Рекультивация карьера песка. Рекультивация отвалов, горных разработок, золоотвалов, терриконов, карьеров

Гущенко В.В. (НИ ИрГТУ)

Обоснование требований к водохозяйственному направлению рекультивации карьеров песчано-гравийной смеси на примере техногенных водоемов

Для наибольшей части территорий России - 55% - самой острой признана проблема нарушения земель в процессе хозяйственной деятельности человека и невыполнения обязательных работ по их рекультивации, причем для 30% эта проблема оценена как имеющая приоритетный характер для значительной части территории. Это регионы с развитой добывающей промышленностью и северные регионы с низким потенциалом самовосстановления экосистем на нарушенных землях .

Как это не прискорбно, но большая часть площадей интенсивнее всего отчуждается в центре и на юге европейской части, а также на юге Западной и Восточной Сибири. То есть там, где природой созданы наиболее благоприятные условия для сельскохозяйственного производства и проживания человека. Ухудшение экологических условий имеет особенно глубокий резонанс из-за высокой плотности населения. К сожалению, видимого прогресса по решению проблем рекультивации и ремедиации нарушенных земель за последние годы наблюдать не приходится .

При распределении площади земли в РФ по видам ее использования площадь водоемов на нарушенных землях составляет 72,0 млн га, из них 60% территории занято озерами, более 30% - ручьями и реками, около 8% - водохранилищами и прудами . Возникает острая необходимость в восстановлении нарушенных земель и водного баланса территорий путем проведения рекультивационных работ после отработки месторождений полезных ископаемых и возможность совмещения процесса восстановления поверхности с отработкой карьеров.

При рекультивации земель, нарушенных при добыче строительных материалов, рекомендуется на месте отработанных карьеров устраивать водоемы различного назначения. Выработанное пространство карьеров, расположенных в поймах рек, обводнено, что не требует проведение специальных мероприятий по водообеспечению. Рекультивационные работы здесь сводятся, главным образом, к благоустройству надводных откосов, бортов карьеров и прилегающих к ним территорий.

В связи с необходимостью интенсификации восстановления нарушенных земель и повышения результативности работ по рекультивации автором были проведены дополнительные исследования, суть которых заключалась в выявлении факторов, влияющих на процесс восстановления и развития флоры и фауны вблизи водоемов, а именно на берегах и островных участках. Итогом проведенных исследований стало обоснование необходимости усовершенствования технологии рекультивации, введения новых требований, позволяющих снизить экономические затраты.

Исследования были проведены на техногенных озерах в районе ст. Баклаши Иркутского района. Обоснование проведения исследований в данном районе было сделано ранее .

При обработке результатов исследований участки техногенных озер были классифицированы автором по типу древесной растительности.

При сравнении интенсивности зарастания нарушенной поверхности был выявлен фактор влияния на этот процесс экспозиции склонов. В связи с этим возникла необходимость определения его значимости.

На исследуемых участках с северной, северо-западной и юго-западной экспозицией имеется плодородный слой, мощность 0,1 - 0,3 м, густая травяная растительность от 240 до 360 корней на 1 м 2 . Несмотря на наличие дерна, имеются следы водной эрозии, образованные во время снеготаяния и осадков. Размыв почвы наблюдается в непосредственной близости к водоему (1 - 4 м от линии воды в летний период). Высота берегов колеблется от 1,5 до 3 м от уровня воды.

При наклоне поверхности в диапазоне 20 - 26 град травяной дерн не обеспечивает необходимой защиты поверхности от водной эрозии. При меньшем значении размыва почвы на рассмотренных участках не выявлено.

Древесная растительность представлена в основном ивой (3 - 20 шт/100м 2) и в малом количестве березой (1 - 2 шт/1000м 2). На рисунке 1 приведена зависимость количества деревьев, выше 1 м на 100 м 2 от угла наклона поверхности.

На изучаемых водоемах была выявлена криволинейная зависимость высоты и развития деревьев от угла наклона поверхности. На рисунке 2 такое влияние приведено на примере растений высотой более 1 м.

При анализе графика установлено, что рост количества «корней» происходит при увеличении угла наклона поверхности, причем критическим значением угла является значение - 26 град. Далее происходит уменьшение числа растений.

Для полной оценки зарастания берегов был произведен анализ роста травы на исследуемых участках.

Преобладающая высота травы 0,2 - 0,4 м. На рисунке 3 видно, что резкое падение числа корней травы наблюдается со значения угла откоса в 26 град. Это объясняется увеличением влияния ветровой эрозии на склон, что приводит к выносу семян с данной территории.

В зоне затопляемости берегов отмечены густые заросли осоки, редкие плотные участки камышей (1 х 2 м). Места с пологими берегами (угол откоса 2 град), малым заложением дна водоема и низким уровнем водообмена заболочены. Болотные кочки достигают в высоту 0,5 м от уровня воды (см рисунок 4), в количестве 6 - 12 шт/10 м 2 .

На северной, юго-западной стороне доминирует облепиха (см рисунок 5) как малой высоты - до 1 м (30 - 60 шт/100 м 2), так и более 1 м (30 - 50 шт/100 м 2). Заросшие облепихой зоны находятся на всем протяжении откоса, угол варьирует от 22 до 34 град. Трава очень редкая, плотного дерна нет.

Породы на исследуемых участках представлены песчано-галечными отложениями с валунами до 0,5 м. Плодородного слоя нет.

Водная эрозия присутствует в первом надводном поясе.

Исследование влияния угла наклона поверхности на рост облепихи приведены на рисунке 6.

Увеличение численности корней происходит до наклона поверхности в 23 - 30 град. На рисунке 7 отображен рост облепихи при 33 град.

Островные участки на рассмотренных озерах густо поросли ивой и облепихой. Возвышение островов над уровнем воды 0,5 - 1,0 м в летнюю межень. Причиной развития плотных зарослей является ограниченная площадь поверхности, высокая увлажненность грунта, минимальное воздействие человеческого фактора на развитие флоры и фауны.

Проведенные исследования подтверждают необходимость создания новых и усовершенствования существующих требований к рекультивации земель, нарушенных горными работами при отработке месторождений строительного сырья. На примере карьеров ПГС в Иркутском районе выявлены положительные тенденции развития растительности в более сложных условиях, относительно существующих ранее. Так, на сегодняшний день рекомендуемый угол выполаживания поверхности выше уровня воды составляет 12 - 23 град - при посадке деревьев, а в результате исследований удалось выявить благоприятные условия для восстановления нарушенных земель при 20 - 26 град при нанесении плодородного слоя и 23 - 30 град (в отдельных случаях 33 град) без такового.

Таким образом, при рекультивации карьеров строительных материалов можно значительно упростить технологию и снизить экономические затраты на восстановление нарушенной поверхности при водохозяйственном направлении рекультивации. Это возможно достичь посредством обоснования новых требований и рекомендаций к технологии ведения горных работ при открытой разработки месторождений строительного сырья.

Используемая литература

1 Биологическая рекультивация и ремедиация техногенно нарушенных земель [Электронный ресурс]: Чекасина Е.В., Егоров И.В. Режим доступа: http://www.ecoguild.ru, свободный. - Загл. с экрана.

2 Проблемы рационального использования охраны земельных ресурсов в РФ [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.history.ru, свободный. - Загл. с экрана.

3 Анализ процесса самозарастания нарушенной поверхности карьеров строительных материалов, Гущенко В.В., Сборник научных трудов Безопасность-10. Иркутск: 2010.

4 Инструкция по рекультивации земель, нарушенных при разработки россыпных месторождений золота предприятиями объединения «Лензолото» [Текст]. Пермь: 1992.

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 .

8.Рекультивация карьера

Под рекультивацией земель понимают комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйствен­ной ценности нарушенных земель, а также улучшение условий окружающей среды.

Нарушенными считают земли, утратившие свою хозяйственную ценность или отрицательно влияющие на окружающую среду (ухудшение почвенных и гидрологических условий, образование отвалов и др.). Поэтому восстановлению (рекультивации) подле­жат породные отвалы карьеров и шахт, открытые горные выра­ботки, провалы поверхности на шахтных полях, хранилища отхо­дов, отвалы шлаков и другие земельные участки, поврежденные и загрязненные в результате деятельности промышленных предприятий, строительных геоло­горазведочных и изыскательских организаций.

Рекультивацию земель можно проводить в один или два этапа: техническая и биологическая рекультивация.

Техническая рекультивация включает снятие, складирование и сохранение плодородного слоя почвы, а такжe потенциально плодородных пород и при необходимости транспортировку их к новому месту укладки; раздельную выемку и складирование по­тенциально плодородных вскрышных пород; горно-планировоч­ные работы по выравниванию поверхности нарушенных земель, выполаживанию откосов отвалов и выемок; покрытие рекульти­вируемых поверхностей плодородным слоем почвы; при необхо­димости строительство подъездных путей и проведение противоэрозионных и культуртехнических мероприятий (включая стро­ительство гидротехнических сооружений, дренажной сети, рас­корчевку древесно-кустарниковой растительности, удаление кочек, уборку камней); химическую мелиорацию токсичных пород и загрязненных почв.

Техническую рекультивацию выполняют горные предприятия, а также организации, проводящие строительные, изыскательские и другие работы, связанные с нарушением почвенного покрова.

При планировке поверхности под пашню уклон рекультиви­руемого участка не должен превышать 20, для сенокосов и паст­бищ - 2 ...4, для посадки садов и ягодников - 50, недопустимо образование котловинных форм рельефа и микропонижений глу­биной более 30 см. На выровненную поверхность после усадки грунта наносят плодородный слой почвы. Мощность этого слоя для возделывания технических и овощных культур принимают 70 ... 80 см, зерновых колосовых, многолетних и однолетних трав - 30 ... 60 см. При закладке сада почву и потенциально пло­дородный слой породы вносят в посадочные ямы объемом не менее 1 м З.

Биологическая рекультивация включает комплекс агротехни­чecкиx и других мероприятий по восстановлению плодородия почв, повышению продуктивности сельскохозяйственных и лес­ных угодий, освоению водоемов, возобновлению флоры и фауны, а также устранению отрицательного воздействия нару­шенных земель на окружающую среду.

Биологическую рекультивацию выполняют землепользовате­ли, которым передают (возвращают) землю с выполненной тех­нической рекультивацией.

При биологической рекультивации земель под пашню подби­рают сельскохозяйственные культуры и мелиоративные севообо­роты, устанавливают нормы и периодичность внесения органи­ческих и минеральных удобрений, а также химических мелио­рантов, разрабатывают технологии обработки почвы.

Освоение рекультивируемых земель начинают с выращивания многолетних трав в течение 3 ...4 лет с запахиванием зеленой массы как сидерата. В случае, если техническим этапом не пред­усмотрено нанесение гумусированного слоя почвы и поверхность сложена потенциально плодородными породами, в мелиоратив­ных севооборотах предусматривают 6 ... 8-летнее возделывание бо­бовых трав.

Нормы внесения минеральных удобрений на рекультивируе­мых землях увеличивают в 1,5 ... 2 раза, навоза - в 2 раза по сравнению с нормами, рекомендуемыми для продуктивных зе­мель.

В проектах также предусматривают увеличение на 50 % нормы высева семян многолетних трав по сравнению с обычными. Состав травосмесей устанавливают в соответствии с зональ­ными особенностями. Отвальную вспашку намечают на глубину 22 ... 30 см (в зависимости от зоны) с почвоуглублением для улучшения водно-воздушного режима и более глубокого проникновения корневой системы растений в подпахотный горизонт.

Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения рабочих проектов рекультивации земель, а также ос­новные требования к изысканиям, проектированию и производ­ству работ зависят от объекта рекультивации (карьерные выемки, шахтные отвалы и др.), направления рекультивации (сельскохо­зяйственное, лесохозяйственное, водохозяйственное, строитель­ное и др.), периода времени, истекшего с момента окончания процесса нарушения земель и др. Составление рабочих проектов рекультивации нарушенных земель заключается в подготовительных камеральных и полевых работах; составлении проекта и изготовлении документов. Если необходимо, то проводят топографические, инженерно-геологи­ческие изыскания и почвенные обследования.

На основе материалов подготовительных работ разрабатывают задание на проектирование, в котором указывают общие сведе­ния об объекте, возможные направления рекультивации, требо­вания к проектным решениям, расчеты затрат на весь объем работ по очередям и условия производства работ. К заданию на проектирование прикладывают ситуационный план с указанием объектов рекультивации, дорог и т. д. При составлении рабочего проекта из возможных направлений рекультивации нарушенных земель, на­меченных в задании на проектирование, выбирают оптимальное и разрабатывают комплекс мероприятий по охране и воспроиз­водству природных и земельных ресурсов, эффективному ис­пользованию запасов плодородного слоя почвы.

Рекультивации в первую очередь подлежат участки нарушен­ных земель, оказывающих активное неблагоприятное воздейст­вие на окружающую среду. К ним относят глубокие карьеры, ямы и т. д., вызывающие на прилегающих землях иссушение или эрозию почвы, отвалы отходов обогатительного производства, золото отвалы с наличием токсичных веществ, загрязняющих по­чвенный покров и грунтовые воды. Направление рекультивации в значительной степени зависит от наличия пород, пригодных для рекультивации. В зависимости от химического и механического состава, а также инженерно-геологических показателей горные породы при проведении биологической рекультивации делят на: пригодные, малопригодные и непригодные, а пригодные, в свою очередь, ­на плодородные и потенциально плодородные, в соответствии с содержанием в них гумуса. Целевое использование рекультивируемых земель в большей степени определяется также характером их обводнения (иссу­шенные, сухие, влажные, переувлажненные и т. п.).

Для рыбного хозяйства в основном используются глубокие карьеры из-под глин и суглинков, а также в местах, где необходимо иметь водоемы для хозяйственных целей.

При рыбохозяйственном использовании рекультивируемых земель после планировки ложе водоема рыхлят на глубину 5…7 см и вносят 1…3 ц/га перегноя или навоза. Кислые почвы одновременно известкуют (до рН >7). Вода должна быть пригодной для жизни рыб. Фосфорные и азотные удобрения вносят как по сухому ложу, так и по воде. Норма минеральных удобрений за сезон составляет: аммиачной селитры 2…5, суперфосфата 1…2,5 ц/га. Аммиачную воду вносят за 7 дней до затопления пруда.

После завершения разработок в карьере возможны различные варианты использования территорий. В основном рекультивацию проводят с целью использования территории под сельскохозяйственные угодья. Часто после рекультивации наблюдается даже некоторое повышение урожайности, так как при выемке грунта удаляются высокопроницаемые слои песка и гравия, а плодородный грунт приближается к грунтовым водам, улучшая обеспеченность водой сельскохозяйственных культур.

При рекультивации карьеров для сельскохозяйственного использования необходимо учитывать изменения микроклимата, сопровождающиеся возможностью скопления холодного воздуха, с целью уменьшения влияния холодного воздуха дну карьера придают легкий уклон в сторону долины.

В процессе карьерных разработок существенно уплотняют подпочвенные слои за счет рабочих перемещений строительной техники. Поэтому для повышения ценности рекультивируемой территории проводят тщательное рыхление подпочвы на глубину до 0,5 м, после чего на дно карьера наносят пахотный слой почвы, частично смешивая его с подпочвой. Толщина слоя зависит от количества плодородной почвы, которую удалось сохранить в процессе производства вскрышных работ.

На рациональное сельскохозяйственное использование территорий влияют форма и размеры рекультивируемой территории. Поэтому на стадии проектирования производства работ в карьере необходима параллельность границ отводимого участка площадью не менее 2 га.

Особая проблема рекультивации под сельскохозяйственные угодья в местах сухой выемки грунта - формирование откосов карьера.

Возможны два решения.

1. Рекультивацию карьеров глубиной до 5...6 м выполняют с выполаживанием откосов, которое позволяет получить дополнительные площади, пригодные для использования; ослабить эрозионные процессы на откосах; предохранить рекультивированную площадь от заноса частицами грунта, смываемыми с откосов; улучшить общий ландшафт рекультивируемой территории.

При использовании площади откосов карьеров в сельскохозяйственных целях их крутизна должна обеспечивать беспрепятственное движение машин как агрегатируемых с тракторами, так и самоходных. В соответствии с этими требованиями откосы карьеров должны быть выположены до крутизны m - 5 и более.

Схема производства работ при выполаживании откосов карьера приведена на рисунке 2.1

Рис. 2.1. Схема производства работ по выполажнванию бортов карьера: 1 - плодородный слой почвы; 2-потенциально плодородный слой; 3-слой непригодного грунта; 4 - дно карьера; 5 - борта карьера до выполаживания с заложением m k ; 6-проектное заложение бортов карьера (m) после выполаживания; 7-направление перемещения грунтовых масс при выполаживании; h x - остаточная глубина карьера без учета толщины слоя почвы; l 1, l 2, l 3 - проектные размеры

Рис. 2.2. Схема рекультивации и обустройства глубоких карьеров после сухой выемки грунта: 1-выработанное пространство карьера; 2-пашня; 3-уровень грунтовых вод; 4-восстановленный почвенный слой по дну карьера; 5-склон выработки; б-берма; 7-посадка саженцев деревьев и кустарниковой растительности после активации бедной почвы на склонах; 8,9-временные кавальеры потенциально плодородного и почвенного грунтов; 10- сформировавшаяся древесно-кустарниковая растительность; 11 - прежняя высота местности; 12-направление уклона дна карьера

2. Рекультивацию глубоких карьеров глубиной более 6...10 м выполняют без выполаживания, а их крутизна должна составлять не менее m = 1,5. Учитывая большую длину склонов в глубоких карьерах, через каждые 5 м по высоте на откосах устраивают бермы шириной до 3 и, выполняемые с некоторым уклоном в сторону откоса для зашиты его от обширной эрозии и обеспечения доступа техники в процессе рекультивации.

Схема рекультивации и обустройства глубоких карьеров с крутыми склонами откосов после сухой выемки грунта показана на рисунке 2.2.

Нередко выработанное пространство карьеров в период эксплуатации используют для бессистемного размещения внутренних отвалов смеси потенциально плодородного и непригодного грунтов вскрыши. Тогда условия проведения горнотехнического этапа рекультивации таких карьеров для сельскохозяйственного целевого использования существенно усложняются. При рекультивации площадей таких карьеров в целях сельскохозяйственного использования необходимо выполнять следующие условия. восстановление рекультивация карьер сельскохозяйственное

• 1. Непригодные и малопригодные породы внутренних отвалов вскрышных пород должны быть складированы и засыпаны слоем нетоксичных (потенциально плодородных) грунтов, пригодных для развития корневой системы растений: не менее 0,6 м для пашни; 0,7 м - для сенокосов, 1...2 м - для лесопосадок.
• 2. Сверху отсыпанной непригодной и малопригодной породы необходима отсыпка плодородного слоя почвы, забираемой из отвалов ранее снятого растительного грунта мощностью не менее 0,3...0,4 м под пашни, 0,2...0,3 м - под сенокосы. При устройстве лесопосадок почвенный грунт засыпают в ямы непосредственно при посадке деревьев и кустарников.

Схема выполнения работ при горнотехническом этапе рекультивации выработанного пространства карьеров после прекращения их эксплуатации показана на рисунке 2.3.

При совмещении вскрышных работ с горнотехническим этапом рекультивации выработанного пространства карьеров непосредственно в период их эксплуатации возможно снижение затрат почти в 3...4 раза за счет сокращения числа переработки пород и уменьшения дальности их перемещения. Схема очередности производства работ и направления перемещения горных пород при совмещении вскрышных работе горнотехническим этапом рекультивации карьеров показана на рисунке 2.4.

Рис. 2.3. Схема выполнения работ при горнотехническом этапе рекультивации выработанного пространства карьера после прекращения эксплуатации: а - разрез карьера в период эксплуатации; б - геологический разрез; в - разрез карьера в период проведения рекультивации; l - плодородный слой почвы; 2-потенциально плодородный слой; 3 - непригодные породы; 4 - полезное ископаемое; 5-подстилающие горные породы. 6 - потребитель; 7-внешний временный отвал плодородного грунта; 8-внешний временный отвал потенциально плодородного фунта; 9-выработанное пространство карьера; 10-внутренний отвал непригодного вскрышного грунта; 11 - дно карьера; 12-выровненный внутренний отвал непригодного грунта; 13 - насыпка нетоксичного (потенциально плодородного; слоя; 14 - отсыпка слоя почвы

Рис. 2.4. Схема производства работ по совмещению вскрышных работ с горнотехническим этапом рекультивации карьера: 1 - плодородный слой почвы; 2- потенциально плодородный грунт; 3-непригодный грунт; полезное ископаемое; 5- отгрузка полезного ископаемого потребителю; 6- дно карьера; 7-снятие и удаление плодородного слоя во внешние временные отвалы; 8- разработка вскрышного непригодного грунта и перемещение его в постоянный внутренний отвал; 9-разработка вскрышного потенциально плодородного грунта, перемещение и укладка его по верху ранее уложенного вскрышного непригодного грунта; 10- нанесение плодородного с л о я почвы из грунта, забираемого из временных внешних отвалов растительного грунта.

Карьер - это совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Принцип открытой разработки заключается в том, что более мощные слои пород, покрывающих пласт полезного ископаемого, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои - уступы, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Карьеры по следующим классификационным признакам: - характеру залегания пород (открытые, скрытые, обводненные); - расположению на рельефе местности (на водоразделах, на дне и склонах логов, в равнинной местности); - глубине разработки (мелкого, заложения глубокого, заложения каскадно-комбинированного); - направлению рекультивации (лесное, сельскохозяйственное, водное).

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель. Рекультивация земель является составной частью технологических процессов, связанных с нарушением земель и должна проводиться с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтногеохимической характеристики нарушенных земель, конкретного участка, требований инструкции. Рекультивируемые земли и прилегающая к ним территория после завершения всего комплекса работ должны представлять собой оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

Эксплуатируемые и заброшенные карьеры, способствуют возникновению следующих вредных процессов: 1) являться дополнительным источником увлажнения и разрушения земляного полотна дорог, заиления кюветов, подтопления близлежащих зданий и сооружений; 2) вызывают активизацию оползней, осыпей, необратимые нарушения в плодородном слое почвы, приводящие к ее деградации и гибели растительности. В свою очередь это вынуждает животных менять места обитания; 3) способствуют значительным изменениям гидрологического и гидрогеологического режимов прилегающей территории, которые приводят к существенным изменениям уровней грунтовых и поверхностных вод, вплоть до истощения водоносного горизонта.

В настоящее время для отработанных карьеров возможны следующие виды рекультивации: приведение земель и территорий в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном, городском и дорожном хозяйствах (планировочная), устройство в карьерных разработках водоемов различного предназначения (промышленного, социально-бытового, культурно-ландшафтного, противопожарного, сельскохозяйственного и другого).

Водоемы на месте карьеров. Достаточно широко применяется методология превращения выработанных карьеров в пруды и водоемы различного расположения и предназначения. Это способствует благоустройству территорий и их рациональному хозяйственному использованию.

Другим способом использования отработанных карьеров может быть аккумуляция сбросного стока, с дальнейшим использованием для различных хозяйственных потребностей. Карьеры могут быть использованы в качестве временных и вспомогательных сооружений для водоотведения и накопления сточных вод автостоянок, заправочных станций строительного автотранспорта и других сооружений. Могут быть рекомендованы способы использования карьеров для погребения кавальерных грунтов, отходов строительных материалов, вышедших из строя конструктивных элементов мостовых переходов и т. д. Небольшие карьерные выемки иногда используют в качестве хранилищ жидких хлоридов для борьбы с гололедом. Во избежание просачивания соляного раствора в грунт дно предварительно выстилается пленочным или другим материалом. Карьеры, в которых закончена добыча материала, могут быть использованы в качестве временных или постоянных накопителей пресной воды для бытового потребления, коммунального хозяйства и других целей. Они могут быть так же использованы в сельском хозяйстве для орошения, водоснабжения, а также для разведения рыбы и водоплавающей птицы.

Рекультивация карьеров может производиться различными методами в зависимости от типа карьера и его местоположения В большинстве случаев рекультивация карьеров производится путем засыпки их промышленными отходами с малой опасностью для окружающей среды. При этом порядок засыпки и устройства защитных сооружений определяет проект рекультивации карьера, который должен учитывать множество факторов. Один из важных моментов, которой должен быть отражен в проекте рекультивации карьера – это размещение карьера относительно водоохранных зон и меры предотвращения фильтрации стоков. Особенно важно предусмотреть водоохранные меры, когда проектируется рекультивация песчаного карьера.