ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ В ТЕХНОЛОГИЯХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИЗВЕСТНЯКА И ГРАНИТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНОГО И ДОРОЖНОГО ЩЕБНЯ

ТЕНДЕНЦИИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНОЙ АРХИТЕКТУРЫ И РЕКУЛЬТИВАЦИЯ КАРЬЕРОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЩЕБНЯ

Развитие экономики любого государства зависит от обеспеченности собственными строительными материалами. Незаменимым природным материалом является щебень, применяемый в промышленном и гражданском строительстве, а также при создании транспортных коммуникаций с твердым покрытием. Устойчивое развитие РФ предусматривает увеличение темпов гражданского и промышленного строительства, а также развитие транспортной сети автомобильных и железных дорог. В этой связи в регионах РФ необходимо увеличить производство щебня с 8-9 до 25-30 млн т в год.

Щебень из гранитных пород применяют в производстве бетона при строительстве ответственных сооружений плотин ГЭС, взлетно- посадочных полос в авиации и т.п., т.е. на тех объектах, где необходим высокопрочный бетон. Щебень известняковый как наполнитель в производстве бетона практически не используют, но при сооружении насыпей в дорожном строительстве он является основным материалом.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. Его используют в гидрофильтрах, в виде бутового камня в фундаментах, для укрепления бортов и откосов и пр. Рост объемов гражданского строительства, выполнение федеральной программы «Дороги России XXI века» обусловливают масштабную разработку месторождений гранита и известняков, и в особенности в регионах Сибири и Дальнего Востока.

Значимая роль в экономическом развитии страны отводится Красноярскому краю, на территории которого расположены многочисленные карьеры по производству щебня на месторождениях гранита и известняка (рис. 4.1, 4.2).

Производство гранитного щебня в карьере «Громадский»

Рис. 4.1. Производство гранитного щебня в карьере «Громадский»

Производство гранитного щебня в карьере ОАО «УС-604»

Рис. 4.2. Производство гранитного щебня в карьере ОАО «УС-604»

Панорама карьера «Громадский», июнь 2010 г

Рис. 4.3. Панорама карьера «Громадский», июнь 2010 г.

Погрузка гранитной массы в карьере «ОАО УС-604»

Рис. 4.4. Погрузка гранитной массы в карьере «ОАО УС-604»,

август 2011 г.

В местах производства горных работ появляются горнопромышленные ландшафты - карьерные выработки, - отработанные или действующие (рис. 4.3-4.5).

К первой группе отнесем сформированные карьерные выемки, образованные при строительстве плотины Красноярской ГЭС (гранит, табл. 4.1), при строительстве дороги М53 Красноярск - Иркутск (доломиты, табл. 4.2), при строительстве железнодорожной станции Красноярск - Восточный и северного обходного железнодорожного пути (известняки).

Во вторую группу войдут действующие карьеры по производству гранитного щебня возле рабочего поселка Громадск (Рыбинский р-н Красноярского края) и карьер ОАО «УС-604» на территории ЗАТО г. Зеленогорска.

Месторождения гранита приурочены к Нижнеканской интрузии гранитов верхнепротерозойского возраста. В пределах место-

Фрагменты горно-промышленных ландшафтов в карьерах по производству щебня

Рис. 4.5. Фрагменты горно-промышленных ландшафтов в карьерах по производству щебня: а - карьер ОАО «УС-604», г. Зеленогорск (действующий); б - при строительстве Красноярской ГЭС (1950-1970 гг.); в - при строительстве федеральной автодороги на участке М53 «Красноярск - Иркутск» (Кускун - Автодор); г - карьер «Громадский» (действующий)

Таблица 4.1

Общая характеристика карьеров по производству гранитного щебня

Карьерная выемка

Географические

координаты

Размеры в плане, м

Высота борта, м

Красноярская ГЭС

55°56/21 // с.

92°19/41//в.

800x90

75-80

Громадский

55°54/24// с.

94°23/01// в.

800x400

30-40

ОАО «УС-604»

56°07/28// с.

94°39/53// в.

300x200

40-45

Таблица 4.2

Общая характеристика карьеров по производству известнякового щебня

Карьерная выемка

Географические

координаты

Размеры в плане, м

Высота борта, м

Кускун-Автодор

55°56/49// с.

93°36/18// в.

200x100

20-25

Зыково-Красжд № 1

56°00/03// с.

93°06/45// в.

320x330

48-55

Зыково-Красжд № 2

55°59/56// с.

93°07/13// в.

300x300

40-42

рождений распространены лейкократовые и биотитовые граниты крупно-, средне- и мелкозернистой структуры. Минералогический состав гранита: микроклин - 22-41 %, плагиоклаз - 27-64 %, кварц - 11-14 %, биотит + эпидот - 4 %. Граниты секутся дайками диоритов и диоритовых порфиритов. Дайки занимают 25-30 % объема интрузивных пород. Поверхность горных пород подвергнута процессам выветривания, с поверхности породы нередко превращены в дресву и щебень. Мощность поверхностной зоны выветривания на гранитах изменяется от 0,3 до 10-15 м, чаще не превышает 3,5 м, иногда достигает 20,6-24,5 м. Граниты и диориты перекрываются четвертичными отложениями, представленными почвенно-растительным слоем, супесями, суглинками и глинами, содержащими дресву и щебень интрузивных пород. Мощность этих пород находится в диапазоне 0,5-15 м.

Гидрогеологические условия простые. На месторождении развиты слабо подземные воды трещинного типа. Водопритоки в карьеры с за счет подземных вод незначительны и составляют 2,0-5,0 м3/ч, средний водоприток за счет атмосферных осадков - 30 м3/ч, максимальный с учетом ливневых и паводковых вод - 710 м3/ч. Сброс карьерных вод производится самотеком (карьер ОАО «УС-604») или с применением насосов и дальнейшим выпуском на рельеф (карьер «Громадский»).

Возраст карьерных выработок составляет 30-50 лет. Карьеры по производству известнякового щебня представлены в табл. 4.2.

Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем - от докембрийских до четвертичной; наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнем мелу; составляют 19-22 % от всей массы осадочных пород. Мощность толщи известняков весьма изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5 000 м.

Известняк является осадочной карбонатной горной породой со сложным внутренним строением. Оксиды алюминия, кремния, кальция, железа, магния в различном количественном сочетании находятся в диапазоне 1,25; 3,55; 52-53; 0,5-0,6; 0,5-0,6 % в структуре минералов. Известняк месторождений близ рабочего поселка Зыково (Красноярский край) включает примеси глинистых минералов, пирита и т.п. Структура известняков кристаллическая. Они характеризуются мелкими, разными по форме порами, значительной объёмной массой, высокой прочностью и небольшим водопоглоще- нием. Месторождения необводненные, т.е. водоносные горизонты по высоте вскрытия пластов известняка отсутствуют. По макротекстуре и условиям залегания горизонтально- и наклонно-слоистые, толсто- и тонкоплитчатые. Известняки плотностью 2 700-2 900 кг/м3 окрашены преимущественно в светло-серый цвет.

В 2010-2013 гг. проводились исследования по воссозданию экосистем на элементах ландшафтной архитектуры (горизонтальные площадки, откосы уступов и нерабочих бортов) отработанных и действующих карьеров по производству щебня. Предварительный анализ состояния горно-промышленных ландшафтов в действующих карьерах и в сформированных карьерных выработках указал на наличие негативных тенденций в создании приемлемой экологической среды.

Каждый исследованный карьер относится к нагорному типу, т.е. расположен на косогоре. Естественный природный ландшафт в районах добычи камня и производства щебня представляет собой смешанные леса подтаежной зоны с преобладанием сосны, лиственницы, ели, пихты, осины, а также соответствующих видов кустарников. Все карьерные выемки - отработанные или действующие - выглядят в виде комбинации откосов и горизонтальных площадок (рис. 4.6).

Общая характеристика и геометрические размеры элементов нерабочих бортов карьерных выемок представлена в табл. 4.3.

Конструкции нерабочего борта карьеров по добыче известняка и гранита

Рис. 4.6. Конструкции нерабочего борта карьеров по добыче известняка и гранита: а - карьер ОАО «УС-604», г. Зеленогорск (действующий); б - при строительстве Красноярской ГЭС (1950-1960 гг.); в - при строительстве федеральной автодороги на участке М53 «Красноярск - Иркутск»; г - карьер «Громадский» (действующий)

Так, например, ландшафт карьера доломитов «Кускун - Автодор» вляет собой комбинацию трех плоскостей. Верхняя часть карьера представлена практически вертикальным откосом высотой 10-15 м с углами 70-80°. Дно - основание карьера - оформлено после вывода горного оборудования в виде горизонтальной площадки с небольшими локальными складками, в которых скапливается талая и дождевая вода, образуя неглубокие и небольшие по размерам локальные пруды. В переходном секторе между верхней частью и дном карьера явно выделяется переходный сектор в виде комбинации наклонных площадок с углами откосов от 10 до 25°.

Таблица 4.3

Основные параметры конструкции рабочих бортов карьеров

Карьерная выемка

Количество

уступов

Углы откосов уступов, град.

Ширина площадок, м

Красноярская ГЭС

8

70

3-4

Громадский

3

70

6-8

ОАО УС-604

5

75

4-6

Автодор-Кускун

4

30-45

10-25

Зыково-Красжд № 1

5-6

20-70

5-50

Зыково-Красжд № 2

3-4

15-30

10-40

Кроме вышеуказанных элементов рельефа на карьерах формируются каменные осыпи, которые увеличивают угол нерабочего борта и к тому же заваливают пионерную группировку растительности, появляющуюся на рельефе техногенного ландшафта. Одна из таких каменных осыпей показана на рис. 4.7.

В ходе полевых работ установлены осыпи двух видов. Локальные каменные осыпи образуются при осыпании верхней части откосов уступов на нижнюю горизонтальную площадку. Осыпи второго вида - масштабные каменные осыпи - захватывают значительную площадь (в высоту - несколько уступов, длина от нескольких десятков метров до нескольких сотен, и в сторону скального массива - до 8-10 м).

В первом случае за счет каменных осыпей с откосов уступов практически все поверхности горизонтальных площадок уступов, бывших в работе и поставленных в нерабочее положение, имеют уклон от 5 до 10° в сторону выработанного пространства карьера. В дальнейшем под влиянием природных климатических факторов (вода, низкие температуры) поперечное сечение этих поверхностей принимает линзообразную выпуклую форму. Установлено, что две верхние площадки любого из карьеров находятся в наиболее благоприятном положении для поселения на них древесно-кустарниковой

Фрагмент масштабной каменной осыпи в карьерной выемке «Кускун - Автодор»

Рис. 4.7. Фрагмент масштабной каменной осыпи в карьерной выемке «Кускун - Автодор»

растительности, так как материал осыпей состоит из суглинков, супесей, глин, а также почвенных слоев, обладающих определенным продуктивным потенциалом. Это обусловливает появление пионерных группировок растительности именно в верхней части бортов карьеров.

Результаты полевых работ по исследованию природного состояния горно-промышленных ландшафтов в карьерных выработках указали на то, что в отработанных карьерах и на нерабочих - верхних - уступах действующих карьеров рекультивация горизонтальных площадок и откосов уступов не проводилась, поскольку на них отсутствует нанесенный почвенный слой и искусственные посадки лесной и кустарниковой растительности. На частично или полностью отработанных месторождениях не прослеживается тенденций в создании архитектуры техногенных ландшафтов с учетом экологических целей. Основные элементы техногенного рельефа - площадки и откосы уступов - по-разному зарастают травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. Нерабочие борта, ориентированные в меридиональном и широтном направлениях, имеют различную плотность древесно-кустарниковой и травянистой растительности. Большинство откосов характеризуются отсутствием травянистого, кустарникового и лесного покрова.

Вместе с тем на территориях горно-промышленных ландшафтов складываются индивидуальные экосистемы под влиянием природных факторов - ветром переносятся семена растений, кустарников и деревьев. Таким образом, появляется пионерная группировка, способная дать толчок в восстановлении биоразнообразия. Это и является тем позитивным обстоятельством, способным выступить в качестве эталона, принимаемого при разработке рекомендаций по рекультивации карьеров.

По нашей предварительной оценке, в отработанных карьерах необходимо выполнить работы по реконструкции существующих горно-промышленных ландшафтов с учетом геоэкологических целей. Как показали расчеты, финансовые затраты на проведение такой реконструкции могут составить до 2-2,5 млн руб. на 1 га горизонтальной проекции карьерной выемки. В результате должны быть ликвидированы негативные экологические последствия в местах производства горных работ, имеющие место как в ходе добычи строительного камня, так и после отработки месторождения или его части. В этой связи результаты проведенных полевых изыскательских работ должны выступить основой для разработки технологий ведения горных (добычных) и рекультивационных работ на месторождениях гранита и известняка при производстве строительного и дорожного щебня.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >