Главная » Дизайн квартир » Требования по рекультивации карьеров под водоем. Рекультивация отвалов, горных разработок, золоотвалов, терриконов, карьеров. Обоснование требований к рекультивации карьеров пгс в поймах водотоков

Требования по рекультивации карьеров под водоем. Рекультивация отвалов, горных разработок, золоотвалов, терриконов, карьеров. Обоснование требований к рекультивации карьеров пгс в поймах водотоков

При производстве работ методом гидромеханизации рекультивации подлежат обводненный карьер и территории, занятые под отвалы песка, гравия, торфа.

После завершения выемки грунта обводненный карьер можно считать безупречным с санитарной точки зрения.

В процессе эксплуатации водоема вода может загрязняться не только за счет внешних загрязняющих веществ, поступающих с прилегающей территории, но и за счет биологической жизнедеятельности самого водоема, способствующей уменьшению подпитки грунтовыми водами из-за кольматации дна водоема взвешенными частицами, препятствующими непрерывному водообмену. Поддержание качества воды становится проблемой саморегулирования водоема. Поэтому в состав работ по необходимо включать все возможные мероприятия по нейтрализации загрязнений на подступах к водоему, а развивающаяся водная растительность и животный мир должны обеспечивать чистоту водоема за счет саморегулирования.

Качество воды часто страдает не от количества непосредственных загрязняющих веществ, а из-за общего избытка питательных веществ, возникающего либо за счет притока извне, либо вследствие подкормки рыб и большого скопления водоплавающих птиц. Избыточное накопление питательных веществ оказывает негативное влияние на застойные, мелководные водоемы, приводящее к нарушению биологических процессов регенерации.

Глубина водоема также имеет важное значение для саморегенерации и дальнейшего его использования и формируется в процессе выемки грунта. Глубина разработки определяется залеганием пригодных грунтов самого месторождения и способом их добычи.

При выемке грунта обеспечивается глубина разработки до 18…20 м, что способствует образованию достаточно глубоких, биологически стабильных водоемов.

Таким образом, при рекультивации и обустройстве обводненных карьеров следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна, а для того чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его минимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды.

Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными растениями, становясь непригодными для использования.

В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах.

При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недостаточно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид склонов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям формирования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии (рис. 7.1) .

Рис. 7.1. Карьерные разработки

а - форма (прямоугольная) разработки карьера в плане; б - формирование извилистой береговой линии при выемке грунта в карьере

Очертание откосов карьеров определяется их устойчивостью и возможностью использования выработанного пространства в качестве искусственного водоема.

Для обеспечения устойчивости берегов водоема необходимо создание пологих склонов. Крутые склоны менее устойчивы и более подвержены эрозионным процессам, затруднено их озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ландшафта. Пологие склоны водоема создают после выемки грунта в карьере, при этом любая доработка по превращению крутых откосов в пологие после окончания работ в карьере требует определенных затрат. Особенно трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое использование его как водоема; например, для водоемов, предназначенных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более пологие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыбной ловли, гребно-парусного спорта или другого назначения. Возможные профили склонов искусственных водоемов в карьерах показаны на рис. 7.2.

На границе водного пространства склоны водоема должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления берегов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее m = 3 на расстоянии не менее 1,5–2 м от минимального уровня воды в зависимости от целевого назначения всего водоема или его части.

Рис. 7.2. Возможные профили склонов искусственных водоемов, образуемых в карьерах (размеры в м)

а и б - высокий и невысокий надводные склоны выработки; в - мелководный участок с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г - песчаный пляж; 1 - уровень воды в водоеме; 2 - берма с окружной дорогой; 3 - промежуточная берма; 4 - плавное сопряжение склона с рельефом местности

По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы, как правило, выполняют более крутыми, с заложением т = 1,5…2. В таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как правило, сухие, а при заложении m = 2 и более устойчивы.

Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уреза воды, должны иметь заложение т = 2 и более, а при большой высоте их прерывают бермами шириной не менее 3 м через каждые 5 м по высоте склона.

Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного перехода в естественную поверхность земли.

Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают слоем почвенного грунта, снятым перед началам разработки карьера, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и подводные склоны в местах высадки водной растительности.

После завершения формирования откосов и нанесения на них почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепления откосов (посадка растительности на линии уреза воды, а также на высоких крутых склонах). В противном случае возможны эрозия и разрушение откосов под воздействием волн.

При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образуются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров землесосными снарядами практически невозможно. Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом последующего использования выработанного пространства в качестве хозяйственного водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, перемещая пригодный грунт в зону последующей разработки части карьера землесосными снарядами.

При выемке грунта в карьере экскаваторами можно получить береговые откосы практически любых размеров и заложения.

Деревья и кустарники, водные растения и тростник способствуют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и обеспечивают долговременную защиту берегов и откосов от разрушения. Правильное расположение растительного покрова способствует поддержанию чистоты воды в водоеме и достижению живописного и разнообразного пространственного расчленения прибрежной территории. Примеры возможного озеленения искусственных водоемов показаны на рис. 7.3.

После завершения мокрой выемки грунта и проведения работ по рекультивации и обустройству карьер превращается в непроточный водоем искусственного происхождения. В зависимости от сезонного колебания уровня воды в искусственных водоемах и размеров береговых склонов можно выделить четыре пояса, характеризующиеся различными условиями для развития растительности.

Рис. 7.3. Примеры укрепления береговых склонов искусственных водоемов озеленением: а, б и в - рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров; 1 - тростник; 2 - дернина; 3 - ивняк; 4 - отдельные деревья; 5 - древесно-кустарниковые насаждения

Подводный пояс - часть берегового склона, постоянно покрытая водой.

Пояс переменного уровня - часть берегового склона, периодически затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водоеме и наката волн.

Первый надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод.

Второй надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы для воздействия грунтовых вод.

Размеры каждого из поясов определяются природными условиями конкретного объекта рекультивации.

Особое внимание при выполнении работ по закреплению береговых склонов карьера необходимо отдавать озеленению и формированию растительного покрова в поясе переменного уровня воды, так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн.

