РЕЗУЛЬТАТЫ ГОРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА РЕЛЬЕФА ОТРАБОТАННЫХ КАРЬЕРОВ

Устойчивое развитие экономики РФ обусловливает рост объемов добычи известняка и гранита для производства строительного и дорожного щебня в разы в ближайшие 10-15 лет. В разработку открытым способом будут вовлекаться новые месторождения, либо добыча сырья будет возобновлена на частично отработанных месторождениях. Практика производства щебня высвечивает усиление техногенной нагрузки на окружающую природную среду в горнопромышленных районах. Вследствие этого актуальна разработка рекомендаций по проектированию технологий горных работ, позволяющих эффективно провести горнотехнический этап рекультивации нарушенных земель в отработанных карьерах.

Основой для разработки рекомендаций по ведению горных работ в приконтурной зоне щебеночного карьера при постановке борта в нерабочее положение послужили результаты горно-экологического мониторинга на территории отработанных карьеров в Красноярском крае. За критерий оценки при создании экологически приемлемой рекультивации приняты временной период появления и плотность пионерной группировки растительности в увязке с действием природных факторов, ускоряющих эти процессы. В итоге должны быть достигнуты главные цели: экологическая - это поселение и приемлемые темпы роста растительности повсеместно на всех элементах нерабочего борта карьера; экономическая - приемлемые затраты на работы по рекультивации с наилучшими экологическими показателями формируемой экосистемы в отработанной карьерной выемке.

В местах добычи нерудного камня отметим генезис горных пород, а также видовой состав растительности. По генезису это основная горная масса примерно одного геологического возраста - граниты и известняки и небольшой объем рыхлых четвертичных осадочных отложений горного сырья (лессовидные и покровные суглинки, глина). Растительное окружение мест разработки месторождений щебня характеризуется преобладанием видового состава таежной и подтаежной географических зон. В основном это хвойные леса (ель, пихта, сосна, кедр) с большой долей осины, также встречается береза и лиственница. Промежуточный ярус - это обильный подлесок из рябины, черемухи, калины, смородины и т.п. По своим биоэко- логическим свойствам представленная растительность весьма не приспособлена для поселения на открытых участках, лишенных почвы, какими являются буквально все элементы нерабочих бортов карьеров. Вследствие этого при проведении мониторинга достигаются промежуточные цели работ по выявлению геометрических параметров нерабочих бортов карьеров с наилучшими показателями и оптимальных для поселения и произрастания растительности. Поэтому в мониторинге должен быть учтен как положительный, так и отрицательный опыт в формировании природной среды на техногенных ландшафтах.

Работы по мониторингу проводились поэтапно в такой последовательности.

На первом этапе выполнена детализированная топографическая съемка местности и систематизирована полученная информация о геометрических параметрах элементов нерабочих бортов. Основные элементы нерабочих бортов карьеров - это откосы уступов с углами от 5 до 70° и горизонтальные площадки: практически горизонтальные с нулевым уклоном, площадки с уклоном до 10° в сторону выработанного пространства карьера, с уклоном до 10° в сторону нерабочего борта карьера (с обратным уклоном). Как видно на рис. 4.8, техногенный рельеф по-разному покрывается растительностью.

В ходе полевых исследований были выявлены горизонтальные площадки нерабочего борта карьера, небольшие по размерам, но с почвенными слоями и четвертичными отложениями - суглинками, супесями и пр. - на их поверхности. На этих участках определялась продуктивность древесно-кустарниковой растительности в увязке с местом ее произрастания (рис. 4.9).

Главная роль в появлении техногенной почвенной смеси на этих площадках, на наш взгляд, принадлежит процессам гравитационного движения всей массы элювиальных четвертичных отложений, участвующих в строении первого вскрышного уступа карьера.

Дальнейшее распространение продуктивных рыхлых четвертичных отложений на горизонтальных площадках происходит за счет движения талой и дождевой воды, поступающей в сезоны весеннего снеготаяния и дождей.

Фрагменты горно-промышленных ландшафтов в карьерах по производству дорожного щебня

Рис. 4.8. Фрагменты горно-промышленных ландшафтов в карьерах по производству дорожного щебня: слева - карьер доломитов «Кускун - Автодор»; справа - карьер «Зыково жд № 1»

Фрагменты техногенного ландшафта на горизонтальных площадках

Рис. 4.9. Фрагменты техногенного ландшафта на горизонтальных площадках: а - карьер «Кускун - Автодор»; б - карьер «Зыково жд № 1»

Фрагменты последствий водной эрозии на верхнем вскрышном уступе

Рис. 4.10. Фрагменты последствий водной эрозии на верхнем вскрышном уступе: а - карьер «Кускун - Автодор»; б - карьер «Зыково жд № 1»

Поверхностные водотоки по рельефу прилегающей местности с уклоном в сторону карьера, последовательное чередование откосов и горизонтальных площадок уступов, имеющих общий уклон в сторону выработанного пространства, приводят к появлению большого объема талой или дождевой воды и скоплению ее в одном (нескольких) месте(ах) и далее к образованию оврагов (рис. 4.10).

На рис. 4.11 в его центральной части представлена пионерная группировка растительности на участке, образованном путем намыва рыхлых четвертичных отложений - глины, супесей, а также гумусосодержащих почвенных слоев - на горизонтальную поверхность доломитов. В этой же центральной части хорошо просматривается неглубокая канава (15-30 см), по которой обрушаемые горные породы верхнего вскрышного уступа перемещаются гравитационным движением водных потоков на место их осаждения - намыва.

Вертикальные разрезы поверхностного слоя на участке с намывом четвертичных отложений мощностью до 15 см и почвенных слоев и без них представлены на рис. 4.12.

В ходе полевых работ на участках с намытым почвенным слоем с содержанием гумуса от 0,5 до 6 % определяли продуктивность растительности. Аналогичные работы выполняли на откосах нера-

Фрагмент техногенного ландшафта на нижней площадке верхнего вскрышного уступа в карьере «Кускун - Автодор»

Рис. 4.11. Фрагмент техногенного ландшафта на нижней площадке верхнего вскрышного уступа в карьере «Кускун - Автодор»

Вертикальные прикопи в поверхностном почвенном слое

Рис. 4.12. Вертикальные прикопи в поверхностном почвенном слое: а- с содержанием гумуса 2,4 %; б - с содержанием гумуса 0,15 %

бочих уступов с углами заоткоски от 5 до 40°. На откосах с углами выше 40° вне зависимости от генезиса слагаемых их пород растительность отсутствовала за исключением аномальных одиночных случаев поселения сосны и березы, но последние наблюдаются исключительно в микропонижениях (2-3 случая на горизонтальной проекции откоса уступа). Результаты определения продуктивности растительности представлены на рис. 4.13 и 4.14.

Как видно на графиках рис. 4.13, 4.14, нанесение почвенного слоя особенно необходимо в случае разработки месторождений доломитов. Темпы роста продуктивности растительности имеют высокие показатели на участке горизонтальной оси в диапазоне от 4 до 6 %. Вследствие этого для рекультивации горно-промышленного ландшафта в карьерной выработке необходимо формировать техногенную смесь с содержанием гумуса в этом диапазоне для ее нанесения на откосы и площадки борта карьера.

При проведении полевых работ наше внимание было остановлено на площадках, имеющих обратный уклон в сторону нерабочего борта карьера (рис. 4.15). Эти участки представляют собой микропонижения глубиной до 0,8-1,2 м, искусственно созданные при работе горных механизмов (экскаваторы, бульдозеры). Средняя плотность особей растений-пионеров сильно меняется в зависимости от угла наклона площадки. Так, средняя плотность особей растений была в микропонижениях с углом 10° и составляла 86-106 особей на 0,5 м2, что почти на 20 % выше плотности особей в понижениях с углами 6-8° и почти вдвое больше, чем плотность на горизонтальных площадках. В таких понижениях меняется количество деревьев в зависимости от угла наклона площадки (рис. 4.15). Такая неравномер-

Изменение продуктивности почвенного слоя на откосах

Рис. 4.14. Изменение продуктивности почвенного слоя на откосах

нерабочего борта карьеров

Изменение продуктивности почвенного слоя на горизонтальных

Рис. 4.13. Изменение продуктивности почвенного слоя на горизонтальных

площадках карьеров

Молодые деревца в пионерной группировке на площадке с обратным уклоном 10° в сторону нерабочего борта карьера

Рис. 4.15. Молодые деревца в пионерной группировке на площадке с обратным уклоном 10° в сторону нерабочего борта карьера

Изменение плотности деревьев в зависимости от уклона площадок карьера

Рис. 4.16. Изменение плотности деревьев в зависимости от уклона площадок карьера

ность объясняется повышенной влажностью и наличием достаточного количества мелкозема четвертичных отложений, обладающих природным потенциалом обеспечивать высокую продуктивность и темпы роста растительности.

Так, темпы прироста сосны в микропонижениях с углом 10° составляет 55-60 см в год, что на 7-8 см выше прироста на горизонтальных площадках и на 15-20 см выше, чем на площадках с 10-градусным уклоном в сторону выработанного пространства карьера. Зависимость количества особей деревьев от уклона площадки представлена на рис. 4.16.

Таким образом, на основе системного анализа результатов горно-экологического мониторинга установлены закономерности формирования локальных экосистем в отработанных карьерах с приемлемыми показателями, которые должны приниматься во внимание при формировании технического задания на проектирование технологий горнотехнической рекультивации. Укрупненный перечень работ, завершающих добычу камня на каждом уступе карьера и на горнотехническом этапе, должен обеспечивать оформление: нерабочего борта карьера с откосами уступов в диапазоне 18-20°, межуступных горизонтальных площадок с обратным 10-градусным уклоном; нанесение техногенной продуктивной смеси, состоящей из почвенного слоя и рыхлых четвертичных отложений на все элементы нерабочего борта. Выполнением этих работ достигается ускоренное появление особей-пионеров растительности, их высокие темпы роста и продуктивность.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >