Рекультивация земель, нарушенных горными работами

Классификация способов и схем рекультивации нарушенных земель

Совмещенная практика рекультивации нарушенных земель на карьерах базируется на детельном анализе технологических схем ведения горных работ и отвалообразования с учетом возможности создания благоприятных условий для формирования корнеобитаемого слоя и произрастания ценных сельскохозяй- ственных культур и древесно-кустарниковых пород, применяемых для этих целей.
В зависимости от категорий пригодности вскрышных пород, почвенных и природно-климатических условий, а также выбранного вида освоения применяют следующие способы рекультивации земель на карьерах:
- нанесение на рекультивируемые грунты плодородного слоя почвы или лёссовидных суглинков толщиной 30 -120 см с комплексом минеральных удо-брений;
- обработку рекультивируемых грунтов с проведением мелиоративных работ (известкование, внесение минеральных удобрений, мелиоративные севообороты);
- непосредственную обработку рекультивируемых грунтов с исполь-зованием биоактивизированных препаратов, приготовленных из бурых углей и отходов углеобогащения, и активных штаммов почвенных микроорганизмов.
Первые два способа рекультивации нарушенных земель получили на карь-ерах широкое распространение, третий находится в стадии промышленной про-верки.
В последние годы в отечественной практике и за рубежом предприняты попытки технологически увязать основные процессы открытой добычи полезных ископаемых с рекультивацией нарушаемых ими земель. В основе такой увязки заложен принципсовмещения горных и рекультивационных работ в едином комплексе горного производства, включая как технический, так и биологический этапы восстановления продуктивности земель.

Схемы технической рекультивации земель подразделены на совме-щенные,раздельные и комбинированные с учетом вида их последующего освоения (сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное, под промышленную пощадку). Классификация схем показана в таблице Б1 приложения.

К группе совмещенныхсхем технической рекультивации относятсхемы, при которых все этапы рекультивации земель выполняются основным горным и транспортным оборудованием без привлечения специальной техники. Выполнение рекультивации по этой схеме не всегда возможно из-за особенно-стей технологий, в частности наличия необходимого комплекса оборудования.

К группе раздельных схем технической рекультвации относятся схемы, представляющие отдельный технологический процесс в общем цикле ведения вскрышных работ. Эти работы выполняются вне связи с горным производством по самостоятельному технологическому циклу. Работы по раздельным схемам рекульвации могут вестись до начала, в процессе и после завершения горно-вскрышых работ. Преимущество раздельных схем в возможности обеспечения любых направлений хозяйственного использования земель.

К группе комбинированных или частично совмещенных схем техничес-кой рекультивации схемы, при которых часть объемов работ выполняется по совмещенной, а часть по раздельной технологии. Преимущества таких схем в широком диапазоне ихприменения и возможности оптимизации вариантов ведения вскрышных работ в увязке с рекультивацией нарушенных земель в целях достижения более высоких технико-экономических показателей работы предприятий и обеспечения необходимого качества восстановленных угодий.
Биологический этап рекультивации нарушенных земель, обычно, осу-ществляется землепользователями за счет средств предприятий. Рассмотрение этого вопроса в горнодобывающей промышленности с учетом требований к техническому этапу позволяет снизить затраты на рекультивацию в целом.

Рекультивация земель, нарушенных горным производством, рас-сматривается как основной способ воспроизводства земельных ресурсов, создания оптимальных культурных антропогенных ландшафтов в конкретных природно-климатических и социально-экономических условиях данного района.

Нарушенные земли подлежат искусственному восстановлению. Выявление и учет нарушенных земель с их картографированием называется инвентаризацией нарушенных земель.

Рекультивация нарушенных земель это преобразование нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для их использования, предотвращение их отрицательного воздействия на ландшафтные комплексы, оптимизация сочетания техногенного и природного.

Содержание и объем нормативных требований к качеству земель зависят от вида освоения нарушенных территорий (сельско-, лесо- и водохозяйственное, строительное, рекреационое и санитарно-гигиеническое). При сельско- и лесохозяйственном направлениях рекультивации нормативные требования сводятся к созданию биологически продуктивных участков земной поверхности с необходимыми условиями для роста и развития растений; при водохозяйственном направлении - к соблюдению технологических и геомеханических оганичений при выполнении гидротехнических работ; при строительном направлении - к созданию участков земной поверхности, пригодных для размещения промышленных площадок и жилых массивов. При рекреационном и санитарно-гиеническом направлениях рекультивации подлежат учету многие из перечисленных выше требований, необходимых для создания зон отдыха и консервации нарушенных земель
При оценке качества рекультивированных земель на карьерах учитываются: морфометрические параметры техногенного рельефа, подлежащего рекультивации, и его местонахождение; агрохимические и физико-механические свойства пород и грунтов, слагающих объекты рекультивации; соответствие выполненных технологических процессов и видов работ подтвержденному проекту; состав и свойства материалов, примененных при рекультивации (удобрения и др.); соответствие нормам ПДК вновь образованных почв по характерным загрязняющим ингредиентам.
Качественно-количественная харакристика регламентированных свойств почвогрунтов, применяемая при оценке качества вновь созданных дерново-подзолистого, средне- и легкосуглинистого типов, включая технологические свойства, морфологические признаки, агрохимические свойства следующая.
1) технологические свойства: контурность 15-20 га, эродированность отсутствует;

2) морфологические признаки: мощность пахотного горизонта 25-30 см, хорошо выраженная структурность, содержание водопрочных агрегатов 70-80%,

3) агрохимические свойства: содержание гумуса 2-2,5 %; валовый запас гумуса 60-70 т/га, концентрация доступных форм азота 3 – 4,5мг/100 г почвы; концентрация подвижных форм фосфора 25-30 мг/100 г почвы, концентрация обменного калия 20-25 мг/100 г почвы, рН 6-6,5;степень насыщенности ос-нованиями 80-90 %, сумма поглощения оснований 8-12 мг-экв/100г почвы.
4) водновоздушный режим почвы: запас продуктивной влаги в слое 0-5 см к началу вегетации 130-150 мм, плотность 1,2 г/см³_, пористость общая 50 - 55 %.
Приведенный комплекс регламентированных свойств вновь созданных почв отражает плодородие и определяет урожайность сельскохозяйственных культур. Поэтому на стадии технического этапа рекультивации должен создава-ться определенный уровень плодородия восстановленных почв, который в да-льнейшем повышается до уровня зональных почв в процессе биологической рекультивации.
Соблюдение указанных параметров при ведении горно-восстановитель-ных работ позволяет обеспечить высокое качество рекультивированных земель практически для всех возможных направлений их использования.

Рекультивация земельных участков проводится в соответствии с проектом после окончания операций по недропользованию и демонтажу оборудования. Проводится геологопочвенное обследование нарушенной территории и обоснование направления рекультивации, исследуются физико-механических ихимические свойств вскрышных и вмещающих пород в соответствии с требованиями стандартов. На основе оценки характера динамики природных процессов, эволюции техногенных ландшафтных комплексов, выявления неблагоприятных экологических факторов ипричин их возникновения определяются методы рекультивации нарушенных земель.
Установленное направление рекультивации нарушенных земель определяет требования к их качеству и технологии вскрышных, отвальных и рекультивационных работ, т.е. существует прямая и обратная связь между технологией горных работ, определяющей характеристику техногенного ландшафтного комплекса, и направлением рекультивации.

При выборе направления рекультивации нарушенных земель должны быть учтены:

1) характер нарушения поверхности земельного участка;

2) природные и физико-географические условия района расположения объекта;

3) социально-экономические особенности расположения объекта с учетом перспектив развития района и требований охраны окружающей среды;
4) необходимость восстановления основной площади нарушенных земель под пахотные угодья в зоне распространения черноземов и интенсивного сель-ского хозяйства;

5) необходимость восстановления нарушенных земель в непосредственной близости от населенных пунктов под сады, подсобные хозяйства и зоны отдыха, включая создание водоемов в выработанном пространстве и декоративных садово-парковых комплексов на отвалах вскрышных пород и отходов обогащения;

6) выполнение на территории промышленного объекта планировочных работ, ликвидации ненужных выемок и насыпи, уборка строительного мусора и благоустройство земельного участка;

7) овраги и промоины на используемом земельном участке, которые должны быть засыпаны или выположены;

8) проведение в обязательном порядке озеленения территории.

Рекультивацию земель выполняют в два этапа: технический и биологи-ческий.

Техническая рекультивация заключается в проведении работ по планировке, формированию откосов (снятие, транспортирование) и нанесению почв и плодородных пород на рекультивируемые земли, при необходимости по коренной мелиорации, строительству дорог, специальных гидротехнических сооружений и др.

Биологическая рекультивация - этап рекультивации земель, включающий комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий по восста-новлению плодородия нарушенных земель. Биологическая мелиорация сводится к внесению повышенных доз органических и минеральных удобрений, посеву многолетних бобовых культур, посадке почвоулучшающих деревьев и кустарников.

В соответствии с ГОСТ 17.5.1.03-84 «Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель» пригодность пород для биологической рекультивации оценивается по восьми показателям, характеризующим содержание питательных веществ, реакцию среды, содержание токсичных веществ, водно-физические свойства.

Проект рекультивации земель, нарушенных горным производством, должен разрабатываться в строгом соответствии с техническими условиями.
Выделяется несколько направлений рекультивации.

Сельскохозяйственное направление рекультивации. Цель - создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий. Всвязи с необходимостью восполнения сельскохозяйственных угодий, особенно в густонаселенных районах, где производство сельскохозяйственной продукции имеет большое народнохозяйственное значение, предпочтение отдается сельско-хозяйствен-ному направлениюрекультивации нарушенных земель.

Лесохозяйственная рекультпвацияс целью создания лесных насаждений различого типа выполняется в тех случаях, когда сельскохозяйственная ре-культивация в силу природных или хозяйственных факторов нецелесообразна, где требуется воспроизводство леса как из хозяйственных потребностей, так и необходимости улучшения состояния окружающей среды, создания рекреаци-онных зон в промышленных районах или защиты земель от эрозии.
Рекреационное направление рекультивации с целью создания на нарушенных землях зон отдыха. Карьерные выемки, глубокие прогибы и провалы, засыпка которыхтехнически невыполнима и экономически неоправ-дана, могут быть использованы под водоемыразличного назначения, для создания рекреационных зон, а также размещения различных промышленных и гражданских объектов.

Водо- и рыбохозяйственное направление рекультивации с целью соз-дания в понижениях рельефа водоемов различного назначения, в том числе рыбоводческих.
Санитарно-гигиеническая рекультивацияс целью биологической или тех-нологической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически неэффективна или нецелесообразна в связис относительной кратковременностью существования выполняется для техногенных образований - отвалов пустых пород, отходов обогащения и переработки, временных складов минерального сырья и пр., в случаях, если направление использования этих земель в народном хозяйстве временно не установлено; если породы этих техногенных образований, подлежат переработке или использованию в качестве вторичного ресурса; если эти объекты подлежат переформированию или перемещению.
Строительное направление с целью приведения нарушенных земель в состояние пригодное для промышленного и гражданского строительства.

Выбор направления рекультивации осуществляется с учетом следующих факторов:
- природных условий района (климат, почвы, геологические и гидрологи-ческие условия, растительность, рельеф, геосистемы и ландшафтные комплек-сы);
- физико-механических, агрохимических и агрофизических свойств пород, их свойств после размещения пород в отвалах, гидроотвалах, хвосто-хранилищах;
- хозяйственных, социально экономических условий и санитарно-гигие-нической характеристики окружающей средыв районе размещения нарушенных земель;
- технологии производства комплекса горных и рекультивационных работ;
- санитарно-гигиенических требований по охране окружающей среды;
- планов перспективного развития территории района горных выработок.
Целесообразность использования нарушенных земель для промышленного и гражданского строительства устанавливается на основе региональных схем землеустройства и рекультивации земель, генеральных планов застройки тер-риторий, результатов инженерно-геологических изысканий на территории на-рушенных земель и соответствующих технико-экономических расчетов.
Определенный научно-технический прогресс за последние годы достигнут на предприятиях горной отрасли, особенно в части рекультивации отработанных отвальных площадей разрезов и озеленения шахтных террикоников.
Объектами реультивации чаще всего служат плоские породные отвалы, конические терриконы, деформированные участки земной поверхности, пром-площадки и инженерные коммуникации. В производственных объединениях отрасли созданы специализированные участки по тушению, профилактике са-мовозгорания породных отвалов и рекультивации земель, что позволяет увели-чить темпы восстановления земель и повысить качество проводимых работ.
Рекультивационные работы, выполняемые горным предприятием включают:

- планировку поверхности нарушенных земель (грубую и чистовую);

- выполаживание или террасирование откосов отвалов и бортов карьерных выемок;

- ликвидацию последствий усадки отвалов;

- противоэрозионные мероприятия; снятие, транспортирование, склади-рование (при необходимости) и нанесение на рекультивируемые земельные участки почвенно-растительного слоя и пригодных плодородных и потен-циально плодородных пород;

- комплекс мероприятий, направленных на улучшение химических и физических свойств породных смесей, слагающих поверхностный слой рекуль-тивируемых земель;
- строительство гидротехнических и мелиоративых сооружений;

- прокладку дорог и прокладку прочих инженерных коммуникаций.
Основное требование рекультивации к технологии вскрышных отвальных пород сводится к созданию на отработанных землях биоценозов и форм рельефа, благоприятных для последующего освоения.

Технология горных работ должна обеспечить следующие требования:
- селективную выемку пород, пригодных для биологической рекультива-ции, транспортирование, хранение или непосредственное землевание;
- размещение непригодных и малопригодных пород в нижней части отва-лов;
- компактную укладку вскрышных пород в отвалы;
- выполаживание откосов отвалов и бортов остаточных карьерных выемок;

- формирование оптимальных по параметрам устойчивых отвалов;
- минимальные сроки использования земель в технологическом процессе;
- сокращение отрицательного влияния на окружающую среду, сохранение в зоне открытых разработок благоприятных условий для растений и животных.
Схемы селективного отвалообразования должныобеспечить:
- создание после выполнения планировочных работ рекультивационного слоя требуемой мощности и структуры из пород с благоприятными агрофизи-ческими и агрохимическими свойствами в соответствии с направлением реку-льтивации и требованиями стандартов к качеству восстанавливаемых земель;
- предусматривать укладку в отвалы максимально возможного объема вскрышных пород наиболее производительным валовым способом;
- обеспечивать минимальные потери и разубоживание пригодных к испо-льзованию пород при их разработке, транспортировании и укладке.
Наиболее рациональной является технология отработки месторождений с организацией внутренних отвалов; использование выработанного пространства карьеров для размещения вскрышных пород с соседних участков; расположе-ние внешних отвалов в непосредственной в близи от карьеров.
При большой протяженности месторождения с крутой залежью полезного ископаемого рациональна отработка карьерного поля блоками, предусматрива-ющаяс размещением пород в выработанное пространство предыдущего блока.
Предпочтение отдается отвалам, имеющим площадь более 10 га, правиль-ную геометрическую форму, максимально приближающуюся квадрату, прямоугольнику или кругу. Такая форма отвала наиболее целесообразна для проведения рекультивации и последующего использования восстановленных земель.
Предельная высота отвалов, при которой эффективна сельскохозяйствен-ная рекультивация, в настоящее время еще окончательно не установлена. Но в качестве предельной может быть рекомендована высота отвала, равная 50-60 м.
В процессе отсыпки и последующей технической рекультивации отвалов с учетом направления хозяйственного использования возможно создание следу-щих основных видов рельефа их поверхности:

- плоская (платообразная) поверхность с небольшими до 5 градусов уклонами для стока избыточной воды - при сплошной грубой и чистовой планировке;
- волнообразная поверхность, сглаженная или с горизонтальными площадками с перепадами отметок рельефа отвала и чередованием участков с одинаковыми отметками - при частичной планировке, срезаются вершины гребней;
- террасированная поверхность с чередованием террас одинаковой высоты и ширины - при выполаживании одноярусных откосов с большой высотой и мно-гоярусных отвалов, а также террасирование бортов карьеров большой глубины.
Ниже представлена классификация исходных видов рекультивируемой отвальной поверхности в зависимости от систем разработки и способов отсып-ки отвалов (таблица 5.1).

Таблица 5.1- Виды поверхностей отвалов

Способ фор-мирования отвала	Система разработки месторождений открытым способом
Валовый (смешанные отвалы)	Бестранс-портная	Транспорт-ная	Транспортно-отвальная	Комби-нирован-ная	Специальная (гидромеха-низация)
Гребни, поперечно фронту работ	Гребни серповидные		Гребни попере-чно и па-раллель-но фрон-ту работ	Платообраз-ная повер-хность –плоский ре-льеф с укло-ном до 7 градусов
Гребни, паралле-льно фро-нту работ	Платообра-зная поверхность	Конусы в шахматном порядке	Конусы в шахмат-ном порядке
Сопряжен-ные конусы, параллель-ные фрон-ту работ	Гребни, па-раллельно фронту гор-ных работ	Гребни сер-повидные (веерные)
Селективный (слоевые отвалы)	Гребни,по-перечные фронту Гребни па-раллельн. фронту ра-бот	Платообраз-ная поверх-ность Гребни, па-раллельные фронту ра-бот	Гребни, параллель-ные фронту горных работ		Платообра-зная повер-хность

Наименее энергоемкой является бестранспортная система отработки –способ ведения горных работ при котором вскрышные породы перемещаются во внутренний отвал экскаваторами. Эта система применяется при горизонтальном или слабонаклонном залегании пластовых месторождений.

Транспортно-отвальная система разработки –порядок производства горных работ на карьерах при котором весь или часть объема вскрышной толщи перемещают в выработанное пространство с помощью транспортно-отвальных мостов или консольных отвалообразователей. Такая система более экономична по сравнению с транспортной.

Способ отсыпки отвалов определяет объем планировочных работ. При планировке плоских отвалов, в том числе гидро-, хвосто- и шламохранилищ, объем работ незначителен и составляет 0,01-1,05 м³/м². Во всех других случаях объем планировочных существенно выше.

Выбор форм рельефа рекультивируемых земляных участков определяется прежде всего необходимостью создания максимальных условий для их последующего эффективного использования.

Выполнение операций технического этапа основным горнотранспортным оборудованием требует изменения элементов системы разработки и технологи-ческих схем горных работ, в частности, ширины вскрытия заходки, высоты ус-тупов и подуступов, схемы расстановки экскаваторов в забоях, последователь-ности операций, прокладки новых транспортных коммуникаций, а также влияет на производительность этого оборудования и организацию горных работ.

Таблица 5.2 – параметры вместимости отвалов

Параметры отвала	Значения параметров, м, вместимости отвала, млн м^3
Ширина
Длина
Высота

В отдельных случаях при бестранспортной или транспортно-отвальной системе разработки при необходимости создания отвального массива со структурой, наиболее эффективной для целей рекультивации может оказаться рациональной замена существующих на горные машины с большими рабочими параметрами.
При рекультивации земель в засушливых районах рекомендуется метод, заключающийся в сохранении холмистой поверхности, что способствует сбору дождевых вод. Незначительную верхнюю часть гребней срезают, а почвенный слой размещают в понижениях между ними. Дождевые воды стекают по откосам гребней, увеличивая увлажнение почвы, для предотвращения водной и ветровой эрозии поверхность гребней обрабатывают вяжущими материалами.
Рациональное сочетание горных работ и рекультивации заключается в следующем.
Отработку месторождения производят блоками илилентами, вскрышные породы и почвы складируют во внешние отвалы только в начальной стадии разработки. В последующем вскрышные, добычные и рекультивационные рабо-ты выполняют одновременно, но на смежных блоках или лентах, Особое вни-мание уделяют планам выполнения рекультивационных работ. При планирова-нии этих работ учитываются рельеф поверхности и размеры разрабатываемых участков месторождений, глубина и условия залегания полезного ископаемого, обводненность месторождения. Кроме того, принимается во внимание кли-мат, почвы, растительный и животный мир и перспективы использования зе-мель. С учетом силы и направления ветров намечаются противозрозионные ме-роприятия.
На некоторых предприятиях благодаря высокому качеству горно-восста-новительных работ более 90 % общей площади рекультивированных земель используется под сельскохозяйственные и лесные насаждения.

С целью уменьшения объема планировочных работ при бестранспортной системе разработки используются веерные системы отвалообразования с применением драглайнов ЭШ-25/100 и ЭШ-10/70. Веерная отсыпка позволяет равномерно размещать породы и обеспечивать более спокойный рельеф отвала. Невысокие гребни впоследствии легко планируются бульдозером. Объем зем-ляных работ при этом снижается с 15-20 до 3,5 тыс. м³/га.
Болышое внимание уделяется технологии селективной разработки и формирования отвалов, при которой токсичные или не пригодные для биологической рекультивации породы складируются в нижнюю часть отвала, а плодородные породы в почвенный слой - на поверхность.
Некоторые месторождения состоят из самовозгорающихся углей, как например Карагандинский, где число очагов на 1 млн т добытого ископаемого составляет 0,01. Негативные последствия этого явления проявляются в усложнении технологии горных работ, возникновении оползней и провалов, загрязнении окружающей среды, а также в усложнении хранения и транспортирования самовозгорающихся полезных ископаемых. При этом наиболее типичным и опасным видом воздействия на окружающую среду является химическое загрязнение воздушного и водного бассейнов продуктами разложения, выщелачивание химических элементов подземными и поверхностными водами, В атмосферу выделяется значительное количество оксида углерода, диоксида серы, сероводорода, углекислого газа и углеводородов.

Дата добавления: 2014-10-15