Изменение ландшафтов при добыче полезных ископаемых

Наиболее сильное влияние на природный ландшафт оказывают открытые, или карьерные, разработки полезных ископаемых, площадь которых постоянно растет. При современной технике глубина карьера может достигать 800 м, ширина карьерного поля — до 5 км, а для размещения вскрытых горных пород, отсыпаемых в отвалы, требуются площади, составляющие много тысяч гектаров. Предполагается, что к концу столетия удельный вес открытой добычи возрастет до 75—80%. Так как при открытых разработках создаются новые, принципиально отличные от прежних сочетания форм рельефа и поверхностных рыхлых пород, играющих главную роль в почвообразовании, можно утверждать, что происходит коренное изменение естественного ландшафта.

Полностью нарушается фундамент ландшафта — на поверхности оказываются новые глубинные породы с незначительной степенью выветренности и, как правило, низкой биогенностью. Происходит коренное изменение направления и скорости протекания всех химических процессов. Замедленные химические процессы, характерные для глубинных горных пород, при перемещении на поверхность резко меняют свой характер, что зачастую сопровождается образованием подвижных соединений, токсичных для растительности [5].

Как правило, такое полное преобразование состава поверхностных горных пород ландшафта является неблагоприятным, и по воздействию на биоценозы и почвы первоначальных ландшафтов открытые разработки могут быть приравнены к геологическим катастрофам. Частичное или полное уничтожение первичной растительности и почв вызывает резкое снижение биологической продуктивности ландшафтов.

Изменение химического равновесия в среде при горных разработках приводит к возникновению геохимических аномалий антропогенного происхождения, когда в горнопромышленных районах наблюдаются повышенные концентрации отдельных элементов и их соединений. Площади геохимических аномалий имеют тенденцию к увеличению по мере развертывания горнотехнических работ. В районах, где горные разработки ведутся на небольших территориях, такие аномалии могут не повлиять на общий круговорот веществ. Но при разработке ресурсов бассейнового распространения, площади залегания которых составляют сотни и тысячи квадратных километров, могут происходить региональные нарушения геохимического круговорота.

В районах обширных геохимических аномалий часто бывает угнетена растительность, плохо чувствует себя скот и наблюдаются другие отрицательные явления. В зависимости от природных факторов (климата, особенностей рельефа, почв, водного режима) и антропогенных (длительности добычи ископаемого, размеров месторождения, уровня технологии и культуры производства) их влияние может прослеживаться на расстоянии от 5—10 до 40—50 км. В результате горных разработок к 1980 г. на поверхность земли было вынесено более 1600 млрд м3 новых пород. Объемы пород, изымаемых человеком при горных разработках и образующихся естественным путем в результате накопления речных наносов, соответственно 40 и 13 млрд м3 в год.

Накопление на сравнительно ограниченных участках поверхности земли таких огромных масс твердого вещества вызывает изменение рельефа. Новый, техногенный рельеф характеризуется прежде всего изменением высотных отметок отдельных элементов, их строения, а также возникновением новых форм — карьеров, отвалов, терриконов, насыпных и намывных поверхностей и т.п. Одни из этих форм образуются в результате антропогенной денудации, т.е. разрушения и сноса горных пород. Как правило, это отрицательные формы рельефа. Другие — в результате процесса антропогенной аккумуляции, т.е. накопления твердого материала. Отвалы, образующиеся, например, при добыче каменного угля, по своим линейным размерам и по объему заключенных в них пород приближаются к таким природным образованиям, как небольшие сопки, холмы, кряжи.

Особенности возникающих форм техногенного рельефа определяются главным образом условиями залегания месторождения, которые диктуют применение той или иной системы вскрышных работ, и способами перемещения отработанных и пустых пород.

В зоне формирования нового рельефа усиливаются денудационные и стоковые процессы, возникают новые циклы эрозии.

Вогнутые формы рельефа становятся зонами аккумуляции, их поверхностный слой часто оказывается в условиях повышенного увлажнения. Неблагоприятным последствием активизации процессов смыва и размыва в обстановке пересеченного неорельефа является интенсивное заиливание водоемов.

Горные разработки приводят к серьезным изменениям и гидрологического режима территории. Сами карьеры расходуют огромное количество воды. Например, один из крупнейших карьеров в Северо-Чешском буроугольном бассейне потребляет 3,2 млн м3 воды в год, что составляет 0,7 м3 на 1 т добытого угля. Поэтому в районах действующих карьеров наблюдается истощение почвенно-грунтовых и поверхностных вод, которое прослеживается на площади, равной 25-кратной ширине карьера, в обе его стороны.

В равнинных областях часто возникает заболачивание.

И, наконец, в районах с большим числом шахт в реки сбрасываются миллионы кубических метров шахтных вод. По некоторым данным, доля шахтных вод в реках отдельных горнопромышленных районов доходит до 55—70%, т.е. значительно превышает объем грунтового и атмосферного питания.

Одним из наиболее неблагоприятных последствий добычи и переработки полезных ископаемых является загрязнение природной среды — почвогрунтов, природных вод, атмосферы — продуктами выветривания глубинных пород и промышленными выбросами, терриконов и пр.

Источник

Добыча полезных ископаемых в горном деле приводит к искажению ландшафта и уничтожению растительности, подземные выработки в Рурском бассейне привели к опусканию пород на глубину до 24 м, вследствие чего возникло низинное заболачивание, и пришлось вновь регулировать стоки рек и ручьев. Потребовалось создавать насыпи и плотины, углублять русла рек, строить новые насосные станции и мосты.

В итоге на западе Рурской области образовался водораздельный ландшафт, вода из которого отводится 90 откачивающими воду станциями (водораздел р. Эмшер). Устье Эмшера при его впадении в Рейн пришлось дважды (в 1906 — 1910 и в 1949 гг.) перемещать ближе к северу. В крупнейшем карьере по добыче бурого угля (“Рейнбраун”) в р-не Нижнерейнской бухты добывается уголь из богатейшего месторождения Европы.

Угледобыча конфликтует с хозяйством, использующим плодородные лёссовые почвы, с высокой плотностью населения и с транспортной сетью.

Нагрузки на территорию возникают в социальном секторе (до 1990 г. были переселены 30 000 чел.) и заключаются в опасности возникновения землетрясений, в выбросах пыля, которые пытаются уменьшить, устанавливая обрызгивающие спрееры на роторных экскаваторах, в повышенном уровне шумов при эксплуатации многокилометровых транспортере и вследствие снижения уровня фунтовых вод (заболачивание). В зоне карьера уровень грунтовых вод опускают до 500 м с помощью колодезных галлерей. Если не дренировать горизонты грунтовых вод, вода стечет в карьер, и его откосы начнут обрушиваться.

Оседание грунта, проблемы с грунтовыми водами

1300 дренажных колодцев дают 1,2 млрд грунтовых вод из которых 13% используется в градирняхтеплостанции, работающей на буром угле, 3% — как питьевая вода и 2% — для нужд карьера Рейнбраун. Остальную часть грунтовых вод со значительным содержанием солей спускают в каналы и реки. Грунтовую воду приходится последовательно откачивать с нескольких горизонтов, т. к. в нижних горизонтах она находится под давлением.

Заболачивание приводит к значительным потерям воды в верхних и близких к ним водотоках (утечки). При добыче 1 т бурого угля откачивают 10 — 16 м3 грунтовой воды. Падение уровня грунтовых вод ощущают территории, отдаленные от карьера на 25 — 30 км. Водоснабжение этих территорий нарушается (насосные станции). Ручья и влажные места пересыхают, дубы и ясени проявляют феномен устойчивости засухе. Урожаи культурных растений с относительно высоким водопотреблением (сахарная свекла, клевер, луговые травы) становятся меньше.

Для растений, предпочитающих сухие места (зерновые), достаточно естественных осадков.

Так как слои рыхлых горных пород (щебень, пески, глины) при обезвоживании дают усадку, вследствие горных разработок грунт оседает, о пускается. Это приводит к повреждениям зданий, водопроводов и схем канализации. Цель рекультивации земель — восстановление и возврат лесному и хоз-ву потерянных посевных площадей и лесопарков. При рекультивации площадей ценного лёсса теряется при проведении мелиорационных работ. При мокром способе рекультивации смесь воды с лёссом (пульпа) земснарядом распределяется по поверхности земли с наращиванием толщины слоя по возможности до 2 м; а при сухом способе лёсс привозится самосвалами й разравнивается. В доставленном лёссе жизнь почти угасла, содержание гумуса уменьшилось с 2 — 3 до 0,5%, содержание питательных компонентов незначительное, а структура почвы неустойчивая. Мелкие частички почвы сплывают в пустоты и их закупоривают, на поверхности скапливается запрудная вода. Даже активное разрыхление рекультивированных почв повышает общий объем пор только на короткое время. Удовлетворительные урожаи снимаются только при чрезмерном удабривании.

Способы лесохозяйственной рекультивации:

используется естественнная последовательность развития (сукцессия) — длится 150 — 200 лет;
через 15 — 20 лет пионерные растения разрежаются и вместо них высаживаются запланированные конечные виды;
запланированные конечные виды деревьев высаживаются в первичную почву, состоящую из смеси щебня с песком с добавлением 20% лёсса (“лесная щебенка”).

Саженцы тополя, посаженные по схеме 6×6 м, должны создавать ветрозащиту.

И в этом случае “внутренняя эрозия” приводит к уплотнению почвы с нарушением ее аэрации. Корни слабеют. Рекультивации озер также сопряжена с проблемами. Мелкие озера (< 20 м) накапливают недостаточное количество кислорода, требуемого для перегнивания органики до конца лета. Приток вод, просачивающихся с интенсивно удобряемых береговых рекультивированных полей, чрезмерно эвтро-фирует озера. Очень часто ветрозащищенное положение и небольшие размеры озера приводили к недостаточной перемешиваемое воды весной и осенью.

Чтобы достичь необходимого уровня грунтовых вод, закачивали воду в течение многих лет. Работающие на буром угле электростанции Рейнбрауна производят 7 — 8 млн т/год золы с содержанием сульфатов 5 — 7%, которой засыпают выработанные блоки карьеров. Местами концентрация сульфатов в грунтовых водах превышает 1000 мг/л. При исследовании баланса между полезной породой, из которой извлекается уголь, и перемещаемой в отвалы пустой вскрышной породой, обнаружено, что после закрытия карьера остается огромный дефицит массы. При добыче 1 т бурого угля перемещается 3 — 5 м3 вскрышной породы.

В карьере Гамбах в процессе угледобычи из 2,7 млрд м3 вскрышной породы V, ее перемещается в отвалы, из них — в верхний насыпной отвал (Софийская высота) за пределами карьера. Дефицит массы в 5 млрд т ничем не покрыт.

Также рекомендуем прочитать:

Влияние человека на ландшафт
В условиях научно-технического прогресса города оказывают все большее влияние
Влияние внешних условий на интенсивность образования выбросов дождевых червей на поверхность почвы
Влияние двуокиси углерода и водородных ионов на сродство гемоглобина к кислороду и кислородную емкость крови
Влияние дождевых червей на перемешивание земли и вынос ее на поверхность
Влияние дождевых червей на проветривание и дренаж почв
Влияние дождевых червей на структуру и химический состав почв
Влияние животного населения на растительные сообщества глубоко осветили А. Г. Воронов и М. С
Влияние избытка двуокиси углерода на систему обеспечения кислородного режима организма рыб
Влияние изменений температуры на вегетативные процессы у морских рыб
Влияние измененного газового режима водоема на жизнедеятельность рыб
Влияние измененного гидробиологического режима водоема на жизнедеятельность рыб
Влияние измененного гидрохимического режима водоема на жизнедеятельность рыб
Влияние измененного температурного режима водоема на жизнедеятельность рыб
Влияние светового голодания на жителей крайнего Севера и Заполярья

Источник

Специфическая особенность размещения предприятий горной промышленности заключается в том, что они могут создаваться только там, где имеются залежи полезных ископаемых.При этом горные предприятия обычно являются основой для образования крупного производственного комплекса из предприятий различных отраслей промышленности со сложной инфраструктурой. В связи с этим нагрузки на окружающую среду увеличиваются.

Общая площадь земельных участков, используемых предприятием за весь срок его существования, составляет общий земельный отвод. В ходе строительства, эксплуатации и реконструкции предприятия величина земельного отвода может изменяться как в сторону увеличения при получении в пользование новых земель, так и в сторону уменьшения при возвращении землепользователям неиспользованных и рекультивированных площадей и земельных участков, надобность в которых миновала.

В земельном отводе выделяются следующие группы участков, предназначенных:

·для производства собственно горных работ; такие участки

·предоставляются во временное пользование, кроме площадей под внешние отвалы и хвостохранилища, которые в основном передаются в долгосрочное пользование;

·для размещения основных технологических и вспомогательных промсооружений, в том числе очистных и водозаборных сооружений, водохранилищ, базисных и расходных складов взрывчатых материалов, внутриплощадочных коммуникаций и т.д., объектов инфраструктуры; такие земельные участки, как правило, предоставляются горным предприятиям в постоянное или временное долгосрочное пользование;

·для размещения гражданских и жилых зданий, строительства поселков горных предприятий или

·зданий и сооружений для нужд горных предприятий на существующих территориях; такие земельные участки предоставляются в постоянное пользование;

·для размещения различного рода коммуникаций (линейных сооружений): железных и шоссейных дорог, линий электропередачи, связи, газо-, нефте- и водопроводов, канализации и пр.; такие земельные участки в зависимости от назначения коммуникаций и сроков их эксплуатации передаются в постоянное или временное пользование.

Ареал отрицательного воздействия горного предприятия на окружающий ландшафт значительно превышает площадь земельного отвода, что ухудшает экологическую обстановку в районе горного предприятия.

Воздействие горного производства на земли (ландшафт) можно разделить на прямое и косвенное.

К прямым относят воздействия, приводящие к нарушению почвенного покрова, изменению облика территорий, сокращению площадей сельскохозяйственных и лесных угодий, уничтожению растительного покрова или миграции животных: строительство карьеров и разрезов, возведение отвалов, сооружение хвосто- и водохранилищ, строительство промышленных и гражданских зданий, прокладка дорог и других видов коммуникаций, деформации земной поверхности в зоне горных выработок, особенно при подземном способе разработки. Прямое воздействие приводит к образованию нового техногенного ландшафта в зоне влияния горного производства.

К косвенным относят воздействия, приводящие к ухудшению состояния и плодородия земель, условий произрастания растений и обитания животных: изменение состояния и режима грунтовых вод в связи с осушением месторождений, осаждение пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, инфильтрация загрязненных или минеральных вод через дамбы и основания хвосто- и водохранилищ, вынос и осаждение продуктов эрозии нарушенных земель, подтопление и заболачивание участков земель с близко расположенным уровнем грунтовых вод при деформациях земной поверхности в зоне подземных горных работ, ухудшение качества вод и режима поверхностных водоемов и водотоков. Косвенное воздействие может привести к деградации природного ландшафта.

Характеристика прямого воздействия горного предприятия на земли составляется на основе материалов текущего учета состояния земель и их периодической инвентаризации.

Характеристика косвенного воздействия основывается на определении размеров территории, подверженной этому воздействию, степени изменения состояния и качества почв, снижения продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий, изменения качества их продукции.

Вследствие прямого и косвенного воздействия горных работ на земли (ландшафты) возникают следующие неблагоприятные экологические факторы: сокращение площадей природных и культурных (прямых) антропогенных ландшафтов, водная и ветровая эрозии, разрушение почвенной структуры, минерализация, засоление, интоксикация, переувлажнение (заболачивание, подтопление), иссушение, уплотнение, карстообразование, увеличение электромагнитного поля и радиоактивного фона, изменение микроклимата и т.д.

О негативном воздействии горных предприятий на ландшафт свидетельствуют следующие данные.

Наибольшие нарушения земной поверхности происходят при открытом способе разработки месторождений полезных ископаемых, на долю которого в СССР приходилось более 75 % объема горного производства. При добыче 1 млн. т железной руды нарушается от 14 до 640 га земель, марганцевой руды – от 76 до 600 га, угля – от 2,6 до 43 га, руд для производства минеральных удобрений – от 22 до 97 га, при добыче 1 м нерудного сырья – от 1,5 до 583 га. По мере исчерпания запасов осваиваются месторождения с более сложными горно-геологическими условиями разработки, что приводит к дальнейшему увеличению землеемкости горного производства.

Значительные площади нарушаются при подземной добыче полезных ископаемых, при строительстве инженерных коммуникаций. Так, в среднем по угольной промышленности бывшего СССР в результате деформаций земной поверхности шахтных полей и размещения породных отвалов нарушалось 4,4 га на 1 млн т добытого угля. При строительстве 1 км.нитки магистрального трубопровода нарушается до 4 га. земель.

Горнотехническая деятельность способствует образованию техногенного ландшафта с контрастными формами рельефа. В зависимости от масштаба воздействия изменения природных ландшафтов в основном локальны, и только в таких крупных горнопромышленных районах, как Донбасс, Кривбасс, КМА, изменения приобретают региональный характер.

По оценкам специалистов в ближайшее время только в 13 штатах США, расположенных к западу от бассейна р. Миссисипи, проседанию земель над выработанными угольными пластами будет подвержено около 133 км2 поверхности. В округе Белмонт (США) с территорией 137тыс.га карьерами и отвалами занято 80 тыс.га, представлявшими довыполнения рекультивации экологическую пустыню.

Источник