Общая информация

Прогресс общества, индустриализация ведут к тому, что все большие площади вовлекаются в сферу промышленной деятельности и исключаются из сельскохозяйственного производства или из фонда естественных земельных ресурсов.

Почва как компонент биосферы претерпевает значительную деградацию. В документах конференции ООН по окружающей cреде развитию приведены следующие данные по степени деградации почвенного покрова земли: крайняя степей деградации -1%, сильная - 15, умеренная - 46 и легкая - 36% площади. При этом наиболее распространенными видами деградация почв является водная (56%) и ветровая (28%) эрозии.

Использование земли в промышленности нередко ведет к понижению ее плодородия или к полному уничтожению почвенного покрова. Чаще всего нарушение почв имеет место в горнодобывающей промышленности при разработке запасов природного сырья (строительные материалы, уголь, руда и т.л.). В России значительные площади земель нарушены на Урале, в Подмосковном и Кузнецком бассейнах, в Приморском крае, в районе Курской магнитной аномалии.

Рис.1. Добыча сырья открытым способом

 

В ближайшие годы добыча полезных ископаемых открытым спсобом составит 3/4 всей продукции горной промышленности. Площадь нарушенная вскрышными работами, будет возрастать на 30-35 тыс. га в год. Разработка полезных ископаемых, связанная с образованием открытых выемок или устройством шахт для подземных работ, влечет за собой изменение гидрологического и гидрогеологического режима территории. Откачка шахтных вод, наличие выемок, изменение сложения и водно-физических свойств вскрышных слоев обычно оказывают дренирующее действие на окружающую территорию (рис.1.).

После окончания разработок площади остаются в виде бесплодных, неиспользованных участков, лишенных почвенного покрова иногда не зарастающих даже сорной растительностью в течение де­сятков лет.

В числе нарушенных территорий, занимающих значительную пло­щадь, составляют участки в местах разработок рудных и нерудных месторождений:

1) нарушения аккумулятивного типа;

2) нарушения денудационного типа.

Нарушения аккумулятивного типа представляют собой образова­ния без повреждения земной поверхности. К ним относятся отвалы пустых шахтных пород, отходов перерабатывающих производств, золо- и шлакоотвалы. Распространенной формой шахтных отвалов является террикон.

Отвалы вскрыши - это отходы открытых разработок полезных ис­копаемых, обычно вскрышная порода.

Размеры и форма отвалов различны и зависят от горнотехни­ческих условий, определяющих технологию отвалообразования. От­личительной особенностью таких отвалов является значительная площадь, занимаемая ими. Размеры территорий, находящихся под отвалами вскрыши, могут превосходить площадь отработанного ка­рьера в 3-4 раза. Земную поверхность обнажают в процессе раз­рушения и удаления горных пород при добыче полезных ископае­мых. К числу таких нарушений относят карьеры, различные подземные выработки, провалы, трещины, прогибы, проседания поверхности.

Карьеры являются горными выработками, образуемыми при, добыче полезных ископаемых открытым способом.

Выработанные подземные пространства представляют собой заброшенные штольни, штреки и подземные галереи. Они занимают иногда значительные площади. В подземных выработках слабые грунты стабилизируют во время разработки, устанавливая крепи, которые постепенно разрушаются. Незакрепленная порода крыши представляет собой потенциальную опасность обвалов.

Если полезные ископаемые залегают сравнительно неглубоко, разработку ведут открытым способом, т.е. удаляют покрывающие их толщи горных пород (производят вскрышные работы) и приступают непосредственно к эксплуатации месторождения.

В зависимости от способа разработки рельеф выработанной площади имеет различный характер. Он может быть представлен более или менее равными поверхностями, выемками, одиночными гребнями или системами гребней.

Выровненные поверхности образуются при транспортировке вскрышных пород и создании отвалов за пределами разрабатываем карьера, при этом сам карьер после выработки представляет собой выемку.

Система гребней образуется при траншейном бестранспортном способе разработки. Первый отвал вскрышных пород помещается на ненарушенную территорию, в образовавшейся траншее проводят выработку полезного материала. По окончании выработки данной траншеи приступают к удалению вскрышных пород на соседнем участке, этими породами заполняется выработанная траншея. Такое постепенное перемещение вскрышных пород производится по всей площади разрабатываемого месторождения. В результате после исчерпания его запасов создается неровная (бугристая поверхность, образованная смесью пород, покрывавших продуктивные слои.

Вопрос о восстановлении нарушенных территорий сводится к определению условий целесообразности освоения и выбору комплекса мероприятий.

Возможность и способы рекультивации зависят прежде всего от характера вскрышных пород, заполняющих карьер. Наиболее трудными для рекультивации являются отвалы угольных месторождений.

Рекультивация карьеров может производится в целях: - использования их

в сельском хозяйстве;

для лесоразведения;

создания водоемов для разведения рыбы или для отдыха.

Если почвы месторождения, предназначенного к разработке, об­ладают достаточной мощностью и плодородием, при составлении проекта и при проведении вскрышных работ необходимо обеспечить сохранение верхних, почвенных перегнойных горизонтов.

При разработке карьеров применяются два способа формирова­ния отвалов: валовой и селективный.

При валовом способе вскрышная порода вместе с почвой из­влекается из карьера и переносится в отвал. При этом происходит перемешивание почвенных горизонтов с подстилающими породами. Обычно большая часть почвенных слоев попадает в нижнюю часть отвала, а на его поверхности оказываются неплодородные нижние слои вскрыши. Такой способ формирования отвалов допустим только в случае потенциально плодородных или индифферентных грунтов.

Для повышения устойчивости породных отвалов применяют селективную укладку горных пород в отвал, создание дрен в основании, уплотнение и упрочнение горных пород.

4.2. Основные этапы рекультивации горных выработок

 

Восстановлению подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного на них воздействия.

Рекультивацию земель, нарушенных промышленной деятельностью, проводят, как правило, в три этапа.

Первый этап - подготовительный: обследование нарушенных территорий, определение направления рекультивации, технико-экономическое обоснование и составление проекта рекультивации.

Второй этап - техническая рекультивация, которая в зависимости от региональных условий может включать промежуточную стадию - химическую мелиорацию. Техническую рекультивацию обычно обеспечивают предприятия, которые разрабатывают полезные ископаемые. Необходимость рекультивации земель, нарушенных карьерными разработками, оказывает большое влияние на технологию и экономические показатели разработок, включая выбор способа разработки, образования отвалов, средств механизации вскрышных и отвальных работ и средств транспортировки пород в отвалы.

Выбор технологии технической рекультивации зависит:

• от вида последующего использования рекультивируемых площадей
• мощности, объема и расстояния транспортировки плодородного слоя почвы и вскрышных пород с хорошими почвообразующими свойствами, раздельно вынимаемых и укладываемых на поверхность восстанавливаемых отвалов
• принятых способов разработки карьеров и формирования отвалов
• типа и характеристики основного оборудования, очереди разработки и скорости перемещения фронта работ
• равномерной загрузки оборудования в течение всего срока эксплуатации карьера
• свойств плодородного слоя почвы и вскрышных пород, используемых для рекультивации
• рельефа, климата, гидрологических и гидрогеологических условий рекультивируемой территории, господствующих геохимических процессов в данном районе до и после разработок.

Этап технической рекультивации должен проходить в процессе эксплуатации карьера. Выполнение этого условия, во-первых, экономит затраты на разравнивание отвалов, так как работы ведут с рыхлыми свежеуложенными породами, которые требуют меньше усилий на резание и перемещение грунта; вовторых, сокращает период освоения рекультивируемых площадей, так как первое разравнивание проводят в период формирования отвалов, а второе - после частичного самоуплотнения в период рекультивации.

Этап технической рекультивации имеет несколько стадий и включает необходимые работы по формированию рельефа местности

Первая стадия - селективная выемка и складирование гумусного слоя почвы и нетоксичных пород для последующего их использования при рекультивации

Вторая стадия - формирование и планирование поверхности отвалов. Под отвалы в первую очередь необходимо использовать выработанное пространство карьеров, овраги и балки.

