Рекультивация при добыче полезных ископаемых открытым способом
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.
Рекультивация
земель – это комплекс инженерно-технических,
мелиоративных, агротехнических и других
мероприятий, направленных на восстановление
продуктивности и народнохозяйственной
ценности нарушенных земель, а также на
улучшение условий окружающей среды.
Это важнейший вид природоохранной
деятельности по восстановлению
функционирования и плодородия нарушенных
земель
екультивацию
земель, как правило, выполняют в два
этапа. Сначала проводится “горнотехническая
рекультивация” отработанных земель,
т.е. формируется поверхность территории
отсыпкой породы и создаются оптимальные
условия для выполнения сельскохозяйственных
и лесохозяйственных работ.
Второй этап
– “биологическая рекультивация”,
– это мероприятия, направленные на
возобновление плодородия земель. К ним
следует отнести агротехнические и
фитомелиоративные мероприятия, которые
направлены на возобновление флоры и
фауны и хозяйственной производительности
земель.
2.3 Требования
к рекультивации земель, нарушенных
горными работами
2.3.1 Требования
к техническому этапу рекультивации
земель, нарушенных при добыче полезных
ископаемых открытым способом
Рекультивация
земель, нарушенных при добыче полезных
ископаемых открытым способом, должна
выполняться исходя из необходимости
ускоренного и эффективного возврата
нарушенных площадей для использования
в народном хозяйстве. В процессе ведения
добычных и рекультивационных работ
необходимо:
·
предварительное снятие и складирование
плодородного слоя почв, селективная
разработка потенциально плодородных
пород, а также их укладка в отвалы в
объемах, необходимых для создания
рекультивационного слоя соответствующих
параметров;
· проведение
мероприятий по организации стока
ливневых и технических вод путем
устройства специальных гидротехнических
сооружений (водосборных лотков, бетонных
водовыпусков иг. д.);
· строительство
отводных каналов или специальных
устройств для пропуска воды естественных
водотоков и перехвата склонового стока
при размещении породных отвалов в балках
и оврагах;
· устройство
обвалований, нагорных канав, водоотводов
и других простейших гидротехнических
сооружений при размещении отвалов и
курьеров на склонах;
· формирование
бортов карьерных выемок и откосов
отвалов, устойчивых к оползням и осыпям,
а поверхности отвалов — к просадкам;
· обеспечение
мероприятий по регулированию водного
режима в рекультивационном слое,
особенно, если он сложен породами,
обладающими неблагоприятными
водно-физическими свойствами;
· создание
экрана из капилляропрерывающих или
нейтрализующих материалов (песок,
камень, гравий, пленка и т. д.) при наличии
в основании рекультивационного слоя
токсичных пород;
· минимальные
отметки поверхности внутренних отвалов
должны быть выше прогнозируемого уровня
грунтовых вод на величину, зависящую
от направления рекультивации и
механического состава пород; если
отметка внутренних отвалов окажется
ниже, должны быть предусмотрены
мероприятия, исключающие заболачивание
рекультивируемой поверхности;
· формирование
отвалов из пород, подверженных горению,
должно производиться по технологической
схеме, исключающей их самовозгорание;
при этом рекультивационный слой отвалов
должен создаваться из пород, пригодных
для биологической рекультивации;
2.3.2 Требования
к рекультивации земель, нарушенных при
подземной разработке полезных ископаемых
При подземной
разработке полезных ископаемых должны
выполняться следующие условия:
· перед
отсыпкой шахтных отвалов с отведенных
под них участков следует снимать
плодородный слой почвы;
· рекультивация
земель, нарушенных вследствие опускания
поверхности с образованием на ней
прогибов и провалов, должна включать
снятие плодородного слоя почвы, планировку
поверхности прогибов, заполнение
провалов горной породой с последующей
планировкой, нанесением плодородного
слоя почвы, а также проведением мероприятий
по предотвращению неблагоприятных
процессов (иссушения, заболачивания,
эрозии);
· на шахтные
отвалы необходимо распространять
требования к рекультивации внешних
отвалов при ведении открытых горных
работ;
· при
создании водоемов в незаполненных
горной породой шахтных прогибах и
провалах следует соблюдать условия,
сформулированные для водохозяйственного
направления рекультивации.
2.3.3 Требования
к рекультивации земель, нарушаемых при
проведении геологоразведочных работ,
бурении эксплуатационных скважин
На землях,
нарушаемых при проведении геологоразведочных,
изыскательских работ, бурении
эксплуатационных скважин, должны
выполняться следующие условия:
· необходимо
снимать и складировать плодородный
слой почвы (с обеспечением его сохранности);
· при бурении
разведочных и эксплуатационных скважин
создавать резервуары (емкости) для
хранения промывочных жидкостей, а также
накопления первых пробных порций нефти
и конденсата;
следует
экранировать резервуары, которые
устраиваются в углублениях поверхности;
· осуществлять
мероприятия по охране окружающей среды
при рекультивации земельных участков,
загрязненных нефтью, нефтепродуктами
с нефтепромысловыми сточными водами,
в том числе ускорение деградации
нефтепродуктов и ликвидации засоления
и солонцеватости почв.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Рекультивация
– это комплекс работ, направленных на
восстановление продуктивности и ценности
земель, а также на улучшение условий
окружающей среды. В состав рекультивации
на карьерах входят горные, мелиоративные,
сельскохозяйственные и гидротехнические
работы.
В
результате рекультивационных работ
могут создаваться земли, пригодные для
сельского и лесного хозяйства, организации
зон отдыха, устройства водоемов различного
назначения, жилищного и промышленного
строительства.
Рекультивация
проводится в два этапа: на первом –
горнотехническая и на втором –
биологическая.
4.1 Горнотехническая рекультивация
Горнотехническая
рекультивация – это комплекс горных
работ, выполняющихся для подготовки
нарушенных земель к использованию в
различных отраслях народного хозяйства.
В
горнотехническую рекультивацию входят
выемка, складирование и хранение
пригодных для рекультивации почв,
подготовка (планирование, мелиорирование)
отвалов, инженерная подготовка
восстанавливаемых земельных площадей,
нанесение почвы на поверхность отвалов
и восстанавливаемых земельных участков,
формирование требуемой конфигурации
откосов отвалов и горных выработок,
выполаживание берегов создаваемых
водоемов, работы по восстановлению
плодородия перемещаемой почвы,
инженерно-строительные и гидротехнические
работы при освоении восстановленных
территорий под строительство и зоны
отдыха и другие разнообразные работы.
Горнотехническая
рекультивация проводится, как правило,
одновременно с разработкой месторождения,
и работы по ее производству включаются
в общий технологический процесс. Они
выполняются специализированными
организациями, на крупных предприятиях
специальными цехами и участками.
В
связи с этим к системам открытых горных
работ и их комплексной механизации
наряду с экономичностью и безопасностью
должны предъявляться определенные
требования, обеспечивающие рациональное
использование земель:
–
добыча полезных ископаемых должна быть
наименее землеемкой, т.е. расход земельных
ресурсов на единицу добытого минерального
сырья должен быть минимальным;
–
в процессе эксплуатации месторождения
режим нарушения и восстановления земель
должен быть наиболее благоприятным.
обеспечивающим минимальный разрыв во
времени между этими процессами;
–
формирование выработанного пространства
и отвалов вскрышных пород должно отвечать
требованиям рекультивации согласно
принятому направлению дальнейшего
использования земель после их
восстановления.