Озеленение в этой зоне выполняют, применяя специальные методы формирования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную защиту берега, создает условия для биологической регенерации водоема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берегового склона. Более широкую полосу тростника формируют на пологих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тростника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кромки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более интенсивно - в сторону воды.

Часть берегового склона, расположенную выше уровня воды, закрепляют инженерно-биологическим способом - укладкой хворостяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой слоем почвенного грунта. Впоследствии хворостяные прутья, находясь в зоне действия грунтовых и поверхностных вод, прорастают, образуя заросли прибрежного ивняка.

Береговой склон, расположенный выше зоны прибрежного ивняка, крепят залужением - посевом трав по слою нанесенного по верху склона почвенного грунта и посадкой отдельных деревьев. При недостаточном количестве питательных веществ в почвах, образованных после разработки песчаных и гравийных карьеров, низкое расположение уровня грунтовых вод ограничивает выбор видового состава. В качестве посадочного материала используют саженцы дуба и березы. Водой в этом поясе растения снабжаются лишь за счет поверхностных вод атмосферных осадков. Примеры закрепления береговых склонов искусственных водоемов озеленением показаны на рис. 7.3.

Карьерные выемки и отвалы образуются при добыче строительных материалов и полезных ископаемых открытым способом. Вскрышные породы, выносимые на поверхность земли и складируемые в виде насыпи, называются внешними отвалами. Вскрышные породы, отсыпаемые внутри карьера, называются внутренними отвалами. Глубина карьерных выемок определяется мощностью, расположением и глубиной залегания пласта. Высота отвалов регламентируется проектом разработки месторождения и проектом рекультивации нарушенных земель.

Добыча полезных ископаемых проводится в течение длительного времени, поэтому рекультивация горных выработок и отвалов включается в технологическую схему разработки месторождения и осуществляется постоянно, по мере сработки пласта. Основными работами, проводимыми при создании рекультивационной поверхности отвалов, являются планировка и землевание. Землевание выполняют снятым почвенным слоем или потенциально плодородными породами. Землевание поверхности откосов скальных отвалов осуществляют с помощью грунтомета, способного выбрасывать фрезерованный грунт на расстояние до 35 м.

Для создания на рекультивационной поверхности отвала растительного покрова используют гидропосев многолетних трав, рабочая смесь которого может включать воду, почву, опилки, семена, небольшие дозы минеральных удобрений, пленкообразующие материалы и т.д.

Озеленение поверхности отвалов с помощью многолетних трав и древесно-кустарниковой растительности, подобранной для конкретных условий, ослабляет эрозионные процессы, повышает устойчивость откосов и ускоряет образование многоярусных сообществ биоты.

По пригодности для проведения биологической рекультивации без предварительного землевания вскрышные породы объединены в следующие группы:

Непригодные по химическому составу породы, содержащие сульфиды и токсичные соли свыше 2%, имеющие рН менее 3.5;

Непригодные по физическим свойствам - трудно выветриваемые, скальные и полускальные породы;

Мало пригодные породы по химическому составу, имеющие рН = 3.5…5.5 и сумму легко растворимых солей в пределах 1…2%;

Мало пригодные по физическому и химическому составу - быстро выветривающиеся сланцы, сильно уплотненные, сцементированные породы;

Пригодные потенциально плодородные породы - подпочвенные горизонты зональных почв.

При добыче полезных ископаемых в зонах избыточного переувлажнения формирование рекультивационной поверхности проводится одновременно с созданием благоприятных гидрологических и гидрогеологических условий внутренних отвалов. Планировка поверхности отвалов выполняется с уклонами, необходимыми для организации поверхностного стока, а при наличии близких грунтовых вод - для строительства открытой осушительной сети. Конструкции осушительной сети принимаются в зависимости от направления использования нарушенных земель.

Рекультивация гидроотвалов начинается на 6…8 год после окончания их намыва. За этот период они стабилизируются, подсыхают и частично покрываются растительностью. Гидроотвалы, построенные в балочных понижениях, представляют собой переувлажненные территории, водный режим которых складывается при участии вод отвала, притока поверхностных и грунтовых вод с водосбора. Регулирование водного режима таких территорий осуществляется с помощью водных (гидротехнических) мероприятий.

Рекультивация гидроотвала включает культуртехнические работы и создание растительного покрова в зависимости от принятого направления использования. Землевание и планировка обычно на таких отвалах не проводится, так как они сложены из потенциально плодородных пород и имеют выровненную поверхность. Поверхности гидроотвалов вскрышных пород, построенных в дамбах обвалования, планируются с уклонами, устойчивыми против эрозии.

Гидроотвалы, образованные из отходов обогащения руд на обогатительных фабриках, называются хвостохранилищами. По химическому составу отходы обогащения имеют существенное различие, которое определяется набором химических элементов в горных породах и способом обогащения (гравитация, флотация, магнитная сепарация и т.д.). Отвалы отходов зарастают очень медленно из-за сильной эрозии, высокой токсичности и недостатка влаги. Поэтому хвостохранилища преимущественно используются в санитарно-эстетических целях и лишь при наличия резерва почвенного слоя - в лесохозяйственных и сельскохозяйственных целях. Основными работами технической рекультивации являются планировка, экранирование, землевание, противоэрозионные мероприятия, регулирование водного режима, очистка дренажных вод. Биологическая рекультивация включает стимулирование дикорастущей растительности, посев многолетних трав и посадку древесно-кустарниковой растительности.

Объектами, подобными хвостохранилищам, являются золоотвалы, образующиеся в результате гидроскладирования отходов от сжигания каменного угля в тепловых электростанциях. Эти отходы также сложны по химическому составу и не всегда имеют благоприятный водный режим для естественного зарастания. Рекультивация золоотвалов выполняется по схемам аналогичным рекультивации хвостохранилищ, но непременно с учетом химического состава золы, местных природно-климатических условий и возможности ее последующего использования для производства строительных изделий, материалов, удобрений и т.д.

Для отвалов, содержащих токсичные соли, можно рекомендовать схему рекультивации, разработанную лабораторией охраны природы Оренбургского сельскохозяйственного института. По этой схеме на породы отвала наносят нейтрализующий слой извести дозой 10 т/га, затем создают глинистый экран толщиной 15 см, дренирующий песчаный слой толщиной 30 см. Далее наносят 60-ти см слой супесчаных или суглинистых грунтов в качестве почвообразующей породы и затем почвенный слой толщиной 20…30 см - для посева сельскохозяйственных культур или 50 см - для древесных растений.

Использование отвалов в строительных целях определяется сроком их отсыпки (намыва). На глинистых грунтах строительство начинается через 10…5 лет, на песчаных грунтах - через 2…5 лет, на отвалах обогатительных фабрик - через 2…10 лет. При отсыпке отвалов без технологического уплотнения строительные работы могут начинаться через 5 лет.

В отличие от отвалов вскрышных пород рекультивация карьерных выемок проводится не только в лесохозяйственных и сельскохозяйственных целях, но и в водохозяйственных, рыбохозяйственных и рекреационных целях. Это, в первую очередь, карьеры строительных материалов или другие отработанные месторождения, не имеющие в бортах токсичных пород.

Карьерные выемки после выработки ископаемых пород могут быть сухими, переувлажненными и затопленными водой. Поэтому обводненность карьера обязательно учитывается при выборе направления рекультивации.

Сельскохозяйственное использование карьера возможно, если площадь дна карьера более 2 га; имеется резерв почвы (содержание гумуса более 2%) для землевания; дно карьера сложено из потенциально плодородных пород; грунтовые воды нетоксичны и не засолены; существует естественная дренированность, обеспечивающая глубину грунтовых более 0.8 м, или условия для создания осушительной сети, кроме того карьер должен быть недалеко от населенного пункта.
Лесохозяйственное использование карьера (противоэрозионного и водорегулирующего назначения) возможно при условиях: наличия резерва почвы (содержание гумуса более 1%) для землевания; дно карьера сложено из потенциально плодородных пород; грунтовые воды нетоксичны и не засолены; находятся на глубине более 0.6 м или можно провести осушение; карьер расположен далеко от населенного пункта.

Для рекреационного использования карьера (водоем для спортивного рыболовства и купания) нужны следующие условия: вода в карьере отвечает рыбохозяйственным и санитарно-гигиеническим нормам; площадь водоема более 15 га (исходя из условий, что наименьшая площадь для купания - 5 га, для рыболовства - 10 га); есть возможность создания глубины воды для купания более 2 м, а для рыборазведения и рыболовства - 0.5…2 м; удовлетворены требования воспроизводства рыбы (площадь водоема с глубиной 0.15…0.5м должна составлять 20%, а с глубиной 0.5…2.0м - 80%); удаленность карьера от населенного пункта не влияет на данное направление использования.

Владельцы патента RU 2433268:

Изобретение относится к горным работам и может быть использовано при рекультивации и консервации неглубоких карьеров, расположенных в аллювиальных отложениях, в том числе при добыче стройматериалов и разработке россыпей. Техническим результатом является ускорение процесса восстановления нарушенных земель за счет повышения устойчивости выположенных бортов карьера к эрозионным процессам, а также за счет создания в выработанном пространстве водоемов с благоприятными для восстановления их биологической продуктивности параметрами. Для этого выполаживание бортов карьера осуществляется снизу вверх путем их подсыпки с использованием более крепких пород, взятых со дна карьера. Подсыпка может осуществляться до разных вертикальных отметок на борту карьера в зависимости от горнотехнических условий залегания месторождения. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

В связи с ухудшением горнотехнических условий разработки месторождений полезных ископаемых ежегодно растет удельная землеемкость (м 2 /т) горных работ, в результате чего в настоящее время общая площадь нарушенных открытыми горными работами земель в России превышает три миллиона гектаров. Вопросы восстановления нарушенных земель в настоящий период весьма актуальны и включены в приоритетное направление развития науки и технологий «Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых».

Известен способ рекультивации неглубоких карьеров (глубина 2-8 м) с отвалами вскрышных пород, размещенных на одном или двух бортах [Зубченко Г.В., Сулин Г.А. Рациональное использование водно-земельных ресурсов при разработке россыпей. - М.: Недра, 1980, с.189-190, с.198-199.]. Рекультивация здесь сводится к переэкскавации всех или части породных отвалов в выработанное пространство и последующему выравниванию поверхности (прибортовой полосы карьера) под углом 3-6°.

Общим признаком аналога с заявленным объектом является выполаживание бортов и засыпка дна карьера.

Недостатком способа является невозможность осуществления ускоренного восстановления нарушенных земель с использованием данного технического решения при небольшой мощности вскрышных пород, что не позволяет полностью сформировать растительный слой на нарушенной поверхности, а также в связи с эрозией выположенных бортов карьера из-за формирования их из рыхлых отложений, перекрывающих продуктивный пласт.

При разработке многих месторождений полезных ископаемых мощность пустых пород, перекрывающих пласт полезного ископаемого, невелика, поэтому вскрышных пород недостаточно для выполаживания бортов и засыпки выработанного пространства (в том числе месторождения песчано-гравийной смеси, песка, глины, россыпи). Данный способ неприемлем для карьеров с незначительным количеством вскрышных пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ рекультивации при открытой разработке месторождений (а.с. №1062392, кл. Е21С 41/00 / В.И.Горкунов, B.C.Завалишин, К.З.Валиев, опубликовано 23.12.83, бюл. №47).

Общими признаками прототипа с заявленным способом являются перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад (отвал) на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладка почвенного слоя на вскрышные породы.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что основным недостатком последнего является низкая устойчивость сформированных из рыхлых отложений выположенных бортов карьера к водной эрозии. При разработке месторождений песка, глины и песчано-гравийной смеси вновь сформированные борта рекультивированной выработки размываются дождевыми и талыми водами, в связи с чем затягивается их естественное зарастание. Кроме того, данный способ связан с повышенной опасностью работы горного оборудования на бортах карьера из-за возможности их обрушения или оползания, а также с дополнительным нарушением земель за пределами контура карьера. В случае создания в выработанном пространстве водоема его глубина на многих карьерах может быть недостаточной для сохранения ихтиофауны в зимний период.

Группа изобретений направлена на создание технологий рекультивации нарушенных земель, обеспечивающих более быстрое их восстановление при различных горно-технических параметрах разработки месторождений и природно-климатических условиях.

Технический результат заключается в обеспечении ускоренного восстановления экосистемы нарушенных горными работами земель за счет повышения устойчивости выположенных бортов карьера к эрозионным процессам и оползанию путем формирования их из более крепких пород, взятых со дна карьера, а также за счет создания в выработанном пространстве водоемов с благоприятными для восстановления их биологической продуктивности параметрами. Углубление карьера позволяет исключить полное промерзание создаваемого водоема в зимний период, приводящее к гибели ихтиофауны.

Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации карьеров, охарактеризованном в п.1 формулы изобретения, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, согласно изобретению выполаживание бортов осуществляют снизу вверх путем их подсыпки с использованием пород, взятых со дна карьера.

Подсыпка бортов более крепкими породами, взятыми со дна карьера (песчаники, аргиллиты, сланцы, алевролиты и т.д.), позволяет увеличить устойчивость бортов к эрозионным процессам и обеспечить необходимый отвод излишек воды во время осадков и таяния снега из поверхностных слоев (слой вскрышных пород и почвы), выполняя роль дренажного устройства и предотвращая оползневые явления. При разработке месторождений глины и песка после рекультивации карьеров без укрепления бортов размыв последних продолжается длительное время. При незначительной мощности перекрывающих продуктивный пласт пород (при коэффициенте вскрыши менее 0,3-0,5) объемов отвалов недостаточно для выполаживания бортов известными способами либо требуется дополнительное нарушение поверхности за пределами контуров карьера. Подсыпка бортов породами со дна карьера позволяет обеспечить выполаживание без увеличения землеемкости горных работ.

При достаточно большой глубине карьера с целью сокращения трудоемкости рекультивационных работ осуществляют частичную подсыпку бортов карьера.

Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации карьеров, охарактеризованном в п.2 формулы изобретения, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный отвал на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, согласно изобретению выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх до кровли продуктивного пласта с использованием пород, взятых со дна карьера, после чего выполаживание производят сверху вниз с использованием вскрышных пород.

Подсыпка бортов до кровли продуктивного пласта позволяет предохранить от эрозии слабые породы, представляющие полезное ископаемое (песок, глина), а также обеспечить консервацию пласта угля и предотвратить его окисление или возгорание.

В случае консервации карьера подсыпка бортов полускальными породами позволяет уменьшить объем работ по перекрытию полезного ископаемого за счет увеличения угла откоса подсыпки, а также сокращает разубоживание минерального сырья за счет предотвращения естественного выполаживания в результате эрозионных процессов.

В случае рекультивации карьера с созданием в выработанном пространстве водоема подсыпка бортов предотвращает абразию или волновую эрозию выположенных бортов.

Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации карьеров, охарактеризованном в п.3 формулы изобретения, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный отвал на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, согласно изобретению выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх с использованием пород, взятых со дна карьера, до максимальной отметки прогнозируемого уровня воды в затапливаемом после рекультивации карьере, после чего выполаживание производят сверху вниз с использованием вскрышных пород.

В связи со значительными колебаниями уровня воды в создаваемых при рекультивации водоемах и волновом воздействии на прибрежную зону борта карьера, сложенные рыхлыми отложениями, подвергаются экзогенным процессам и интенсивной эрозии с заиливанием дна. Укрепление их полускальными породами позволит повысить их противоэрозионную устойчивость.

При разработке многих месторождений стройматериалов в поймах рек, а также россыпей вдоль небольших речек и ручьев глубина карьеров ограничивается несколькими метрами. После завершения добычных работ обеспечить самотечное удаление воды из выработанного пространства довольно сложно и часто связано с дополнительным нарушением земель при создании водоотводной траншеи. Вместе с тем, созданию в выработанном пространстве водоема препятствует незначительная глубина карьера, при которой водоем может промерзать до дна. Последний факт резко затрудняет процесс воссоздания ихтиофауны и ихтиофлоры в этих водоемах из-за их гибели в зимний период. В ряде случаев происходит заболачивание выработанного пространства. В этих условиях углубление выработки позволяет предотвратить промерзание водоема до дна и таким образом обеспечивает более интенсивное развитие его биологической продуктивности.

В таких условиях технический результат достигается тем, что в способе рекультивации карьеров, охарактеризованном в п.4 формулы изобретения, включающем раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный отвал на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладка почвенного слоя на вскрышные породы, согласно изобретению, выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх с использованием пород, взятых со дна карьера за счет его углубки, до отметки, соответствующей глубине создаваемого в рекультивированном карьере водоема на 0,5-1,0 м больше толщины льда.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема ведения работ по рекультивации карьеров по варианту, охарактеризованному в п.1 формулы изобретения, где

1 - слой почвы;

2 - слой вскрышных пород;

3 - пласт полезного ископаемого;

4 - подстилающие (полускальные) породы (плотик);

5 - борт карьера;

6 - подсыпка борта породами, взятыми со дна карьера;

7 - слой задирки плотика из полускальных пород (обозначен пунктиром);

8 - слой вскрышных пород на выположенном борту и дне карьере;

9 - слой почвы на выположенной поверхности вскрышных пород;

10 - временный отвал вскрышных пород (обозначен пунктиром);

11 - временный склад почвы (обозначен пунктиром).

На фиг.2 представлена схема проведения работ по рекультивации карьеров по варианту, охарактеризованному в п.2 формулы изобретения, где

позиции с 1-11 те же, что и на фиг.1,

12 - призма из пород вскрыши, перемещаемых при выполаживании.

На фиг.3 представлена схема проведения работ по рекультивации карьеров по варианту, охарактеризованному в п.3 формулы изобретения, где позиции с 1-12 те же, что и на фиг.1 и 2.

На фиг.4 представлена схема проведения работ по рекультивации карьеров по варианту, охарактеризованному в п.4 формулы изобретения, где позиции с 1-12 те же, что и на фиг.1-3.

Способ по варианту, описанному в п.1 формулы изобретения, осуществляется следующим образом. После очистки карьерного поля от растительности снимают слой почвы 1 и транспортируют ее на склад 11, расположенный на дне карьера или на спланированном ранее слое вскрышных пород 8. Выемку слоя почвы 1 могут осуществлять бульдозером с укладкой ее во временные навалы, из которых почвенный слой экскаватором перегружают в автотранспорт и перевозят к месту складирования в центр карьерного поля. После этого производят вскрышные работы с размещением пустых пород 2 во временные ленточные отвалы 10 за контуром карьера на нерабочих бортах 5. Указанные работы могут выполнять бульдозерами или скреперами. По завершении вскрышных работ производят выемку полезного ископаемого 3 в намеченных контурах. После актировки отработанных площадей производят выполаживание бортов с использованием полускальных пород 7, взятых со дна карьера.

Подсыпку бортов могут производить как до верхней бровки, так и чуть ниже ее. Высота подсыпки определяется с учетом суммарной мощности слоя вскрышных пород 8, наносимых сверху, и мощности почвенного слоя 9, а также с учетом величины осадки и степени заполнения пор полускальных пород, взятых со дна карьера 7, рыхлыми отложениями пород вскрыши 2.

С целью ускорения самозарастания рекультивированной поверхности полускальные породы 7, составляющие подсыпку 6, засыпают слоем вскрышных пород 2 мощностью не менее 0,2-0,4 м, взятых из временных отвалов 10, расположенных у кромки бортов. Вскрышные породы 2 частично заполняют поры полускальных пород подсыпки 6 и тем самым создают устойчивый к эрозии и потенциально плодородный слой пород.

Способ по варианту, описанному в п.2 формулы изобретения, осуществляется следующим образом. После очистки карьерного поля от растительности снимают слой почвы 1 и транспортируют ее на склад 11, расположенный на дне карьера или на спланированном ранее слое вскрышных пород 8. Выемку слоя почвы 1 могут осуществлять бульдозером с укладкой ее во временные навалы, из которых почвенный слой экскаватором перегружают в автотранспорт и перевозят к месту складирования в центр карьерного поля. После этого производят вскрышные работы с размещением пустых пород 2 во временные ленточные отвалы 10 за контуром карьера на нерабочих бортах 5. Указанные работы могут выполнять бульдозерами или скреперами. По завершении вскрышных работ производят выемку полезного ископаемого 3 в намеченных контурах. После актировки отработанных площадей производят выполаживание бортов с использованием полускальных пород 7, взятых со дна карьера.

Выемку (задирку) подстилающих пласт полезного ископаемого 3 слоя полускальных пород 7 производят бульдозерами, при необходимости оборудованными рыхлителями. Подсыпку бортов карьера 5 осуществляют послойно с углом откоса выположенного борта 7-23° в зависимости от направления рекультивации нарушенных земель.

Данный вариант способа рекультивации целесообразно применять при достаточно большой мощности вскрышных пород, поэтому с целью сокращения трудоемкости работ подсыпку бортов осуществляют до кровли продуктивного пласта. После этого породы вскрыши из отвалов 10 и призмы 12 у верхней бровки бортов выше кровли продуктивного пласта 3 укладывают бульдозером на выположенный борт и дно карьера.

Способ по варианту, описанному в п.3 формулы изобретения, осуществляется следующим образом. После очистки карьерного поля от растительности снимают слой почвы 1 и транспортируют ее на склад 11, расположенный на дне карьера или на спланированном ранее слое вскрышных пород 8. Выемку слоя почвы 1 могут осуществлять бульдозером с укладкой ее во временные навалы, из которых почвенный слой экскаватором перегружают в автотранспорт и перевозят к месту складирования в центр карьерного поля. После этого производят вскрышные работы с размещением пустых пород 2 во временные ленточные отвалы 10 за контуром карьера на нерабочих бортах 5. Указанные работы могут выполнять бульдозерами или скреперами. По завершении вскрышных работ производят выемку полезного ископаемого 3 в намеченных контурах. После актировки отработанных площадей производят выполаживание бортов с использованием полускальных пород 7, взятых со дна карьера.

С целью уменьшения объемов работ по подсыпке бортов в случаях создания водоемов в выработанном пространстве подсыпку осуществляют до отметок, соответствующих максимально возможному уровню воды после затопления выработки (как правило, максимальному естественному уровню грунтовых вод).

После этого породы вскрыши из временных отвалов 10 и призмы 12 у верхней бровки бортов выше кровли продуктивного пласта 3 укладывают бульдозером на выположенный борт и дно карьера.

После нанесения слоя вскрышных пород 8 на выположенные борта и дно карьера поверх него наносят слой почвы 9, взятый из временного склада почвы 11. Слой почвы наносят бульдозером.

Способ по варианту, описанному в п.4 формулы изобретения, осуществляется следующим образом. После очистки карьерного поля от растительности снимают слой почвы 1 и транспортируют ее на склад 11, расположенный на дне карьера или на спланированном ранее слое вскрышных пород 8. Выемку слоя почвы 1 могут осуществлять бульдозером с укладкой ее во временные навалы, из которых почвенный слой экскаватором перегружают в автотранспорт и перевозят к месту складирования в центр карьерного поля. После этого производят вскрышные работы с размещением пустых пород 2 во временные ленточные отвалы 10 за контуром карьера на нерабочих бортах 5. Указанные работы могут выполнять бульдозерами или скреперами. По завершении вскрышных работ производят выемку полезного ископаемого 3 в намеченных контурах. После актировки отработанных площадей производят выполаживание бортов с использованием полускальных пород 7, взятых со дна карьера.

Данный вариант способа рекультивации следует применять при большой площади выработанного пространства и незначительном превышении естественного уровня грунтовых вод над дном карьера (менее 1,5 м). В этом случае следует углубить карьер при рекультивации не менее чем на 0,5 м. При этом параметры подсыпки бортов определяются объемом пород, полученных при углубке. Поперечное сечение подсыпки 6 будет иметь трапециевидную форму. После этого породы вскрыши из временных отвалов 10 и призмы 12 у верхней бровки бортов выше кровли продуктивного пласта 3 укладывают бульдозером на выположенный борт и дно карьера.

После нанесения слоя вскрышных пород 8 на выположенные борта и дно карьера поверх него укладывают слой почвы 9, взятый из временного склада почвы 11. Слой почвы наносят бульдозером.

1. Способ рекультивации карьеров, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, отличающийся тем, что выполаживание бортов осуществляют снизу вверх путем их подсыпки с использованием пород, взятых со дна карьера.

2. Способ рекультивации карьеров, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, отличающийся тем, что выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх до кровли продуктивного пласта с использованием пород, взятых со дна карьера, после чего выполаживание производят сверху вниз с использованием вскрышных пород.

3. Способ рекультивации карьеров, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, отличающийся тем, что выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх с использованием пород, взятых со дна карьера, до максимальной отметки прогнозируемого уровня воды в затапливаемом после рекультивации карьере, после чего выполаживание производят сверху вниз с использованием вскрышных пород.

4. Способ рекультивации карьеров, включающий раздельную выемку, перемещение и складирование вскрышных пород у границ карьерного поля на нерабочих бортах в ленточные отвалы, а почвенного слоя в ленточный склад на дно в центре отработанного карьерного поля, перемещение вскрышных пород на выположенную поверхность бортов и дно карьера и укладку почвенного слоя на вскрышные породы, отличающийся тем, что выполаживание бортов осуществляют путем их подсыпки снизу вверх с использованием пород, взятых со дна карьера за счет его углубки до отметки, соответствующей глубине создаваемого в рекультивированном карьере водоема, на 0,5-1,0 м больше толщины льда.

Похожие патенты:

Изобретение относится к разработке полезных ископаемых открытым способом и может быть использовано при рекультивации затопленных агрессивной водой карьеров с целью снижения их негативного воздействия на окружающую среду и дальнейшего восстановления нарушенных земель

Более 2 тысяч заброшенных карьеров насчитывается в Московской области . Большая часть из них является результатом разработки залежей строительного сырья . Площадь занятых горнодобывающими предприятиями земель в целом превышает 306 кв.км.

В таких случаях , на месте расположения использованного карьера нарушается геоморфология , наблюдаются ландшафтные видоизменения , происходит загрязнение подземных горизонтов , меняются гидрогеологический и гидрологический режимы . В связи с этим довольно актуальной задачей становится процесс возврата земель , нарушенных в результате карьерных разработок , в целесообразный хозяйственный оборот с непременным условием ликвидации и минимизации вреда , оказывающего влияние на окружающую среду . Для решения данной задачи созданы технологии и различные способы рекультивации карьеров и нарушенных земель , прилегающих к ним.

С другой стороны , в различных сферах производства и коммунальном хозяйстве на сегодняшний день остро стоит вопрос размещения не утилизируемых отходов в окружающей среде . Для крупных мегаполисов , в особенности для Москвы , актуальной проблемой является обезвреживание отходов сноса и строительства . В Москве они образуются при реконструкции и сносе сооружений и зданий , ремонте инженерных сетей , при производстве деталей , строительных материалов и конструкций .

Помимо этого , ежегодно в городе возводится более 6 млн кв.км новых зданий , вынимается более 11 миллионов куб.м грунта при строительстве дорог , ремонтируется около 25 тыс. квартир силами жильцов . Из общего объема строительных отходов перерабатывается только 60%, а оставшаяся часть размещается на подмосковных полигонах . Более половины этих полигонов уже заполнено на 90 % и скоро они будут закрыты . Существенная часть полигонов , намеченных к закрытию , расположена рядом с городом , и это значительно скажется на увеличении транспортных расходов по перевозке грузов после их ликвидации .

Использовать ненарушенные земельные территории для создания новых полигонов неразумно с социальной и экологической точек зрения , именно поэтому альтернативным решением проблемы рекультивации выработок является размещение отходов на выработанной территории карьеров . К тому же решаются одновременно 2 важнейшие задачи — безвредное размещение отходов и восстановление природного ландшафта . Поскольку площадь выработанного пространства велика , строительные и коммунальные отходы являются очень важным материальным ресурсом для его рекультивации .

Так как отходы потенциально экологически опасны , при использовании их в роли рекультивационных материалов должны выполняться особые условия для размещения в природной окружающей среде :

— предварительная подготовка перед размещением с использованием технологий ;
— использование современных способов воздействия на массу и складирования отходов в целях их быстрого разложения ;
— обеспечение инженерной защитой высокой степени от проникновения загрязняющих веществ геологической среды .

Но , как правило , на деле при размещении отходов в отработанных карьерах эти требования не соблюдаются . НПО "НОЭКС " были проведены исследования 300 заброшенных и действующих карьеров Московской области . Они показали , что половина из них превратилась в стихийные свалки отходов потребления и производственных отходов . Большая часть свалок , размещенных в карьерах , является опасными объектами с экологической точки зрения , которые представляют собой источники загрязнения элементов ландшафта , подземных и поверхностных вод, приземного пласта атмосферы . Распространение негативного влияния таких захоронений достигает радиуса в 0,6 км .

Отсюда следует , что проблемы размещения отходов и рекультивации отработанных карьеров тесно связаны между собой . На основе результатов обследования ряда заброшенных карьеров Московской области и анализа литературных данных можно сделать определенные выводы :

— промышленные , строительные и твердые коммунальные отходы могут заменить природные рекультивационные материалы для заполнения сформированного пространства карьеров ;
— в разработанных методах рекультивации учитываются два последовательных этапа : биологический и горнотехнический . При этом не предусматривается заполнение сформированного пространства карьера , а также не достигается полного восстановления природной среды ;
— наличие заброшенных карьеров оказывает комплексное отрицательное влияние на природную окружающую среду ;
— вскоре в ближнем Подмосковье большинство полигонов будет закрыто в связи с исчерпанием своего лимита по размещению отходов . Таким образом , возникает необходимость выделения новых территорий для размещения отходов , что довольно затруднительно по экологическим , экономическим и социальным причинам .

В наибольшей степени требованиям экологии для расположения в отработанных карьерах соответствуют строительные отходы . Их применение при рекультивации земель существенно снизит расходы на строительные работы по сооружению природоохранных установок , т.к. они относятся по большей части к V-IV классам опасности для природной среды .

Однако в составе строительных отходо в могут находиться вредные субстанции , захоронение которых скажется отрицательно на состоянии окружающей среды . К примеру , компоненты строительных сооружений , изготовленные из керамзитобетона , железобетона , золотобетона , шлакобетона , содержат добавки химического происхождения для придания необходимых технологических свойств и ускорения твердения . Отделка полов , стен осуществляется из различных синтетических покрытий .

Особо опасны формальдегиды , которые содержатся в древесноволокнистых плитах в качестве средств защиты древесины . При горении этой древесины , обработанной специальными средствами , могут выделяться вредные газы (что нередко встречается на запрещенных свалках ), действующие на дыхательные пути , кожу и нервную человеческую систему . При захоронении строительных отходов главная опасность загрязнения окружающей среды может появиться при утилизации веществ , в состав которых включены органические синтетические добавки . Разнообразные строительные материалы , которые изготавливаются с использованием полистирола , дегтя , являются канцерогенными .

Чтобы минимизировать ущерб экологии природной среды , при расположении отходов необходимо составить анализ их механических , физико-химических и санитарно-эпидемиологических свойств . Малотоксичные отходы более предпочтительны , как рекультивационные материалы , в вопросе выбора отходов . При использовании наиболее токсичных отходов необходима разработка специальных технологий их размещения . Свойства тех или иных отходов при этом будут обусловливать направление освоения пространства и территории карьера по завершении заполнения ими. Таким образом , на месте нахождения карьера , рекультивируемого путем складирования органосодержащих отходов , возможно только создание лесопарковых зон, в то время как на пострекультивационной территории расположения промышленных отходов возможно строительство сооружений и нежилых зданий .

При рекультивации карьеров , выбирая отходы , необходимо обратить внимание на следующие факторы :

— инженерно-геологический - сходство природных материалов карьера с отходами ;
— ресурсный - наличие необходимого количества отходов для заполнения карьера ;
— эколого-гигиенический - допустимость применения отходов со стороны безопасности для окружающей среды и людей ;
— реакционную способность - химическую индифферентность элементов отходов .

Эти факторы учитывают соответствующие характеристики и свойства отходов . Так, четвертый фактор (реакционной способности ) можно определить наличием в отходах веществ , которые способны вступать с компонентами природной среды и друг с другом в химические реакции .

При отборе отходов для заполнения сформированного пространства учитываются их свойства . К примеру , для формирования подсыпки под гидроизоляционный экран и защитного слоя используются малотоксичные сыпучие мелкодисперсные отходы ; для создания объемных структурных компонентов карьера , таких как отсекающие дамбы , контурные призмы выполаживания откосов , подложка под временные дороги , используются отходы с низким коэффициентом пористости , высокой механической прочностью и так далее .

Анализ характеристик и свойств отходов по перечисленным факторам дает возможность определить вероятность их применения в виде рекультивационных материалов , а также найти соответствие структурного элемента использованного карьера с видом отходов .

Рекультивация закрытых карьеров с использованием строительных отходов и частично промышленных и бытовых даст возможность в комплексе решить проблемы заполнения выработанного пространства и размещения отходов и, соответственно , вернуть нарушенному ландшафту первоначальное природное состояние .

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 по-следующем 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
II - малопригодные грунты для произрастания растений, так называемые индифферентные грунты, которые можно использовать в основном под лесонасаждения
III – грунты непригодные для произрастания растений, как правило, фитотоксичные, для освоения которых необходимо предварительное проведение химиче-ской 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.

Наибольший интерес для ландшафтной архитектуры представляет использование в рекреационных целях карьерных выемок путём их обводнения.

В результате добычи полезных ископаемых и минерального сырья, земли нарушаются карьерными выработками, достигающими глубины 100 м. В зависимости от положения дна карьера относительно залегания подземных вод он бывает обводненным или сухим. Добываемый в сухих карьерах материал, обычно разрабатывают землеройными машинами. А в обводненных чаще используют землесосные снаряды, грейферные экскаваторы, драглайны, канатно-ковшовые и канатно-скреперные установки.

Обводненные карьерные выемки после прекращения их эксплуатации используют под водоемы многоцелевого назначения, сухие - под площадки для строительства, пашни, пастбища, лесонасаждения и т. д.

Любой затопленный карьер можно превратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное место отдыха. Затопленные карьеры, выемку грунта в которых вели без надлежащего контроля, будучи заброшенными, представляют собой опасность, и их интеграция в ландшафт силами самой природы происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство затопленных карьеров ускоряют этот процесс. Грунтовую воду в затопленных карьерах можно считать безупречной с санитарной точки зрения, после завершения выемки грунта она переходит в разряд поверхностных или озерных вод.

При рекультивации и обустройстве обводненных карьеров, следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна. А для того, чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его минимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды. Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными растениями, становясь непригодными для использования. Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для последующего использования его как водоема. В не-больших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах.

Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема зависят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уровня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по добыче грунтового материала карьерам стараются придать в плане, как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L = 2В, где L и В - длина и ширина карьера, с отведением по его периметру полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков. При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недостаточно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид склонов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям формирования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии (рис1).

Рисунок 1. Карьерные разработки: а – форма разработки карьера в плане (прямоугольная); б – формирование извилистой береговой линии при выемке грунта в карьере

Любая доработка по превращению крутых откосов в пологие после окончания работ в карьере значительно дороже. Особенно трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое использование его как водоема; например, для водоемов, предназначенных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более пологие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыбной ловли, гребнопарусного спорта или другого назначения. Возможные профили склонов искусственных водоемов в карьерах показаны на рисунке 2.

На границе водного пространства склоны должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления берегов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее т = З - 10 на расстоянии не менее 1,5 - 2 м от минимального уровня воды в зависимости от целевого назначения всего водоема или его части. На большей глубине склоны могут иметь большую крутизну, оставаясь устойчивыми дли-тельное время. Выше уровня воды береговой склон переходит в берму, устраиваемую шириной не менее 3 м на высоте не менее 1 м над максимальным уровнем воды, которую затем сопрягают с естественной поверхностью земли.

По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы, как правило, выполняют более крутыми, с заложением т = 1,5 - 2. В таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как правило, сухие, а при заложении т = 2 и более устойчивы по сравнению с откосами, имеющими заложение т = 1,5 и менее, при отсутствии на них сплошной древесной растительности.

Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уреза воды, должны иметь заложение т = 2 и более, а при большой протяженности их прерывают бермами шириной не менее 3 м через каждые 5 м по высоте склона. Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного перехода в естественную поверхность земли.

Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают слоем почвенного грунта, снятым перед началом разработки карьера, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и подводные склоны в местах высадки водной растительности. После завершения формирования откосов и нанесения на них почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепления откосов (посадка растительности на линии уровня воды, а также и на высоких крутых склонах).

Рисунок 2. Возможные профили склонов искусственных водоёмов, образуемых в карьерах (размеры в м): а и б - высокий и невысокий надводные склоны выработки; в - мелководный участок с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г - песчаный пляж; 1 - уровень воды в водоёме; 2 - берма с окружной дорогой; 3 - промежуточная берма; 4 - плавное сопряжение склона с рельефом местности

В противном случае возможны: эрозия и разрушение откосов под ударами волн. Фрагмент рекультивации и обустройства водоема, образованного в карьере, показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Водоём в карьере после проведения рекультивации и обустройства территории: 1 - акватория водоёма; 2 - залужение; 3 - древесно-кустарноковая растительность

При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образуются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров и заложения землесосными снарядами практически невозможно. Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом последующего использования выработанного пространства в качестве водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, перемещая пригодный грунт в зону последующей разработки части карьера землесосными снарядами (рис.4).

Рисунок 4. Формирование пологих береговых откосов при выемке грунта землесосами в мокрых карьерах: а - формирование пологого откоса экскаватором; б - нанесение почвенного грунта перед повышением уровня воды; 1 - форми-руемый пологий откос; 2 - уровень грунтовых вод; 3 - вынутый минеральный грунт при формировании пологого откоса экскаватором; 4 - экскаватор; 5 - временный кавальер почвенного грунта; 6 - бульдозер; 7 - частичное понижение уровня грунтовых вод в пределах забоя экскаватора; 8 - нанесение слоя почвенного грунта на сформированный откос; 9 - часть грунтового массива, разрабатываемого земснарядом.

Рисунок 5. Примеры закрепления береговых склонов искусственных водоёмов озеленением: а, б и в - рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров; 1 - тростник; 2 - дернина; 3 - ивняк; 4 - отдельные деревья, 5 - древесно-кустарниковые насаждения.

Подводный пояс - часть берегового склона, постоянно покрытая водой.

Пояс переменного уровня - часть берегового склона, периодически затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водоеме и наката волн.

Первый надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод.

Второй надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы воздействию грунтовых вод.

Размеры каждого из поясов определяются природными условиями конкретного объекта рекультивации.

Особое внимание при выполнении работ по закреплению береговых склонов карьера озеленением необходимо придавать формированию растительного покрова в поясе переменного уровня воды, так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн. Озеленение в этой зоне выполняют, применяя специальные методы формирования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную защиту берега, создает условия для биологической регенерации водоема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берегового склона. Более широкую полосу тростника формируют на пологих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тростника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кромки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более интенсивно - в сторону воды.

Наиболее трудно озеленять терриконы и золоотвалы. Устройство защитных посадок на терриконах возможно только на старых отвалах, на которых поверхностный слой породы со временем подвергался выветриванию и эрозии, а образовавшаяся мелкая зола постепенно превращалась в почву слоем от 5 до 20 см.

Первый этап освоения поверхности терриконов - создание зернотравянистого покрова, способного оказывать влияние на почвообразовательный процесс, предотвращать пыление и вымывание мелких частиц. Посев корневищных и дерновищных многолетних злаков (пырей бескорневищный, мятлик живородящий, ковыль, степная овсяница и др.) должен производиться при предварительной планировке склонов с добавлением питательной почвы, с обязательным прикатыванием и последующим поливом для обеспечения нормального роста злаков с первых дней.

Для древесно-кустарниковых посадок рекомендуются газоустойчивые породы, так как в районах терриконов и шахт происходит газовыделение, в том числе сернистых газов, наиболее отрицательно действующих на растения. Так, в районе г. Шахты Ростовской области наиболее устойчивыми считаются акация белая, клен ясенелистный, тополь канадский, акация желтая, бирючина, лох серебристый, тамарикс. Эти породы обладают разнообразными декоративными качествами и дают возможность создавать красочные композиции из растительности на склонах отвалов. Ввиду крайне неблагоприятных условий для роста древесных и кустарниковых пород посадку растений следует производить в оптимальные сроки с соблюдением всех агротехнических требований и с обязательным поливом. Порода террикона влагопроницаема и поэтому произрастание растений возможно только при условии искусственного орошения. Иногда для полива можно использовать воду, откачиваемую из шахт. Посадка деревьев и кустарников должна производиться в ямки, заполненные на 50% верхним слоем мелкозема из террикона. Желательно добавлять гашеную известь для нейтрализации и связывания имеющихся в почве кислот и ангидридов, содержащих серу.

Особенно неприглядны обширные площади золоотвалов, достигающие десятки и сотни гектаров. Эти «индустриальные пустыни», состоящие из мельчайших частиц золы, образуются при сжигании угля на тепловых электростанциях. Даже при небольшом ветре на золоотвалах поднимаются тучи пыли, и ветер разносит её на большие расстояния. Озеленение таких участков - задача первостепенной важности, так как самозарастания, как правило, в первые 5 лет не бывает.

Напечатать

или

Похожие записи: