Инженерная защита окружающей среды при разработке недр. Учебное пособие
.pdfразработка рациональных составов вяжущих и способов их внесения в укрепляемую породу, учитывающих специфику условий осуществления метода на объектах горного производства, а также соответствующих средств механизации, обеспечивающих его технологичность и широкое промышленное внедрение.
5. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
5.1 Направления рекультивации земель
Преобразование нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для использования их в народном хозяйстве, предотвращение их отрицательного воздействия на прилегающие ландшафтные комплексы, охрана этих комплексов, оптимизация сочетания техногенных и природных ландшафтов достигается рекультивацией нарушенных земель.
Термин «рекультивация» употребляется в земельном законодательстве, в ряде директивных и нормативных документов и зафиксирован ГОСТ 17.5.1.01-83 «Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения» для определения комплекса работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.
Рекультивация относится к мероприятиям восстановительного характера, направленным на устранение последствий воздействия промышленного производства на окружающую среду, в первую очередь на земли, и рассматривается как основное средство их воспроизводства.
Восстановлению нарушенных земель должны предшествовать работы по геолого-почвенному обследованию нарушаемой и восстанавливаемой территории и обоснованию направления рекультивации.
Проект рекультивации земель, нарушенных горным производством, должен разрабатываться в строгом соответствии с представленными техническими условиями.
Согласно ГОСТ 17 5.1.01-83 выделяются следующие направления рекультивации:
∙сельскохозяйственное - с целью создания на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий:
∙лесохозяйственное - с целью создания лесных насаждений различного типа;
∙рыбохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих водоемов,
91
∙водохозяйственное - с целью создания в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;
∙рекреационное - с целью созлания на нарушенных землях объектов отдыха:
∙санитарно-гигиенические - с целью биологической или технической консервации нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически неэффективна или нецелесообразна в связи с относительной кратковременностью существования и последующей утилизацией этих объектов (техногенных образований);
∙строительное - с целью приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.
Выбор направления рекультивации земель осуществляется с учетом следующих факторов:
-природных условий района (климат, почвы, геологические, гидрогеологические и гидрологические условия, растительность, рельеф, определяющие геосистемы или ландшафтные комплексы);
-агрохимических и агрофизических свойств пород и их смесей в отвалах, гидроотвалах, хвостохранилищах;
-хозяйственных, социально-экономических и санитарногигиенических условий в районе размещения нарушенных земель;
-срока существования рекультивированных земель и возможности их повторных нарушений;
-технологии производства комплекса горных и рекультивационных работ;
-требований по охране окружающей среды;
-планов перспективного развитая территории района горных разработок;
-состояния ранее нарушенных земель, т.е. состояния техногенных ландшафтов карьерно-отвального типа, степени и интенсивности их самозарастания.
5.2 Классификация способов и схем рекультивации нарушенных земель
Совмещенная практика рекультивации нарушенных земель на карьерах базируется на детальном анализе технологических схем ведения горных работ и отвалообразования с учетом возможности создания благоприятных условий для формирования корнеобитаемого
92
слоя и произрастания ценных сельскохозяйственных 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 удобрений;
-обработку рекультивируемых грунтов с проведением мелиоративных работ (известкование, внесение минеральных удобрений, мелиоративные севообороты);
-непосредственную обработку рекультивируемых грунтов с использованием биоактивизированных препаратов, приготовленных из бурых углей и отходов углеобогащения, и активных штаммов почвенных микроорганизмов.
Первые два способа рекультивации нарушенных земель получили на карьерах широкое распространение, третий находится в стадии промышленной проверки.
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 совмещенные,раздельные и комбинированные с учетом вида их последующего освоения (сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное, под промышленную пощадку).
Кгруппе совмещенных схем 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 особенностей технологий, в частности наличия необходимого комплекса оборудования.
Кгруппе раздельных схем технической рекультивации 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 рекультивации могут вестись до начала,
93
в процессе и после завершения горно-вскрышых работ. Преимущество раздельных схем в возможности обеспечения любых направлений хозяйственного использования земель.
Рекультивация земель, нарушенных горным производством, рассматривается как основной способ воспроизводства земельных ресурсов, создания оптимальных культурных антропогенных ландшафтов в конкретных природно-климатических и социальноэкономических условиях данного района.
Нарушенные земли подлежат искусственному восстановлению. Выявление и учет нарушенных земель с их картографированием называется инвентаризацией нарушенных земель.
Содержание и объем нормативных требований к качеству земель зависят от вида освоения нарушенных территорий (сельско-, лесо- и водохозяйственное, строительное, рекреационное и санитарногигиеническое). 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 ограничений 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 характеристика регламентированных свойств почвогрунтов, применяемая при оценке качества вновь созданных дерново-подзолистого, средне- и легкосуглинистого типов, включая технологические свойства, морфологические признаки, агрохимические свойства следующая.
94
1)технологические свойства: контурность 15-20 га, эродированность отсутствует;
2)морфологические признаки: мощность пахотного горизонта 2530 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 создаваться определенный уровень плодородия восстановленных почв, который в дальнейшем повышается до уровня зональных почв в процессе биологической рекультивации.
Соблюдение указанных параметров при ведении горновосстановительных 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.
95
Подход к рекультивированным землям как к одному из видов продукции горных предприятий, производство которой планируется и контролируется, в значительной степени определяет эффективность и качество горного производства в целом, существенно снижает его негативное воздействие на окружающую среду, имеет огромное социальное и экономическое значение.
Горное предприятие выполняет технический этап рекультивации, который включает:
∙планировку поверхности нарушенных земель (грубую и чистовую);
∙выполаживание или террасирование откосов отвалов и бортов карьерных выемок;
∙ликвидацию последствий усадки отвалов;
∙противоэрозионные мероприятия;
∙снятие, транспортирование, складирование (при необходимости) и нанесение на рекультивируемые земельные участки почвенно-растительного слоя и (или) пригодных (плодородных и потенциально плодородных) пород;
∙комплекс мелиоративных мероприятий (при необходимости), направленных на улучшение химических и физических свойств пород и их смесей, слагающих поверхностный слой рекультивируемых земель;
∙строительство гидротехнических и мелиоративных сооружений, дорог, прокладку прочих инженерных коммуникаций.
Анализ опыта рекультиванионных работ на горных предприятиях, проектных решений по рекультивации и их практической реализации, комплекс выполненных исследований позволили выделить следующие основные направления технического прогресса в области рекультивации:
∙включение работ по рекультивации в технологическую цепь горного производства и использование на этих работах основного горного оборудования;
∙сокращение объема планировочных работ (грубой и чистовой планировки) за счет компактной укладки пород в отвалы и создание более спокойного рельефа их поверхности: использование средств гидромеханизации для подачи на поверхность отвала рекультивационного слоя и почв;
∙селективные разработка и складирование вскрышных пород в отвалы с укладкой пород, пригодных для биологических
рекультивации, на поверхность отвалов;
96
∙сокращение объема работ по снятию и восстановлению плодородного почвенного слоя на рекультивируемыхплощадях за счет использования вскрышных порол и отходов переработки с благоприятными агрофизическими и агрохимическими составами и свойствами;
∙разработка методов ускоренною восстановления плодородия нарушенных земель за счет применения биоактивных препаратов;
∙разработка эффективных средств закрепления рекультивируемых поверхностей и предотвращения ветровой и водной эрозии;
∙разработка специализированных машин и механизмов для производства рекультивационных работ.
97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ проблемы взаимодействия горного производства и окружающей среды, позволил выявить закономерности этого взаимодействия и наметить основные пути решения проблемы в будущем. Принципиальное значение имеет новая классификация видов и результатов воздействия горного производства на различные элементы биосферы, позволяющая более обоснованно разрабатывать стратегию развития горного производства.
Оптимизация воздействия горного производства на окружающую среду может быть достигнута путем создания экологизированного производства.Это требует широкого развития горно-экологических исследований, направленных на разработку и последующую реализацию:
-мониторинга той части биосферы, которая подвергается воздействию горного производства;
-принципов и методологии экономической оценки эффективности мероприятий по рациональному использованию минеральных ресурсов и охране окружающей среды;
-техники и технологии малоотходного, а в последующем - безотходного горного производства.
Мероприятия по охране окружающей среды, научные и практические работы по оптимизации воздействия горного производства должны основываться на концепции интенсификации, предполагающей в качестве обязательного условия интенсивный путь развития горнодобывающей промышленности и горно-экологической концепции, базирующейся на единстве проблем рационального использования и охраны недр и рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Познание законов биосферы и их учет при организации горного производства - важное условие предотвращения вредного воздействия шахт, рудников, карьеров и обогатительных фабрик на природную среду и улучшения ее состояния в будущем.
Правильная оценка положений современной экологии даёт возможность путём несущественного изменения системы хозяйственного освоения отдельных регионов согласовать интересы развития промышленности и сельского хозяйства с поддержанием оптимального состояния природной среды.
98
Человек должен научиться управлять эволюцией природных популяций, свести к минимуму возможность появления специфически приспособленных вредных форм, способствовать появлению полезных.
Библиографический список
1. Комащенко В.И. Горное дело и окружающая среда [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Комащенко В.И., Леонов И.В., Голик В.И.− Электрон.текстовые данные.− М.: Академический Проект, Культура, 2011.− 216 c.− Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/36306.− ЭБС «IPRbooks».
2. Подавалов Ю.А. Экология нефтегазового производства [Электронный ресурс]: монография/ Подавалов Ю.А.− Электрон.текстовые данные.− М.: Инфра-Инженерия, 2013.− 416 c.−
Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/13565.− ЭБС «IPRbooks».
3. Комащенко В.И. Влияние деятельности геологоразведочной и горнодобывающей промышленности на окружающую среду [Электронный ресурс]: монография/ Комащенко В.И., Голик В.И., Дребенштедт К.− Электрон.текстовые данные.− М.: КДУ, Южный институт менеджмента, 2010.− 311 c.− Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/10279.− ЭБС «IPRbooks».
4.Михайлов, М.Ю. Горнопромышленная экология: учеб.пособие/ Ю.В. Михайлов, В.В. Кеворков, В.Н. Морозов: под ред. Ю.В. Михайлова. – М.: Академия, 2011. – 336 с.
5.Рубанов Ю.К., Токач Ю.Е. Методическиеуказания к выполнению расчетно-графического задания по дисциплине «Инженерная защита окружающей среды при разработке недр» для студентов, обучающихся по образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность». Белгород: Изд-во БГТУ, 2017. – 55 с. Режим доступа:
https://elib.bstu.ru/Reader/Book/2018011010283346200000654371.
6. Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV-12. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств / М.Б. Генералов [и др.]. М. : Машиностроение, 2004. - 832 с.
99
Учебное издание РубановЮрий Константинович
Инженерная защита окружающей среды при разработке недр
Учебное пособие
Формат 60х84/16.
Белгородский государственный технологический университет
100