Выбор рациональной техники и технологии при ведении рекультивационных работ в условиях оао ук кру «Моховский угольный разрез» участка «еловский»

Технология ведения рекультивации в условиях ОАО УК КРУ филиал «Моховский угольный разрез».

Горнотехническая рекультивация.

Промышленная разработка полезных ископаемых открытым способом, в том числе каменных углей, вызывают большие изменения земной поверхности, в результате которых изменяется рельеф, уничтожается (полностью или частично) почвенный и растительный покро В настоящее время повсеместно становится все более актуальной проблема рекультивации земель, то есть восстановление продуктивности и эстетической ценности нарушаемых промышленностью ландшафтов.

Горнотехнический этап рекультивации предусматривает выполнение мероприятий по подготовке земель, освобождающихся после отработки месторождения, к последующему целевому использованию.

Мероприятия заключаются в:

• · строительстве дорог, необходимых для проведения рекультивации
• · грубой и чистовой планировке поверхности нарушенных земель;
• · выполаживании откосов отвалов;
• · подготовке участков (уборка камней и т. д.);
• · снятии, транспортировании, складировании (при необходимости) и нанесении на рекультивируемые земли плодородного слоя почвы (ПСП);
• · ликвидации последствий осадки отвалов и выполнении противоэрозийных мероприятий;
• · экранировании выходов угольных пластов.
• · засыпке породой или заполнении водой остаточных карьерных выемок;
• · осушении гидроотвалов.

Характеристика нарушенных земель.

Для характеристики пород и грунтосмесей использовались материалы почвенно-грунтового обследования.

По данным исследований можно сделать выводы:

• 1. Породы по своим агрохимическим свойствам относятся к пригодным для целей рекультивации, требующим улучшения. Коренные породы представлены, в основном, алевролитами и песчаниками. Порода содержит карбонаты кальция.
• 2. Суглинки по агрохимическим свойствам относятся к пригодным, потенциально-плодородным породам, глины — к пригодным для целей рекультивации, требующим улучшения.
• 3. Физические свойства грунтосмесей улучшаются с годами, по мере разрушения пород в результате выветривания на мелкие фракции.
• 4. Грунтосмеси способны к накоплению значительного количества влаги и способны удерживать ее в течении почти всего вегетационного периода.
• 5. Реакция почвенной среды находится в пределах оптимальной для всех растений.

Согласно вышеприведенным выводам по пригодности пород вскрышных отвалов для целей лесотехнической рекультивации, посадка лесных культур будет производится непосредственно на рекультивируемую поверхность, как с нанесением ПСП на горизонтальные поверхности, так и в случае нехватки ПСП — с внесением последнего только в посадочную яму. На откосы отвалов посадка кустарниковых пород производится без нанесения ПСП. Предварительно производится обработка грунта (уборка крупных камней, рыхление и т. д.) и внесение удобрений.

Влияние нарушенных земель на окружающую среду. При открытом способе добычи каменного угля вскрываются, перемешиваются и выносятся в отвалы слои пород мощностью в несколько десятков и сотен метров, изменяется рельеф земной поверхности, полностью уничтожается почвенный и растительный слой.

Еще большие площади испытывают косвенное влияние промышленности, которое проявляется в нарушении их гидрогеологического режима, ухудшении санитарно-геологических условий окружающей среды, загрязнение атмосферы, воды и почв, вредные воздействия на растения и животных.

В наши дни рекультивация нарушенных земель становится неотъемлемой частью охраны и воспроизводства ресурсов в целом, охраны и воспроизводства земельного фонда в частности.

Рекультивация предусматривает широкий круг конкретных мер, направленных на ликвидацию вредных для человека последствий производственной деятельности, предотвращение загрязнения воздуха, водоемов и почвы.

Рекультивация нарушенных земель по направлениям.

а) обоснование направлений рекультивации

Анализ экономико-географических и санитарно-технических условий и учет перспективы развития района, где размещается разрез «Моховский», требования охраны окружающей среды, позволяет сделать вывод:

• — создание ценных сельскохозяйственных угодий особенно необходимо в районах с перспективным развитием промышленности, что обеспечит более полное удовлетворение продуктами сельскохозяйственного производства население;
• — вовлечение в сельхозпроизводство рекультивированных земель и облесение

откосов отвалов, что предотвратит развитие эрозионных процессов — это соответствует требованиям охраны окружающей среды;

— восстановление глубоких карьерных выемок под водоемы наиболее рентабельно, так как работы по созданию надлежащего рельефа с использованием их под пашню и другие сельхозугодья требуют больших затрат.

Геологическое залегание угольных пластов LIV, LV, LVI позволяет вести отработку с последовательным продвижением фронта работ и отсыпкой пород вскрыши в выработанное пространство. При этом породы вскрыши по своим свойствам относятся к потенциально плодородным и вполне могут служить подстилающими при создании на них кормовых угодий.

Выравнивание поверхности отвала, выполаживание углов откоса отвала.

Планировочные работы включают выравнивание поверхности нарушенных земель. Согласно ГОСТ 17.5.1.01−83 выделяются следующие виды планировки:

• · сплошная планировка — выравнивание поверхности с уклонами, допустимыми для механизированного сельскохозяйственного и лесохозяйственного освоения;
• · частичная планировка — выборочное выравнивание поверхности, обеспечивающее создание благоприятных условий для целевого использования земель.

Выполаживанию подлежат откосы отвалов. Выполаживание производится под углом 20є.

В соответствии с п. 2.5.1. «Методических указаний…» [2] по очередности проведения работ выделяется:

• · грубая планировка — предварительное выравнивание поверхности с выполнением основного объема земляных работ;
• · чистовая планировка — окончательное выравнивание поверхности и исправление микрорельефа при незначительных объемах земляных работ.

Согласно п. 2.5.1. «Методических указаний…», грубая планировка отвалов производится в период отсыпки по мере подвигания фронта отвальных работ.

При планировочных работах необходимо учитывать динамику осадочных явлений на отвале. Выделяются два периода осадки:

• · первый — интенсивная осадка поверхности отвала непосредственно после его отсыпки. Уплотнение отвала на данном этапе происходит под действием собственного веса при естественной влажности грунтов. В течение 8−15 дней осадка имеет максимальную интенсивность. Затем интенсивность процесса уменьшается, и разница в величине осадки рядом расположенных точек стабилизируется. Через 1,5−3 месяца деформация поверхности почти прекращается;
• · второй — осадка отвала вследствие переувлажнения грунтов в осенне-весеннее время. На поверхности появляются зоны трещиноватости, наблюдаются оползневые явления на откосах. Продолжительность второго периода — от 1 года до 1,5 лет.

Чистовая планировка выполняется автогрейдером ДЗ-98, имеющим низкое давление на грунт, чтобы уменьшить уплотнение поверхности рекультивируемого слоя.

При проведении планировочных работ принята уборка крупнообломочных материалов, лежащих на поверхности, что позволяет повысить продуктивность рекультивируемых земель, так как наличие таких материалов затрудняет, а иногда и исключает, выполнение необходимых агротехнических процессов, вызывает непроизводительные затраты на эксплуатацию машин и орудий, ухудшает плодородие земель.

Горизонтальные поверхности планируются под углом, не превышающим 3, с уклоном от середины к краям для исключения скапливания воды на поверхности.

По рельефу поверхность внутренних отвалов будет представлена конусовидными насыпями — гребнями, которые без больших затрат можно спланировать в начале экскаваторами — драглайнами, затем бульдозерами.

Спланированную площадь можно использовать под кормовые угодья. Запаса снятого и заскладированого ПСП достаточно, чтобы провести землевание кормовых угодий слоем 20 см.

Все откосы отвалов с уклонами, недопустимыми для сельскохозяйственого использования должны быть облесены.

Выбранным направлением рекультивации на участке «Еловский» по пластам LIV, LV, LVI являются:

• 1. Рекультивация сельскохозяйственная
• — создание кормовых угодий на спланированной поверхности
• 2. Лесохозяйственная
• — на откосах отвалов
• б) площади земель, подлежащие рекультивации

Согласно положению горных работ на конец отработки участка площадь земли подлежащая рекультивации составит 30Га.

в) условия проведения технического этапа при различных направлениях рекультивации

Согласно выбранных направлений рекультивации, к техническому этапу предъявляются следующие требования:

Поверхность отработанных отвалов состоит из навалов грунта, различных по площади и высоте. Для полготовки их поверхности под кормовые угодья требуется создать полого-волнистую поверхность с уклонами до 18⁰. Мощность нанесенного плодородного слоя почв — 0,2 м.

Физические и аэрофизические характеристики грунтов корнеобитаемого слоя должны удовлетворять следующим условиям:

• — плотность не более 1,5 г/см³;
• — гранулометрический состав (по отношению глина — песок) 1:3 и 1:2 (при карбонатных глинах);
• — пористость капиллярная не менее 40−45%;
• — содержание воднорастворимых сульфатов кальция и магния (в водной вытяжке) не более 0,2%, хлоридов не более 0,05%;
• — содержание гумуса в среднем по корнеобитаемому слою — не менеее4%;
• — реакция почвенно-грунтоавой среды (в водлной суспензии) — pH = 6,0−8,0.

Лесохозяйственная рекультивация предусмаривается на откосах отвалов без нанесения плодородного слоя почв и суглинков. При этом подготовленная поверхность должна отвечать следующим требованиям:

• — максимальный угол откосов — 20⁰;
• — в поверхностном слое (0,4−0,6м) должны отсутствовать крупные (90,3м) включения скальных горных пород;
• — корнеобитаемый слой 1,5−2,0 м должен иметь благоприятные лесорастительные свойства (pH=5,0−9,0) содержание гумуса не менее 1,0% сухой (плотный остаток) не более 0,3%, плотность — не более 1,5 г/см³.

Первичную рекультивацию о сглаживанию отвалов производят вскрышными экскаваторами-драглайнерами в процессе основного производственного цикла. Но для целей рекультивации этого недостаточно.

Задачей основной рекультивации является планирование отвалов до придания им полого-волнистой поверхности.

Определение объема планировочных работ (Qпл).

Объем планировочных работ на отвале определяется по формуле:

Q_пл = К_пл * q_пл * S_ок, м³

где q_пл — коэффициент повторной планировки (К_пл = 1,25);

q_пл — удельный объем планировки, м³/м² поверхности;

q_{пл =} 0,125 А_{0 *} sin³в /sin (180⁰ — 2 в) ,.

где А₀ — ширина отвальной заходки, м; (А₀ = 48 м.);

в — угол естественного откоса отвала, град.; (в = 29⁰);

S_ок — площадь отвала по поверхности, м²; (S_ок = 40 000 м²);

q_пл = 0,125 * 48 * sin³ 29⁰ / sin (180⁰ — 2 * 29⁰) = 0,8 м³/ м²

Q_пл = 1,25 * 0,8 * 4 0000 = 4 0 тыс/ м³

Определение объемов работ по выполаживанию откосов отвала:

Проведем анализ схем выполаживания откосов.

— выполаживание откосов отвала по схеме «сверху-вниз».

Объем работы по выполаживанию определяется по формуле.

Vвып = H02 * sin (в — б) * Lо / 2 * sinв * sinб, м3.

V_вып = 100² * sin (29⁰ — 18⁰) * 2000 / 2* sin29⁰ = 3,6 млн/ м³

После выполнения основных земляных работ, когда произойдет усадка грунта, производится засыпка осевшего грунта в размере 5% объема основных земляных работ, грубая и чистовая планировка поверхности.

Определение величины усадки скальных пород.

Величина усадки отвала при бульдозерном отвалообразовании рассчитывается по формуле:

Д h = Tу (0,005 + 0,017 H0) / Tу + 0,55 H0 + 132,68, м где T_у — период усадки, лет (3 года);

H₀ — высота отвала, м; (H₀ = 100м);

Д h = 3*(0,005 +0,017*100) / 3 +0,55*100 +132,68 = 0,027 м Усадка отвала, отсыпаемого драглайном:

Д h = Tу (0,03 + 0,061 H0) / Tу + 0,018 H0 + 19,28, м Д h = 3*(0,03 +0,061*100) / 3 +0,018*100 +19,28 = 0,76 м Определение землеемкости добычи угля.

Землеемкость угледобычи характеризует технологию с позиции нарушения земель горными работами. Единицей измерения землеемкости является Га/1млн. т. добычи угля.

Землеемкость определяется по выражению:

З = S_нз / Q_чу ,.

где S_нз площадь нарушенных земель за весь срок службы разреза, Га; (S_нз = 400 Га).

Q_чу — объем извлеченного угля за весь срок службы разреза, млн. т; (Q_чу= 33 583млн.т.);

З = 40 / 33 583 = 1,19 Га / млн.т.

Для производства горных работ будут использованы бульдозеры.

г) землевание рекультивированных земель

Плодородный слой, как отмечалось выше, используется для создания кормовых угодий. Мощность нанесения ППС под кормовые угодья — 20 см.

ППС транспортируется автосамосвалами и разравнивается по участку бульдозером.

Биологический этап рекультивации.

Биологическое освоение рекультивируемой площади является вторым этапом рекультивации. Условия проведения работ этого этапа во многом определяют условия выполнения работ первого этапа — технической рекультивации.

На рекультивируемых отвалах под кормовые угодья, где после выполнения планировочных работ поверхность будет полого-волнистой с уклоном до 18⁰, рекомендуется посев многолетних трав.

В первый год вносятся фосфорные и калийные удобрения осенью после вспашки почвы с последующей их вспашкой дисковой бороной.

Зимой предусматривается трехкратное снегозадержание с целью накопления влаги.

Аммиачная селитра вносится разбрасывателем РТТ-4,2. Подготовка почвы под посев семян многолетних трав включает культивацию в два следа с одновременным боронованием и предпосевное прикатывание.

Посев семян многолетних трав предусматривается сеялкой СЛТ-3,6 на тяге трактора Т-40М. После посева производится прикатывание почв кольчато-шпоровыми катками.

Лесохозяйственное использование части отвалов, как отмечалось выше, обусловлено сложностью рельефа.

Предлагается облесение территории двухлетними сеянцами.

Сплошные лесные насаждения на рекультивируемых площадях обеспечивают их рациональное использование, оказывают многообразное мелиоративное влияние на защищаемую ими территорию, задерживают и регулируют поверхностный сток, предотвращают смыв и размыв почвогрунтов.

Предлагаемый породный состав: береза бородавчатая, сосна обыкновенная, облепиха — принят в соответствии с биологическими и лесоводческими особенностями грунтов применительно к конкретным почвенно-климатическим особенностям зоны, а так же в соответствии с рекомендациями научно-исследовательских институтов, имеющих опытные данные по лесной рекультивации отвалов, карьеров, подбору лесных культур для этих целей.

Создание лесных насаждений принято двумя способами:

• 1) Механизированный — при подготовке почвы на ровной, удобной территории;
• 2) Ручной способ — используется на участке неудобной конфигурации, на крутых откосах. Подготовка посадочных ям предусматривается вручную, размером 0,3×0,3×0,3 м. с засыпкой их на 100% плодородной землей.

При механизированном способе создания лесопосадок принят рядовой способ с шириной междурядий 3,0 м, расстоянии между сеянцами в ряду — 1,0 м.

При ручном способе создания лесопосадок тоже принят рядовой способ в подготовленные ямы при ширине междурядий — 2,0 м. и расстоянием в ряду между сеянцами — 1,0 м.

Требования к посадочному материалу.

Сеянцы, поступающие для посадки весной из зимней прикопки, просматривают, выбрасывают испорченные, освежают срезы корней, длина которых должна быть у сеянцев не менее 20 см. Чтобы исключить многократные временные прикопки и обеспечить удобство при транспортировке сеянцев из питомника к месту посадки в период посадочных работ их надо хранить в мешках из синтетических пленок емкостью до 10 кг.

Для относительно мелких сеянцев применяют сплошную упаковку, для более крупных — упаковку одних корней.

Создание посадок.

Весеннюю посадку осуществляют как можно раньше, осеннюю посадку проводят только во влажную почву, сразу же после выкопки посадочного материала и закапывают за 10−15 дней до наступления устойчивых морозов. Хвойные деревья высаживают только весной.

При механизированном способе перед посадкой рекомендуется провести пробеливание первого ряда. Последующие ряды будут отмечаться маркером.

При ручном способе подготовки ям проводится пробеливание и промер с обозначением колышками и вехами каждого ряда с последующей посадкой сеянцев в подготовленные ямки.

Механизированная посадка практикуется агрегатом из двух лесопосадочных машин ССН-1 с трактором ДГ-54.

Осенью в год посадки или весной следующего года проводят дополнение в размере 25%.