Проектирование восстановления земель, нарушенных горными работами

04.01.2017

При проектировании гидромеханизированного предприятия необходимо большое внимание уделять вопросам защиты окружающей среды.
По рекультивации нарушенных земель выполняется проект, в котором рассматриваются и решаются следующие вопросы:
- предполагаемое целевое использование рекультивируемых земель (сельское хозяйство, лесное хозяйство, промышленное или гражданское строительство);
- организация работ по рекультивации;
- порядок ведения работ;
- расчет объемов почвы, подлежащей снятию и использованию;
- структура комплексной механизации рекультивационных работ и число единиц горно-транспортного оборудования;
- определение необходимой площади и выбор места расположения складов почвы;
- календарный план изъятия земель с территорий.
Проект должен включать смету на рекультивацию, где указывается возможное увеличение себестоимости полезного ископаемого от дополнительных затрат на рекультивацию.
В проекте определяются следующие технико-экономические показатели: рекультивируемая площадь; затраты на рекультивационные работы; затраты на рекультивацию 1 га земель. Затраты на рекультивационные работы учитываются при составлении калькуляции себестоимости продукции.
Восстановленные земли могут использоваться для сельского и лесного хозяйства, создания зон отдыха, водоемов различного назначения, жилищного и промышленного строительства. В зависимости от назначения использования земель различают сельскохозяйственную, лесохозяйственную, природоохранную, водохозяйственную и строительную рекультивации.
Сельскохозяйственная рекультивация — создание земель, пригодных для выращивания сельскохозяйственных культур, разведения садов, пастбищ и сенокосных угодий.
Лесохозяйственная рекультивация — создание лесонасаждений целевого назначения (почвозащитные, климатические, лесопарковые и парковые), а также лесов деловой древесины.
Природоохранная рекультивация — создание зон отдыха, озеленение отвалов.
Водохозяйственная рекультивация — создание водоемов различного назначения (водохранилища для разведения рыбы, дичи и др.).
Строительная рекультивация — подготовка земель для жилищного и промышленного строительства, а также спортивных сооружений.
Полное восстановление земель осуществляется в результате горнотехнической и биологической рекультивации.
Горнотехническая рекультивация включает планировку выработок, отвалов, выполаживание откосов, укладку растительного слоя, строительство подъездных дорог и мелиоративные работы. Суть биологической рекультивации заключается в восстановлении плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель, создании лесных и сельскохозяйственных угодий, разведении рыбы в водоемах, дичи в посаженных лесах.
Для оценки степени нарушения земель горными работами принимается показатель, называемый удельной землеемкостью. Он равен отношению площади полигона (га) к запасам горной массы (млн м3) в его контурах за вычетом объемов вскрыши. По физическому смыслу этот показатель характеризует количественное (площадное) и качественное (глубинное) нарушение поверхности природного ландшафта горными работами.
Вторым важным показателем, который используется при оценке объема рекультивационных работ, является коэффициент рекультивации, равный отношению площади земель, подлежащих рекультивации, к общей площади нарушенных земель. На предприятиях золотодобывающей промышленности коэффициент рекультивации составляет 0,27—0,28. В целом же по предприятиям цветной металлургии он равен 0,2.
Как показывает практика, земли после рекультивации продуктивнее по сравнению с ненарушенными землями данного района.
Для успешной рекультивации земель очень важным является снятие почвы на землях, подлежащих нарушению, и ее сохранение.
Временные склады почвы следует располагать на сухих водораздельных участках вблизи объектов последующей рекультивации. Высота их не должна превышать 10 м, а уклон поверхности должен быть не более 0,005. Для защиты отвалов от ветровой и водной эрозии поверхность их необходимо засевать многолетними травами. Срок хранения почвы на временных складах не должен превышать 10 лет. Земельные участки, восстанавливаемые для сельского хозяйства, должны быть пригодными для работы сельскохозяйственных машин. Уровень грунтовых вод должен обеспечивать оптимальные условия произрастания растений. В первые 2—3 года рекомендуется культивировать многолетние травы. В период горнотехнической рекультивации к каждому участку должна быть устроена подъездная автодорога.
Мощность плодородного слоя следует принимать в зависимости от назначения земель (для сельского хозяйства, садоводства, лесонасаждения и др.).
Съезды к урезу воды водоема должны устраиваться через 500 м. Ширина съездов должна быть не менее 5 м. Уклон съездов, устраиваемых к урезу воды водоема, не должен превышать 5°.
Намыв последнего яруса на гидроотвале должен производиться по специальному проекту с выполнением ряда мероприятий. К таким мероприятиям относятся планировка, устройство дренажей, известкование кислых почв и др. На поверхности гидроотвала должны отсутствовать углубления, не имеющие стока воды. После намыва последнего яруса и нанесения почвенного слоя дамба обвалования верхнего яруса разрушается, чтобы не создавать подпора воды. Поверхность гидроотвалов должна быть на 1—2 м выше уровня грунтовых вод, чтобы не было заболачивания.
При сельскохозяйственном освоении отвалов затраты на снятие, перемещение и укладку почвы составляют около 50 % затрат на горнотехническую рекультивацию. Снятие, транспортирование и укладка растительного слоя, а также планировка откосов могут быть осуществлены скреперами, бульдозерами, грейдерами, драглайнами, грейдер-элеваторами, универсальными экскаваторами, железнодорожными составами, автосамосвалами и конвейерами. Мощность растительного слоя на рекультивируемой поверхности должна быть 40—80 см. Установлено, что наилучшие условия создаются, когда почвенный слой мощностью 50—60 см лежит на водоупоре из глин. Плодородный слой может также наноситься гидравлическим способом, в результате чего при формировании почвенного слоя образуется рыхлая структура, наиболее благоприятная для развития растений. Для образования растительного слоя рекомендуется намыв производить слоями. Вся площадь намыва разбивается на участки с поочередным намывом их слоями. Намыв очередного слоя начинается после уменьшения влажности намытого слоя на 25—30 %. Толщина слоя равна 15 см.
Наиболее трудоемкими и дорогостоящими при рекультивации являются работы по улучшению гидрофизических свойств восстанавливаемых земель с целью повышения их плодородия. Опыт освоения целинных земель показывает, что основными факторами, предопределяющими благоприятные условия для роста и развития растительности, являются рельеф поверхности, угол ее наклона к горизонту, экспозиция к сторонам света, гидрологический режим, физико-механический состав и температурный режим почвы, погодные условия. Поэтому рекультивация земель, нарушенных горными работами, не должна рассматриваться с позиции только увеличения сельскохозяйственных угодий, а должна иметь целевую направленность на воспроизводство и улучшение всего нарушенного территориального комплекса в целом.
При сплошной планировке рекультивируемых земель для использования под пашню уклон не должен превышать 1—2°, при уклонах 2—4° участки могут использоваться для полеводства, при 4—6° — для кормового севооборота, при 7—10° — для создания лесопосадочных полос (при ширине террас не менее 10 м).
Галечные отвалы и отвалы дражных полигонов, содержащие более 40 % каменистого материала, следует использовать под автодороги либо выполаживать до слоя с большим процентом мелкозема для создания на них лесных полос путем посадки деревьев в хорошо заземленные лунки.
Уклон рекультивируемого участка, как правило, должен совпадать с уклоном долины и не превышать 2°. В случае, когда уклон долины составляет более 2°, рекультивируемую поверхность следует террасировать.
Мощность слоя почвы при землевании зависит от токсичности подстилающих пород, глубины корнеобитаемого горизонта сельскохозяйственных культур и необходимого для роста растений водотеплового режима этого горизонта. Для условий Северо-Востока страны, Якутии и других районов Восточной Сибири мощность наносимого слоя почвы принимается равной 0,25—0,4 м.
Последовательность и порядок проведения рекультивационных работ должны быть согласованы с местными административными органами. Затраты на горнотехническую рекультивацию зависят от объема планировочных работ, мощности создаваемого корнеобитательного горизонта и расстояния транспортирования потенциально плодородных пород. Практика показывает, что в благоприятных условиях затраты на горнотехническую рекультивацию 1 га земель, нарушенных горными работами, составляли 2,9—3,9 тыс. и 1,4-3,2 тыс. руб. при подготовке их для использования в сельском и лесном хозяйствах соответственно (в ценах 1982 г.).
Биологическая рекультивация проводится, как правило, после завершения горнотехнической по рекомендациям зональных научно-исследовательских институтов сельского хозяйства.
Наиболее приемлемым видом биологической рекультивации трудоемких техногенных участков россыпей является естественное самозарастание. Практика показывает, что процесс естественного самозарастания нарушенных земель протекает по-разному, отличаясь как по интенсивности, так и по видовому составу образующегося растительного покрова. Характерными особенностями для всех видов отвалов являются их сравнительно медленное естественное зарастание и обедненность видового состава растительности. Наблюдения показывают, что интенсивность зарастания и флористическое разнообразие образующейся растительности зависят от гранулометрического состава пород, рельефа поверхности и местоположения отвалов, гидрологического режима водотоков и ряда других факторов. Предлагаемое целевое использование рекультивированных гидроотвалов приведено в табл. 13.1.
Проектирование восстановления земель, нарушенных горными работами
Проектирование восстановления земель, нарушенных горными работами
Проектирование восстановления земель, нарушенных горными работами

При самозарастании отвалов видами травяной растительности из естественной флоры являются луговая овсяница, ползучий пырей, многолетние горошки, чина луговая и др. При благоприятных для роста трав породах отвалов их склоны целесообразно засевать семенами многолетних кормовых трав с целью использования под пастбища для скота близлежащих хозяйств. Проведенными на ряде полигонов Урала и в других районах исследованиями доказана возможность успешного естественного зарастания техногенных земель после проведения горнотехнической рекультивации с землеванием и без землевания. Это позволяет оставлять под естественное зарастание полигоны, удаленные от населенных пунктов, после проведения минимального объема горнотехнической рекультивации, что обеспечивает существенную экономию труда и средств.
Большинство россыпей нашей страны, расположенных на востоке от Урала, по своим физико-географическим условиям благоприятны для произрастания сибирской и даурской лиственниц, осины, тополя, кедра, древесной ивы, березы, ольхи, рябины, черемухи и др.
По данным исследований, естественное зарастание галечных и дражных отвалов в низинно-равнинной местности составляет 70—100 %, в предгорной — 50—70 и в горной — 10—20 %. Вскрышные, намывные и эфельные отвалы зарастают почти на 100%.
Самозарастание отвалов начинается после 3—5-летнего периода и заканчивается к 10—15 годам в низинно-равнинной местности, к 15—25 годам в предгорной и к 40—50 годам в горной зоне. При этом более интенсивно лесозарастание происходит на отвалах высотой до 4 м.
Весьма приемлемым может оказаться искусственное воспроизводство лесных массивов путем посадки саженцев и семян устойчивых к местным условиям пород деревьев и кустарника. Посевы семян и посадка саженцев древесных культур на дражных полигонах Урала показали возможность создания искусственных лесных насаждений на площадях, покрытых каменистой почвенно-грунтовой смесью. Так, после 2—3 лет приживаемость саженцев сосны и ели составила 30—60 и 50—80 % соответственно и приживаемость семян — 30—50 %.
Для создания лесных насаждений целесообразен посев семян и других древесных культур из расчета 1—2 кг на 1 га. Высаживать на 1 га следует по 5—10 тыс. двухлетних саженцев. Посадка производится рядами через 1 м при расстоянии между саженцами 1,5 м.
НИИ земельных ресурсов совместно с НИИ планирования разработана методика определения экономической эффективности рекультивации нарушенных земель. В качестве критерия эффективности рекультивации принимается отношение среднегодовой прибыли (получаемой в результате использования восстановленных земель, уменьшения отрицательного воздействия нарушенный земель на окружающую среду, улучшения санитарно-гигиенических и эстетических условий района) к затратам на проведение рекультивационных работ, т. е. экономическая эффективность капитальных затрат, руб., на рекультивацию нарушенных земель.
Проектирование восстановления земель, нарушенных горными работами

где Пр — среднегодовая прибыль, получаемая с рекультивированных земель, руб., Пр = Пх + Пс + Пу; Kp — капитальные вложения на рекультивацию нарушенных земель, руб.; Пх — прибыль, получаемая от использования рекультивированных земель, руб.; Пс — эффект от уменьшения среднегодового ущерба, причиняемого нарушенными землями окружающей среде, руб.; Пу — эффект от улучшения санитарно-гигиенических и эстетических условий района (определяется в опытном порядке или экспертной оценкой), руб.
Таким образом, полный и комплексный учет ожидаемого эффекта от использования восстановленных земель позволит наиболее правильно оценить рентабельность намечаемых к проведению мероприятий.
В большинстве районов залегания россыпей полная рекультивация нарушенных земель должна проводиться для сельскохозяйственного использования, а частичная рекультивация — для восстановления природного равновесия в долинах рек и на землях, занятых деловым лесом. Нерекультивируемые земли следует рассматривать как эксперимент естественного хода рельефообразующих процессов. При разработке россыпей в случае отсутствия острой производственной необходимости целесообразно сохранять целиковые площади (особенно непосредственно у русла реки).
Затраты на снятие почвы, ее хранение и нанесение на рекультивируемые земли, а также на планировку откосов относятся на себестоимость продукции предприятия, а при строительстве предприятий, зданий и сооружений — на их стоимость.
Использование гидромеханизации и драг, как правило, связано с расходом большого количества технологической воды, промышленные стоки которой содержат трудноосаждаемые мельчайшие минеральные частицы, загрязняющие реки и водоемы и наносящие ущерб флоре и фауне. Поэтому одной из главных мер по охране водоемов от загрязнения стоками является переход на оборотное водоснабжение, обеспечивающее повторное использование технологических сбросов. Создание необходимых запасов воды для оборотного водоснабжения и восполнения потерь воды осуществляется за счет сбора весенних, дождевых и паводковых вод в низинах, либо в специально создаваемых водохранилищах.