При размещении отвалов в оврагах и балках необходимо учитывать химический и минералогический состав складируемых пород. Не рекомендуют заполнять их токсичными породами, так как последние через общую гидрологическую сеть могут загрязнять водоемы и ухудшать качество воды, вызывать угнетение или отравление фауны и флоры водоемов. Отвалы располагают в местах, которые в последующем не будут использованы для горных работ, на площадках, непригодных для хозяйственного использования, или с низким плодородием. Места для формирования отвалов выбирают с учетом перспективы природного и хозяйственного развития всего бассейна, области как единого целого. При формировании отвалов необходимо стремиться к созданию такого рельефа местности, который в последующем был бы безупречным в санитарном отношении, экономически эффективным и эстетически приемлемым

Третья стадия - формирование потенциально плодородного корнеобитаемого слоя для последующего этапа биологической мелиорации. Плодородие почвенного слоя зависит главным образом от качества вскрышных и вмещающих пород. Пригодность вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации нарушенных земель определяют в соответствии с рекомендациями ГОСТ 15.5.1.03-86. Вскрышные и вмещающие породы в зависимости от их физико-химических свойств и пригодности к биологическому освоению, поделены на три основные группы:

• I - плодородные и потенциально плодородные грунты, вполне пригодные для произрастания растений Данные грунты образовались за счет пере­гнойных горизонтов почв и лессовидных суглинков. Эти породы не содержат вредных для растений соединений и недостаточно обес­печены подвижными питательными веществами.
• II - малопригодные грунты для произрастания растений, так называемые индифферентные грунты, которые можно использовать в основном под лесонасаждения. Представлены кварцевыми песками, суглинками и глинами, а также известняками. Грунты бесструктур­ные, имеют слабокислую или нейтральную (в случае известняков ще­лочную) реакцию. Они не обеспечены питательными веществами, не содержат токсических соединений.
• III – токсичные грунты непригодные для произрастания растений, как правило, фитотоксичные. В основном представляют собой глины и супеси, залегающие над пластами угля. Имеют кислую реакцию (рН 2-4), содержат свободную серную кислоту, которая образуется при окислении серосодержащих соеди­нений. Такими соединениями являются пирит (серный или желез­ный колчедан) и близкий к нему марказит (лучистый колчедан), имеющие формулу FeS₂ и отличающиеся агрегатным строением. В грун­тах этой категории содержатся закисное железо и подвижный алю­миний. Высокая токсичность грунтов препятствует не только их хозяйственному использованию, но и естественному зарастанию дикорастущей и сорной растительностью. Отвалы токсичных грунтов могут в течение десятков лет оставаться без растительного по­крова. Для их освоения необходимо предварительное проведение химической мелиорации.

Третий этап восстановления нарушенных земель - биологический этап рекультивации, который осуществляют после полного завершения горнотехнического этапа. Биологический этап рекультивации состоит в восстановлении почвенного покрова. Работы этого этапа землепользователи выполняют в соответствии с предполагаемым использованием рекультивированной территории и агротехническими требованиями к почвенному покрову для возделывания конкретных сельскохозяйственных культур. В ходе биологической рекультивации обеспечивают формирование почвенного слоя, оструктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ и доведение свойств почвенного покрова до состояния, отвечающего требованиям сельскохозяйственных культур, намечаемых к возделыванию.

В основной состав работ при рекультивации горных выработок входят:

планировка,

террасирование откосов,

организация поверхностного стока,

строительство гидротехнической сети,

землевание,

создание рекультивационного слоя,

благоустройство и озеленение,

формирование устойчивого растительного покрова.

 

При подготовительном этапе рекультивации принимают решения по направлению использования данного объекта в дальнейшем:

в сельском хозяйстве;

для лесоразведения;

создания водоемов для разведения рыбы или для отдыха.

Создания парков.