РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОРОДНЫХ ОТВАЛОВ НА ТЕРРИТОРИИ ОТРАБОТАННОЙ ЧАСТИ ПЕРЕЯСЛОВСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

С 1978 г. на территории Переясловского буроугольного месторождения производится добыча угля открытым способом, в результате чего земли под лесом и обрабатываемые сельскохозяйственные угодья подвергаются техногенным преобразованиям. К настоящему времени общая площадь горно-промышленных ландшафтов (карьерная выемка Г-образной формы, внутренние породные отвалы), по нашей оценке, составляет 652,7 га (рис. 5.11). В результате отработки угольных пластов средней мощностью 9-12 м сформировано выработанное пространство глубиной 45-50 м, которое вслед за отработкой угля заполняют вскрышными породами.

В последнее десятилетие перевалку вскрышных пород в выработанное пространство производят драглайнами ЭШ-10(11)/70, ЭШ-15/90 с последующей частичной переэкскавацией. Как показал осмотр поверхности отвалов, их площадь частично спланирована бульдозером, но в основном представлена складками средних размеров. Обычно на отвалах не проводится чистовая планировка их поверхности бульдозером и грейдером, поэтому рельеф в итоге формируется в виде мелких и крупных складок. Плодородный слой почвы (ПСП) в расширяющихся контурах горного отвода снимают либо бульдозером (западный и южный борт карьера), либо шагаю-

Рис. 5.11. Фрагмент промежуточного космического снимка горных работ на Переясловском буроугольном месторождении с нанесением контуров обследованных участков (Красноярский край)

щим экскаватором (северный борт). За весь период работы разреза, по нашей оценке, было переработано 2,95 млн м³ ПСП при средней его мощности 0,45 м.

Привлекательность для научно-практического исследования отработанной части этого месторождения объясняется тем, что в горном отводе сформирован горно-промышленный ландшафт в виде породных отвалов без проведения на них работ по рекультивации нарушенных земель. Период отсыпки отвалов в горном отводе меняется каждый год и составляет от одного года до 15 лет. Скудный ассортимент локального фитоценоза, произрастающего на этом участке, сложный микрорельеф поверхности отвала, неизученный агрохимический состав поверхностного слоя отвалов, отсыпанного из смеси четвертичных отложений и без остатков почвенных слоев, глубинных горных пород без нанесения почвенного рекультиваци- онного слоя, - все это явилось основой для проведения комплексных исследований, конечная цель которых дать научно обоснованный ответ на вопрос, способствует ли порядок отработки месторождения и геометрические параметры горно-промышленного ландшафта ускоренному появлению и формированию растительных экосистем без проведения работ горнотехнического и биологического этапов. И этот ответ был получен в результате полевых экспедиций и обработки космических снимков за период 1982-2014 гг.

Полевые работы по обследованию внутренних отвалов проводили в несколько этапов. Агроэкологическое обследование поверхностного слоя отвала шло традиционно с привлечением специалистов и соответствующего лабораторного оборудования ФГУ «Станция агрохимической службы «Солянская» (Рыбинский р-н Красноярского края). Станция аккредитована Госстандартом РФ.

На первом - предварительном - этапе размечены контуры исследуемой поверхности отвала (июль-август 2014 г.). Согласно основным положениям по планированию статистических выборочных наблюдений составлена малая 10%-я выборка. В нее вошли 24 почвенных участка суммарной площадью 4,8 га.

На втором этапе осуществляли комплекс полевых работ. На выделенных почвенных участках, вошедших в выборку, прокладывали маршрутные ходы, вдоль которых по известным методикам по отраслевым рекомендациям составляли объединенные почвенные пробы. Объединенная проба составляется из 30 точечных проб и отбирается с каждого гектара поверхности отвала согласно ГОСТ 28168-89 и ГОСТ 17.4.4.02-84.

На третьем этапе, в ходе лабораторных исследований, агрохимические показатели почв: органическое вещество (гумус), подвижные соединения фосфора и калия, емкость катионного обмена, валовые фосфор и калий, нитратный азот, аммонийный азот, общий азот, pH (КС1), определяли в соответствии с ГОСТ 26213-91, 26204-91, 26205-91, 17.4.4.01-84, 26261-84, 26488-85, 26489-85, 26107-84, 26483-85. В отобранных почвенных образцах выявляли концентрацию тяжелых металлов-токсикантов. Основные показатели представлены в табл. 5.7.

Анализ основных агрохимических показателей свидетельствует о снижении уровня содержания гумуса в 4-7 раз относительно показателей почв в естественно-природном состоянии. Содержание калия и фосфора изменяется в диапазоне от 57,3 до 84,1 и от 51,2 до 70,3 мг/кг соответственно. Содержание физической глины в диапазоне от 12,6 до 21,3 % говорит о том, что обследованные участки отвалов отсыпаны достаточно однородными горными породами, в основном супесями, суглинками, песками. Смесь почвенных слоев,

Таблица 5.7

Показатели почв обследованных участков внутренних отвалов

оставшихся после их снятия на поверхности верхнего вскрышного уступа, на поверхности отвалов практически не встречается. Концентрация тяжелых металлов-токсикантов значительно ниже ПДК, кроме фтора, уровень содержания которого меньше ПДК, но в отдельных случаях достигает 70 % уровня предельно допустимой концентрации.

Поскольку территория разработки месторождения представлена в основном сельскохозяйственными угодьями, то и рекультивация нарушенных земель должна производиться с учетом существующей структуры нарушаемых земель. Рельеф породных отвалов согласно ГОСТ 17.5.3.04-83 после планировки рекультивируемых породных отвалов для сельскохозяйственного использования должен обеспечивать эффективное применение сельскохозяйственной техники. После планировки поверхность отвала не должна содержать локальных понижений размером 1x1 м глубиной более 0,1 м. Несмотря на эти жесткие требования, поверхность внутренних отвалов сформирована с полным игнорированием требований ГОСТа. В контурах горного отвода поверхность внутреннего отвала представляет собой комбинацию гребней с межгребневыми впадинами и множества локальных понижений. Углы наклона гребней находятся в диапазоне 28-35°, причем последние географически ориентированы преимущественно в меридиональном направлении. Исследование рельефа проводилось для определения условий, способствующих появлению и ускоренному формированию локальных растительных экосистем.

При проведении полевых исследований растительного мира на поверхности отвала выявлены особенности локального фитоценоза. В первую очередь необходимо было вычленить из всего видового разнообразия каркас фитоценоза. Его составляющие следующие: из травянистых растений преобладают пырей ползучий (elytrigia repens), полынь обыкновенная (artemisia vulgaris), осот (sonchus), пижма обыкновенная (tanacetum vulgare) и др. Из древесно-кустарниковой растительности встречается тополь черный (populus nigra), плотность произрастания которого насчитывает 7-12 ед/га.

Пырей ползучий образует густопереплетенные стеблевые и корневищные заросли также на участках, отсыпанных преимущественно горными породами с повышенным содержанием глины. Полынь обыкновенная селится отдельными полянами площадью от 0,2 до 1,5 м², а также произрастает в сочетании со всеми видами пионерного фитоценоза. Осот произрастает семействами от 3-4 до 18-23 ед. и селится в основном на участках с повышенным содержанием гумуса. На отвалах также обнаружены отдельными особями: тысячелистник (Achillea millefolium), щавель конский (Rumex confertus) и другие лекарственные травы.

На рис. 5.12 показаны контуры горных работ по состоянию на 1982 и 2014 гг., а также контуры леса в естественном состоянии и обрабатываемой пашни на 4-й год отработки месторождения. Вполне естественно то, что после начала производства открытых горных работ на месторождении структура ландшафта начала трансформироваться не в лучшую сторону, поскольку разработка месторождения с 1978 по 2001 г. производилась не по классическим схемам отработки горизонтальных месторождений, а по принципу добыть больше угля с наименьшим коэффициентом вскрыши. Подобный подход, как показал многолетний опыт ведения горных работ на этом месторождении, отнюдь не способствовал формированию отвального хозяйства, пригодного для производства работ по направлению рекультивации, адекватного для этого района разработки месторождения.

Динамика структуры земель на территории отработанного участка месторождения представлена на рис. 5.13.

Рис. 5.12. Фрагмент космического снимка 1982 г. с нанесенными контурами горных работ, леса и пахотных земель

Рис. 5.13. Изменение структуры земель на отработанной части Переясловского буроугольного месторождения

В контурах горного отвода по состоянию на 2014 г. в 1982 г. находилось 100,6 га естественного леса и 543 га пахотных земель. Как видно на графике, темпы горных работ были менее интенсивными с 1982 по 1999 г. и в среднем составляли 4,15 га/год. В этот период площадь леса увеличилась со 100,6 га до 150,3 га, что связано с прекращением обработки пашни и заселением ее березняком.

Далее с 1999 г. площадь леса начала сокращаться ежегодно в среднем на 10 га. Ежегодный темп сокращения площади пашни в период с 1982 г. составил 15 га вплоть до 2014 г. за счет частичного ухода ее под лес и в основном за счет развития горных работ. Промежуточный космоснимок по состоянию на июль 1999 г. отражен на рис. 5.14.

Для понимания того, каким образом и на какой площади формируется растительная экосистема в контурах горных работ, отдельным блоком выполнен мониторинг, результаты которого представлены на рис. 5.15. В контурах горного отвода по состоянию на 2014 г. находится 89,6 га молодой растительной экосистемы. Как видно на графике, темпы ее восстановления составили с 2003 по 2011 г. 12,9 га/год. К 2011 г. площадь породных отвалов под растительностью равнялась 103 га, но в последующем уменьшилась до 89,6 га, что объясняется производством горных работ на площади в 14 га. Контуры молодых (очаговых) экосистем показаны на космоснимке (рис. 5.16).

Итоговые результаты изменения структуры нарушаемых земель в ходе открытой добычи угля на Переясловском месторождении представлены графически на рис. 5.17. Несмотря на старания угольного разреза, лесная рекультивация на породных отвалах прошла малоэффективно, поскольку на снимках большого разрешения молодые сосны не просматриваются в отличие от разреза «Бородинский», на отвалах которого видны четкие ряды сосен 7-12-летнего возраста. Позитивным мы считаем то, что на отвалах происходит самозарастание, но его темпы не считаем экологически приемлемыми.

Итак, результаты полевых экспедиций, обработки космических снимков с КЛА с 1982 по 2014 г. позволяют сделать следующие выводы: достоверно доказано, что существующий порядок отработки месторождения не позволяет собственникам разреза эффективно заниматься рекультивацией горно-промышленных ландшафтов,

Рис. 5.14. Фрагмент космического снимка в 1999 г. с контурами горных

работ, леса и пахотных земель

Рис. 5.15. Изменение площади формируемой растительной экосистемы в контурах горных работ при отработке Переясловского буроуголыюго

месторожден ия

Рис. 5.16. Фрагмент космического снимка в 2014 г. с контурами горных работ и формируемой растительной экосистемы

Рис. 5.17. Изменение площади земель, нарушенных горными работами, с учетом формируемой экосистемы на породных отвалах

к тому же всего лишь на 13,8 % площади отработанной части месторождения появилась растительная экосистема. Такая ситуация, на наш взгляд, далека от экологически оптимальной, поскольку месторождение разрабатывается 37 лет и при внутреннем отвало- образовании площадь породных отвалов под растительностью и под естественным заселением их лесом должна составлять как минимум 35-50 %.