Наиболее
неблагоприятные условия для рекультивации
нарушаемых земель имеют место при
отработке наклонных и крутых месторождений
утлубочными системами разработки. В
данном случае под рекультивацией земли
следует понимать приведение внешних
отвалов вскрышных пород в состояние,
пригодное для использования в сельском
или лесном хозяйстве, а выработанного
пространства карьера (глубиной от 100 до
300-500 м) – в состояние, пригодное для
водоема рыбного хозяйств или зон отдыха
рабочих.
4.2 Биологическая рекультивация
Биологическая
рекультивация – это проведение комплекса
мер по восстановлению и улучшению
структуры грунтов, повышению их
плодородия, освоению водоемов, создание
лесов и зеленых насаждений.
Работы
по биологической реку льтивации тесно
смыкаются с работами по горнотехнической
рекультивации и в значительной, особенно
первоначальной, части проводятся горными
предприятиями (цехами рекультивации).
Лишь после проведения опыгнонромышленных
сельскохозяйственных и других работ,
давших положительные результаты,
производится оценка восстановленных
территорий и передача их сельскохозяйственным,
лесным и другим организациям.
Горнотехнической рекультивации подлежат
не только отвалы пустых пород, но также
земли, занимаемые в период эксплуатации
предприятиями, карьерами, промплощадками,
различными коммуникациями, хвостохранилищами.
При
разработке горизонтальных месторождений
наибольшую долю рекультивации составляют
внутренние отвалы (70-80 %), при разработке
крутых месторождений – внешние отвалы
(30-40 %). Рекультивация нарушенных земель,
занимаемых в период эксплуатации
карьерами, промплощадками. дорогами и
др., имеет целью не только их восстановление,
но и создание ландшафта, отвечающего
потребностям экологического баланса
окружающей среды. Эти работы направлены,
прежде всего на ликвидацию различных
горных выемок, насыпей, выравнивание
участков и землеванне, те. улучшение
почв путем покрытия их плодородным
слоем.
Кроме
того, требуется проведение противоэрозионных
защитных мероприятий, различных
инженерно-строительных и гидротехнических
работ для создания дренажных систем,
водоемов, зон отдыха. В состав работ
входят также мелиорация и различные
агротехнические работы по освоению
рекультивируемых земель. Горнотехническая
рекультивация отвалов включает
планировочные работы по их выравниванию
и выполаживанию откосов, и затем нанесение
плодородного слоя почвы.
Трудоемкость
и стоимость рекультивации во многом
зависят от формы отвала и его строения.
Поэтому уже задолго до рекультивационных
работ при проектировании отвалов и в
процессе отвалообразовання необходимо
иметь в виду цель их рекультивации.
Способ
формирования отвалов должен быть
селективным, обеспечивающим такую
структуру отвала, при которой в основании
отвала находятся скальные и токсичные
породы, выше индифферентные, затем
потенциально плодородные. Слои токсичных
пород должны перекрываться, а в ряде
случаев и подстилаться слоями нейтральных
глинистых пород, препятствующих
загрязнению верхних плодородных почв
и геохимическому загрязнению подошвы
отвала окружающей местности.
В
плане нельзя допускать расчленения
отвалов. Следует отдавать предпочтение
концентрированным отвалам большой
площади и правильной формы, которые
лучше пригодны для дальнейшего освоення.
Рельеф по всей площади должен быть
спокойным. Если породы склонны к
самовозгоранию или активным окислительным
процессам, то необходимы работы по их
предупреждению.
Для
достижения хороших результатов
рекультивации большое значение имеют
процессы усадки отвалов и стабилизации
их поверхности, которая длится в различных
условиях от полугода до 5 лет.
Усадка
внутренних отвалов из рыхлых пород,
экскаваторно- или выемочно-отвальным
комплексами, отсыпанных, наиболее
интенсивно происходит в течение первых
полутора – двух лет и длятся тем больше,
чем больше высота отвала.
Стабилизация
внешних отвалов из скальных пород
осуществляется быстрее, на первом этапе
– 1,5-2 мес. Однако в осенне-летнее время
усадка возобновляется, появляются зоны
трещиноватости, оползневые явления
Поэтому формирование почвенного слоя
проводят не ранее чем через 10-12 мес.
