Особенности рекультивации нарушенных земель на предприятиях в Кемеровской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

Глава 2. Характеристика района исследований

Глава 3. Методы и материалы исследования

Глава 4. Предварительные результаты исследования

4.1 Рекультивация ОАО «Шахта №12» г. Киселевска

4.2 Рекультивации нарушенного участка «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул»

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность работы связана, прежде всего, с тем, что Российская Федерация характеризуется интенсивным развитием горной и других добывающих отраслей с преимущественно открытыми способами добычи полезных ископаемых. Технологические процессы, проводимые в данных отраслях, в свою очередь приводят к значительным деформациям земной поверхности и, как следствие, к разрушению природных и сельскохозяйственных ландшафтов (Борман, 2009). Карьерные выработки и породные отвалы являются постоянными источниками эмиссии газопылевых выбросов, сернистых и азотистых аэрозолей, которые загрязняют воздух, почвенный и растительный покровы, воды рек, озер и других водоемов. Задача рекультивации земель состоит в том, чтобы ускорить процесс естественной эволюции, придать ей целенаправленный характер, создать на месте нарушенных еще более продуктивные и устойчивые биогеоценозы, сформировать наиболее рационально организованные ландшафты, имеющие высокую хозяйственную, эстетическую и природоохранную ценность (Потапов, 2005). Цель практики выявить особенности рекультивации нарушенных земель на предприятиях в Кемеровской области.

Задачи:

· Изучить проектную документацию по рекультивации нарушенных земель.

· Рассмотреть технический и биологический этапы рекультивации нарушенных земель.

· Рассмотреть особенности рекультивации нарушенных участков.

Глава 1. Литературный обзор

Под влиянием деятельности предприятий черной и цветной металлургии, горной промышленности, теплоэнергетики и других отраслей возникают различные типы нарушений природного ландшафта. Нарушенными называют земли, которые в результате деятельности человека утратили хозяйственную ценность, стали источником отрицательного воздействия на окружающую среду в связи с изменением почвенного и растительного покрова, гидрологического режима, созданием техногенного рельефа. Они являются источником загрязнения почв, воды, воздуха, усложняют условия проживания человека (Баранник, 2008).

Рекультивация земель - понятие сравнительно новое, получившее широкое употребление только в последние десятилетия XX в. Термин «рекультивация» появился с развитием и распространением работ по восстановлению плодородия земель, полностью или частично разрушенных в результате деятельности горнодобывающей промышленности.

Впервые с термином «рекультивация территорий» в отечественной литературе мы встречаемся в работе И. В. Лазаревой, осветившей зарубежный опыт рекультивации и рассматривавшей эту проблему применительно к использованию нарушенных промышленностью территорий для целей градостроительства. Однако автором он трактуется в духе ранних немецких работ как «специальные мероприятия по подготовке почвы для сельскохозяйственного или полеводческого использования...» (Вахаев, 2006).

В дальнейшем в большинстве инструктивных материалов и в литературе с небольшими вариациями повторялась эта трактовка понятия рекультивации земель. Иногда термин рекультивация отождествлялся с понятием «горнотехническая рекультивация», т.е. более сложный комплекс мероприятий сводился только к горнотехническим приемам. Некоторыми исследователями, наоборот, «рекультивация» отождествлялась с «фитомелиорацией». Последнее означало бы сведение всего процесса к одной из завершающих стадий биологической рекультивации (Волков, 2007).

Таким образом, рекультивация земель должна определяться как комплексный процесс осуществления всех перечисленных выше работ, выполняемых за определенный промежуток времени и направленных не только на реконструкцию отдельных частей техногенных биогеоценозов или улучшение состояния отдельных компонентов ландшафта, а на перестройку и усовершенствование всего техногенного комплекса в целом.

Главной задачей рабочего проекта рекультивации земель является обеспечение полного или частичного восстановления физических, химических и биологических свойств почвы и пространственных условий участков нарушенных земель (Гаджиев и др., 2001).

Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения рабочих проектов рекультивации земель, а также основные требования к изысканиям, проектированию и производству работ зависят от объекта рекультивации (карьерные выемки, шахтные отвалы и др.).

Составление рабочих проектов рекультивации нарушенных земель заключается в подготовительных камеральных и полевых работах; составлении проекта и изготовлении документов. Если необходимо, то проводят топографические, инженерно-геологические изыскания и почвенные обследования.

В ходе камеральных подготовительных работ собирают и изучают имеющиеся схемы рекультивации земель, материалы инвентаризации земель, проектов строящихся предприятий, землеустройства. Анализируют пригодность планово-картографической основы, материалов почвенных, агрохимических обследований, качественной оценки земель (Гаджиев, 2002).

На основе материалов подготовительных работ разрабатывают задание на проектирование, в котором указывают общие сведения об объекте, возможные направления рекультивации, требования к проектным решениям, расчеты затрат на весь объем работ по очередям и условия производства работ. К заданию на проектирование прикладывают ситуационный план с указанием объектов рекультивации, дорог и т.д. (Иванов, 2011).

При составлении рабочего проекта из возможных направлений рекультивации нарушенных земель, намеченных в задании на проектирование, выбирают оптимальное и разрабатывают комплекс мероприятий по охране и воспроизводству природных и земельных ресурсов, эффективному использованию запасов плодородного слоя почвы.

Основные направления рекультивации следующие:

1. Сельскохозяйственное -- создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий (пашни, сенокосы, пастбища, многолетние садовые насаждения, подсобное хозяйство и др.);

2. Лесохозяйственное -- создание лесонасаждений различного типа (общего хозяйственного и полезащитного насаждения, лесопитомники);

3.Рыбохозяйственное -- создание в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;

4. Рекреационное -- создание на нарушенных землях объектов отдыха (зоны отдыха и спорта, парки и лесопарки, водоемы для оздоровления, охотничьи угодья, туристические базы и спортивные сооружения);

5. Природоохранное и санитарно-гигиеническое -- биологическая или техническая консервация нарушенных земель, отвалов оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически не эффективна или преждевременна (участки природоохранного назначения, противоэрозионного лесонасаждения, задернованные или закрепленные специальными средствами, участки самозарастания и др.);

6. Строительное -- приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства, размещение отвалов отходов производства, хвостов обогащения, строительного мусора (Лазарева, 1962).

Рекультивации в первую очередь подлежат участки нарушенных земель, оказывающих активное неблагоприятное воздействие на окружающую среду. К ним относят глубокие карьеры, ямы и т. д., вызывающие на прилегающих землях иссушение или эрозию почвы, отвалы отходов обогатительного производства, золоотвалы с наличием токсичных веществ, загрязняющих почвенный покров и грунтовые воды.

Сельскохозяйственное направление рекультивации выбирают в каждом конкретном случае с учетом потребности в тех или иных угодьях, а также характера нарушенных земель. Под сельскохозяйственные угодья целесообразно использовать торфяники небольшой площади, обработанные фрезерным способом, при сплошной и частичной планировке.

Направление рекультивации в значительной степени зависит от наличия пород, пригодных для рекультивации.

В зависимости от химического и механического состава, а также инженерно-геологических показателей горные породы при проведении биологической рекультивации делят на пригодные, малопригодные и непригодные, а пригодные, в свою очередь, -- на плодородные и потенциально плодородные, в соответствии с содержанием в них гумуса.

Целевое использование рекультивируемых земель в большей степени определяется также характером их обводнения (иссушенные, сухие, влажные, переувлажненные и т. п.).

Лесохозяйственное направление рекультивации преобладает на землях с проявлением процессов эрозии почв, а также на крутых откосах отвалов и бортовых карьерных выемок, которые невозможно использовать в сельскохозяйственных целях (Манаков, 2006).

При лесохозяйственном направлении рекультивации решают вопросы подбора ассортимента древесно-кустарниковых пород, устанавливают технологии посадки и ухода за лесными насаждениями.

В проектах облесения рекультивируемых земель предусматривается создание смешанных посадок. Лесопосадки на крутых склонах (откосах) намечают на террасах, созданных при технической рекультивации. На откосах отвалов предусматривают про-тивоэрозионные мероприятия.

Для всех типов лесных насаждений, намечаемых проектами к выращиванию на отвалах, подготавливают поверхностный слой по системе сидерального пара. При этом в междурядьях в первые 3-4 года планируют выращивание многолетних трав.

Рыбохозяйственное и водохозяйственное направления выбирают в случаях, когда карьерные выемки постоянно заполнены водой из водоносных горизонтов и колебания уровня водного зеркала по сезонам незначительны.

Рекреационное направление рекультивации земель выбирают рядом с городами и населенными пунктами.

Санитарно-гигиеническое направление рекультивации требуется вблизи населенных пунктов и промышленных предприятий.

Строительное направление рекультивации предусматривают около городов, поселков, транспортных магистралей и т. п., при соответствии залегающих пород и пространственных условий нарушаемых земель требованиям Строительных норм и правил.

На основе рассчитанных объемов работ по техническому и биологическому этапам рекультивации земель, а также с учетом потребности в материалах и ресурсах составляют Сметную документацию, состоящую из сводки затрат, сводных сметных расчетов, объектных и локальных смет, индивидуальных единичных расценок по видам работ, калькуляции стоимости материалов, конструкций, изделий, а также калькуляции транспортных расходов и сметы на проектно-изыскательские работы.

На технический и биологический этапы рекультивации земель составляют самостоятельные сводные сметные расчеты, которые объединяют в сводке затрат. При необходимости в сводке затрат указывают стоимость рекультивации земель по каждой очереди освоения (Моторина, 2006).

Для принятия правильных решений по выбору первоочередных объектов, направлений и технологических схем рекультивации земель определяют экономическую эффективность проекта.

Разработанный рабочий проект рекультивации земель согласовывают с заинтересованными землепользователями, органами государственного контроля за использованием и охраной земель, далее его утверждает заказчик.

К рекультивации относят также землевание -- это комплекс мероприятий по снятию, транспортировке и нанесению плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород на малопродуктивные угодья с целью их улучшения. Его широко применяют при рекультивации земель.

Проектируют его в основном в тех случаях, когда возникает необходимость в использовании плодородного слоя почвы отводимого участка для несельскохозяйственных нужд.

Наиболее важно при разработке проектов землевания выбрать участок, обосновать планируемое использование улучшаемых земель, установить мощность снимаемого и наносимого слоев почвы. При выборе участка землевания учитывают возможность вовлечения его в более продуктивные угодья и избегают вариантов, при которых такая трансформация невозможна. Объект землевания выбирают на небольшом расстоянии от участка, где снимают плодородный слой.

В проектах землевания определяют объемы работ по транспортировке грунта, решают вопросы о планировке улучшаемых земель, внесении удобрений, об обработке почвы, о посеве культуросвоителей, при необходимости -- о химической мелиорации. Разрабатывают технологическую схему производства работ по нанесению плодородного слоя, определяют объемы работ по реконструкции (устройству) дорог, подъездных путей, потребность в машинах и механизмах (Моторина, 2006).

Рекультивацию земель, как правило, выполняют в два этапа. Сначала проводится «горнотехническая рекультивация» отработанных земель, т.е. формируется поверхность территории отсыпкой породы и создаются оптимальные условия для выполнения сельскохозяйственных и лесохозяйственных работ.

Второй этап -- «биологическая рекультивация», -- это мероприятия, направленные на возобновление плодородия земель. К ним следует отнести агротехнические и фитомелиоративные мероприятия, которые направлены на возобновление флоры и фауны и хозяйственной производительности земель.

Биологический этап выполняется после завершения технического и является составной частью большинства направлений рекультивации.

Санитарно-гигиеническое и строительное направления рекультивации осуществляются в один этап.

Решения, заложенные в проектах помогают обоснованно с научной и законодательной точек зрения провести работы по рекультивации загрязненных и нарушенных земель, планомерно снизить техногенную нагрузку на природную среду со стороны природопользователей, а также повысить уровень экологической безопасности в целом (Манаков, 2006).

Глава 2. Характеристика района исследований

Кемеровская область расположена на юго-востоке западной Сибири, имеет широтную протяженность, равную приблизительно 5°, и примерно такую же протяженность по меридиану. Ее территория составляет 95,5 тыс. квадратных километров. Репрезентативная широта -- 55° с. ш.

Орографически область представляет собой две котловины, окаймленные с трех сторон горными массивами и соединяющиеся на севере с Западно-Сибирской низменностью. Большая из котловин прорезана с юга на север р. Томью и окружена с северо-востока Кузнецким Алатау, с юга -- Горной Шорией и с юго-западной стороны -- Салаирским кряжем. Меньшая котловина -- вдоль р. Кии, ограниченная с северо-востока, юга и юго-запада отрогами Кузнецкого Алатау. По геоморфологическим признакам это горно-равнинная местность, в пределах которой выделяется 8 районов. Кузнецкая котловина граничит на юго-западе с Салаирским кряжем, а на юго-востоке -- с Горной Шорией. На северо-востоке она постепенно переходит в Притомскую южную возвышенную сильно расчлененную равнину и Среднетомскую расчлененную равнину, которые, в свою очередь, на востоке и на северо-востоке окаймлены Кузнецким Алатау. На севере и крайнем северо-востоке области находятся Притомская северная возвышенность и Чулымская равнина (Казаков, 2009).

По уклонам местности территория области делится на 5 районов. Из них наибольший район с преобладанием уклонов более 12° (21 %). Значительные площади характеризуются уклонами до 1 -- 3° (2 -- 5 %), до 5° (9 %) и до 5 -- 9° (9 -- 16 %). В пределах области есть участки с распространением карстов, с лавиноопасностью, просадочностью, подверженные оползневым процессам; район 7 -- 6-балльной сейсмичности.

По природно-ландшафтным признакам область подразделяется на четыре зоны. Большая часть территории представляет собой предгорную и горную зоны, почти сплошь покрытые черневой тайгой, значительные площади заняты лесостепью и степью. Имеются территории под равнинной тайгой.

Различиями в подстилающей поверхности объясняется неоднородность природно-климатических факторов. Сложный рельеф горных районов нарушает зональное распределение климатических явлений и связанного с ними почвенно-растительного покрова, которые сменяются зональным вертикальным распределением в зависимости от высоты, направления и расположения горных хребтов, экспозиции отдельных склонов. Различия отдельных склонов усугубляются еще и тем, что многие горные хребты расположены перпендикулярно господствующим ветрам и являются климатическими границами разных физико-географических районов (Минаев, 2008).

Климат Кемеровской области формируется под большим влиянием континента, огромные пространства которого отделяют его от теплых морей и океанов. Тем не менее, сюда проникают воздушные массы с Атлантики, так что ее увлажнение почти целиком зависит от влаги, приносимой с запада.

Большую роль в формировании климата всей Западной Сибири играют ее защищенность с запада и востока хребтами и возвышенностями и отсутствие такой защищенности с севера и юга. Это способствует свободному воздухообмену и осуществлению меридиональной циркуляции, которая вносит наиболее существенные нарушения в распределение давления и вызывает особенно резкие повышения или понижения температуры (Пивцаев, 2006).

Глава 3. Методы и материалы исследования

Научно-производствнную практику проходил в отделе охраны окружающей среды управления сельского хозяйства и охраны окружающей среды администрации Топкинского муниципального района с 19.01.2015 по 22.03.2015 г. За данный период ознакомился с законодательной базой, которую использует отдел охраны окружающей среды, ознакомился с обязанностями экологического отдела, а так же с должностными инструкциями, изучил проектную документацию по рекультивации нарушенных земель, изучил нормативные документы (ГОСТы), а также работал в архиве отдела охраны окружающей среды.

Перечень материалов, которое предоставило ведомственное учреждение:

Проект рекультивации ОАО «Шахта №12» г. Киселевска.

Проект рекультивации нарушенного участка «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул».

Глава 4. Предварительные результаты исследования

4.1 Рекультивация ОАО «Шахта №12» г. Киселевска

Характеристика района рекультивационных работ

Поле ОАО «Шахта №12» расположено в юго-восточной части Киселевского каменноугольного месторождения.

В административном отношении ОАО «Шахта №12» находится в пределах городской черты г. Киселевска Кемеровской области.

Шахта граничит на севере с шахтой «Краснокаменская», на юге граница проходит по реке Суртаиха, на западе граничит с шахтой «Вахрушевуглестрой», на востоке граница проходит по Афонино-Киселевскому взбросу.

Поле шахты имеет форму неправильного четырехугольника, простирающегося с юга на север вдоль Западно-Сибирской железной дороги.

Поверхность участка представляет собой водораздел, ограниченный с юга р. Аба и р. Суртаиха и с севера логом Акчурла.

Промплощадка шахты расположена вне поля шахты (северо-восточнее восточной границы горного отвода шахты) и связана железной дорогой с железнодорожной магистралью МПС (Артамонов, 1984).

ОАО «Шахта №12» ведет добычу угля подземным и открытым способами по пластам Мощный, Прокопьевский, Горелый. В связи с тем, что шахта ведет добычу угля подземным способом на горизонте +0 м провалы не выходят на поверхность. В настоящее время плановая добыча шахты составляет 450 тыс. тонн угля марки СС.

Порода из шахты выдается на промплощадку и автотранспортом вывозится в выемки участков открытых горных работ. Годовой объем горной породы из шахты составляет 20-26 тыс. м³.

Открытые горные работы по добыче угля ведутся на трех карьерных выемках, площади которых изменились по сравнению с данными межевания 2003 г.

Вскрышная порода в настоящее время складируется во внутренние отвалы, размещенные в собственных карьерных выемках.

На шахте ведутся работы по восстановлению нарушенной поверхности. С 1990 года по состоянию на 2006 год шахта выполнила рекультивацию на площади 108,5 га нарушенных земель, из них 4 участка общей площадью 96,71 га, прошедшие стадию биологической рекультивации приняты комиссией по актам. Остальная площадь находится в стадии биологической рекультивации.

Площадь нарушений земной поверхности в границах земельного отвода подлежащих рекультивации в ближайшие 11 лет, включая 2006 год составляет 111,8 га (Астанин, Благосколонов, 1984).

Природно-климатические условия района

Город Киселевск расположен в предгорьях Салаирского кряжа, на юго-западной окраине Присалаирской части Кузнецкого угольного бассейна.

Рельеф района определяется возвышенностью «Тырган» и сетью мелких рек и представлен всхолмленной поверхностью в виде мелкосопочника с отметками высот +440 м с понижением на северо-восток до отметки +260 м (Зайцев, 1992).

В результате отработки угольных пластов верхнего горизонта (+250 м) с посадкой выработанного пространства методом обрушения, поверхность претерпела значительные изменения за счет образования большого количества провалов и участков оседания. Кроме того, в последние годы в районе широко практикуется добыча открытым способом оставшихся запасов мощных пластов. Все эти искусственные образования создали новый рельеф шахтного поля, отличающийся от первоначального значительной расчлененностью и практически полной нарушенностью естественного сложения (Казаков, 2009).

На Тырганской возвышенности берут начало реки Аба, Калзагай, Прямой Ускат, Тугай, Тайба, между которыми остаются пологие водоразделы, осложненные отдельными сопками «горелых пород».

Почвенный покров ненарушенных территорий района представлен черноземами выщелоченными и оподзоленными среднегумусными суглинистого механического состава.

Климат района резко континентальный с холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом.

Период с устойчивым снежным покровом имеет продолжительность 160-170 дней с начала ноября до середины апреля. Господствующее направление ветров в районе юго-западное.

Средняя максимальная температура воздуха наиболее жаркого месяца (июля) +24,9 °С, средняя температура воздуха наиболее холодного месяца (января) - минус 17,2 °С.

В течение всего года в городе преобладает юго-западный перенос воздушных масс. Процент повторяемости юго-западных ветров в зимний период составляет 39 %. Штилевые ситуации чаще всего наблюдаются в зимние месяцы (23-27 %). Средняя скорость ветра 2-5 м/сек. Наибольшая скорость ветра наблюдается зимой. Сильные ветра (более 15 м/сек) бывают в пределах 30 дней в году (Клейма, 2011).

Расположение города на сравнительно открытой местности обуславливает сравнительно меньшую повторяемость туманов и инверсий (число дней с туманами - 20). Инверсионное состояние атмосферы в зимнее время года наблюдается в пределах 50 % всех дней сезона.

Согласно письма ГУ Кемеровский ЦГМС № 3074 от 15.12.06 фоновые концентрации загрязняющих веществ в городе Киселевске в районе шахты №12 имеют следующие значения:

- взвешенные вещества - 0,3 мг/м³ (0,6 ПДК);

- диоксид азота - 0,074 мг/м³ (0,37 ПДК);

- диоксид серы - 0,020 мг/м³ (0,04 ПДК);

- оксид углерода - 2,5 мг/м³ (0,50 ПДК).

Концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в районе шахты по выше приведенным ингредиентам не превышает ПДК.

Почвенно-хозяйственная характеристика занимаемых земель и агрохимическая характеристика вскрышных пород

По геоморфологическому районированию Кемеровской области территория относится к лесостепи Кузнецкой котловины.

По ботанико-географическому районированию данная территория относится к центральному лесостепному району Кузнецкой котловины.

Почвообразующими породами являются делювиальные суглинистые и глинистые отложения, элювий коренных пород. Делювиальные суглинки и глины характеризуются накоплением кремнекислоты, полуторных окислов и выносом оснований. Элювий коренных пород представлен первичными минералами - кварцем, калийными полевыми шпатами.

Район характеризуется на ненарушенных территориях сравнительно однородным почвенным покровом с преобладанием черноземов выщелоченных и оподзоленных среднегумусных суглинистого механического состава (Поляева, 2008).

Черноземы обладают высокой влагоемкостью. Кислотность в верхних горизонтах изменяется от 6 до 7 единиц рН, т.е. от близко к нейтральной до нейтральной. Они также имеют высокую сумму поглощенных оснований, среднее содержание подвижных форм фосфора и обменного калия. Содержание гумуса высокое. Запасы гумуса в верхнем 20 сантиметровом слое составляют 180 т/га.

По данным механического анализа черноземы сложены крупно-пылеватыми и иловато-крупнопылсватыми легкими глинами. Преобладающими фракциями являются фракции крупной пыли и ила.

По нижним выположенным частям склонов, днищам лощин формируются лугово-черноземные, луговые почвы, но они имеют ограниченное распространение.

Суглинки имеют в основном тяжелый механический состав, не засолены, кислотность грунтового раствора в пределах рН=5,5-7,3. Содержание усвояемых элементов питания для растений: азота - низкое, фосфора - низкое, калия - среднее. По пригодности для проведения биологического этапа рекультивации суглинки можно отнести к потенциально плодородным породам, требующим улучшения. Поэтому для создания оптимальных условий в первый период развития растений необходимо внесение азотно-фосфорных удобрений.

Углистые аргиллиты имеют органические, углистые вещества, которые повышают содержание азота до 1,25 %. Выявлено повышенное содержание фосфора, гидролитическая кислотность 46,03 мг/100 г, подвижного алюминия 27,36 мг/100 г. Углистые аргиллиты имеют нейтральную реакцию, среднюю степень обеспеченности калием (Семайлова, 1999).

Алевролиты не засолены. Содержание органического вещества изменяется от 1,3 до 9,21 %, обеспеченность подвижными формами калия средняя, обеспеченность подвижными формами фосфора высокая. Содержание пиритной серы 64-200 мг/100 г, сульфатной серы от 2 до 21 мг/100 г. По механическому составу представляют в основном глины и тяжелые суглинки.

Песчаники имеют содержание органического вещества несколько ниже, чем у суглинков от 1,7 до 4,93 %. Гигроскопическая влага низкая. Содержание питательных элементов в песчаниках в основном низкое, общий азот 0,07-0,15 %, выявлено высокое содержание фосфора, невысокая обеспеченность калием, невысокое содержание обменного натрия. Содержание пиритной серы колеблется от 32 до 200 мг/100 г, сульфатной серы 3-26 мг/100 г. Следовательно, песчаники не являются токсичными.

Коренные породы при обнажении быстро выветриваются. Их можно отнести к малопригодным, требующим улучшения.

Грунты отвалов по физическим и агрохимическим свойствам могут использоваться под лесонасаждения и посев многолетних трав с внесением азотно-фосфорных удобрений.

Основные положения по проекту

Выбор направления рекультивации нарушенных земель произведен в соответствии с техническими условиями комитета по земельным ресурсам г. Киселевска, заданием на проектирование, актом полевого обследования, а так же с учетом местоположения земельных участков относительно селитебной территории и проведенной ранее рекультивации нарушенной поверхности. На рекультивированных участках успешно произрастают облепиха, береза сосна лиственница и довольно широкий ассортимент травянистой растительности (Смиронов, 1987).

Проектом предусматривается лесное направление рекультивации с посевом многолетних трав и посадкой древесно-кустарниковой растительности.

Технический этап рекультивации

Основной задачей планировочных работ является создание ландшафта на нарушенной горными работами территории пригодного для лесонасаждений. Новый ландшафт должен удовлетворять ряду требований:

- Инженерно-геологическая безопасность - отсутствие процессов, которые могли бы неблагоприятно повлиять на существующие или будущие объекты хозяйственной деятельности;

- Экологическая приемлемость - отсутствие выделения вредных веществ в атмосферу, гидросферу;

- Потребительская ценность - возможность использования возрожденного ландшафта для удовлетворения потребностей населения.

Технический этап рекультивации включает в себя следующие основные работы:

- Размещение породы и шлака в выемке;

- Террасирование террикона с предварительным понижением путем выполаживания;

- Планировка платообразной поверхности внешних и внутренних отвалов; рекультивация земля вскрышный порода

- Выполаживание откосов внешних отвалов;

- Засыпка отрицательных форм рельефа (провалы, участки оседания земной поверхности);

- Разработка суглинка для засыпки отрицательных форм рельефа и создания рекультивационного слоя;

- Разработка глины для формирования изоляционных слоев.

Грубая планировка должна проводиться вслед за отсыпкой внутренних отвалов, засыпки отрицательных форм рельефа с целью создания условий для равномерной усадки породы. Проведение чистовой планировки должно осуществляться через год после отсыпки рекультивируемой площади, ликвидируя образующиеся в процессе усадки в течение года трещины и заколы (Солома, 1985).

Биологический этап рекультивации

После проведения технического этапа настоящим проектом намечается выполнение биологического этапа рекультивации.

Целью биологической рекультивации является создание растительного покрова на рекультивируемых землях, восстановление плодородия отвальных грунтов, создание благоприятных условий среды, возвращение нарушенных земель землепользователям.

Проектом предусматривается лесное направление рекультивации озеленительного назначения.

Мероприятия по проведению биологического этапа рекультивации предусматриваются на объектах принятых к рекультивации после проведения технического этапа.

Таблица 1. Площади биологической рекультивации по направлениям рекультивации

Технология посадки включает подготовку почвы, посадку, дополнение лесных культур и уход за ними. Уплотненные поверхности автомобильных отвалов, отсыпанных ранее, разрыхляются на глубину 60-70 см. Рыхление проводится при планировке поверхности навесным рыхлителем ДП-1С, в агрегате с трактором - бульдозером Т-170. После чего производится обработка поверхности дисковыми боронами. При рыхлом состоянии грунтов рыхление можно не производить (Тимофеев, 1995).

Для предотвращения эрозии грунтов и обогащения их элементами питания рекультивируемые площади одновременно с посадкой лесных культур засеваются бобовыми травами с одновременным внесением минеральных удобрений. Посев предусматривается проводить механизировано сеялкой СЗП-3,6. Сеялка агрегатируется с тракторами класса тяги 14 кН, например МТЗ-82К, который рекомендуется для работы в агрегате с прицепными сельскохозяйственными машинами на биологическом этапе рекультивации и для выполнения работ на склонах до 20°.

Лучшим временем посадки является весна. После схода снега и оттаивания грунта на глубину 35-40 см. При посадке необходимо соблюдать следующие требования:

- Корневая система должна находиться во влажном состоянии;

- При посадке в землю корневая система должна занимать естественное положение, нельзя допускать скручивания и загиба ее;

- Для предохранения растений от вымерзания в малоснежные зимы следует проводить заглубленную посадку;

- В августе-сентябре первого года посадки и на второй год следует дополнить лесными культурами вместо отпавших растений, кроме облепихи;

Облепиха, являясь быстрорастущим кустарником, способствует равномерному распределению снега по площади, что предохраняет сосну в первые годы от зимнего иссушения хвои. Благодаря контакту корневых систем с сосной обеспечивает ее азотным питанием, повышая энергию роста на 1-2 класса бонитета. Смешение этих пород в рядах, недопустимо, так как облепиха в первые годы затеняет и угнетает сосну. На 3-4 год облепиха начинает плодоносить, насаждения можно использовать для сбора ягод. Ко времени ее старения (15-20 лет) высота сосны достигает 7-9 м, образуется чистое сосновое насаждение, где облепиха и подавляется сосной.

Сосна обыкновенная имеет высокий мелиоративный эффект в предотвращении смыва почвы и уменьшении величины стока, фильтрует воду стока, а значит, снижает водную эрозию. Уже в трехлетнем возрасте культуры сосны обыкновенной способны уменьшать смыв с поверхности почвы в 2 раза (Тимошенко, 1997).

Для задернения поверхности рекультивируемых земель используется бобовая травосмесь, состоящая из люпина и люцерны.

Бобовые травы люпин и люцерна- основные мелиоранты грунтосмесей отвалов. Положительное влияние этих трав особенно сказывается в первые годы развития лесокультур на бедных почвах и продолжает проявляться в междурядных посевах в насаждениях более старшего возраста.

Люпин и люцерна с развитой корневой системой стержневого типа не только способствуют обогащению грунтосмесей азотными веществами, но и препятствуют дифляции почв, предохраняют неокрепшие саженцы от ветра и чрезмерного перегревания солнечными лучами, способствуют снегозадержанию, накоплению и равномерному распределению влаги в корнеобитаемой зоне.

Порядок проведения биологической рекультивации с посадкой древесно- кустарниковых пород:

- Рыхление грунта;

- Обработка дисковыми боронами;

- Предпосевное и послепосевное прикатывание;

- Посев трав и внесение минеральных удобрений;

- Посадка древесно-кустарниковых насаждений механизировано (80 %) и вручную под меч Колесова (20 %).

Таблица 2. Технико-экономические показатели проекта

4.2 Рекультивации нарушенного участка «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул»

Технический этап рекультивации.

Технический этап рекультивации является подготовительным звеном к биологической рекультивации. Основная задача этапа - техническое устройство нарушенной территории, подготовка условий для нормального роста и развития растительности.

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

Мероприятия заключаются в грубой и чистовой планировке поверхности нарушенных земель:

- постановке откосов уступов и отвалов в устойчивое положение;

- ликвидации последствий осадки отвалов и выполнении противоэрозийных мероприятий;

- строительство дорог, необходимых для проведения биологического этапа рекультивации.

В районе участка «Верхне-Саландинский» средняя мощность плодородного слоя почв (ПСП) составляет 0,3 м. При отработке запасов данного участка производится снятие плодородного слоя и складирование его в склад ПСП, расположенный в 190 м севернее лицензионной границы участка. Его емкость составит 214,5 тыс.м. В ходе разведочно-эксплуатационных работ был создан склад ПСП № 1 емкостью 173 тыс.м. На момент окончания отработки участка объемы складов ПСП составят 387,5 тыс.м.

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 (Тимченко, 1999).

Настоящим проектом принимается частичная планировка поверхности. Планировке подлежат поверхности отвала и очистных сооружений. Выполажива- ние откосов отвала производится под углом не превышающим 20°.

Чистовую планировку предусматривается осуществлять после осадки отвала (через 1,0-1,5 года после отсыпки пород). Чистовая планировка выполняется автогрейдером, 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 по эксплуатации машин и орудий, ухудшает плодородие земель.

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

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 резко увеличивается. Затем интенсивность процесса уменьшается и разница в величине осадки рядом расположенных точек стабилизируется. Через 1,5-3 месяца деформация поверхности почти прекращается (Проект…, 2009).

- Второй - осадка отвала вследствие переувлажнения грунтов в осенне-весеннее время. На поверхности появляются зоны трещиноватости, наблюдаются оползневые явления на откосах. Продолжительность второго периода - до 1,5 лет.

В соответствии с ГОСТ 17.5.1.02-85, остаточная карьерная выемка участка относится к глубоким (глубина до 80 м). По характеру обводнения (увлажнения) карьерная выемка относится к умеренно-влажным. Исходя из принятой группировки по глубине и характеру увлажнения, поверхность карьерной выемки подлежит санитарно-гигиенической рекультивации.

Направление использования карьерной выемки предопределило состав работ технического этапа рекультивации. Основные операции:

- Выходы угольных пластов на дне участка изолируются глинами и суглинками. Экранирование выходов угольных пластов предусматривается выполнять в период окончания отработки. Экранирующая порода по выходу пласта формируется слоем с превышением экрана над выходом пласта не менее 1,0 м;

- Формирование породного вала по периметру участка высотой не менее 2,5 м. Породный вал является снегозадерживающим и противоэрозионным сооружением, что очень важно для накопления влаги и первоначального закрепления и развития растений;

- Невыположенные и неподсыпанные откосы высоких уступов на наиболее опасных участках (крутых поворотах, в местах предполагаемых обрушений, оползней и т.д.) огораживаются. В качестве ограждающего материала можно использовать породные валы, негабаритные куски породы, укладываемые вдоль откоса уступа на расстоянии 3 м от его бровки;

- Бермы на уступах планируются, убирается крупноглыбистый материал, навалы породы. При планировке берм избыточная порода не сбрасывается с уступа, а распределяется в форме вала вдоль откоса выполаживаемого уступа на расстоянии 1,0-1,5 м от его нижней бровки, высота вала - 0,8-1,0 м. Создание вала защищает берму от крупных кусков породы, скатывающихся с откосов уступов. Канава служит для сбора влаги (снега) и является гасителем потоков воды при избытке атмосферных осадков;

- неэксплуатируемые горные машины и другое ненужное оборудование демонтируется и вывозится.

Биологический этап

При нарушении земель происходит изменение ландшафта, разрушается почвенный покров, усиливаются эрозионные процессы, загрязняется воздушный и водный бассейны, исчезает биологическое разнообразие.

Направление и скорость экогенеза техногенных ландшафтов зависит от видового состава и продуктивности фитоценозов. В естественных условиях этот процесс зависит от естественных угодий, обеспечивающих семенами отработанные земли.

Целью биологической рекультивации является создание на рекультивируемых землях растительного покрова ограничивающего зарастание нарушенных земель вредной растительностью и возвращение земель в безопасное для окружающей природной среды состояние.

На биологическом этапе решаются задачи: рационального использования биоклиматического потенциала, получения продуктивных насаждений, воспроизводства природного плодородия почвы, оптимизации ее воздушного и гидротермического режимов, улучшения баланса питательных веществ без отрицательного воздействия на компоненты ландшафта.

Для этих целей выполняется комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры и фауны, включающий посев смеси многолетних трав насыщенной почвоулучшающими культурами (Проект…, 2009).

Предусматриваемые мероприятия, направлены на улучшение экосистем, создание наиболее благоприятных условий для культурных и естественных биоценозов.

На рекультивируемой территории наряду с культурными видами восстанавливаются природные экосистемы, представляющие собой угодья, препятствующие возникновению и развитию водной и ветровой эрозии, деградации земель. Такие угодья являются местом обитания полезной фауны, нередко на них появляются редкие и исчезающие виды растений и животных. В результате биологической рекультивации земель обеспечивается экологический баланс ландшафта, и создаются условия для повышения почвенного плодородия.

Оценка пригодности горных пород для биологической рекультивации нарушенных земель проводится в соответствии с ГОСТ 17.5.1.03-78.

Район проектирования расположен в пределах почвенного округа островной лесостепи и лесостепи Кузнецкой Котловины.

В соответствии с техническими условиями на проведение рекультивации на участке «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул», выданными Комитетом по управлению Муниципальной собственностью Прокопьевского района № 602 от 06.03.2008 г. и «Основными положениями о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы» (утв. Минприроды России и Роскомзема от 22 декабря 1995г. № 525/67) настоящим проектом принимается санитарно-гигиеническое направление рекультивации.

Санитарно-гигиеническое направление рекультивации земель осуществляется с целью биологической или технической консервация нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для использования в народном хозяйстве экономически не эффективна. На этом направлении предусматривается формирование луговых и лесных биоценозов (Проект…, 2009).

Растительный компонент лугового биогеоценоза формируется преимущественно многолетними мезофильными (приспособленными к условиям среднего увлажнения) травами, растущими в течение всего вегетационного периода без летнего перерыва.

Для формирования лесного биоценоза в качестве лесообразующей породы выбрана сосна обыкновенная. В соответствии со статьей 59 Лесного кодекса Российской Федерации и представлением Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Кемеровской области распоряжением администрации Кемеровской области от 10 октября 2003г. № 1137-p естественные и искусственные лесонасаждения на рекультивированных карьерах и отвалах выделяются в особо защитные участки леса.

Для рекультивации горизонтальных поверхностей: карьерной выемки, породного отвала, очистных сооружений, складов ПСП, площадки перегрузочного пункта и водоотводных канав общей площадью 53,8 га предусматривается проведение следующих операций:

- Дробное внесение минеральных удобрений;

- Предпосевная подготовка почвы (обработка дисковой бороной, предпосевная культивация, прикатывание);

- Подпокровный посев смеси многолетних трав;

- Уборку покровной культуры.

Откосы уступов карьерной выемки площадью 8,8 га засеваются смесью семян многолетних трав методом гидропосева.

На выположенных откосах отвала и перегрузочного пункта общей площадью 60,2 га проектом предусматривается:

- Дробное внесение минеральных удобрений;

- Предпосевная подготовка почвы (обработка дисковой и активной бороной, прикатывание);

- Посев многолетних трав в чистом виде;

- Посадка древесных пород (Проект…, 2009).

Потребность в семенах полевых культур

Для посева на спланированных поверхностях, для гидропосева и залужения берм используются семена сортов внесенных в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, утвержденный в установленном порядке.

Нормативные требования на сортовые и посевные качества семян классифицируются на оригинальные (ОС), элитные (ЭС), репродукционные для семенных целей (PC), репродукционные для производства товарной продукции (РСт). Для посева на сидераты и санитарно-гигиенические цели допускается использование семян РСт без учета их сортовой чистоты.

Запрещается использовать для посева семена, в которых обнаружены:

- Сорняки (семена, плоды), вредители и возбудители болезней, имеющие карантинное значение для Российской Федерации, согласно перечню, утвержденному в установленном порядке;

- Живые вредители и их личинки, повреждающие семена соответствующей культуры, за исключением клещей, наличие которых допускается в РСт не более 20 шт/кг;

- Семена ядовитых растений - гелиотропа волосистоплодного и триходесмы седой.

Лесообразующие древесные породы, способные в пределах своего ареала образовывать верхний ярус насаждений, формируют длительно устойчивый древостой со своим специфическим комплексом сопутствующих растений и животных. Они создают внешний облик леса и совместно с другими растениями образуют сообщества, характерные для каждой лесной породы. Наиболее распространёнными лесными породами Кузбасса являются: лиственница сибирская, сосна обыкновенная, кедровая сосна сибирская и виды пихты.

Наиболее распространенным методом лесотехнической рекультивации отработанных породных отвалов является посадка сосны (Проект…, 2009).

Посадка лесных культур имеет преимущества по сравнению с посевом: в 4-7 раз сокращается расход семян; обеспечивается равномерное размещение и более высокая приживаемость саженцев; выращиваемые деревья меньше страдают от сорняков и пересыхания верхнего слоя почвы; уменьшается число уходов за растениями и сокращается срок выращивания лесных культур. Посадка лесных культур технически более сложна и трудоёмка, чем посев, но для пород с мелкими семенами (сосна, ель, берёза, ольха и др.).

Лучшее время для посадки - ранняя весна, до начала вегетации пересаживаемых растений. Осенняя посадка проводится, не позднее 2-3 недель до наступления заморозков.

Перед посадкой посадочный материал сортируется в соответствии с действующими стандартами. При выкопке, транспортировке и хранении посадочного материала обеспечивается его жизнеспособность, не допуская иссушения или загнивания корней и надземной части растений.

При посадке лесопосадочными машинами обеспечивается плотная заделка корней в почве. На тяжёлых почвах корневая шейка сеянцев и саженцев должна быть заделана в почву на 1-2 см, а на лёгких песчаных - на 3-4 см. Примерная глубина заделки корневой шейки в лесостепной зоне - 3-4 см.

Для получения лесных насаждений на спланированных откосах отвала и перегрузочного пункта предусматривается посадка 3-4-х летних саженцев сосны обыкновенной. Саженцами закладывают породы, медленно растущие в раннем возрасте.

Требования, предъявляемые к саженцам сосны:

- Минимальная толщина стволика у основания - 4-10 мм;

- Минимальная высота - 15-45 см;

- Длина корней - до 30 см.

По сравнению с лесными сеянцами саженцы после пересадки на лесокультурную площадь успешнее противостоят сорнякам, меньше повреждаются рабочими органами механизмов при уходе за посадками. При использовании лесных саженцев в культурах обычно на 40-50% уменьшается число посадочных мест на единице площади и сокращается количество уходов (Туклачев, 2005).

Выводы

1. В ходе прохождения научно-производственной практики мной было изучено два проекта рекультивации нарушенных земель. Проект рекультивации ОАО «Шахта №12» г. Киселевска. Проект рекультивации нарушенного участка «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул».

2. При анализе проектной документации рекультивации нарушенных участков, рассмотрены технический и биологический этапы рекультивации нарушенных земель. Выбор направления рекультивации нарушенных земель произведен в соответствии с техническими условиями, а так же с учетом местоположения земельных участков относительно естественного ландшафта. В зависимости от выбранного направления рекультивации нарушенного участка, производится ряд технических и фитомелиоративных мероприятий в соответствии с направлением рекультивации. При анализе документации выделены общие черты восстановления нарушенных земель на техническом этапе, а именно:

· Инженерно-геологическая безопасность - отсутствие процессов, которые могли бы неблагоприятно повлиять на существующие или будущие объекты хозяйственной деятельности;

· Экологическая приемлемость - отсутствие выделения вредных веществ в атмосферу, гидросферу;

· Потребительская ценность - возможность использования возрожденного ландшафта для удовлетворения потребностей населения.

Общие черты на биологическом этапе не выявлены. Это обусловлено в первую очередь разными климатическими зонами и различными направлениями рекультивации нарушенных участков.

3. В большинстве литературных источников в качестве основных проблем рекультивации упоминаются шаблонность рекультивации нарушенных участков и их не соответствие проекту и выполненных работ. При анализе документации, опираясь на акт осмотра участков, можно сказать, что выполненные работы соответствую проектной документации.

4. Рекультивированные земли ОАО «Шахта №12» г. Киселевска могут в дальнейшем использоваться для нужд населения. Земли предприятия «Верхне-Саландинский» ООО «УК «Сибкоул» приведены в соответствие с нормативами по санитарно-гигиеническому направлению.

Список литературы

Артамонов, К. Л. Внесение минеральных удобрений / К. Л. Артамнов. - М.: Вагриус, 1984. - 86 с.

Астанин, Л. П. Охрана природы / Л. П. Астанин, К. Н. Благосклонов. - М.: Колос, 1984. - 155 с.

Баранник, Л. П. Экологические обоснование и опыт лесной рекультивации техногенных территорий в Кузбассе / Л. П. Баранник // Программа и методика изучения техногенных биогеоценозов. - М.: Наука, 2008. - 154 с.