплуатация и водозабор из скважин в условиях многолетней мерзлоты и глубокого залегания (120 м.) подземных (подмерзлотных) вод сопряжены со значительными расходами и техническими проблемами.
Отвалы горных пород на ледниках.
За время строительства и эксплуатации рудника Кумтор будет разработано в карьере и перемещено в отвалы пустых пород около 260 млн. тонн и на отвалы забалансовой руды примерно 18 млн. тонн, а также свыше 10 млн. м³ ледниковой массы.
Часть отвалов пустых горных пород и ледниковых масс размещены непосредственно на ледниках Давыдова и Лысый (Рис. 2). Здесь следует отметить, что пока в мире не было прецедентов складирования отвалов горных пород на ледниках, тем более в зоне формирования речного стока.
Как известно, с горными ледниками связан ряд разрушительных катастроф, подробно описанных в научной литературе[23]. Анализ расположения гляциальных стихийно-разрушительных явлений показывает, что они имеют место во всех крупных горноледниковых районах мира. Более того, они являются закономерным явлением, таким же как, например оползни на горных склонах. Всё многообразие природных стихийно-разрушительных процессов, связанных с ледниками, подразделяют на три вида: ледяные обвалы; катастрофические подвижки и пульсации ледников; сели и паводки гляциального происхождения.
Очевидно, что наблюдающееся потепление климата в сочетании с техногенным воздействием на ледники отвалов и больших масс пыли, образующейся при проведении взрывных работ, экскавации и транспортировке горной массы, могут привести к обострению перечисленных выше процессов, в том числе и к непредсказуемому изменению ледникового режима. Следует иметь в виду, что в зоне развития и транзита этих процессов находятся инженерные сооружения и ледниковые озёра, разрушение которых с последующим развитием цепных многоступенчатых эффектов может привести к катастрофическим геоэкологическим последствиям.
На техногенных массивах типа отвалов, резко отличающихся от естественных массивов горных пород по механическому составу и состоянию, пористости и другим физико-механическим характеристикам в условиях сурового климата могут развиваться так называемые «техногенные каменные глетчеры и сели». Например, в сходных с Кумтором условиях Хибин наблюдается движение масс, состоящих из обломочных отвальных материалов с дресвяно-песчаным заполнителем, содержащих линзы обратившегося в лёд снега и талых вод. Подобные каменные глетчеры зарождаются, как правило, на периферии отвалов и склонов. Иногда такие техногенные отложения движутся по склонам и откосам в виде оплывины, переходящей в грязекаменный селевой поток.
К числу опасных криогенных явлений относят массовое обрушение бортов карьеров в зоне вечной мерзлоты, которое происходит в виде внезапного падения скальных блоков (размером до 2 м.). Это вызвано процессами промерзания – оттаивания приповерхностных слоёв массива горных пород, слагающих бока карьеров. Особое беспокойство для персонала и оборудования доставляет подобное явление на глубоком карьере по добыче алмазов в Якутии.
В целях отслеживания дальнейшего развития перечисленных выше природно-техногенных процессов на ледниках, отвалах, карьере силами специалистов Кумтор оперейтинг компании и других организаций ведётся комплексный мониторинг отвалов и ледников, включая контроль запылённости окружающих ледников.
Расширение программы мониторинга, которая формируется на основе анализа возможных последствий золотодобычи на Кумторе, позволят смягчить возможные негативные последствия изменения климатических условий при разработке уникального по своим масштабам и условиям эксплуатации высокогорного месторождения. И избежать в дальнейшем обострения геоэкологической ситуации и возникновения природно-техногенных и экологических катастроф в районе, где находятся водосборные бассейны реки Нарын – Сырдарья и законсервированы в ледниках огромные запасы влаги, используемой для питья и орошения в густонаселённых и обжитых районах Центральной Азии.