Планировочные работы на отвале должны
обеспечить создание рельефа поверхности
отвала, допускающего применение
сельскохозяйственной техники,
обеспечивающего долговременную
устойчивость откосов и предупреждающего
водную эрозию. Применяются следующие
виды планировок: сплошная, частичная и
планировка террасами.
При
сплошной планировке уклон поверхности
должен быть не более 1-2° для
сельскохозяйственных культур и не более
3-5° для лесоразведения.
Частичная
планировка заключается в срезании
гребней отвалов и создании площадок
шириной 8-10 м, обеспечивающих посадку
леса механизированным способом.
Террасы
шириной 4-10 м с поперечным уклоном 1-2° в
сторону отвала обычно создаются на
бортах высоких отвалов и служат для
посадки кустарника и леса. Высота террас
8-10 м, угол откоса 15-20°. Выполажнвание
откосов отвалов осуществляется
бульдозерами и экскаваторами по схеме
«сверху вниз».
В
процессе горнотехнической рекультивации
производятся работы не только по покрытию
восстанавливаемых участков слоем
плодородной почвы, но и по созданию
плодородного слоя путем частичного
почвования, фитомелиорирования, то есть
окультуривания полу плодородных пород
за счет посадки почвоулучшающих растений
и внесения удобрений.
Практика
показывает, что на ряде отвалов нет
необходимости наносить мощный слой
почвы, а можно ограничиться самозаростанием
или минимальным почвованием в виде слоя
почвы толщиной 5-10 см.
Четвертичные
лессовидные суглинки и ряд других рыхлых
пород существенно улучшают свои
плодородные свойства под действием
злаково-бобовых культур, удобрений и
других агротехнических мероприятий.
После 6-8 летнего почвообразовательного
процесса они могут быть сданы как
плодородные почвы.
Заключение
Производственная
деятельность горнопромышленного
комплекса оказывает значительное
воздействие на окружающую среду: в
атмосферу выбрасываются тонны вредных
веществ, в водоемы сбрасывается кубометры
загрязнённых сточных вод, а на поверхности
земли складируется огромное количество
твёрдых отходов.
Необходимо
широкое развитие горно-экологических
исследований, направленных на разработку
и реализацию мониторинга той части
биосферы, которая подвергается воздействию
горного производства; принципов и
методологии экономической оценки
эффективности мероприятий по рациональному
использованию минеральных ресурсов и
охране окружающей среды; техники и
технологии малоотходного, а в последующем
– безотходного горного производства.
Уже
сейчас в мировой практике открытых
горных работ достигнуты хорошие
результаты и накоплен большой опыт
рекультивационных работ. Можно особенно
отметить, что на сегодня рекультивация
вошла в состав важных периодов развития
открытых горных работ. В процессе
эксплуатации она является неотъемлемым
производственным элементом вскрышных
работ и в завершении горных работ –
решающим периодом, гарантирующим
надежную охрану окружающей среды.
В
настоящее время последствия негативного
воздействия предприятий на окружающую
среду компенсируются платежами, которое
каждое из них осуществляет за причиненный
природе вред. Размер платежей определяется
величиной выброса вредных веществ и
классом их опасности.
Список
литературы
Бугаева
Г. Г., Когут А. В. Научная статья. Факторы
экологического риска в зоне действия
открытых горных работ.Деревяшкин
И.В. Учебное пособие: Основы горного
дела. Открытые горные работы. 2011 г.Кузнецов
В.С. Научная работа. Оценка пылевого
загрязнения при ведении открытых горных
работ на основе экологического риска.
Научная библиотека диссертаций и
авторефератов. [Электронный ресурс]:
https://www.dissercat.comМельников
Н.В. Краткий справочник по открытым
горным работам. – М.: Недра 1982 г.